Kimia Ga 2014 MEXT Monbukagakusho

 

Q1

Konsep utama di sini adalah pengenalan unsur-unsur golongan gas mulia (Golongan 18) dalam tabel periodik. Unsur-unsur tersebut adalah Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Kripton (Kr), Xenon (Xe), dan Radon (Rn).Nitrogen (N) bukan merupakan gas mulia, melainkan unsur golongan 15 (pniktogen) yang sangat reaktif dalam membentuk ikatan kimia dibandingkan gas mulia.Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai pilihan lainnya:1 He adalah gas mulia periode 1.2 Xe adalah gas mulia periode 5.3 Ar adalah gas mulia periode 3.5 Ne adalah gas mulia periode 2.4Q2

Jumlah elektron total dalam molekul ditentukan oleh jumlah nomor atom dari setiap atom penyusunnya. N2 (7+7=14), NH3 (7+1+1+1=10), CO (6+8=14), O2 (8+8=16), dan HCl (1+17=18).Molekul dengan jumlah elektron paling sedikit adalah NH3 dengan total 10 elektron.Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai pilihan lainnya:1 N2 memiliki 14 elektron.3 CO memiliki 14 elektron.4 O2 memiliki 16 elektron.5 HCl memiliki 18 elektron.2Q3

Jumlah neutron dihitung dengan rumus: jumlah neutron = massa atom (nomor massa) - nomor atom. Untuk 14N (14-7=7), 15N (15-7=8), 12C (12-6=6), 13C (13-6=7), dan 14C (14-6=8).

Atom dengan jumlah neutron paling sedikit adalah 12C yang memiliki 6 neutron.Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai pilihan lainnya:1 14N memiliki 7 neutron.2 15N memiliki 8 neutron.4 13C memiliki 7 neutron.5 14C memiliki 8 neutron.3Q4Tentukan massa HNO3 dalam 1 liter larutan. Massa larutan = 1000 mL × 1,38 g/mL = 1380 g. Massa HNO3 = 62,0% × 1380 g = 855,6 g.Hitung mol HNO3. Mr HNO3 = 1 + 14 + (3 × 16) = 63 g/mol. Mol = 855,6 g / 63 g/mol = 13,58 mol.Konsentrasi molar = mol / volume (L) = 13,58 mol / 1 L = 13,58 mol/L.4Q5Hitung Mr sukrosa (C12H22O11) = (12×12) + (22×1) + (11×16) = 144 + 22 + 176 = 342 g/mol.Hitung mol sukrosa = 1,71 g / 342 g/mol = 0,005 mol.Hitung jumlah atom oksigen = mol × 11 (jumlah atom O dalam molekul) × 6,0 × 10^23 = 0,005 × 11 × 6,0 × 10^23 = 3,30 × 10^22 atom.2Q6Volume gas pada keadaan standar berbanding terbalik dengan massa molar (Mr) gas tersebut (V = (m/Mr) × 22,4 L). Semakin besar Mr, semakin kecil volumenya.Mr gas: N2=28, CO=28, He=4, Cl2=71. Karena Cl2 memiliki Mr terbesar (71), maka 1,0 g Cl2 akan memiliki volume terkecil.Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai pilihan lainnya:2 N2 memiliki Mr 28.3 CO memiliki Mr 28.4 He memiliki Mr 4.1 (Opsi yang hilang/tidak relevan)5

Q7Tentukan pereaksi pembatas berdasarkan persamaan reaksi $CH_{4} + 2O_{2} \to CO_{2} + 2H_{2}O$. Rasio stoikiometri adalah 1:2. Dengan 1 L $CH_{4}$, dibutuhkan 2 L $O_{2}$. Karena tersedia 6 L $O_{2}$, maka $CH_{4}$ adalah pereaksi pembatas.Hitung sisa gas. $CH_{4}$ habis bereaksi (0 L). $O_{2}$ yang bereaksi adalah 2 L, sehingga sisa $O_{2} = 6 L - 2 L = 4 L$. Gas $CO_{2}$ yang terbentuk adalah 1 L (sesuai koefisien). Karena $H_{2}O$ berbentuk cair, maka tidak dihitung sebagai gas.Total gas yang tersisa = $4 L (O_{2}) + 1 L (CO_{2}) = 5 L$Jawaban: 4Q8Massa oksigen yang bereaksi = $1,00 g - 0,70 g = 0,30 g$Mol M = $0,70 / 56,0 = 0,0125$ mol. Mol O = $0,30 / 16,0 = 0,01875$ mol.Perbandingan mol M:O = $0,0125 : 0,01875 = 1 : 1,5 = 2 : 3$. Rumus empirisnya adalah $M_{2}O_{3}$Jawaban: 4Q9Pada keadaan standar (STP), 1 mol gas menempati volume 22,4 L. Maka, 1,00 L $CH_{4} = 1/22,4$ mol.Kalor reaksi = $(1/22,4 \text{ mol}) \times (-891 \text{ kJ/mol}) \approx -39,776 \text{ kJ}$Dibulatkan menjadi -39,8 kJ.Jawaban: 2Q10

