PEMBAHASAN SOAL STOIKIOMETRI DASAR

Stoikiometri adalah bagian dari ilmu kimia yang membahas tentang perhitungan kimia, walaupun secara bahasa terdiri dari kata stoichio artinya unsur dan metric artinya mengukur, sehingga berarti pengukuran unsur. namun secara istilah boleh diartikan perhitungan kimia.

Dan pada postingan kali ini di berikan beberapa contoh soal yang kaitanya dengan dasar dasar perhitungan kimia, mulai dari menghitung massa molekul relative, Hukum – hukum dasar kimia, persamaan reaksi dan konsep mol.

Untuk lebih jelasnya mari kita simak uraian soal soal berikut ini beserta pembahasannya.

1. Berilah nama senyawa-senyawa berikut dengan benar!

A. PCl₅ F. HClO

B. CCl₄ G. HCN

C. KCl H. Mg(OH)₂

D. MgO I. CuSO₄

E. NH₄NO₃ J. CH₄

Penyelesaian :

A. Fosfor pentaoksida F. Asam hipoklorit

B. Karbon tetraklorida G. Asam sianida

C. Kalium klorida H. Magnesium hidroksida

D. Magnesium oksida I. Tembaga(II) sulfat

E. Amonium nitrat J. Metana

2. Setarakan reaksi-reaksi di bawah ini!

A. Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

B. NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

C. Pb (NO₃)₂+ NaCl → PbCl₂ + NaNO₃

Penyelesaian :

A.	aFe₂O₃ + bCO → cFe + dCO₂
	Jumlah atom	ruas kiri = ruas kanan
		Fe 2a = c C b = d (1) O 3a+b = 2d (2)
	Misalnya a = 1 maka :	2a = c 2 x 1 = c c = 2
	Persamaan (1) disubstitusi ke persamaan (2)
		3a+b = 2d (3x1) + b = 2b 3 + b = 2b 3 = 2b – b 3 = b
		b = d d = 3
	Sehingga persamaan reaksinya menjadi
	Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3 CO₂ (setara)

B.	aNaOH + bH₂SO₄ → cNa₂SO₄ + dH₂O
	Jumlah atom	ruas kiri = ruas kanan
		Na a = 2c S b = c H a+2b = 2d O a+4b = 4c + d
	Misalnya b = 1 maka :	b = c c = 1
		a = 2c a = 2 x 1 a = 2
		a+2b = 2d 2+(2x1) = 2d 2+2 = 2d 4 = 2d d = 4 : 2 d = 2
	Sehingga persamaan reaksinya menjadi
	2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (setara)

C.	aPb (NO₃)₂ + bNaCl → cPbCl₂ + dNaNO₃
	Jumlah atom	ruas kiri = ruas kanan
		Pb a = c Na b = d N 2a = d Cl b = 2c O 6a = 3d
	Misalnya a = 1 maka :	a = c c = 1
		2a = d 2x1 = d d = 2
		b = d b = 2
		6a = 3d 6 x 1 = 3 x 2
	Sehingga persamaan reaksinya menjadi
	Pb (NO₃)₂+ 2NaCl → PbCl₂ + 2NaNO₃ (setara)

3. Superfosfat adalah pupuk yang mudah larut dalam air. Pupuk ini merupakan campuran antara Ca(H₂PO₄)₂ dengan CaSO₄ dengan perbandingan jumlah molekul 1 : 2. Pupuk ini dibuat melalui reaksi berikut:

Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄→ Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

Jika 300 g Ca₃(PO₄)₂ bereaksi sempurna dengan 189,7 g H₂SO₄, berapa massa pupuk superfosfat yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Ca₃(PO₄) + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄

300 g 189,7 g

Berdasarkan hukum kekekalan massa, massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi. Jadi, massa pupuk superfosfat yang dihasilkan

= massa Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄

= 300 g + 189,7 g = 489,7 g

4. Jika reaksi antara gas hidrogen dengan gas oksigen menghasilkan 18 gram uap air, berapakah massa H dan O dalam H₂O? (massa atom relatif H = 1; O = 16).

Penyelesaian:

hidrogen + oksigen → air

H ? O ?

