7 Soal 21–30

Campuran kesetimbangan (21–24) dan organik (25–29). Untuk soal organik, fokus pada mengenali pola reaksi — kalau belum hafal mekanisme, lihat tautan video di tiap soal.

7.1 Soal 21 — Kelarutan: [Ag⁺] tertinggi

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Larutan jenuh mana yang punya \([\ce{Ag+}]\) paling tinggi?

💡 Petunjuk

Jangan tertipu oleh \(K_{sp}\) terkecil/terbesar! Bentuk rumus berbeda (\(\ce{AgCl}\) vs \(\ce{Ag2CO3}\) vs \(\ce{Ag3PO4}\)) membuat hubungan \(K_{sp}\)–kelarutan berbeda. Hitung \([\ce{Ag+}]\) untuk masing-masing.

✅ Jawaban: B (\(\ce{Ag2CO3}\))

Hitung \([\ce{Ag+}]\) dari tiap \(K_{sp}\) (R-Ksp):

Garam	Hubungan \(K_{sp}\)	\([\ce{Ag+}]\)
\(\ce{AgCl}\)	\(s^2\)	\(\sqrt{1{,}8\times10^{-10}} = 1{,}3\times10^{-5}\)
\(\ce{Ag2CO3}\)	\(4s^3\), \([\ce{Ag+}]=2s\)	\(\mathbf{2{,}5\times10^{-4}}\)
\(\ce{Ag3PO4}\)	\(27s^4\), \([\ce{Ag+}]=3s\)	\(4{,}8\times10^{-5}\)
\(\ce{Ag2S}\)	\(4s^3\)	\(2{,}3\times10^{-17}\)
\(\ce{Ag2CrO4}\)	\(4s^3\)	\(1{,}3\times10^{-4}\)

\(\ce{Ag2CO3}\) memberi \([\ce{Ag+}]\) terbesar. Jawaban: B. Pelajaran: \(K_{sp}\) kecil tidak otomatis berarti \([\ce{Ag+}]\) kecil — bergantung pula pada stoikiometri.

7.2 Soal 22 — Urutan K tiga dekomposisi padat

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Ketiga reaksi punya tekanan total 1 atm saat setimbang. Urutkan \(K\).

✅ Jawaban: D (\(K_1 > K_2 > K_3\))

Untuk dekomposisi padat, \(K_p\) hanya dari gas (R-Kesetimbangan). Semua \(P_\text{total}=1\) atm.

I. \(\ce{CaCO3 <=> CaO + CO2}\): 1 gas. \(P_\ce{CO2}=1 \Rightarrow K_1 = 1\).
II. \(\ce{NH4HS <=> NH3 + H2S}\): 2 gas sama banyak, masing-masing 0,5 atm. \(K_2 = (0{,}5)(0{,}5) = 0{,}25\).
III. \(\ce{NH2COONH4 <=> 2NH3 + CO2}\): \(P_\ce{NH3}=\tfrac23\), \(P_\ce{CO2}=\tfrac13\). \(K_3 = \left(\tfrac23\right)^2\left(\tfrac13\right) = \tfrac{4}{27} = 0{,}148\).

Urutan: \(K_1(1) > K_2(0{,}25) > K_3(0{,}148)\). Jawaban: D.

7.3 Soal 23 — Dua padatan terdekomposisi bersamaan

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{X <=> A + 2B}\), \(K_{p1}=9\times10^{-3}\); \(\ce{Y <=> 2B + C}\), \(K_{p2}=4{,}5\times10^{-3}\). Tekanan total campuran gas saat setimbang?

✅ Jawaban: A (0,45 bar)

Langkah a — definisikan tekanan parsial. B muncul dari dua sumber. Misal dari X: \(P_A=a\), B dari X \(= 2a\); dari Y: \(P_C=c\), B dari Y \(= 2c\). Total \(P_B = 2a+2c\).

Langkah b — tulis dua \(K_p\). \[ K_{p1} = P_A\,P_B^2 = a(2a+2c)^2 = 9\times10^{-3} \] \[ K_{p2} = P_B^2\,P_C = (2a+2c)^2 c = 4{,}5\times10^{-3} \]

Langkah c — bagi keduanya → \(\dfrac{a}{c} = 2 \Rightarrow a = 2c\).

Langkah d — substitusi. Dengan \(a=2c\): \(P_B = 2(2c)+2c = 6c\). Masukkan ke \(K_{p2}\): \[ (6c)^2 c = 36c^3 = 4{,}5\times10^{-3} \Rightarrow c = 0{,}05 \Rightarrow a = 0{,}10,\ P_B = 0{,}30 \]

Langkah e — total. \[ P_\text{total} = a + c + P_B = 0{,}10 + 0{,}05 + 0{,}30 = 0{,}45\ \text{bar} \]

Jawaban: A.

