Persamaan reaksi dan hukum mole

PERSAMAAN REAKSI DAN HUKUM MOLE

 Untuk soal yang berkaitan dengan pereaksi pembatas, menentukan terlebih dahulu zat yang bertindak sebagai pereaksi pembatas, yaitu jika jumlah mol pereaksi yang diketahui dibagi koefisien pada persamaan reaksi memberikan nilai lebih kecil dibanding pereaksi lainnya, maka pereaksi tersebut merupakan pereaksi pembatas. Pereaksi pembatas akan habis oleh sebab itu yang tersisa setelah reaksi berakhir bukan merupakan pereaksi pembatas dan banyaknya pereaksi lain yang bereaksi sama dengan jumlah mol pereaksi pembatas.

Beberapa cara konversi

Dari mol ke gram atau dari mol menjadi massa

Dari gram atau dari massa menjadi mol

               Mr tidak memiliki satuan yang memiliki satuan massa molar zat itu jadi ketika akan dikonfersi dari satuan ke satuan yang lain, yang digunakan adalah massa molar bukan Mr atau Ar. Massa molar memiliki satuan g/mol.

Contoh Soal

                    Suatu cuplikan senyawa MgCO₃.xCaCO₃ direaksikan dengan asam sulfat berlebih manghasilkan MgSO₄, CaSO₄, H₂O dan CO₂. Jika dihasilkan 2 mol gas CO₂ permol MgSO₄, maka berapa nilai x…?

Jawab

Langkah-langkah penyelaesaian

1. Menulis persamaan reaksinya (reaksi belum setara)

MgCO₃.xCaCO₃ —→ MgSO₄ + CaSO₄ +H₂O + CO₂

2. Pada soal 2 mol gas CO₂ yang dihasilkan dari setiap mol MgSO₄. Maka persamaan reaksinya akan menjadi

MgCO₃.xCaCO₃ —→ 1MgSO₄ + CaSO₄ +H2O + 2CO₂

3. Berilah koefisien yang sesuai pada x agar jumlah atom diruas kiri dan kanan sama banyak. (biasanya atom yang langsung berkaitan atau berhubungan dengan x). Agar jumlah atom setara maka x =1. Pada reaksi ini sebenarnya telah setara sehingga langkah penyelesaiannya cukup sampai langkah nomor 2. Namun jika belum setara maka harus dilanjutkan ke langkah nomor 3.

Contoh soal

Jika 2 g gas H₂ direaksikan dengan 8 g gas O₂ berapa massa H₂O yang dihasilkan…..?

Jawab

Langkah-langkah penyelesaian

1) Menulis persamaan reaksi yang setara:

H₂ + 1/2H₂ —→H₂O

2) Konversikan massa senyawa-senyawa atau pereaksi yang diketahui ke dalam mol

Mol H₂ = 2/Mr.H₂ = 2/2 = 1 mol

Mol O₂ = 8/Mr.O₂ = 8/32 = 0,25 mol

3) Menentukan reagen pembatas dengan cara: mol masing-masing spesi yang telah diketahui dibagi dengan koefisien masing-masing spesies dari persamaan reaksi.

H₂ = 1/1 = 1

O₂ = 0,25/0,5 atau 0,25/1/2 = 0,5

Jadi O₂ sebagai reagen pembatas karena paling sedikit.

4) Menentukan mol H₂O yang dihasilkan menggunakan persamaan:

5) Karena yang ditanya massa H₂O maka mol H₂O yang telah diketahui dikonfersikan menjadi gram, menggunakana persamaan:

Contoh Soal

                   Bila serbuk besi 28 gram (Ar Fe = 56) direaksikan dengan 20 g belerang (Ar S=32). Sesuai persamaan reaksi berikut:   Fe + S →FeS

Dari reaksi yang terjadi tentukan pereaksi manakah yang tersisa setelah reaksi berakhir?

Jawab

Langkah penyelesaian

1. Konversikan massa kedua logam yang telah diketahui dalam satuan mol.

Mol besi = 28 g / 56 g/mol = 0,5 mol

Mol belerang = 20 g / 32 g/mol = 0,6 mol

Dari jumlah mol dari kedua unsur dapat diketahui bahwa apabila jumlah mol kedua unsur dibagi dengan koefisien masing-masing unsur pada persamaan reaksi akan diperoleh mol besi lebih kecil dari mol belerang. Oleh sebab itu yang menjadi pereaksi pembatas dalam reaksi ini adalah besi.

