Simulasi Contoh Soal Olimpiade Kimia OSN SMA : 2025 (8)

Pembahasan Soal 1

1. Pereaksi Pembatas
   Massa atom Fe = 56 g/mol, S = 32 g/mol.
   Jumlah mol Fe = $$\frac{10}{56} \approx 0{,}179 \text{ mol}$$.
   Jumlah mol S = $$\frac{10}{32} \approx 0{,}313 \text{ mol}$$.
   Reaksi: Fe : S = 1 : 1.
   Untuk 0,179 mol Fe butuh 0,179 mol S, sedangkan tersedia 0,313 mol S, artinya Fe habis lebih dulu.
   Jadi, pereaksi pembatas adalah Fe.
2. Massa FeS yang Terbentuk
   Mol FeS yang terbentuk = 0,179 mol (sama dengan mol Fe, karena rasio 1:1).
   Massa molar FeS = 56 + 32 = 88 g/mol.
   Massa FeS = 0,179 mol × 88 g/mol = 15,75 g (≈ 15,8 g).

Kembali ke Soal 1

Pembahasan Soal 2

Reaksi pembakaran metana: $$\text{CH}_4 (g) + 2 \text{O}_2 (g) \rightarrow \text{CO}_2 (g) + 2 \text{H}_2\text{O} (l)$$ Rumus umum: $$\Delta H_{reaksi} = \sum (\Delta H^\circ_{f, produk}) - \sum (\Delta H^\circ_{f, reaktan})$$

• $$\Delta H^\circ_{f}(\text{CH}_4) = -75 \text{ kJ/mol}$$
• $$\Delta H^\circ_{f}(\text{CO}_2) = -394 \text{ kJ/mol}$$
• $$\Delta H^\circ_{f}(\text{H}_2\text{O} (l)) = -286 \text{ kJ/mol}$$
• $$\Delta H^\circ_{f}(\text{O}_2) = 0 \text{ kJ/mol}$$ (elemen dalam keadaan standar)

Perhitungan: $$ \Delta H_{reaksi} = [1 \times (-394) + 2 \times (-286)] - [1 \times (-75) + 2 \times 0] $$ $$ = [-394 + (-572)] - [-75] $$ $$ = (-966) - (-75) $$ $$ = -966 + 75 $$ $$ = -891 \text{ kJ/mol} $$ Jadi, pembakaran 1 mol metana melepaskan energi sekitar 891 kJ. Kembali ke Soal 2

Pembahasan Soal 3

Laju awal: $$r_1 = k [A]^2 [B]$$.
Jika [A] digandakan (menjadi 2[A]) dan [B] menjadi 3[B], maka: $$r_2 = k (2[A])^2 (3[B]) = k \cdot 4 [A]^2 \cdot 3 [B] = 12 \cdot k [A]^2 [B] = 12 \, r_1$$. Jadi laju meningkat sebanyak 12 kali. Kembali ke Soal 3

Pembahasan Soal 4

Reaksi: $$\text{N}_2 + 3 \text{H}_2 \rightleftharpoons 2 \text{NH}_3$$

1. Tekanan Parsial Saat Setimbang
   Misalkan perubahan mol pada reaksi:
   $$\text{N}_2: 2 - x$$
   $$\text{H}_2: 6 - 3x$$
   $$\text{NH}_3: 0 + 2x$$
   Tekanan total awal = 2 + 6 = 8 atm.
   Tekanan total setimbang = 6 atm.
   Artinya jumlah mol gas berkurang 2 atm.
   Total penurunan = 8 - (2 + 6 - x - 3x + 2x) ? Kita dapat mempermudah dengan mencari langsung dengan stoikiometri tekanan:
   • Mula-mula: total 2 + 6 = 8 atm
   • Akhir: 6 atm
   Berkurang 2 atm. Setiap 1 mol N₂ yang bereaksi akan menurunkan (1 + 3 - 2) = 2 mol gas total.
   Jika x mol (tekanan) N₂ bereaksi, total tekanan berkurang 2x. Kita tahu berkurang 2 atm, maka 2x = 2 → x = 1 atm.
   Sehingga:
   • P(N₂) = 2 - 1 = 1 atm
   • P(H₂) = 6 - 3(1) = 3 atm
   • P(NH₃) = 0 + 2(1) = 2 atm
2. Nilai K_p
   $$K_p = \frac{(P_{NH_3})^2}{(P_{N_2})(P_{H_2})^3} = \frac{2^2}{(1)(3^3)} = \frac{4}{27} \approx 0{,}148$$.

