Kimia Fisik Anorganik
Soal 1. (14 poin)
Sebanyak 0,2234 g senyawa X yang mengandung karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen dengan formula umum CaHbNcOd, dibakar dengan oksigen berlebih dan menghasilkan gas CO2, H2O dan NO2. Gas-gas yang dihasilkan tersebut diperlakukan lebih lanjut untuk mengubah produk oksida nitrogen menjadi N2. Kemudian campuran gas CO2, H2O, N2 dan kelebihan O2 dilewatkan melalui tabung pengering CaCl2, yang setelah pengeringan selesai bertambah massanya sebesar 0,1984 g. Aliran gas kemudian dilewatkan kedalam air, di mana gas CO2 membentuk H2CO3. Larutan asam ini kemudian dititrasi sampai semua H+ habis bereaksi, dan ternyata diperlukan sebanyak 57,62 mL larutan 0,3283 M NaOH. Kelebihan O2 dihilangkan dengan mereaksikannya dengan logam tembaga dan N2 yang diperoleh ditampung dalam tabung sebesar 450,0 mL dengan tekanan 65,12 mmHg pada 25 °C. Telah ditentukan bahwa massa molar senyawa tersebut adalah 150 g.mol-1.
a. Berdasarkan percobaan tersebut maka:
i. Tuliskanlah dan setarakan persamaan reaksi pembakaran zat X tersebut.
ii. Apa peranan CaCl2 dalam percobaan tersebut, tuliskan reaksi yang terjadi.
iii. Tuliskan reaksi yang terjadi bila campuran gas tersebut dialirkan kedalam air.
Dari paparan di atas maka:
b. Hitunglah masing masing jumlah mol H2O, CO2, N2 yang dihasilkan.
c. Tentukan massa C, H, N, dan O dalam 0,2234 g senyawa X.
d. Tentukan rumus empiris senyawa X tersebut.
e. Tentukan rumus molekul senyawa X tersebut.
Soal 2. (14 poin)
Dalam air laut, sebagian besar zat terlarut adalah anion dan kation. Kation dan anion tersebut berada dalam jumlah yang sama, sehingga muatan listriknya tetap netral. Lebih dari 99,7 % garam yang terlarut mengandung 7 jenis ion ion utama dengan komposisi seperti yang tertera dalam Tabel berikut ini
Kation Konsentrasi
(mol/kg H2O) Anion Konsentrasi
(mol/kg H2O)
Na+ 0,4690 Cl- 0,5460
Mg2+ 0,0540 SO42- 0,0280
Ca2+ 0,0150 HCO3- 0.0025
K+ 0,0105 Anion Y- x
Selain unsur diatas, masih banyak unsur lain yang jumlahnya sangat sedikit sekali (unsur minor).
Berdasar data kandungan air laut tersebut, dan anggaplah kandungan ion-ion didalamnya hanya yang tertera dalam tabel diatas, maka:
a.Tunjukkan ion ion yang dapat mengakibatkan kesadahan tetap dan kesadahan
sementara dalam air laut tersebut dan berapa jumlahnya (mol) per kg H2O
b.Berdasarkan komposisisi air laut tersebut diatas, dan anion Y- yang berasal dari
asam kuat, bagaimana pH air laut tersebut, bersifat asam atau basa, jelaskan
jawaban anda.
c. Berapa total molalitas kation dalam air laut
d. Berapa molalitas ion [Y-] ?
e. Berapa titik beku air laut tersebut.
Bila kedalam 1 liter air laut ditambahkan 80 mg padatan NaOH (40 g/mol), maka:
f. Apakah akan terjadi pembentukan endapan Mg(OH)2.
Anggaplah molaritas air laut sama dengan molalitas; dan volume larutan tidak
berubah setelah penambahan padatan NaOH.
Elektrolisis air laut dengan menggunakan elektroda inert ternyata menghasilkan
gas Cl2. Sebanyak 1 liter air laut dielektrolisis dengan kuat arus 0,2 A selama
1 jam. Dengan menganggap molaritas air laut sama dengan molalitas, maka:
g.i. Tuliskan reaksi yang terjadi di Anoda dan Katoda
ii.Berapa pH air laut yang anda peroleh setelah proses elektrolisis.
Data:
H2CO3 (aq) ↔ H+ (aq)+ HCO3- (aq) Ka1= 4,3 x 10-7
HCO3- (aq) ↔ H+ + CO3= (aq) Ka2= 5,6 x10-11.