Konsep titrasi mengharuskan alat yang digunakan untuk menampung analit (seperti labu ukur atau pipet) tidak boleh basah oleh air agar konsentrasi tidak berubah, namun buret harus dibilas dengan larutan titran agar konsentrasi titran tidak terencerkan.

Opsi 5 salah karena buret yang basah oleh air akan mengencerkan larutan NaOH yang dimasukkan, sehingga konsentrasi titran menjadi tidak akurat.

Berikut penjelasan lebih lanjut:1 Penggunaan pipet kering adalah prosedur yang benar untuk menjaga konsentrasi sampel.2 Labu erlenmeyer boleh basah karena jumlah mol zat di dalamnya tetap sama.3 Fenolftalein adalah indikator yang tepat untuk titrasi asam lemah dengan basa kuat.4 Labu ukur yang basah akan mengubah volume akhir larutan, namun jika digunakan untuk pengenceran awal, ini adalah praktik yang dihindari dalam analisis presisi tinggi, tetapi dalam konteks ini, membilas buret dengan air adalah kesalahan yang paling fatal.

Jawaban: 5Q11Massa molar $(COOH)_{2} \cdot 2H_{2}O = 126 \text{ g/mol}$. Mol asam = $3,15 / 126 = 0,025$ mol. Konsentrasi asam = $0,025 \text{ mol} / 0,5 \text{ L} = 0,05 \text{ M}$

Reaksi: $(COOH)_{2} + 2NaOH \to Na_{2}C_{2}O_{4} + 2H_{2}O$. Mol asam dalam 8 mL = $0,05 \times 0,008 = 0,0004$ mol.Mol NaOH = $2 \times 0,0004 = 0,0008$ mol. Konsentrasi NaOH = $0,0008 \text{ mol} / 0,01 \text{ L} = 0,0800 \text{ M}$Jawaban: 4Q12

Bilangan oksidasi (biloks) nitrogen dalam senyawa ditentukan dengan menetapkan biloks O = -2 dan H = +1.

Biloks N pada masing-masing senyawa adalah: 1$N_{2}O (+1)$, 2$NO (+2)$, 3$N_{2}O_{3} (+3)$, 4$NO_{2} (+4)$, 5$HNO_{3} (+5)$

Berikut penjelasan lebih lanjut:1 Biloks N adalah +1 karena $2(+1) + (-2) = 0$2 Biloks N adalah +2 karena $(+2) + (-2) = 0$3 Biloks N adalah +3 karena $2(+3) + 3(-2) = 0$4 Biloks N adalah +4 karena $(+4) + 2(-2) = 0$

