TUJUAN PEMBELAJARAN Menganalisis hubungan antara persamaan reaksi setara dengan jumlah mol zat yang terlibat dalam persamaan reaksi . Menerapkan perhitungan kimia untuk memecahkan masalah yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari . Menerapkan prinsip ekonomi atom dalam perhitungan kimia pada proses industri . Kata kunci : Persamaan reaksi setara , Perbandingan mol, Pereaksi pembatas , Rendemen hasil reaksi .
Pembahasan 01 03 02 04 Pereaksi Pembatas Air Kristal Rendemen Reaksi (Yields) Penentuan Kadar Zat
01. Pereaksi Pembatas Bila dua zat direaksikan akan didapat dua kemungkinan . Kemungkinan pertama kedua pereaksi tepat habisdan kemungkinan kedua salah satu pereaksi habis dan pereaksi yang lain bersisa . Pereaksi yang habis akan membatasi hasil reaksi yang didapat , pereaksi yang membatasi hasil reaksi ini disebut dengan pereaksi batas ( pereaksi pembatas ). Untuk memahami apa yang dimaksud dengan pereaksi pembatas perhatikan infografis berikut :
Contoh Soal dan Pembahasan Larutan KI 1 M yang volumenya 100 mL direaksikan dengan 75 mL larutan Pb(NO 3 ) 2 1 M dengan reaksi : KI( aq ) + Pb(NO 3 ) 2 ( aq ) → PbI 2 (s) + KNO 3 ( aq ) Pertanyaan : a. Tentukan pereaksi pembatas b. Hitunglah massa endapan PbI 2 yang dapat dihasilkan jika diketahui Ar Pb = 207, I = 127 c. Tentukan zat yang tersisa dan jumlahnya . 01. Ubah satuan jumlah zat yang ada menjadi satuan mol Diketahui : Larutan KI : 1 M 100 mL n KI : 1 mol/L x 0,1 liter : 0,1 mol Larutan Pb(NO 3 ) 2 : 1M 75 mL n Pb(NO 3 ) 2 : 1 mol/L x 0,075 liter : 0,075 mol Tulis persamaan reaksi dan setarakan 2KI( aq ) + Pb(NO 3 ) 2 ( aq ) → PbI 2 (s) + 2KNO 3 ( aq ) Cari perbandingan mol dan tentukan zat yang habis , 2KI( aq ) + Pb(NO 3 ) 2 ( aq ) → PbI 2 (s) + 2KNO 3 ( aq ) 0,1 mol 0,075 mol Jumlah mol dibagi dengan koefisiennya dan yang hasil baginya kecil berarti habis sebagai pereaksi pembatas . 2KI( aq ) + Pb(NO 3 ) 2 ( aq ) → PbI 2 (s) + 2KNO 3 ( aq ) 0,050 0,075 Hasil bagi mol dengan koefisien menunjukkan bahwa KI habis bereaksi .
Contoh Soal dan Pembahasan 01. Karena KI sebagai pereaksi pembatas maka jumlah mol KI sebanyak 0,1 mol sebagai dasar menghitung jumlah mol Pb(NO 3 ) 2 yang bereaksi . Dengan menggunakan perbandingan koefisien itu maka 2KI( aq ) + Pb(NO 3 ) 2 ( aq ) → PbI 2 (s) + 2KNO 3 ( aq ) Tersedia : 0,1 mol 0,075 mol Bereaksi : 0,1 mol 0,050 mol ________________________________________________________ Setelah reaksi : 0 0,025 mol 0,050 mol Dari langkah nomor-5 maka dapat dijawab : Pereaksi pembatas : KI Massa endapan PbI 2 : 0,050 mol : 0,050 mol x Mr PbI 2 : 0,050 mol x 464 gram/mol : 23,05 gram Zat yang tersisa adalah Pb(NO 3 ) 2 sebanyak 0,025 mol