Kembali ke Soal 4

Pembahasan Soal 5

Gunakan persamaan Henderson-Hasselbalch: $$\text{pH} = pK_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right)$$ Diberikan:

• $$K_a = 1 \times 10^{-5} \Rightarrow pK_a = 5$$
• $$[\text{A}^-] = 0{,}2 \text{ M}, \quad [\text{HA}] = 0{,}1 \text{ M}$$

Maka: $$ \text{pH} = 5 + \log \left(\frac{0{,}2}{0{,}1}\right) = 5 + \log(2) \approx 5 + 0{,}301 = 5{,}301 $$ Kembali ke Soal 5

Pembahasan Soal 6

1. Kelarutan dalam Air Murni
   Untuk $$\text{AgCl} \rightleftharpoons \text{Ag}^+ + \text{Cl}^-$$, jika kelarutannya = s mol/L, maka: $$K_{sp} = [\text{Ag}^+][\text{Cl}^-] = s \times s = s^2$$.
   $$s^2 = 1{,}8 \times 10^{-10} \Rightarrow s = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-10}} \approx 1{,}34 \times 10^{-5} \text{ M}$$.
2. Dalam 0,1 M NaCl
   [Cl^-] awal = 0,1 M. Jika kelarutan AgCl = x, maka [Ag⁺] = x, [Cl^-] = 0,1 + x.
   Karena x sangat kecil dibanding 0,1 M, maka [Cl^-] ≈ 0,1.
   $$K_{sp} = x \times 0,1 \Rightarrow x = \frac{1{,}8 \times 10^{-10}}{0,1} = 1{,}8 \times 10^{-9} \text{ M}$$.
   Kelarutannya lebih kecil karena adanya ion sejenis (prinsip Le Chatelier).

Kembali ke Soal 6

Pembahasan Soal 7

1. Reaksi Sel
   
   • Setengah reaksi oksidasi (anoda): $$\text{Zn} (s) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^-$$
   • Setengah reaksi reduksi (katoda): $$\text{Cu}^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu} (s)$$
   Reaksi sel keseluruhan: $$\text{Zn} (s) + \text{Cu}^{2+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + \text{Cu} (s)$$
2. Perhitungan $$E^\circ_{sel}$$
   $$E^\circ_{sel} = E^\circ_{katoda} - E^\circ_{anoda} = (0{,}34) - (-0{,}76) = 1{,}10 \text{ V}$$

Kembali ke Soal 7

Pembahasan Soal 8

1. Bentuk Geometri Kompleks
   $$[\text{Co}(\text{NH}_3)_6]^{3+}$$ adalah kompleks oktahedral (koordinasi nomor 6).
2. Isomer
   Karena semua ligan NH₃ identik, tidak terdapat isomer geometri atau optis. Kompleks ini hanya 1 bentuk saja.

Kembali ke Soal 8

Pembahasan Soal 9

• S_N1
  Contoh: t-butil klorida (2-kloro-2-metilpropana) dalam pelarut polar. Mekanisme 2 tahap:
  1. Formasi karbokation (tahap lambat)
  2. Serangan nukleofil
  Orde reaksi: hanya bergantung pada konsentrasi substrat (orde 1).
• S_N2
  Contoh: metil klorida (CH₃Cl) diserang nukleofil kuat. Mekanisme 1 tahap (konserta). Orde reaksi: tergantung [substrat] × [nukleofil] (orde 2). Terjadi inversi konfigurasi (backside attack).

Kembali ke Soal 9

Pembahasan Soal 10

2-bromo-3-klorobutana memiliki dua pusat kiral (C2 dan C3).
Masing-masing pusat kiral dapat R atau S, sehingga kemungkinan total = 2² = 4 stereoisomer.
Namun perlu dicek apakah ada pasangan enantiomer/diastereomer. Umumnya, dengan dua pusat kiral yang berbeda substituen, akan ada 4 stereoisomer: (R,R), (R,S), (S,R), (S,S). Tidak ada bidang simetri yang mengurangi jumlah tersebut, jadi total 4 isomer. Kembali ke Soal 10

Pembahasan Soal 11

Reaksi titrasi: $$\text{MnO}_4^- + 5 \text{Fe}^{2+} + 8 \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5 \text{Fe}^{3+} + 4 \text{H}_2\text{O}$$ Jumlah mol KMnO₄ = 0,02 M × 0,0234 L = 4,68 × 10^-4 mol.
Dari reaksi, 1 mol MnO₄^- mereduksi 5 mol Fe²⁺.
Jadi mol Fe²⁺ = 5 × 4,68 × 10^-4 = 2,34 × 10^-3 mol.
Konsentrasi Fe²⁺ = $$\frac{2{,}34 \times 10^{-3}}{0,025 \text{ L}} = 9{,}36 \times 10^{-2} \text{ M}$$ = 0,0936 M. Kembali ke Soal 11

Pembahasan Soal 12

Total mol = 2 + 3 = 5 mol.
Tekanan total = 5 atm.
Fraksi mol O₂ = 2/5, N₂ = 3/5.
Tekanan parsial = fraksi mol × tekanan total.