2. Menentukan mol belerang yang bereaksi. Seperti yang telah disinggung bahwa pereaksi lain yang bereaksi sama dengan jumlah mol pereaksi pembatas. Karena besi yang tersedia sebanyak 0,5 mol maka belerang yang bereaksi adalah 0,5 juga.

3. Jadi massa belerang yang bereaksi = 0,5 mol x Ar S = 0,5 mol x 32 g/mol = 16 g

4. Dan S yang tersisa sebanyak = 20-16 = 4 gram.

Contoh Soal

                Berapa mol Al₂O₃ yang terbentuk jika dibentuk dari campuran 0,36 mol Al dengan 0,36 mol oksigen berdasarkan reaksi berikut:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

jawab

         soal di atas masih berkaitan dengan pereaksi pembatas. Oleh sebab itu jika dilakukan perhitungan maka akan diperoleh

mol Al/koefisien Al < mol O₂/koefisien O₂

maka mol Al sebagai pereaksi pembatas

Contoh Soal

                   60 g gas etana dibakar secara sempurna dengan 16 g oksigen. Berapa jumlah molekul H₂O yang terbentuk…..

a. 1,20 x 10²²

b. 2,40 x 10²²

c. 2,40 x 10²³

d. 3 x 10²³

e. 1,20 x 10²⁴

Jawaban C

Langkah-langkah penyelesaian:

1) Tulislah reaksi yang setara dari proses pembakaran jika reaksi belum disetarakan dan jika reaksi telah diketahui maka harus disetarakan terlebih dahulu.

Untuk reaksi pembakaran sempurna produk yang dihasilkan hanya CO₂ dan H₂O sedangkan pemabakaran tidak sempurna produk yang dihasilkan berupa CO dan H₂O.

C₂H₆ + 7/2O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

2) Tentukan mol dari masing-masing massa pereaksi yang telah diketahui.

Massa C₂H₆ = 60 g

mol C₂H₆ = 60/30 = 2 mol

massa O₂ = 16 g

mol O₂ = 16/32 = 0,5 mol

3) Dari persamaan reaksi yang telah setara tentukan pereaksi mana yang akan habis terlebih dahulu (pereaksi pembatas).

mol C₂H₆ / koefisien C₂H₆ = 2/1 = 1

mol O₂/koefisien O₂ = 0.5 / 7/2 = 0,143

karena mol O₂/koefisien O₂ < mol C₂H₆/koefisien C₂H₆ maka O₂ sebagai pereaksi pembatas.

4) Hitunglah jumlah mol H₂O yang dihasilkan. Menggunakan persamaan:

Catatan: Koefisien dan mol yang diketahui disini adalah spesies atau senyawa yang menjadi pereaksi pembatas.

5) Tentukan jumlah molekul yang ditanyakan dengan cara mengalikan mol spesi yang ditanyakan dengan bilangan Avogadro.

                    Catatan: Dari contoh soal di atas, jika yang ditanyakan hanya mol produk maka langkah penyelesaian hanya sampai pada tahap 4. Bagaimana jika yang ditanyakan mol CO₂? Untuk CO₂ langkah penyelesaian tetap sama seperti di atas tetapi koefisien yang ditanya menggunakan koefisien CO₂ bukan koefisien H₂O. Tetapi apabila yang ditanyakan adalah volume gas CO₂ maka langkah penyelesaian seperti pada soal-soal dibagian bawah.

Contoh Soal

Logam aluminium larut dalam KOH pekat berdasarkan reaksi:

2Al + 2KOH + 6H₂O → 2K(Al(OH)₄) + 3H₂

Berapa volume gas H₂ yang dihasilkan pada STP bila 2,7 g aluminum yang dilarutkan….

Jawab

1) Pada soal di atas reaksi telah setara jadi tidak perlu disetarakan

2) Konfersikan massa logam Al yang diketahui ke dalam mol

3) Tentukan mol H₂ yang dihasilkan (perhatikan koefisien):

4) Karena reaksi dilansungkan pada keadaan standar maka” satu mol gas gas apa saja memiliki volume 22,4 L. maka

0,15 mol  x 22,4 L = 3,36 L

Contoh Soal

                 Berapa liter gas oksigen yang dibutuhkan untuk membakar 6 liter gas propana secara sempurna…?

a. 150

b. 90

c. 75

d. 30

e. 15

Jawaban D

Langkah-langkah penyelesaian

1. Tulislah reaksi yang setara dari proses pembakaran.

C₃H₆ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

2. Hitung volume O₂ yang dibutuhkan, menggunakan persamaan:

Contoh soal

Perhatikan persamaan reaksi berikut

C₃H₈(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(g)

Pada suhu dan tekanan tertentu, berpa perbandingan volume CO₂ dan H₂O……..?