Kw= [H+] [OH-] = 1,0×10-14
Ksp Mg(OH)2 = 1,8 x 10-11.
Penurunan titik beku molal H2O, Kf air= 1,86 oC/m
Titik Beku air murni = 0 oC
Bilangan Avogadro (NA) = 6,02 x 1023
Soal 3.(15 poin)
Senyawa hidrokarbon n-butana, C4H10, adalah gas yang sering digunakan sebagai bahan bakar. Entalpi pembakaran sempurna (DHopembakaran) gas n-butana menjadi produk-produknya dalam wujud gas adalah -2880 kJ/mol. Gunakan data ini untuk menjawab pertanyaan berikut, dengan menganggap suhunya 100ºC.
a.Tuliskan persamaan reaksi yang telah disetarakan untuk pembakaran sempurna butana.
b.Tentukan entalpi pembentukan DHf° gas butana.
c.Tentukan besarnya perubahan energi dalam reaksi pembakaran tersebut.
Bila perubahan energi bebas DG° reaksi pembakaran tersebut adalah -1260 kJ.mol-1,
maka:
d.i . Hitung nilai DS° reaksi pembakaran tersebut.
ii. Jelaskan nilai DS° dalam hubungannya dengan persamaan
reaksi pembakaran di atas.
Untuk pembakaran butana tersebut, digunakan udara dengan kandungan oksigen
21%, maka:
e.Berapa banyak volume udara ( 1 atm, 25 oC), yang digunakan untuk membakar 1 mol
butana?
Dalam tabung silinder yang volumenya 1 dm3 anda mempunyai butana cair (density = 0,573 g.cm-3), maka:
f. Hitunglah berapa banyak energi yang dapat dihasilkan bila semua butana didalam silinder habis
terbakar sempurna.
Bila anda menggunakan energi yang dihasilkan untuk mendidihkan sejumlah 1 ton air yang suhunya 20 oC
dengan effisensi panas pembakaran 75 %, maka:
g. Tentukanlah apakah energi yang tersedia dapat mendidihkan 1 ton air tersebut.
h. Tentukanlah berapa suhu yang dapat dicapai oleh 1 ton air tersebut
DATA:
Entalpi pembentukan standar (DfHo):
CO2 (g) : DfHo = -393,5 kJ mol-1; H2O(l) : DfHo = -285,8 kJ mol-1
H2O (g) : DfHo = -241,8 kJ mol- ; O2 (g) : DfHo = 0 kJ mol-1 Panas spesifik, Cp,: H2O (l) , Cp 75,3
J mol -1K-1
H2O (g) , Cp = 33,6 J mol -1K-1
Titik didih air pada tekanan 1 atm = 100oC
Komposisi volume udara (1 atm , 25 oC) = 21 % O2, ,
1 mol gas (1atm, 25 oC) = 22,4 Liter ; 1 ton = 1000 kg
Soal 4. (10 poin)
Korosi adalah peristiwa alam dimana logam mengalami kerusakan akibat terbentuknya oksida yang lebih stabil. Di alam, korosi besi adalah proses elektrokimia yang melibatkan oksigen di atmosfer dan potensial reduksi standard (Eo pada 25 °C, 1atm):
O2(g) + 4H+(aq) + 4e → 2H2O(l) Eo = +1,23 V
Fe2+(aq) + 2e → Fe(s) Eo = -0,44 V
Oksigen adalah oksidator yang potensial di alam, terutama bila air disekelilingnya bersifat asam. Di udara terbuka, tekanan parsial O2 adalah 0,20 atm, dan uap airnya jenuh dengan CO2. Gas CO2 yang terlarut membentuk asam karbonat, H2CO3, yang menghasilkan ion H+ dengan konsentrasi 2,0 x 10-6 M.
b. Berdasarkan persamaan Nerst, hitunglah potensial reduksi (E) dari gas O2 di kondisi udara yang jenuh
dengan CO2.
c. Untuk reaksi korosi:
2Fe(s) + O2(g) + 4 H+(aq) → 2Fe2+(aq) + 2H2O(l)
i. Hitung potensial standard (Eosel) sel elektrokimia yang mewakili reaksi korosi tersebut.
ii. Hitung potensial (Esel) sel elektrolkimia yang mewakili reaksi korosi tersebut untuk kondisi gas O2 di
udara yang jenuh dengan CO2 dan besi dalam keadaan standar.
Untuk reaksi: Fe(OH)2(s) + 2e → Fe(s) + 2OH-(aq), Eo = -0,88 V.