Dalam molekul H₂O, massa atom H : massa atom O

= 2(1) : 16

= 1 : 8

Oleh karena itu, massa 1 molekul H₂O = 1 + 8 = 9 satuan.

massa H =	푀푎푠푠푎 퐴푡표푚 퐻	x massa senyawa H₂O
	푀푎푠푠푎 푀표푙푒푘푢푙 퐻₂푂
massa H =	1	x 18 gram = 2 gram
	9

massa O =	푀푎푠푠푎 퐴푡표푚 O	x massa senyawa H₂O
	푀푎푠푠푎 푀표푙푒푘푢푙 퐻₂푂
massa O =	8	x 18 gram = 16 gram
	9

5. Karbon bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa A dan B dengan komposisi sebagai berikut:

Senyawa A : 2,41 g karbon dan 3,22 g oksigen

Senyawa B : 6,71 g karbon dan 17,9 g oksigen

Tentukan angka banding karbon yang paling sederhana yang bereaksi dengan oksigen dengan massa yang sama.

Penyelesaian:

	Karbon	Oksigen	Karbon : Oksigen
Senyawa A	2,41	3,22	1	: 1,33	= 0,75 : 1
Senyawa B	6,71	17,9	1	: 2,67	= 0,37 : 1

Jadi, perbandingan jumlah atom C dalam senyawa A dan senyawa B adalah 2 : 1.

6. Salah satu komponen gas elpiji yang biasa digunakan dalam kegiatan rumah tangga adalah gas propana (C₃H₈). Pada suhu dan tekanan tertentu, gas propana terbakar sempurna dengan oksigen menurut reaksi berikut:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Bila reaksi ini memerlukan 3 L gas oksigen, berapa volume C3H8 yang bereaksi dan gas-gas lain yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Persamaan reaksi: C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

? 3 L

Perbandingan volume = perbandingan koefisien.

푉표푙푢푚푒 퐶₃퐻₈/ 푉표푙푢푚푒 푂₂ = 퐾표푒푓푖푠푖푒푛 퐶₃퐻₈/ 퐾표푒푓푖푠푖푒푛 푂₂

Volume C₃H₈ = 퐾표푒푓푖푠푖푒푛 퐶₃퐻₈/퐾표푒푓푖푠푖푒푛 푂₂x Volume O₂ = 1 / 5 x 3L = 0,6 L

7. Dua liter gas propana, C₃H₈ bereaksi dengan gas oksigen menghasilkan karbon dioksida dan uap air. Tentukan:

A. volum gas O₂ yang diperlukan;

B. volum gas CO₂ yang dihasilkan;

C. volum uap air yang dihasilkan.

Penyelesaian :

C₃H₈ (g) + 5 O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4 H₂O(g)

C₃H₈ (g) : O₂ (g) : CO₂ (g) : H₂O(g)

Perbandingan koefisien = 1 : 5 : 3 : 4

Perbandingan volume = 1 L : 5 L : 3 L : 4 L

2 L : 10 L : 6 L : 8 L

Jadi :

A. volum gas O₂ yang diperlukan adalah 10 L

B. volum gas CO₂ yang dihasilkan adalah 6 L

C. volum uap air yang dihasilkan adalah 8 L

8. Dua liter gas metana dibakar menurut reaksi

CH₄(g) + 2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2 H₂O(g).

Jika dalam 1 liter gas metana terdapat 100.000 molekul, tentukan jumlah molekul gas CO₂ dan gas H₂O yang dihasilkan!

Penyelesaian :

CH₄ (g) + 2 O₂ (g) → CO₂ (g) + 2 H₂O(g)

CH₄ (g) : O₂ (g) : CO₂ (g) : H₂O(g)

Perbandingan koefisien = 1 : 2 : 1 : 2

Perbandingan volume = 1 L : 2 L : 1 L : 2 L

Perbandingan molekul = 100.000 : 200.000 : 100.000 : 200.000

Jadi jumlah molekul gas CO₂ dan gas H₂O yang dihasilkan adalah 100.000 molekul dan 200.000 molekul

9. Gas nitrogen dan gas hidrogen dapat bereaksi membentuk gas amoniak (NH₃) pada keadaan tekanan dan suhu yang sama. Jika 40 molekul gas nitrogen, berapa molekul gas hidrogen yang diperlukan dan berapa molekul gas NH₃ yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Reaksi : N₂ (g) + 3H₂ (g) → 2 NH₃ (g)

Perbandingan koefisien : 1 : 3 : 2

Perbandingan volum : 1 vol : 3 vol : 2 vol

Perbandingan molekul : 40 molekul : 3/1푥40 푚표푙푒푘푢푙∶ 2/1푥40 푚표푙푒푘푢푙

Gas H₂ yang diperlukan : 3/1 x 40 molekul = 120 molekul

Gas NH₃yang terjadi : 2/1 x 40 molekul = 80 molekul

Jadi, gas H₂ yang diperlukan adalah 120 molekul dan NH₃ yang terjadi adalah 80 molekul.