7.4 Soal 24 — Urutan kekuatan asam

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Tiga kesetimbangan berada di sebelah kanan. Urutkan kekuatan asam.

✅ Jawaban: D (\(\ce{HBr} > \ce{N2H5+} > \ce{NH4+}\))

Prinsip: reaksi asam–basa berjalan dari asam kuat + basa kuat → asam lemah + basa lemah. Jadi sisi kiri (reaktan) memuat asam lebih kuat.

\(\ce{N2H5+ + NH3 -> NH4+ + N2H4}\) (kanan) → \(\ce{N2H5+}\) lebih kuat dari \(\ce{NH4+}\).
\(\ce{NH3 + HBr -> NH4+ + Br-}\) (kanan) → \(\ce{HBr}\) lebih kuat dari \(\ce{NH4+}\).
\(\ce{N2H4 + HBr -> N2H5+ + Br-}\) (kanan) → \(\ce{HBr}\) lebih kuat dari \(\ce{N2H5+}\).

Gabungkan: \(\ce{HBr} > \ce{N2H5+} > \ce{NH4+}\). Jawaban: D.

7.5 Soal 25 — Sintesis: asam → keton aromatik

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

Asam 3-metilbutanoat → (i) \(\ce{SOCl2}\) → (ii) \(\ce{C6H6}\), \(\ce{AlCl3}\) → (iii) \(\ce{H2NNH2/KOH}\).

✅ Jawaban: D

Telusuri tiap tahap:

\(\ce{SOCl2}\): ubah asam karboksilat → asil klorida (\(\ce{-COOH \to -COCl}\)).
\(\ce{C6H6}\), \(\ce{AlCl3}\): asilasi Friedel–Crafts → pasang gugus asil ke benzena, menghasilkan keton aromatik (aril keton).
\(\ce{H2NNH2/KOH}\) (reduksi Wolff–Kishner): ubah \(\ce{C=O}\) keton → \(\ce{CH2}\).

Hasil akhir: benzena dengan rantai alkil (isopentil), yaitu hidrokarbon isobutilbenzena/isopentilbenzena tanpa gugus karbonil lagi → struktur IV. Jawaban: D.

Empat struktur: asam 3-metilbutanoat, asil klorida, keton aril, dan produk isopentilbenzena — Gambar 7.1: Alur sintesis Soal 25: asam → asil klorida → keton aril → isopentilbenzena

📺 Pelajari: “Friedel-Crafts acylation” dan “Wolff-Kishner reduction” — Master Organic Chemistry (masterorganicchemistry.com) atau Prof Dave Explains.

7.6 Soal 26 — Sintesis dari asetilena

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{HC#CH}\) → \(\ce{NaNH2}\) → \(\ce{CH3I}\) → \(\ce{CH3Li}\) → epoksida → \(\ce{H3O+}\).

✅ Jawaban: B

Telusuri:

\(\ce{NaNH2}\): ambil proton asetilena terminal → ion asetilida \(\ce{HC#C-}\).
\(\ce{CH3I}\): alkilasi → \(\ce{HC#C-CH3}\) (propuna).
\(\ce{CH3Li}\): ambil proton terminal lagi → asetilida baru \(\ce{LiC#C-CH3}\) (nukleofil).
Epoksida (oksirana): asetilida menyerang epoksida → membuka cincin, menambah \(\ce{-CH2CH2O-}\).
\(\ce{H3O+}\): protonasi alkoksida → alkohol.

Hasil: alkuna internal dengan gugus \(\ce{-CH2CH2OH}\) di ujung lain → struktur II (alkuna + alkohol primer berantai). Jawaban: B.

Tiga struktur: asetilena, propuna, dan produk pent-3-in-1-ol — Gambar 7.2: Alur sintesis Soal 26: asetilena → propuna → pent-3-in-1-ol

📺 “Alkyne alkylation with acetylide” + “epoxide ring opening by nucleophile” — Master Organic Chemistry.

7.7 Soal 27 — Penentuan struktur dari NMR + IR

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

\(\ce{C5H10O}\): ¹H-NMR doublet δ 1,10; singlet δ 2,10; septet δ 2,50. IR kuat ~1720 cm⁻¹.

✅ Jawaban: E (metil isopropil keton)

Langkah a — IR. Puncak kuat ~1720 cm⁻¹ → gugus karbonil \(\ce{C=O}\) (R-IR). \(\ce{C5H10O}\) dengan 1 derajat ketaktidakjenuhan → keton/aldehida.

