Simulasi Contoh Soal Olimpiade Kimia OSN SMA : 2025 (7)

12 Apr 2025 | dibaca 81 kali

Daftar Isi

  1. Soal 1
  2. Soal 2
  3. Soal 3
  4. Soal 4
  5. Soal 5
  6. Soal 6
  7. Soal 7
  8. Soal 8
  9. Soal 9
  10. Soal 10
  11. Soal 11
  12. Soal 12
  13. Soal 13
  14. Soal 14
  15. Soal 15

Soal 1: Stoikiometri dan Pereaksi Pembatas

Diberikan reaksi berikut:
\( \ce{4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O} \)
Jika 34 gram amonia (\( \ce{NH3} \)) direaksikan dengan 64 gram \( \ce{O2} \), tentukan:

  1. Pereaksi pembatas dalam reaksi tersebut.
  2. Massa \( \ce{NO} \) yang dihasilkan.
Lihat Pembahasan

Soal 2: Hukum Gas Ideal dan Gas Nyata

Suatu campuran gas terdiri dari \( \ce{N2} \) dan \( \ce{O2} \) berada pada suhu 300 K dan tekanan 2 atm. Diketahui fraksi mol \( \ce{N2} \) adalah 0,70 dan fraksi mol \( \ce{O2} \) adalah 0,30. Jika volume total sistem adalah 10 L, tentukan:

  1. Tekanan parsial masing-masing gas.
  2. Massa masing-masing gas dalam campuran.
Lihat Pembahasan

Soal 3: Termokimia

Diketahui reaksi pembentukan \( \ce{CO2(g)} \) dari \( \ce{C(graphite)} \) memiliki entalpi standar pembentukan (\( \Delta H_f^\circ \)) sebesar \( -394 \) kJ/mol, sedangkan reaksi pembentukan \( \ce{H2O(l)} \) dari \( \ce{H2(g)} \) dan \( \ce{O2(g)} \) memiliki entalpi pembentukan sebesar \( -286 \) kJ/mol. Gunakan data tersebut untuk menghitung entalpi reaksi pembakaran berikut:

\[ \ce{CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l)} \]

Lihat Pembahasan

Soal 4: Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

Senyawa \( \ce{MX2} \) memiliki kelarutan \( s \) mol/L dalam air pada suhu tertentu. Jika diketahui \( K_{sp} \) dari \( \ce{MX2} \) adalah \( 4 \times 10^{-10} \), tentukan kelarutan \( s \) senyawa tersebut.

Asumsikan \( \ce{MX2} \) terdisosiasi sempurna menurut reaksi:
\( \ce{MX2(s) -> M^{2+}(aq) + 2X^{-}(aq)} \).

Lihat Pembahasan

Soal 5: Laju Reaksi

Reaksi dekomposisi \( \ce{N2O5} \) mengikuti persamaan laju:\( \text{Rate} = k[\ce{N2O5}] \).
Pada suhu 45 °C, konsentrasi \( \ce{N2O5} \) awal adalah 0,080 M dan setelah 10 menit menjadi 0,010 M. Tentukan:

  1. Konstanta laju reaksi (\( k \)).
  2. Waktu paruh (\( t_{1/2} \)) reaksi tersebut.
Lihat Pembahasan

Soal 6: Kesetimbangan Kimia

Reaksi kesetimbangan berikut berlangsung dalam wadah tertutup:
\[ \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \] Jika pada saat kesetimbangan konsentrasi \( \ce{N2} \) adalah 0,8 M, \( \ce{H2} \) adalah 1,2 M, dan \( \ce{NH3} \) adalah 0,6 M, tentukan harga konstanta kesetimbangan \( K_c \).