• p(O₂) = (2/5) × 5 atm = 2 atm
• p(N₂) = (3/5) × 5 atm = 3 atm

Kembali ke Soal 12

Pembahasan Soal 13

Langkah-langkah:
1. Hitung mol glukosa: $$\frac{20 \text{ g}}{180 \text{ g/mol}} = 0{,}111\overline{1} \text{ mol}.$$
2. Larutan dalam 200 g air → 0,2 kg air.
3. Molalitas = $$\frac{0{,}111}{0{,}2} = 0{,}555 \text{ m}.$$
4. Penurunan titik beku: $$\Delta T_f = K_f \times m = 1{,}86 \times 0{,}555 \approx 1{,}03^\circ\text{C}.$$ Kembali ke Soal 13

Pembahasan Soal 14

Fe (Z=26): konfigurasi netral: [Ar] 3d⁶ 4s².
Fe³⁺ artinya kehilangan 3 elektron, umumnya diambil dari 4s dulu baru 3d.
Maka: [Ar] 3d⁵.
Elektron terakhir berada pada orbital 3d, dengan bilangan kuantum (n=3, l=2, m_l bervariasi antara -2 sampai +2, m_s = +1/2 atau -1/2). Kembali ke Soal 14

Pembahasan Soal 15

Reaksi: $$\text{H}_2 (g) + \text{Cl}_2 (g) \rightarrow 2 \text{HCl} (g)$$ Energi putus ikatan (reaktan):

• 1 ikatan H–H = 436 kJ/mol
• 1 ikatan Cl–Cl = 242 kJ/mol
• Total = 436 + 242 = 678 kJ

Energi terbentuk ikatan (produk):

• 2 ikatan H–Cl, masing-masing 431 kJ/mol
• Total = 2 × 431 = 862 kJ

$$\Delta H_{reaksi} = \sum E_{ikatan\ terputus} - \sum E_{ikatan\ terbentuk}$$ $$= 678 - 862 = -184 \text{ kJ/mol}$$ Kembali ke Soal 15

Pembahasan Soal 16

Urutan jari-jari atom dalam satu golongan bertambah seiring kenaikan nomor atom (tambah kulit). Untuk Golongan 2 (alkali tanah): Be, Mg, Ca, Sr.
Urutan dari terkecil ke terbesar:
Be < Mg < Ca < Sr. Kembali ke Soal 16

Pembahasan Soal 17

Rumus peluruhan radioaktif: $$N = N_0 \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{t_{1/2}}}$$ Di mana $$t_{1/2}$$ = 10 jam.
Setelah 30 jam, $$N = 8000 \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{30}{10}} = 8000 \left(\frac{1}{2}\right)^3 = 8000 \times \frac{1}{8} = 1000 \text{ Bq}.$$ Kembali ke Soal 17

Pembahasan Soal 18

1. Nama mekanisme: Elektrofilik Aromatik Substitusi (EAS).
2. H₂SO₄ berperan menghasilkan elektrofil nitronium (NO₂⁺) dari HNO₃ melalui protonasi dan pelepasan H₂O.

Kembali ke Soal 18

Pembahasan Soal 19

CN^- adalah ligan medan kuat dibandingkan H₂O.
Pada kompleks oktahedral Fe(III), $$[\text{Fe}(\text{CN})_6]^{3-}$$ akan memiliki pemisahan medan kristal (Δ_o) lebih besar daripada $$[\text{Fe}(\text{H}_2\text{O})_6]^{3+}$$.
Akibatnya, kompleks dengan ligan medan kuat menyerap cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek (energi lebih tinggi), sehingga warna yang terlihat berbeda (umumnya lebih kuning/jingga jika medan sangat kuat) dibandingkan kompleks medan lemah (yang bisa tampak lebih hijau kebiruan, dll.). Kembali ke Soal 19

Pembahasan Soal 20

Rumus molekul C₄H₈O, puncak IR sekitar 1715 cm^-1 menunjukkan gugus karbonil aldehida/keton.
Namun senyawa tidak bereaksi dengan Fehling → bukan aldehida. Jadi kemungkinan besar adalah keton.
Dengan C₄H₈O dan keton, beberapa kandidat: butanon (2-butanon) atau isomer lain (2-butanon paling umum).
Struktur yang konsisten adalah butanon (metil etil keton): CH₃-CO-CH₂-CH₃. Kembali ke Soal 20