Pembahasan Soal OSP Kimia 2015 no 1 Essay

1. Mineral dan Senyawa Mangan (20 poin)
Pyrolusite adalah suatu mineral mangan dioksida yang berwarna kehitaman atau coklat yang merupakan sumber utama bijih mangan.

Carl Scheele di tahun 1774 melakukan percobaan dengan menambahkan sejumlah asam sulfat ke dalam mineral pyrolusite, ternyata dia memperoleh suatu gas A yang berupa suatu unsur. Pada temperatur ruang, gas A tersebut tidak berwarna, serta tidak mempunyai bau dan rasa. Pada percobaan berikutnya, ke dalam mineral tersebut dia menambahkan larutan asam klorida, dan menghasilkan gas B, yang juga berupa unsur berwarna kuning-kehijauan dengan bau yang kuat dan khas, serta gas tersebut dikenal luas banyak dihasilkan dalam kebanyakan zat pemutih rumah tangga.
a. Tuliskan persamaan reaksi untuk eksperimen Scheele tersebut, yaitu reaksi antara mineral pyrolusite dengan asam sulfat dan dengan asam klorida, serta tuliskan nama gas A dan gas B (4 poin)

Jawab :

red : MnO2 + 4H+ + 4e --> Mn2+ + 2H2O
oks : MnO2 --> O2 + Mn2+ + 2e
2MnO2 + 2H2SO4 --> 2MnSO4 + O2 + 2H2O
gas A = oksigen

red : MnO2 + 4H+ + 4e --> Mn2+ + 2H2O
oks : 2Cl- --> Cl2 + 2e
MnO2 + 4HCl --> MnCl2 + Cl2 + 2H2O
gas B = gas klorin

b. Jelaskan jenis reaksi apakah yang terjadi (3 poin)

reaaksi redoks karena bilangan oksidasi Mn4+ berubah menjadi Mn2+ dan oksigen pada MnO2 menjadi gas O2 serta ion halide menjadi Cl2 artinya adanya perubahan bilangan oksidasi.

Ke dalam mineral MnO2 ditambahkan campuran larutan BaCl2 dan larutan H2SO4
c. Tuliskan reaksi yang terjadi dalam campuran tersebut

red : MnO2 + 4H+ + 4e --> Mn2+ + 2H2O
oks : 2Cl- --> Cl2 + 2e
oks : 2O^2- --> O2 + 2e
maka total oksidasi : 2Cl- + 2O^2- Cl2 + O2 + 4e

MnO2 + 4Cl- + 4H+ + 4O^2- --> 2Cl2 + Mn2+ + 2H2O + 2O2^2-
MnO2 + BaCl2 + 2H2SO4 --> Cl2 + MnSO4 + BaSO4 + O2

Dalam sel unitnya (sel satuannya) , a = b = 4,4 Å dan c = 2,9 Å
d. Hitunglah rapat massa pyrolusite (dalam g/cm3) (5 poin)

ubah sel unit satuan dalam cm ..
1 Å = 10^-8 cm
rho = m/v = (2[Mr MnO2] / bilangan avogadro) / v
rho = (2 [54+32] / 6,022x10^23) / (4,4x10^-8 . 4,4x10^-8 . 2,9x10^-8 )
rho = 5,1 g/cm^3

Mangan dioksida yang terkandung dalam mineral pyrolusite dapat digunakan sebagai sumber untuk pembuatan KMnO4 berdasarkan reaksi:
2MnO2 + 2KOH + O2 2KMnO4 + H2
Untuk membuat KMnO4 ke dalam 1 kg bubuk pyrolusite ditambahkan sejumlah larutan pekat KOH berlebih dan kemudian ke dalamnya dialirkan gas O2 yang juga berlebih. Setelah reaksi berakhir, dan kemudian produk KMnO4 diisolasi, ternyata diperoleh sebanyak 1,185 kg KMnO4 murni. Bila dianggap dalam proses tersebut hanya MnO2 dalam pyrolusite yang bereaksi, maka:
e. Hitunglah persen berat MnO2 dalam pyrolusite (3 poin)

massa MnO2 = Mr MnO2 / Mr KMnO4 x massa KMnO4
massa = 87/158 x 1,185 = 0,6525 gram
%MnO2 = 0,6525 / 1 x 100% = 65,25%

f. Hitunglah berapa liter volume gas H2 yang dapat dihasilkan reaksi tersebut (diketahui volume gas pada STP = 22,4 L/mol)
mol KMnO4 = 1,185/158 = 0,0075 kmol
mol H2 = ½ x 0,0075 = 0,00375 kmol = 3,75 mol
V H2 = 3,75 x 22,4 = 84 L