Lihat Pembahasan

Soal 7: pH Larutan Asam-Basa

Diberikan asam lemah HA dengan \( K_a = 1 \times 10^{-5} \). Jika larutan HA dibuat dengan konsentrasi awal 0,10 M, tentukan pH larutan tersebut. Asumsikan ionisasi asam lemah mengikuti persamaan:

\[ \ce{HA <=> H^+ + A^-} \]

Lihat Pembahasan

Soal 8: Titrasi Asam-Basa

Sebanyak 25,0 mL \( \ce{HCl} \) 0,10 M dititrasi dengan \( \ce{NaOH} \) 0,10 M. Tentukan pH setelah penambahan 20,0 mL larutan \( \ce{NaOH} \).

Asumsikan volume total berubah sesuai penambahan titran dan asam terionisasi sempurna.

Lihat Pembahasan

Soal 9: Redoks dan Sel Elektrokimia

Pertimbangkan sel galvanik yang dibangun dari elektroda \( \ce{Zn} \) dalam \( \ce{ZnSO4} \) 1 M dan elektroda \( \ce{Cu} \) dalam \( \ce{CuSO4} \) 1 M. Diketahui potensial reduksi standar \( E^\circ \) untuk:

  • \( \ce{Zn^{2+} + 2e^- -> Zn}, E^\circ = -0,76 \text{ V} \)
  • \( \ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu}, E^\circ = +0,34 \text{ V} \)

Tentukan gaya gerak listrik (GGL) standar sel tersebut dan tuliskan reaksi sel lengkapnya.

Lihat Pembahasan

Soal 10: Senyawa Kompleks

Ion kompleks \( \ce{[Co(NH3)6]^{3+}} \) memiliki geometri oktahedral. Jelaskan:

  1. Kekhasan geometri oktahedral dari ion \( \ce{Co^{3+}} \) dalam kompleks ini.
  2. Konfigurasi elektron dan kemungkinan sifat magnetik ion kompleks tersebut.
Lihat Pembahasan

Soal 11: Hidrolisis Garam

Garam \( \ce{NH4CN} \) terhidrolisis dalam air. Tentukan apakah larutannya bersifat asam, basa, atau netral. Diketahui:

  • \( K_a \) untuk \( \ce{HCN} \) adalah \( 4,0 \times 10^{-10} \)
  • \( K_b \) untuk \( \ce{NH3} \) adalah \( 1,8 \times 10^{-5} \)
Lihat Pembahasan

Soal 12: Struktur Molekul Organik

Perhatikan rangkaian cincin benzena berikut yang memiliki substituen -NO2 dan -OH pada posisi berbeda (ortho, meta, atau para). Manakah isomer (o-, m-, p-) yang paling asam (paling mudah melepaskan H+ dari gugus -OH) dan jelaskan alasannya?

-OH? -NO2? Sorry, this is a simplified, not exact structure

Hint: Pertimbangkan efek -I (induktif) dan -R (resonansi) dari gugus -NO2 terhadap gugus fenol.

Lihat Pembahasan

Soal 13: Mekanisme Reaksi Organik

Reaksi substitusi pada senyawa haloalkana (RX) dapat berlangsung melalui mekanisme \( S_N1 \) atau \( S_N2 \). Jelaskan perbedaan pokok antara mekanisme \( S_N1 \) dan \( S_N2 \), serta berikan contoh kondisi (substrat, pelarut, dan nukleofil) di mana masing-masing mekanisme lebih dominan.

Lihat Pembahasan

Soal 14: Polimer

Nylon-6,6 merupakan polimer kondensasi yang berasal dari asam adipat dan heksametilendiamina. Tuliskan reaksi pembentukan Nylon-6,6, dan jelaskan jenis ikatan yang terbentuk serta sifat fisik umum polimer ini.

Lihat Pembahasan

Soal 15: Hibridisasi dan Bentuk Molekul

Tentukan hibridisasi atom pusat dan bentuk geometri molekul \( \ce{SF4} \). Berikan penjelasan singkat bagaimana pasangan elektron bebas memengaruhi bentuk molekul.

Lihat Pembahasan

Pembahasan Soal

Pembahasan Soal 1

Reaksi: \( \ce{4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O} \).

