Simulasi Soal Olimpiade Kimia SMA Standar IChO : 2025 (4)

05 Mar 2025 | dibaca 40 kali

Soal 1: Termokimia & Keseimbangan

Perhatikan reaksi pembentukan gas amonia dari unsur-unsurnya:

\(\text{N}_2(g) + 3\,\text{H}_2(g) \rightarrow 2\,\text{NH}_3(g)\)

  1. Diberikan entalpi pembentukan standar \(\Delta H_f^\circ (\text{NH}_3(g)) = -46 \text{ kJ mol}^{-1}\). Jika reaksi dilakukan pada tekanan 1 atm dan suhu 298 K, hitunglah \(\Delta H^\circ\) reaksi di atas!
  2. Tuliskan persamaan hubungan antara energi Gibbs (\(G\)), entalpi (\(H\)), entropi (\(S\)), dan suhu (\(T\)). Jelaskan secara singkat makna fisik dari masing-masing besaran termodinamika tersebut.
  3. Apabila \(\Delta G^\circ\) reaksi pada 298 K bernilai \(-16 \text{ kJ mol}^{-1}\), tentukan tetapan kesetimbangan \((K)\) reaksi tersebut pada suhu yang sama!
Lihat Pembahasan

Soal 2: Kinetika Reaksi

Pertimbangkan reaksi dekomposisi gas A menjadi produk:

\(\text{A} \rightarrow \text{B} + \text{C}\)

  1. Sebuah eksperimen menunjukkan bahwa laju reaksi \(\text{r} = k[\text{A}]^2\). Jika konsentrasi awal A adalah \(0.10 \text{ M}\) dan menurun menjadi \(0.025 \text{ M}\) dalam waktu 10 detik, hitunglah nilai konstanta laju \(k\).
  2. Jelaskan perbedaan antara orde reaksi keseluruhan dan orde reaksi parsial terhadap suatu pereaksi. Bagaimana cara penentuan orde reaksi secara eksperimental?
  3. Jika pada suhu 300 K, energi aktivasi \(\text{E}_a\) adalah \(75 \text{ kJ mol}^{-1}\), dan faktor preskursor (faktor frekuensi) \(\text{A} = 2{,}0 \times 10^{12} \text{ s}^{-1}\), perkirakan tetapan laju \(k\) dengan persamaan Arrhenius.
Lihat Pembahasan

Soal 3: Asam-Basa & Penyangga

Tersedia larutan \(\text{HA}\) (asam lemah) dengan \(\text{K}_a = 1{,}0 \times 10^{-5}\) dan larutan \(\text{A}^-\) (garam natrium asam tersebut).

  1. Hitung pH larutan penyangga yang dibuat dengan mencampurkan 0,50 mol \(\text{HA}\) dan 0,50 mol \(\text{A}^-\) dalam 1,0 L larutan.
  2. Jika sistem penyangga tersebut ditambahkan 0,01 mol \(\text{HCl}\), bagaimana pH barunya? Asumsikan volume larutan tidak berubah.
  3. Jelaskan secara singkat prinsip kerja larutan penyangga dalam menahan perubahan pH jika ditambahkan asam atau basa kuat.
Lihat Pembahasan

Soal 4: Elektrokimia

Diberikan rangkaian sel volta sebagai berikut:

\(\text{Zn}(s) \,|\, \text{Zn}^{2+}(aq) \,||\, \text{Cu}^{2+}(aq) \,|\, \text{Cu}(s)\)

  1. Tuliskan reaksi setengah sel (reduksi dan oksidasi) serta reaksi sel total. Apakah arus elektron mengalir dari Zn ke Cu atau sebaliknya?
  2. Diketahui potensial elektroda standar: \(\text{E}^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0{,}76 \text{ V}\), \(\text{E}^\circ(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = +0{,}34 \text{ V}\). Hitung \(\text{E}^\circ_{\text{sel}}\).
  3. Jika konsentrasi \(\text{Zn}^{2+}\) adalah \(0{,}10 \text{ M}\) dan konsentrasi \(\text{Cu}^{2+}\) adalah \(1{,}0 \text{ M}\), berapakah nilai \(\text{E}_{\text{sel}}\) pada 25°C (\(R = 8{,}314 \,\text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1}, \, F = 96500 \,\text{C mol}^{-1}\))?
Lihat Pembahasan

Soal 5: Koordinasi Kompleks

Pertimbangkan kompleks oktahedral \(\text{[Fe(CN)}_6]^{3-}\).