Jawab

Tulislah persamaan reaksi yang setara

C₃H₈(g) + O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g)

Berdasarkan hukum Gay Lussac-Avogadro yang menyatakan “pada suhu dan tekanan tertentu perbandingan koefisien zat-zat yang bereaksi pada fasa gas sama dengan perbandingan volume zat-zat yang bereaksi”

Jadi perbandingan volume CO₂ dan H₂O = koefisien CO₂:koefisien H₂O = 3:4.

Contoh Soal

Perhatikan reaksi berikut:

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)

Jika terdapat 4,8 g logam magnesium (Ar Mg=24) dan HCl berlebih, berapakah liter gas H₂ yang dihasilkan pada kondisi standar (STP)…

a. 2,24

b. 4,48

c. 6,72

d. 11,20

e. 22,40

Jawaban

Langkah-langkah penyelesaian:

1) Jika reaksi belum setara, setarakan reaksi yang terjadi dengan memberi koefisien yang sesuai. Pada reaksi di atas telah setara maka tidak perlu dilakukan penyetaraan.

2) Konversikan massa logam Mg yang diketahui menjadi mol.

3) Pada reaksi diatas koefisien H₂ = koefisien Mg, maka mol H₂ = mol Mg = 0,2 mol

4) Hitunglah volume gas H₂ yang dihasilkan, dengan cara: mengalikan mol gas yang ditanyakan dengan 22,4 L. 22,4 merupakan suatu tetapan dimana 1 mol gas apa saja pada keadaan standar akan memiliki volume sebesar 22,4 L. Karena pada reaksi terdapat 0,2 mol maka volume gas H₂ yang dihasilkan dapat dihitung dengan cara: 0,2 mol x 22,4 liter/mol = 4,48 L.

Contoh Soal

                 Di dalam laboratorium gas CO₂ biasanya dibuat dengan cara memanaskan padatan KClO₃ murni sehingga diperoleh KCl dan O₂. Bila pada keadaan standar (STP) volume O₂ yang diinginkan adalah sebesar 16,8 L. Berapakah massa KClO₃ murni yang dipanaskan…..

Jawab

Reaksi yang setara

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

VO₂ = 16,8 L/mol → mol O₂ = 16,8L/22,4L = 0,75 mol

Jadi massa KClO₃ murni yang harus dipanaskan sebanyak 61,35 g.

Contoh soal

Reaksi antara KClO₃ dengan HCl berkebih adalah sebagai berikut

KClO₃ + HCl → KCl + 3H₂O + 3Cl₂

Berapa gram KClO₃ yang dibutuhkan agar diperoleh 142 gram Cl₂?. Jika diketahui Ar K = 39, Cl=35,5, O = 16, H = 1.

Jawab

Konfersikan massa Cl2 yg diketahui ke dalam mol

HCl berlebih artinya KClO₃ sebagai pereaksi pembatas, maka:

contoh soal

               suatu cuplikan besi sebanyak 5 gram dipanaskan dengan gas klor menghasilkan 10 gram besi(II) klorida. Tentukan persen (%) unsur besi yang terdapat dalam cuplikan? Jika diketahui Ar.Fe = 56. Ar.Cl=35,5.

Jawaban

Langkah-langkah penyelesaian

1) Tulislah reaksi berimbang yang terjadi

Fe+Cl₂ → FeCl₂

2) Konfersikan massa FeCl₂ yang diketahui menjadi mol

3) Dari persamaan yang telah berimbang diatas diketahui bahwa

Koefisien Fe = koefisien FeCl₂

Pernyataan ini menyatakan

Mol Fe = mol FeCl₂. Karena mol FeCl₂ telah diketahui maka mol tersebut sama dengan mol Fe, yakni 10/127 mol.

4) Konfersikan mol Fe yang telah diketahui menajdi gram

5) Konfersikan massa Fe ke dalam persen