1) Mencari pereaksi pembatas:
- Massa molar \( \ce{NH3} \): 17 g/mol. Jadi, jumlah mol NH3 = \( \frac{34 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}} = 2 \text{ mol} \).
- Massa molar \( \ce{O2} \): 32 g/mol. Jadi, jumlah mol O2 = \( \frac{64 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 2 \text{ mol} \).
- Menurut persamaan reaksi, perbandingan \( \ce{NH3 : O2} = 4 : 5 \).
- Untuk 2 mol NH3, dibutuhkan \( \frac{5}{4} \times 2 = 2,5 \) mol O2. Namun O2 hanya tersedia 2 mol, sehingga O2 menjadi pereaksi pembatas.

2) Menghitung massa NO yang dihasilkan:
- Menurut reaksi, 5 mol O2 menghasilkan 4 mol NO, atau perbandingan \( \ce{O2:NO} = 5:4 \).
- Jika tersedia 2 mol O2, maka \( \text{mol NO} = \frac{4}{5} \times 2 = 1,6 \text{ mol} \).
- Massa molar NO = 30 g/mol, sehingga massa NO yang dihasilkan = \( 1,6 \times 30 = 48 \text{ g} \).

Kembali ke Soal #1

Pembahasan Soal 2

1) Tekanan parsial tiap gas:
- Tekanan total = 2 atm. Dengan fraksi mol \( x_{\ce{N2}} = 0,70 \) dan \( x_{\ce{O2}} = 0,30 \), maka:
\[ P_{\ce{N2}} = x_{\ce{N2}} \times P_{\text{total}} = 0,70 \times 2 = 1,4 \text{ atm} \] \[ P_{\ce{O2}} = x_{\ce{O2}} \times P_{\text{total}} = 0,30 \times 2 = 0,6 \text{ atm} \]
2) Massa masing-masing gas:
- Jumlah mol total dalam 10 L pada 2 atm dan 300 K (asumsikan gas ideal): \[ n_{\text{total}} = \frac{PV}{RT} = \frac{(2 \text{ atm})(10 \text{ L})}{(0,08206 \text{ L atm mol}^{-1}\text{K}^{-1})(300 \text{ K})} \] Hitung: \[ n_{\text{total}} \approx \frac{20}{(24,6)} \approx 0,81 \text{ mol} \] (angka mendekati).
- Mol \( \ce{N2} \) = \( 0,70 \times 0,81 \approx 0,57 \text{ mol} \).
- Mol \( \ce{O2} \) = \( 0,30 \times 0,81 \approx 0,24 \text{ mol} \).
- Massa \( \ce{N2} \) = 0,57 mol \( \times 28 \text{ g/mol} = 15,96 \text{ g} \).
- Massa \( \ce{O2} \) = 0,24 mol \( \times 32 \text{ g/mol} = 7,68 \text{ g} \).

Kembali ke Soal #2

Pembahasan Soal 3

Reaksi: \( \ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(l)} \).
Diketahui entalpi pembentukan standar:
- \( \Delta H_f^\circ(\ce{CO2(g)}) = -394 \text{ kJ/mol} \)
- \( \Delta H_f^\circ(\ce{H2O(l)}) = -286 \text{ kJ/mol} \)
- \( \Delta H_f^\circ(\ce{CH4(g)}) \) (harus dicari atau diketahui). Biasanya \( \Delta H_f^\circ(\ce{CH4(g)}) = -74,8 \text{ kJ/mol} \).

Menggunakan rumus \( \Delta H_{\text{reaksi}} = \sum \Delta H_f^\circ(\text{produk}) - \sum \Delta H_f^\circ(\text{reaktan}) \):
\[ \Delta H_{\text{reaksi}} = [(-394) + 2(-286)] - [(-74,8) + 2 \times 0] \]
\[ = [-394 - 572] - [-74,8] = -966 + 74,8 = -891,2 \text{ kJ/mol} \]
(Tergantung nilai pasti \( \Delta H_f^\circ(\ce{CH4}) \) yang digunakan, tetapi sekitar -890 kJ/mol).