Contoh Soal dan Pembahasan Serbuk perak yang massanya 10 gram dicampur dengan 10 gram serbuk belerang kemudian dipanaskan hingga terjadi reaksi : 2Ag(s) + S(s) Ag 2 S(s) Tentukan massa Ag 2 S maksimum dapat dihasilkan dan adakah zat yang tersisa , jika ada apa yang tersisa dan berapa gram massanya . Diketahui Ar Ag = 108 dan S = 32 02. Tentukan dahulu jumlah mol masing-masing, Ag = = 0,0923 mol S = = 0,3125 mol Dari persamaan reaksi : 2Ag(s) + S(s) Ag 2 S(s) Hasil pembagian mol dengan koefisien adalah , Ag = = 0,0463 mol S = = 0,3125 mol Yang habis bereaksi adalah Ag sebanyak 0,0923 mol, Dari persamaan reaksi setiap 2 mol Ag akan dihasilkan 1 mol Ag 2 S, maka dari 0,0923 mol Ag akan dihasilkan , Ag 2 S = ½ x 0,0923 mol = 0,0463 mol Massa Ag 2 S = 0,0463 x Mr Ag 2 S = 0,0463 x 248 gram = 11,4824 gram S yang bereaksi = 0,0923 mol = 0,0923 x 32 gram = 2,9536 gram S yang tersisa = 10 gram – 2,9536 gram = 7,0464 gram
02. Rendemen Reaksi (Yields) Di dunia ini tidak ada yang sempurna , yang sempurna hanyalah Tuhan , demikian pula reaksi kimia , tidak ada reaksi yang benar-benar sempurna karena adanya beberapa faktor , misalnya adanya reaksi yang tidak dihrapkan tetapi tidak dapat dihindari ( dikenal dengan reqaksi samping ), atau zat yang bereaksi tidak tuntas habis bereaksi . Akbibatnya hasil yang diharapkan tidak sesuai dengan kenyataannya . Rendemen reaksi merupakan persentasi hasil nyata terhadap hasil teoritis dari perhitungan stoikiometri reaksi , yang dirumuskan sebagai
Contoh Soal dan Pembahasan Silikon karbida ( SiC ) adalah merupakan senyawa penting dalam pembuatan keramik yang dibuat dari pasir silika yang mengandung SiO 2 dipanaskan dengan serbuk karbon (C) pada suhu tinggi , SiO 2 (s) + 3C(s) SiC (s) + 2CO(g) Pada proses tersebut terjadi reaksi samping yang diakibatkan reaksi antara karbon dengan oksigen dari udara , C(s) + O 2 (g) CO(g) Ketika 100 kg pasir silika (SiO 2 ) dipanaskan dengan serbuk karbon pada suhu tinggi menghasilkan 51,4 gram SiC , berapa persen rendemen hasil reaksinya ( Ar Si = 28, C = 12, O = 16). Analisis hasil teoritis dari persamaan reaksi pembentukan SiC , SiO 2 (s) + 3C(s) SiC (s) + 2CO(g) SiO 2 = 100 kg ( Mr SiO 2 = 60) = = 1,67 mol Perbandingan koefisien persamaan reaksi menunjukkan setiap 1 mol SiO 2 akan menghasilkan 1 mol SiC , jadi untuk 1,67 mol SiO 2 akan dihasilkan siC sebanyak 1,67 mol. SiC = 1,67 mol Massa SiC = 1,67 mol x Mr SiC = 1,67 mol x 40 gram/mol = 66,7 gram Hasil real dari proses = 51,4 gram Rendemen hasil = = 77%
03. Air Kristal Kristal merupakan zat padat yang bentuknya teratur . Kristal umumnya terbentuk dari suatu zat cair atau larutan yang mengalami proses pemadatan atau penguapan secara perlahan-lahan , pada proses tersebut terjadi kemungkinan adanya molekul air yang terjebak di dalam kristal yang disebut sebagai air kristal . Kristal tembaga (II) sulfat mempunyai air kristal sebanyak 5 molekul dalam setiap satuan rumus kimianya , maka rumus kimianya ditulis CuSO 4 .5H 2 O. Air kristal ini akan terlepas bila dilakukan pemanasan atau dilarutkan , sehingga di dalam proses reaksinya air kristal tidak terlibat reaksi kimia . Kristal yang tidak mengikat air kristal disebut kristal anhidrat .
