Contoh Soal Pembahasan Stoikiometri: Memahami Dasar-dasar dan Aplikasinya
Stoikiometri merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang perbandingan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi kimia. Pada dasarnya, stoikiometri berkaitan erat dengan hukum kekekalan massa yang pertama kali dicetuskan oleh Antoine Lavoisier. Ilmu ini menjadi dasar bagi banyak konsep dalam kimia, mulai dari reaksi sederhana hingga proses industri yang kompleks. Artikel ini akan membahas beberapa contoh soal stoikiometri beserta pembahasan dan langkah-langkah penyelesaiannya.
Contoh Soal 1: Mereaksi Hidrogen dan Oksigen
Soal: Hitung jumlah molekul air yang terbentuk dari reaksi antara 4 gram hidrogen (H₂) dengan 32 gram oksigen (O₂).
Pembahasan:
1. Menulis Persamaan Reaksi:
Reaksi antara hidrogen dan oksigen untuk membentuk air dapat dituliskan sebagai berikut:
\[ 2H₂ + O₂ \rightarrow 2H₂O \]
2. Menghitung Massa Molar:
Massa molar hidrogen (H₂) adalah 2 g/mol dan massa molar oksigen (O₂) adalah 32 g/mol. Air (H₂O) memiliki massa molar 18 g/mol.
3. Menghitung Jumlah Mol Reaktan:
Jumlah mol hidrogen:
\[ \text{mol H₂} = \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}} = \frac{4}{2} = 2 \text{ mol} \]
Jumlah mol oksigen:
\[ \text{mol O₂} = \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}} = \frac{32}{32} = 1 \text{ mol} \]
4. Menentukan Pereaksi Pembatas:
Menurut persamaan reaksi, 2 mol H₂ bereaksi dengan 1 mol O₂. Di sini, hidrogen (2 mol) cocok dengan 1 mol oksigen, sesuai dengan stoikiometri persamaan.
5. Menghitung Jumlah Produk:
Dari persamaan reaksi, 2 mol H₂ menghasilkan 2 mol H₂O. Karena kita memiliki 2 mol H₂, akan terbentuk:
\[ 2 \text{ mol H₂O} = 2 \times 6,022 \times 10^{23} \text{ molekul} = 1,2044 \times 10^{24} \text{ molekul} \]
Contoh Soal 2: Pembakaran Propana
Soal: Berapa volume gas karbon dioksida (CO₂) yang dihasilkan pada kondisi STP jika 44 gram propana (C₃H₈) dibakar sempurna?
Pembahasan:
1. Menulis Persamaan Reaksi:
Pembakaran propana sempurna adalah:
\[ C₃H₈ + 5O₂ \rightarrow 3CO₂ + 4H₂O \]
2. Menghitung Massa Molar:
Massa molar propana (C₃H₈) adalah 44 g/mol. Maka, jumlah mol propana adalah:
\[ \text{mol C₃H₈} = \frac{44}{44} = 1 \text{ mol} \]
3. Melihat Perbandingan Stoikiometris:
Dari persamaan kimia, 1 mol C₃H₈ menghasilkan 3 mol CO₂.
4. Menghitung Volume CO₂:
Pada kondisi STP (standard temperature and pressure), 1 mol gas memiliki volume 22,4 L. Maka volume CO₂ yang dihasilkan adalah:
\[ \text{Volume CO₂} = 3 \text{ mol} \times 22,4 \text{ L/mol} = 67,2 \text{ L} \]
Contoh Soal 3: Reaksi Titrasi Asam-Basa
Soal: Berapa volume larutan NaOH 0,1 M yang diperlukan untuk menetralkan 50 mL larutan HCl 0,1 M?
Pembahasan:
1. Menulis Persamaan Reaksi:
Reaksi antara NaOH dan HCl adalah:
\[ NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H₂O \]
2. Menghitung Jumlah Mol HCl:
\[ \text{mol HCl} = M \times V = 0,1 \text{ M} \times 0,050 \text{ L} = 0,005 \text{ mol} \]
3. Menghitung Jumlah Mol NaOH:
Dari persamaan reaksi, 1 mol NaOH bereaksi dengan 1 mol HCl. Maka, mol NaOH yang diperlukan juga 0,005 mol.
4. Menghitung Volume NaOH:
\[ \text{Volume NaOH} = \frac{\text{mol}}{M} = \frac{0,005 \text{ mol}}{0,1 \text{ M}} = 0,050 \text{ L} = 50 \text{ mL} \]
Contoh Soal 4: Reaksi dengan Pereaksi Libasan
Soal: Jika 10 gram kalsium karbonat (CaCO₃) direaksikan dengan 100 mL larutan HCl 1 M, berapa gram karbon dioksida (CO₂) yang dihasilkan?
Pembahasan:
1. Menulis Persamaan Reaksi:
Reaksi antara CaCO₃ dan HCl adalah:
\[ CaCO₃ + 2HCl \rightarrow CaCl₂ + H₂O + CO₂ \]
2. Menghitung Massa Molar:
Massa molar CaCO₃ adalah 100 g/mol, dan HCl adalah 36,5 g/mol.
3. Menghitung Jumlah Mol Reaktan:
\[ \text{mol CaCO₃} = \frac{10 \text{ g}}{100 \text{ g/mol}} = 0,1 \text{ mol} \]
\[ \text{mol HCl} = 1 \text{ M} \times 0,1 \text{ L} = 0,1 \text{ mol} \]
4. Menentukan Pereaksi Pembatas:
Berdasarkan persamaan reaksi, 1 mol CaCO₃ bereaksi dengan 2 mol HCl. Di sini, CaCO₃ adalah pereaksi pembatas karena 0,1 mol CaCO₃ akan memerlukan 0,2 mol HCl, sementara kita hanya memiliki 0,1 mol HCl.
5. Menghitung Jumlah Produk:
Dengan 0,1 mol HCl, hanya 0,05 mol CaCO₃ akan bereaksi, menghasilkan 0,05 mol CO₂.
6. Menghitung Massa CO₂:
Massa molar CO₂ adalah 44 g/mol. Maka massa CO₂ yang dihasilkan adalah:
\[ \text{massa CO₂} = 0,05 \text{ mol} \times 44 \text{ g/mol} = 2,2 \text{ g} \]
Kesimpulan
Memahami stoikiometri memerlukan pengetahuan dasar tentang massa molar, persamaan reaksi kimia, serta konsep mol. Praktik dengan berbagai contoh soal dapat membantu memperkuat pemahaman tentang hubungan antara reaktan dan produk dalam reaksi kimia. Artikel ini menyajikan beberapa contoh soal yang mencakup berbagai jenis reaksi, dari sederhana hingga yang melibatkan pereaksi pembatas, untuk membantu memperjelas konsep stoikiometri.