Kembali ke Soal #3

Pembahasan Soal 4

Untuk \( \ce{MX2} \) yang terdisosiasi menjadi \( \ce{M^{2+}} \) dan \( 2X^- \), maka:
\( K_{sp} = [\ce{M^{2+}}][\ce{X^-}]^2 \).
Jika kelarutan = \( s \), maka \( [\ce{M^{2+}}] = s \) dan \( [\ce{X^-}] = 2s \).
Sehingga:
\[ K_{sp} = s (2s)^2 = 4s^3 \]
Diberikan \( K_{sp} = 4 \times 10^{-10} \),
\[ 4s^3 = 4 \times 10^{-10} \implies s^3 = 10^{-10} \implies s = 10^{-\frac{10}{3}} \approx 10^{-3,33} \]
Jadi \( s \approx 4,68 \times 10^{-4} \text{ (mol/L)} \) (perkiraan).

Kembali ke Soal #4

Pembahasan Soal 5

Reaksi: \( \ce{N2O5 -> 2 NO2 + 1/2 O2} \) (tidak terlalu penting detail produknya untuk laju).
Diberikan laju reaksi orde pertama: \( \text{Rate} = k[\ce{N2O5}] \).
Hubungan konsentrasi dan waktu untuk reaksi orde pertama: \[ \ln [\ce{N2O5}]_t = \ln [\ce{N2O5}]_0 - kt \] Setelah 10 menit, \( [\ce{N2O5}]_0 = 0,080 \text{ M} \) menjadi \( [\ce{N2O5}]_t = 0,010 \text{ M} \).
\[ \ln(0,010) = \ln(0,080) - k(10 \text{ menit}) \]
\[ k = \frac{\ln(0,080) - \ln(0,010)}{10} \]
Perhitungan kasar: \( \ln(0,080) \approx -2,5257 \), \( \ln(0,010) \approx -4,6052 \).
\[ k = \frac{-2,5257 - (-4,6052)}{10} = \frac{2,0795}{10} = 0,20795 \text{ min}^{-1} \]
2) Waktu paruh reaksi orde pertama: \[ t_{1/2} = \frac{\ln 2}{k} = \frac{0,693}{0,208} \approx 3,33 \text{ menit} \]

Kembali ke Soal #5

Pembahasan Soal 6

Reaksi: \( \ce{N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)} \).
Pada kesetimbangan, \( [\ce{N2}] = 0,8 \text{ M}, [\ce{H2}] = 1,2 \text{ M}, [\ce{NH3}] = 0,6 \text{ M} \).
\[ K_c = \frac{[\ce{NH3}]^2}{[\ce{N2}][\ce{H2}]^3} = \frac{(0,6)^2}{(0,8)(1,2)^3} \]
- Perhitungan:
\( (0,6)^2 = 0,36 \)
\( (1,2)^3 = 1,728 \)
Sehingga: \[ K_c = \frac{0,36}{0,8 \times 1,728} = \frac{0,36}{1,3824} \approx 0,26 \]

Kembali ke Soal #6

Pembahasan Soal 7

Diberikan asam lemah HA dengan \( K_a = 1 \times 10^{-5} \) dan \( [\text{HA}]_0 = 0,10 \text{ M} \).
Persamaan ionisasi: \( \ce{HA <=> H^+ + A^-} \).
Asumsikan \( x = [\ce{H^+}] = [\ce{A^-}] \) pada kesetimbangan, maka:
\[ K_a = \frac{x \cdot x}{0,10 - x} = \frac{x^2}{0,10 - x} \] Karena \( K_a \) kecil, \( x \) biasanya sangat kecil dibanding 0,10, maka \( 0,10 - x \approx 0,10 \).
\[ x^2 = K_a \times 0,10 = (1 \times 10^{-5})(0,10) = 1 \times 10^{-6} \] \[ x = 1 \times 10^{-3} = 0,001 \] Sehingga:
\( [\ce{H^+}] \approx 0,001 \text{ M} \),
pH = -log(0,001) = 3.