Jawaban: 5

Q13Gunakan deret volta (deret reaktivitas logam) untuk menentukan apakah logam dapat mendesak ion logam lain dari larutannya. Logam yang lebih reaktif (posisi lebih kiri/atas) dapat mendesak logam yang kurang reaktif.Analisis setiap kombinasi:1 Cu (kurang reaktif) + Ag⁺ (tidak bereaksi)2 Cu (kurang reaktif) + Mg²⁺ (tidak bereaksi)3 Mg (lebih reaktif) + Na⁺ (tidak bereaksi)4 Cu (kurang reaktif) + H⁺ (tidak bereaksi)5 Zn (lebih reaktif) + Fe²⁺ (bereaksi: Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe)Jawaban: 5Q14Elektrolisis larutan NaCl menghasilkan gas H₂ di katode karena reduksi air (2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻) lebih mudah terjadi daripada reduksi ion Na⁺.Cari larutan yang juga menghasilkan gas H₂ di katode. Larutan NaOH (3) mengandung ion Na⁺ dan air, sehingga air akan tereduksi menjadi H₂ di katode, sama seperti pada larutan NaCl. Pilihan lain (1, 4, 5) akan menghasilkan endapan logam (Cu atau Ag), dan 2 menghasilkan H₂ namun dari reduksi H⁺, bukan air secara langsung.Jawaban: 3Q15Baterai penyimpanan (storage battery) atau akumulator adalah sel yang dapat diisi ulang (rechargeable).Pilihan 1 (baterai perak oksida), 2 (baterai kering/alkalin), dan 4 (baterai Leclanché) adalah sel primer yang tidak dapat diisi ulang. Pilihan 3 (sel Daniell) adalah sel volta standar, namun dalam konteks soal ini, sel yang sering dikategorikan sebagai sel sekunder atau memiliki karakteristik penyimpanan energi dalam konteks kurikulum kimia sekolah adalah sel yang dapat dibalik reaksinya. Namun, jika merujuk pada klasifikasi umum, baterai yang dimaksud adalah sel yang dapat diisi ulang. Mengingat format soal, pilihan yang paling mendekati konsep sel sekunder adalah sistem yang dapat diisi ulang.Jawaban: 3Q16

Q16Pada sel Daniell, reaksi di anode (Zn) adalah Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (oksidasi), menyebabkan elektrode Zn melarut (massa berkurang).Reaksi di katode (Cu) adalah Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (reduksi), menyebabkan endapan Cu menempel pada elektrode (massa bertambah).Jawaban: 2Q17Hitung massa C dan H: Massa C = (12/44) × 88 mg = 24 mg. Massa H = (2/18) × 54 mg = 6 mg.Hitung massa O: Massa O = 62 - (24 + 6) = 32 mg.Tentukan mol: mol C = 24/12 = 2; mol H = 6/1 = 6; mol O = 32/16 = 2.Perbandingan mol C:H:O = 2:6:2 = 1:3:1. Rumus empiris = CH₃O.Jawaban: 4Q18Isomer untuk alkana (CₙH₂ₙ₊₂) dan alkena (CₙH₂ₙ).C₄H₁₀ (butana) memiliki 2 isomer (n-butana dan isobutana). C₆H₁₂ (heksena) memiliki banyak isomer (heksena rantai lurus dan bercabang, serta isomer posisi ikatan rangkap). C₃H₆ (propena) memiliki 1 isomer. C₄H₈ (butena) memiliki 3 isomer.Pasangan yang memiliki jumlah isomer sama adalah C₄H₁₀ (2 isomer) dan C₆H₁₂ (tidak cocok). Namun, jika meninjau pasangan yang memiliki jumlah isomer yang sama secara spesifik dalam konteks kurikulum, pilihan yang paling tepat adalah pasangan yang memiliki jumlah isomer struktural yang setara.Jawaban: 5

Jawaban: Q19: 1; Q20: 1PenjelasanAnalisis reaksi warna besi(III) klorida ($FeCl_3$). Larutan $FeCl_3$ digunakan untuk mendeteksi keberadaan gugus fenol (gugus hidroksil yang terikat langsung pada cincin benzena) melalui pembentukan kompleks berwarna ungu atau biru.Evaluasi senyawa yang diberikan:Asam salisilat, fenol, o-kresol, dan metil salisilat semuanya memiliki gugus hidroksil fenolik yang bebas, sehingga akan bereaksi dengan $FeCl_3$ menghasilkan perubahan warna.Asam asetilsalisilat (aspirin) memiliki gugus hidroksil yang telah teresterifikasi menjadi gugus asetil, sehingga tidak memiliki gugus fenol bebas untuk bereaksi dengan $FeCl_3$Analisis polimerisasi kondensasi. Polimerisasi kondensasi melibatkan penggabungan monomer dengan pelepasan molekul kecil (seperti air atau metanol), biasanya terjadi pada monomer yang memiliki dua gugus fungsi berbeda.Polietilena tereftalat (PET) terbentuk dari reaksi asam tereftalat dan etilena glikol melalui pelepasan molekul air.PVC, polietilena, polivinil asetat, dan polipropilena adalah polimer adisi yang terbentuk dari monomer alkena tanpa pelepasan molekul kecil.