Langkah b — baca pola NMR (R-¹H-NMR, aturan \(n+1\)):

Doublet δ 1,10 (6H): dua \(\ce{CH3}\) setara, bertetangga 1 H → gugus isopropil \(\ce{(CH3)2CH-}\).
Septet δ 2,50 (1H): satu CH bertetangga 6 H (\(n+1=7\)) → konsisten dengan isopropil.
Singlet δ 2,10 (3H): \(\ce{CH3}\) tanpa tetangga H, dekat \(\ce{C=O}\) → \(\ce{CH3-CO-}\).

Langkah c — rakit. \(\ce{(CH3)2CH-CO-CH3}\) = 3-metil-2-butanon (metil isopropil keton), rumus \(\ce{C5H10O}\). ✓ → struktur V. Jawaban: E.

Struktur metil isopropil keton — Gambar 7.3: Struktur Soal 27: 3-metil-2-butanon (metil isopropil keton)

💡 Trik cepat: doublet 6H + septet 1H = “tanda tangan” gugus isopropil.

7.8 Soal 28 — Reaksi radikal + eliminasi + adisi

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

1-metilindana → (1) \(\ce{Br2}\)/hν → (2) \(\ce{CH3OH}\), \(\ce{CH3ONa}\), kalor → (3) \(\ce{Br2}\)/\(\ce{CCl4}\).

✅ Jawaban: C

\(\ce{Br2}\)/hν (brominasi radikal): substitusi pada posisi benzilik (paling stabil radikalnya) → Br di karbon benzilik.
\(\ce{CH3ONa}\)/kalor (basa kuat, E2): eliminasi HBr → membentuk alkena (ikatan rangkap dalam cincin lima).
\(\ce{Br2}\)/\(\ce{CCl4}\) (adisi): adisi anti ke alkena → dua Br pada karbon bersebelahan dengan stereokimia trans (anti).

Produk: indana dengan dua Br vicinal trans + metil → struktur III. Jawaban: C.

Tiga struktur: 1-metilindana, alkena, dan produk dibromida visinal — Gambar 7.4: Alur Soal 28: 1-metilindana → alkena (E2) → dibromida visinal (adisi anti)

📺 “Benzylic bromination”, “E2 elimination”, “anti addition of Br2 to alkenes” — Master Organic Chemistry / Prof Dave.

7.9 Soal 29 — Konfigurasi absolut (R/S)

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

3-bromo-2-vinilsikloheksanol — tentukan konfigurasi absolut tiga pusat kiral.

✅ Jawaban: lihat kunci (soal sangat bergantung gambar)

Cara mengerjakan (lihat aturan R/S ringkas):

Identifikasi tiga pusat kiral: C1 (–OH), C2 (–vinil), C3 (–Br).
Beri prioritas CIP pada tiap pusat: lihat nomor atom terikat langsung (Br > O > C; pada vinil, \(\ce{C=C}\) dihitung sebagai C terikat dua C).
Tentukan arah putaran 1→2→3 prioritas dengan gugus prioritas terendah menjauh: searah jarum jam = R, berlawanan = S.
Gunakan posisi wedge/dash pada gambar untuk orientasi 3D.

Kerangka sikloheksanol dengan substituen bromo dan vinil — Gambar 7.5: Kerangka 3-bromo-2-vinilsikloheksanol (tanpa stereokimia — pusat kiral di C1-OH, C2-vinil, C3-Br)

Soal ini menuntut membaca gambar wedge/dash yang tidak tersedia lengkap di teks. Saat ujian: kerjakan pelan-pelan satu pusat kiral pada satu waktu, jangan terburu. Ikuti kunci resmi untuk jawaban final. Ini soal berisiko tinggi/lambat — kalau ragu dan waktu menipis, lebih baik eliminasi 2 opsi lalu tebak (lihat Strategi Pilihan Ganda).

📺 “How to assign R and S configuration” — Master Organic Chemistry (sangat jelas).

7.10 Soal 30 — Energi kisi terbesar

📄 Soal asli (OSN-K Kimia 2024)

✅ Jawaban: A (\(\ce{MgO}\))

Energi kisi \(\propto \dfrac{|z_+ \cdot z_-|}{r_+ + r_-}\) (hukum Coulomb / Born–Landé). Faktor terbesar: muatan tinggi dan ion kecil.

\(\ce{MgO}\): muatan \(2^+/2^-\) (hasil kali = 4), ion kecil → energi kisi terbesar.
\(\ce{MgS}\): \(2^+/2^-\) tapi \(\ce{S^2-}\) lebih besar → lebih kecil dari MgO.
\(\ce{NaF}\), \(\ce{NaCl}\), \(\ce{NaBr}\): muatan hanya \(1^+/1^-\) (hasil kali = 1) → jauh lebih kecil.

Jawaban: A. Aturan cepat: muatan menang telak atas ukuran.