  1. Tentukan bilangan oksidasi Fe pada kompleks tersebut, serta jumlah elektron d yang dimiliki ion Fe.
  2. Apakah konfigurasi d yang mungkin (high-spin atau low-spin) untuk kompleks ini? Jelaskan alasanmu berdasarkan kuat medan ligan CN\(^-\).
  3. Berikan struktur dan sebutkan nama IUPAC kompleks tersebut.
Lihat Pembahasan

Soal 6: Mekanisme Reaksi Organik

Reaksi benzaldehida dengan reagen Grignard (misalnya \(\text{CH}_3\text{MgBr}\)) akan menghasilkan alkohol sekunder setelah dihidrolisis.

  1. Tuliskan mekanisme reaksi antara benzaldehida dan \(\text{CH}_3\text{MgBr}\) secara keseluruhan (hingga terbentuk alkohol sekunder).
  2. Mengapa air atau kelembapan harus dihindari saat pembentukan reagen Grignard?
  3. Bagaimana cara kerja reagen Grignard dalam menyerang gugus karbonil?
Lihat Pembahasan

Soal 7: Stereokimia & Isomer

Diberikan senyawa kompleks \(\text{[Co(en)}_2\text{Cl}_2]^{+}\), di mana en adalah etilendiamin (\(\text{H}_2\text{NCH}_2\text{CH}_2\text{NH}_2\)).

  1. Tentukan jumlah isomer cis/trans (atau fac/mer jika relevan) yang dapat terbentuk dari kompleks ini.
  2. Diskusikan kemungkinan isomer optis (kiralitas) untuk masing-masing isomer di atas.
  3. Jika en dianggap sebagai ligan bidentat yang khelat, berikan diagram sederhana yang merepresentasikan ikatan ligan tersebut pada kobalt.
Lihat Pembahasan

Soal 8: Biokimia

Hemoglobin (Hb) adalah protein pengangkut oksigen dalam sel darah merah.

  1. Jelaskan secara singkat mekanisme interaksi O\(_2\) dengan hemoglobin dan efek alosterik yang memengaruhi kemampuan hemoglobin mengikat O\(_2\).
  2. Apa yang dimaksud dengan Efek Bohr? Bagaimana pengaruhnya terhadap pengikatan oksigen oleh hemoglobin?
  3. Bagaimana perubahan pH dan \(\text{CO}_2\) memengaruhi afinitas O\(_2\) pada hemoglobin di dalam tubuh?
Lihat Pembahasan

Pembahasan

Pembahasan Soal 1

  1. \(\Delta H_f^\circ (\text{N}_2) = 0\) dan \(\Delta H_f^\circ (\text{H}_2) = 0\), sehingga \(\Delta H^\circ\) reaksi = \(2 \times (-46 \text{ kJ mol}^{-1}) = -92 \text{ kJ mol}^{-1}\).
  2. Hubungan termodinamika: \[ G = H - TS \] - \(G\): Energi Gibbs (prediktor spontanitas reaksi) - \(H\): Enalpi (panas reaksi pada tekanan tetap) - \(T\): Suhu mutlak - \(S\): Entropi (ukuran ketidakteraturan)
  3. \(\Delta G^\circ = -RT \ln K \) Maka: \[ K = e^{-\frac{\Delta G^\circ}{RT}} \] Dengan \(\Delta G^\circ = -16 \text{ kJ mol}^{-1} = -16000 \text{ J mol}^{-1}\), \(R = 8{,}314 \,\text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1}\), \(T=298 \,\text{K}\): \[ K = e^{-\frac{-16000}{(8{,}314)(298)}} \approx e^{6.45} \approx 637 \]
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 2