Kembali ke Soal #7

Pembahasan Soal 8

1) Mula-mula: 25,0 mL HCl 0,10 M mengandung: \[ n_{\ce{HCl}} = 0,025 \times 0,10 = 0,0025 \text{ mol} \] 2) Setelah ditambah 20,0 mL NaOH 0,10 M, jumlah mol NaOH: \[ n_{\ce{NaOH}} = 0,020 \times 0,10 = 0,0020 \text{ mol} \] 3) Netralisasi:
- HCl (asam kuat) + NaOH (basa kuat).
- Molar asam: 0,0025; Molar basa: 0,0020.
- Sisa asam setelah reaksi = 0,0025 - 0,0020 = 0,0005 mol asam.
4) Volume total = 25,0 mL + 20,0 mL = 45,0 mL = 0,045 L.
5) Konsentrasi sisa H+ = \[ \frac{0,0005}{0,045} = 0,0111 \text{ M} \] 6) pH = -log(0,0111) \( \approx 1,96 \).

Kembali ke Soal #8

Pembahasan Soal 9

Sel galvanik: Zn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s).
Potensial reduksi standar:
- Zn2+ + 2e- -> Zn(s): Eo = -0,76 V
- Cu2+ + 2e- -> Cu(s): Eo = +0,34 V

Elektroda yang lebih positif akan bertindak sebagai katode (reduksi). Jadi Cu adalah katode.
Anode (oksidasi): Zn(s) -> Zn2+ + 2e-
Katode (reduksi): Cu2+ + 2e- -> Cu(s)

Gaya gerak listrik (GGL) sel = Eo(katode) - Eo(anode) = 0,34 - (-0,76) = 1,10 V.
Reaksi sel lengkap:
\[ \ce{Zn(s) + Cu^{2+}(aq) -> Zn^{2+}(aq) + Cu(s)} \]

Kembali ke Soal #9

Pembahasan Soal 10

1) Geometri oktahedral: Dalam kompleks \( \ce{[Co(NH3)6]^{3+}} \), kobalt(III) memiliki enam ligan amonia yang terikat secara koordinasi, membentuk susunan oktahedral (enam puncak di sekitar pusat logam).
2) Konfigurasi elektron dan sifat magnetik:
- Kobalt(III) umumnya memiliki konfigurasi d6. Pada kompleks oktahedral kuat (\( \ce{NH3} \) adalah ligan medan menengah-kuat), elektron d cenderung terpasangkan (low spin) sehingga sering bersifat diamagnetik atau memiliki sedikit elektron tak berpasangan.
- Sifat magnetik bergantung pada kuat medan ligan. \( \ce{NH3} \) biasanya menghasilkan splitting moderat sehingga bisa low spin dengan sedikit atau bahkan tanpa elektron tak berpasangan.

Kembali ke Soal #10

Pembahasan Soal 11

Garam \( \ce{NH4CN} \) merupakan garam dari asam lemah HCN (\( K_a = 4,0 \times 10^{-10} \)) dan basa lemah NH3 (\( K_b = 1,8 \times 10^{-5} \)).
- Ion \( \ce{NH4^+} \) akan terhidrolisis menghasilkan asam lemah \( \ce{NH3} \) dan \( \ce{H^+} \).
- Ion \( \ce{CN^-} \) akan terhidrolisis menghasilkan asam lemah HCN dan \( \ce{OH^-} \).

Tetapan kesetimbangan: \[ K_a(\ce{HCN}) = 4,0 \times 10^{-10}, \quad K_b(\ce{NH3}) = 1,8 \times 10^{-5} \]
Karena \( K_b(\ce{NH3}) \) jauh lebih besar daripada \( K_a(\ce{HCN}) \), ion \( \ce{CN^-} \) lebih kuat menarik proton daripada \( \ce{NH4^+} \) melepaskan proton. Dengan kata lain, pembentukan \( \ce{OH^-} \) (dari hidrolisis \( \ce{CN^-} \)) lebih dominan daripada pembentukan \( \ce{H^+} \) (dari hidrolisis \( \ce{NH4^+} \)).
Sehingga larutan cenderung bersifat basa.