10. Suatu sampel logam mengandung 5 mol emas murni (Au).

A. Apakah jenis partikel unsur emas?

B. Berapakah jumlah partikel dalam sampel tersebut?

Penyelesaian:

A. Emas adalah unsur logam, sehingga jenis partikelnya adalah atom emas.

B. Jumlah partikel dalam 5 mol emas murni adalah:

X = n × 6,02 × 10²³ partikel/mol

= 5 mol × 6,02 × 10²³ partikel/mol

= 3,01 × 10²⁴ atom emas

11. Hitunglah massa dari:

A. 5 mol besi (Ar Fe = 56)

B. 0,75 mol urea CO(NH₂)₂ (Ar C = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1)

Penyelesaian:

A. massa besi = g = n × Ar Fe

= 5 mol × 56 mol/gram

= 80 gram

B. massa urea = g = n × Mr CO(NH₂ )₂

= 0,75 mol × 60 mol/gram

= 45 gram

12. Hitunglah banyaknya mol dari:

a. 2,3 gram natrium (Ar Na = 23)

b. 45 gram C₆H₁₂O₆ (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)

Penyelesaian:

A. n = 푔Ar = 2,3 푔푟푎푚 / 23 푔푟푎푚/푚표푙=ퟎ,ퟏ 풎풐풍

B. Mr C₆H₁₂O₆ = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O)

= (6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16)

= 72 + 12 + 96

= 180

n = 푔 / Mr = 45 푔푟푎푚/180 푔푟푎푚/푚표푙=ퟎ, 25 풎풐풍

13. Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada:

A. keadaan standar (STP)

B. keadaan kamar (RTP)

C. suhu 30 °C dan tekanan 1 atm

D. suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter

Penyelesaian:

A. Pada keadaan standar (STP)

V = n × 22,4 liter

= 2 mol × 22,4 liter/mol

= 44,8 liter

B. Pada keadaan kamar (RTP)

V = 푛푅푇/푃 = 2 푚표푙 푥 0,082 L.atmmol K 푥 298 퐾/ 1 푎푡푚 = 48,8 liter

C. Pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm

T = 273 + 30 = 303 K

V = 푛푅푇/푃 = 2 푚표푙 푥 0,082 L.atmmol K 푥 303 퐾 / 1 푎푡푚 = 49,7 liter

D. Pada suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter

푉₁/푉₂= 푛₁/푛₂

푉_푂₂/ 푉푁₂= 푛_푂₂/ 푛_푁₂

15 푙푖푡푒푟 / 푉_푁₂= 0,5 푚표푙 / 2 푚표푙

푉_푁₂= 2 푚표푙 / 0,5 푚표푙 푥 15 푙푖푡푒푟

푉_푁₂=4 푥 15 푙푖푡푒푟

푉_푁₂=ퟔퟎ 풍풊풕풆풓

14. Suatu senyawa organik dengan Mr = 90 tersusun dari 40% karbon; 6,6% hidrogen; dan sisanya oksigen (Ar C=12; H = 1; O = 16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!

Penyelesaian:

C = 40%; H= 6,6% ; O= 53,4%

mol C : mol H : mol O

= 40/12∶ 6,6/1∶ 53,4/16

= 3,3 : 6,6 : 3,3

= 1 : 2 : 1

Rumus Empirisnya adalah : CH₂O

RM = (RE)n

90 = (CH₂O)n

90 = (Ar C + 2Ar H + Ar O)n

90 = (12 + (2x1) + 16)n

90 = (30)n

n = 90 / 30

n = 3

Jadi, Rumus Molekulnya adalah (CH₂O)₃ = C₃H₆O₃

15. Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi: 63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16). Tentukan rumus empirisnya!

Penyelesaian :

Perbandingan % massa C, H dan O = 63,2% : 5,2% : 31,6%

Perbandingan jumlah unsur C, H dan O

C : H : O

= 63,2/12 : 5,2/1 : 31,6/16

= 5,27 : 5,2 : 1,98

= 5,27/1,98 :5,2/1,98 ∶ 1,98/1,98

Perbandingan unsur C, H dan O

= 2,66 : 2,66 : 1

= 8 : 8 : 3

Jadi, Rumus Empiris vanilla adalah C₈H₈O₃

16. Berapakah massa C₆H₁₂O₆ yang dibutuhkan untuk membuat 2 liter larutan C₆H₁₂O₆ 0,05 M (Ar C = 12, H = 1, O = 16)?