  1. Laju reaksi \(\text{r} = k[\text{A}]^2\). Orde reaksi = 2. Kita misalkan reaksi orde-2: \[ \frac{1}{[\text{A}]} - \frac{1}{[\text{A}]_0} = kt \] Dengan \([\text{A}]_0 = 0.10 \text{ M}\) dan \([\text{A}] = 0.025 \text{ M}\) setelah 10 s: \[ \frac{1}{0.025} - \frac{1}{0.10} = k \times 10 \quad \Rightarrow \quad 40 - 10 = k \times 10 \quad \Rightarrow \quad 30 = 10k \] \[ k = 3 \, \text{s}^{-1} \]
  2. - Orde reaksi keseluruhan adalah jumlah semua orde parsial. - Orde parsial adalah pangkat konsentrasi suatu pereaksi dalam persamaan laju. - Orde reaksi ditentukan secara eksperimental dengan mengukur laju pada berbagai konsentrasi pereaksi.
  3. Persamaan Arrhenius: \[ k = A \exp\left(-\frac{E_a}{RT}\right) \] Dengan \(\text{E}_a = 75 \text{ kJ mol}^{-1} = 75000 \text{ J mol}^{-1}\), \(A = 2{,}0\times 10^{12} \text{ s}^{-1}\), \(R=8{,}314\,\text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1}\), \(T=300\,\text{K}\): \[ k = 2{,}0\times 10^{12} \exp\left(-\frac{75000}{(8{,}314)(300)}\right) \] \[ = 2{,}0\times 10^{12} \exp(-30.1) \approx 2{,}0\times 10^{12} \times 9{,}7\times 10^{-14} \approx 1{,}94\times 10^{-1} \text{ s}^{-1} \] (Angka perkiraan untuk ilustrasi.)
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 3

  1. Rumus penyangga Henderson-Hasselbalch: \[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{A}^-]}{[\text{HA}]}\right) \] Dengan \(\text{p}K_a = -\log(1{,}0\times 10^{-5}) = 5\). \[ \text{pH} = 5 + \log\left(\frac{0.50}{0.50}\right) = 5 + \log(1) = 5 \]
  2. Setelah penambahan 0,01 mol \(\text{HCl}\), jumlah \(\text{A}^-\) akan berkurang 0,01 mol, sedangkan \(\text{HA}\) bertambah 0,01 mol. \[ [\text{A}^-]_{\text{baru}} = 0.50 - 0.01 = 0.49 \,\text{mol} \] \[ [\text{HA}]_{\text{baru}} = 0.50 + 0.01 = 0.51 \,\text{mol} \] Asumsikan volume total tetap 1,0 L: \[ \text{pH} = 5 + \log\left(\frac{0.49}{0.51}\right) \approx 5 + \log(0.96) \approx 5 - 0.02 = 4.98 \]
  3. Larutan penyangga bekerja dengan menyediakan asam lemah dan basa konjugasinya. Jika ditambahkan asam kuat, basa konjugasi menetralkannya. Jika ditambahkan basa kuat, asam lemah yang menetralkannya. Hal ini menjaga perubahan pH tidak terlalu besar.
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 4

  1. Reaksi setengah sel: - Anoda (oksidasi): \(\text{Zn}(s) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(aq) + 2e^-\) - Katoda (reduksi): \(\text{Cu}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(s)\) Reaksi total: \[ \text{Zn}(s) + \text{Cu}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(aq) + \text{Cu}(s) \] Elektron mengalir dari Zn ke Cu.
  2. \[ E^\circ_{\text{sel}} = E^\circ_{\text{katoda}} - E^\circ_{\text{anoda}} = (+0{,}34) - (-0{,}76) = +1{,}10 \text{ V} \]
  3. Gunakan Persamaan Nernst: \[ E_{\text{sel}} = E^\circ_{\text{sel}} - \frac{RT}{nF}\ln\left(\frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]}\right) \] Dengan \([\text{Zn}^{2+}] = 0.10 \text{ M}\), \([\text{Cu}^{2+}] = 1.0 \text{ M}\), \(n=2\), \(E^\circ_{\text{sel}}=1.10 \text{ V}\): \[ E_{\text{sel}} = 1.10 - \frac{(8{,}314)(298)}{(2)(96500)} \ln\left(\frac{0.10}{1.0}\right) \] \[ = 1.10 - \frac{2477.572}{193000} \ln(0.1) = 1.10 - 0.0128 \times (-2.3026) = 1.10 + 0.0295 \approx 1.13 \text{ V} \] (Angka perkiraan.)
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 5