Dengan menggunakan informasi reaksi ini dan nilai-nilai potensial di atas maka:
c. Hitunglah nilai Ksp Fe(OH)2.
Soal 5. ( 8 poin)
Pengukuran laju reaksi biasanya ditentukan dengan menggunakan metode laju awal, yaitu laju reaksi berdasarkan konsentrasi awal zat zat yang bereaksi.
Untuk reaksi: BrO3-+ 5Br-+ 6H+ → 3Br2 + 3H2O didapat data sbb:
Percobaan ke [BrO3-]awal [Br-]awal [H+]awal laju relatif
1 0,1 M 0,1 M 0,1 M 1
2 0,2 M 0,1 M 0,1 M 2
3 0,2 M 0,2 M 0,1 M 4
4 0,1 M 0,1 M 0,2 M 4
a. Tentukan orde reaksi pada [BrO3-], [Br-], [H+] dan orde reaksi total.
b. Tentukanlah persamaan laju reaksinya
c. Tentukan laju relatif reaksi pada kondisi konsentrasi [BrO3-], [Br-], [H+] berturut-turut 0,3; 0,2; dan 0,1
M.
Soal 6. (18 poin)
Khlor trifluorida, ClF3, adalah zat untuk proses fluorinasi yang telah digunakan untuk memisahkan uranium dari produk batang bahan bakar di reaktor nuklir.
a. Tuliskan rumus dot cross Lewis ClF3.
b. Tentukan hibridisasi di atom Cl yang digunakan dalam pembentukan ClF3.
c. Ramalkan gambar bentuk molekul ClF3 berdasarkan orbital hibrida yang anda uraikan pada pertanyaan
“b”.
d. Berikan gambar bentuk lain yang mungkin, dan jelaskan menurut anda mengapa ClF3 tidak berbentuk
seperti ini.
e. Hantaran listrik cairan ClF3 hanya sedikit lebih rendah daripada hantaran listrik air murni. Hantaran listrik
cairan ini dijelaskan dengan adanya autoionisasi ClF3 membentuk ClF2+ dan ClF4-. Ramalkan bentuk
molekul ClF2+ dan ClF4-.
Soal 7. (28 poin)
Dalam sistem periodik unsur unsur, zat X dan Y adalah unsur-unsur non logam yang terletak pada periode ke 3. Senyawa hidrogen dari X dan Y adalah A dan B yang mempunyai bobot molekular yang sama. Bila senyawa A dan B ini direaksikan dengan asam nitrat pekat, nitrogen dari asam nitratnya direduksi menjadi nitrogen monoksida serta terbentuk senyawa C dan D; di mana dalam senyawa C ada unsur X dan D ada unsur Y dengan memiliki tingkat oksidasi maksimumnya. Senyawa C dan D juga dapat diperoleh melalui reaksi oksida E dan F dengan air. Jumlah atom-atom oksida E adalah 3,5 kali lebih besar daripada jumlah atom-atom oksida F.
Pertanyaan :
(a) Tuliskan simbul dan nama unsur X dan Y serta senyawa A, B, C, D E dan F.
(b) Tuliskan persamaan reaksi :
(i) A + HNO3 → …………………………………………
(ii) B + HNO3 → …………………………………………..
(iii) E + ….. → C
(iv) F + ….. → D
(c) Hitunglah volume nitrogen monoksida yang dihasilkan bila dengan tepat 1 dm3 dari larutan HNO3 (64,0
% berat HNO3 dan 1,387 g/cm3) bereaksi dengan jumlah yang ekivalen dari senyawa B. Perhitungan ini
dalam kondisi standar yaitu 1 mol gas volumenya 22,4 dm3.
KIMIA ORGANIK
Petunjuk : Kerjakan di kertas tersendiri !
Soal 8: (12 poin)
Pada reaksi di bawah ini, apakah produk yang anda harapkan bila terjadi reaksi
Soal 9 (12 point)
Selesaikan soal-soal di bawah ini (a dan b) !
a. Tulislah mekanisme reaksi antara :
b. Tentukan pereaksi yang dipakai pada sintesa di bawah ini !
Soal 10 (10 poin)
Selesaikan reaksi di bawah ini !
Soal 11 (10 poin)
a. Terangkan apa sebabnya asam 2-nitrobenzoat pH-nya lebih kecil dari pada asam 4-aminobenzoat !
b. Terangkan apa sebabnya 2-nitrophenol lebih mudah menguap dibandingkan dengan 4-nitrophenol !