Kembali ke Soal #11

Pembahasan Soal 12

Isomer ortho-, meta-, dan para- nitrofenol (atau nitro-substituted phenol) memiliki keasaman berbeda karena efek -I dan -R gugus -NO2:
- Gugus -NO2 adalah penarik elektron yang kuat melalui efek induktif (-I) dan dapat juga menarik elektron melalui resonansi (-R) ketika posisinya ortho atau para.
- Fenol menjadi lebih asam jika cincin benzena semakin kekurangan elektron, sehingga -O- (basa konjugatnya) distabilkan.

Urutan keasaman umumnya: ortho-nitrofenol > para-nitrofenol > meta-nitrofenol. Hal ini karena posisi ortho dan para memungkinkan -NO2 berinteraksi melalui resonansi dengan cincin dan menstabilkan ion fenolat. Ortho sering paling asam karena efek tambahan intramolekular (ikatan hidrogen intramolekular) dan efek -I kuat.
Jadi, ortho-nitrofenol biasanya paling asam.

Kembali ke Soal #12

Pembahasan Soal 13

Perbedaan mendasar \( S_N1 \) dan \( S_N2 \):
- \( S_N1 \): (1) terjadi dalam dua tahap (pembentukan karbokation kemudian nukleofil menyerang), (2) laju bergantung hanya pada konsentrasi substrat (orde 1), (3) terjadi pada senyawa yang dapat membentuk karbokation stabil (tersier > sekunder), (4) sering memerlukan pelarut polar protik.
- \( S_N2 \): (1) mekanisme satu tahap (nukleofil menyerang bersamaan dengan lepasnya gugus pergi), (2) laju bergantung pada konsentrasi substrat dan nukleofil (orde 2), (3) biasanya terjadi pada metil > primer (sterik kecil), (4) lebih disukai dalam pelarut polar aprotik.

Contoh kondisi yang mendukung \( S_N1 \): substrat tersier, pelarut polar protik (mis. etanol, air), nukleofil lemah cukup.
Contoh kondisi yang mendukung \( S_N2 \): substrat primer atau metil, pelarut polar aprotik (mis. DMSO, aseton), nukleofil kuat.

Kembali ke Soal #13

Pembahasan Soal 14

Nylon-6,6 terbentuk dari reaksi kondensasi antara asam adipat (\( \ce{HOOC-(CH2)4-COOH} \)) dan heksametilendiamina (\( \ce{H2N-(CH2)6-NH2} \)).
Reaksi pembentukannya (tiap gugus -COOH bereaksi dengan -NH2) menghasilkan ikatan amida (\( \ce{-CONH-} \)) dan molekul air sebagai hasil samping:

\( \ce{HOOC-(CH2)4-COOH + H2N-(CH2)6-NH2 -> [-OC-(CH2)4-CONH-(CH2)6-NH-]n + n H2O} \)

Ikatan yang terbentuk adalah ikatan amida. Sifat fisik umum Nylon-6,6: kuat, tahan sobek, dapat ditarik menjadi serat, dan relatif tahan panas. Ikatan hidrogen antarrantai polimer juga membantu kekuatan mekaniknya.

Kembali ke Soal #14

Pembahasan Soal 15

\( \ce{SF4} \) memiliki 5 domain elektron di sekitar atom pusat S (4 ikatan S-F dan 1 pasangan elektron bebas). Hibridisasinya adalah sp3d (atau kadang dijelaskan sebagai trigonal bipyramidal electron arrangement dengan 1 lone pair).
Bentuk molekulnya disebut seesaw (jungkat-jungkit) karena satu posisi dari struktur trigonal bipiramida ditempati pasangan elektron bebas. Pasangan elektron bebas cenderung menempati posisi equatorial untuk meminimalkan tolakan, sehingga geometri akhir asimetris.

Kembali ke Soal #15

Baca Juga :