  1. Kompleks \(\text{[Fe(CN)}_6]^{3-}\). Misalkan bilangan oksidasi Fe = \(x\). Ligan CN\(^-\) bermuatan -1 per ligan, total -6. Jadi: \[ x + (-6) = -3 \quad \Rightarrow \quad x = +3 \] Ion Fe(III) memiliki konfigurasi d\(^5\).
  2. CN\(^-\) adalah ligan medan kuat, sehingga cenderung membentuk kompleks low-spin. Untuk Fe(III) (d\(^5\)), biasanya akan mengatur elektron dalam orbital t\(_{2g}\) dan e\(_g\) dengan spin rendah (low-spin).
  3. Struktur: oktahedral dengan 6 ligan CN\(^-\) berikatan ke Fe. Nama IUPAC: heksasianoferrat(III).
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 6

  1. Mekanisme reaksi Grignard: - Pembentukan reagen \(\text{CH}_3\text{MgBr}\). - Serangan nukleofilik \(\text{CH}_3^-\) (dari reagen Grignard) pada gugus karbonil benzaldehida, membentuk alkoksida. - Protonasi (hidrolisis) alkoksida menghasilkan alkohol sekunder.
  2. Reagen Grignard sangat reaktif terhadap air; air akan memutus reagen \(\text{RMgX}\) menjadi \(\text{R-H}\) dan \(\text{Mg(OH)X}\), sehingga reagen tidak berguna lagi untuk reaksi dengan karbonil.
  3. Reagen Grignard bersifat nukleofil kuat (\(\text{R}^-\)). Ia akan menyerang pusat elektrofilik karbon pada gugus C=O, yang bermuatan parsial positif.
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 7

  1. Untuk kompleks \(\text{[Co(en)}_2\text{Cl}_2]^+\) (oktahedral), dapat terbentuk isomer cis dan trans (tergantung posisi 2 Cl). Kadang juga disebut fac/mer jika ligan monodentat lebih dari dua, tetapi di sini lebih umum cis/trans.
  2. - Isomer cis dapat memiliki pusat kiral jika ligan-ligan disusun sedemikian rupa, terutama karena en adalah bidentat. - Isomer trans biasanya tidak kiral.
  3. Etilendiamin (en) mengikat kobalt melalui dua atom N, membentuk cincin khelat 5-anggota. Diagram menunjukkan masing-masing en “menjepit” ion Co secara bidentat.
Kembali ke Daftar Soal

Pembahasan Soal 8

  1. Hemoglobin mengikat O\(_2\) pada situs Fe(II) di heme. Begitu satu molekul O\(_2\) terikat, konformasi Hb berubah, sehingga afinitas terhadap O\(_2\) di subunit lain meningkat (efek kooperatif).
  2. Efek Bohr: penurunan pH (peningkatan \(\text{H}^+\)) atau peningkatan \(\text{CO}_2\) menurunkan afinitas Hb terhadap O\(_2\). Hemoglobin akan melepas O\(_2\) lebih mudah di jaringan yang banyak \(\text{CO}_2\) atau lebih asam.
  3. \(\text{CO}_2\) larut dan membentuk asam karbonat, menurunkan pH. Dengan pH lebih rendah, Hb cenderung melepas O\(_2\), sehingga oksigen dapat dilepaskan di jaringan yang membutuhkan.
Kembali ke Daftar Soal

Baca Juga :