Contoh Soal dan Pembahasan Kristal Cu(NO 3 ) 2 xH 2 O dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap ternyata beratnya berkurang 36,54%, tentukan harga x. ( Ar Zn = 65, N =14, O = 16; H = 1) 01. Misalnya berat kristal = 100 gram Massa kristal berkurang 36,54% Jadi massa kkristal yang tersisia adalah massa Zn(NO 3 ) 2 = (100 – 36,54) gram = 63,46 gram massa H 2 O = 36,54 gram Perbandingan mol : Jadi, harga x adalah 6 dan rumus kimia kristalnya
Contoh Soal dan Pembahasan Kristal garam natrium karbonat (Na 2 CO 3 .nH 2 O) yang beratnya 9,8 gram direaksikan dengan asam klorida sampai habis dengan reaksi : Na 2 CO 3 (s) + 2 HCl ( aq ) 2NaCl ( aq ) + H 2 O(l) + CO 2 (g) Ternyata dihasilkan gas CO 2 sebanyak 1,12 liter pada keadaan standar (0 o C, 1 atm), jika diketahui Ar Na = 23, C = 12, O = 16 dan H = 1, tentukanlah jumlah air kristal pada garam natrium karbonat tersebut . 02. yang dihasilkan = 1,12 L (0 C, 1 atm ) = = 0,005 mol Dari persamaan reaksi : Perbandingan koefisien dengan sama , maka Jumlah mol = = 0,05 mol Massa rumus realtif ( Mr ) = (106 +18n) Maka dapat dihitung bahwa massa 0,05 mol =0,05 × (106 + 18n) Jadi 0,05×(106+18n)=9,8 5,3+0,9n =9,8 0,9n =4,5 n =5 Jadi, air kristal dalam garam natrium karbonat tersebut adalah 5 atau
04. Penentuan Kadar Zat Stoikiometri persamaan reaksi dapat digunakan untuk menentukan kadar zat dalam suatu bahan . Cara yang biasa dilakukan adalah mengambil sebagian dari bahan tersebut kemudian direaksikan dengan pereaksi tertentu . Jumlah zat hasil reaksi dapat untuk menghitung seberapa banyak zat ( unsur atau senyawa ) yang terdapat dalam suatu bahan .
Contoh Soal dan Pembahasan Untuk menentukan kadar karbon yang terdapat pada batu bara dilakukan dengan membakar batu bara tersebut dengan reaksi , C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Pada pembakaran 10 gram batu bara dihasilkan gas CO 2 16,8 liter diukur pada 0 o C, 1 atm. Berapa kadar karbon pada batu bara tersebut ? 01. Tentukan dahulu jumlah mol zat hasil reaksi (CO 2 ) CO 2 = 16,8 L (0 o , 1 atm) = = 0,75 mol Dari persmaan reaksi dapat dihitung jumlah mol C yang ada dalam batu bara C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Dari persamaan reaksi ditunjukkan bahwa setiap 1 mol C akan menghasilkan 1 mol CO 2 , bila pada reaksi pembakaran tersebut dihasilkan CO 2 0,75 mol, maka C dalam batu bara adalah 0,75 mol. Massa C dalam batu bara = 0,75 mol x 12 gram/mol = 9 gram Kadar C dalam batu bara = x 100% = 90%
Contoh Soal dan Pembahasan Untuk menentukan kadar ion timbal dalam suatu larutan , diambil 100 mL larutan tersebut kemudian direaksikan dengan larutan KI sehingga terjadi reaksi , Pb 2+ ( aq ) + 2KI( aq ) PbI 2 (s) + 2K + ( aq ) Setelah endapan dikeringkan didapatkan PbI 2 sebanyak 0,1 mg, dengan menganggap massa jenis larutan 1 gram/mL berapa persen kadar ion Pb 2+ di dalam alrutan tersebut ? ( Ar Pb = 208, I = 127) 02. Hitung jumlah zat hasil reaksi (PbI 2 ) = 0,1 mg = 0,1 x 10 -3 gram = = = 3,54 x 10 -7 mol Dari persmaan reaksi , Pb 2+ ( aq ) + 2KI( aq ) PbI 2 (s) + 2K + ( aq ) Setiap 1 mol ion Pb 2+ akan menghasilkan 1 mol PbI 2 , dan dari perhitungan PbI 2 yang dihasilkan adalah 3,54 x 10 -7 mol, berarti ion Pb 2+ yang ada dalam larutan adalah 3,54 x 10 -7 mol, maka massa ion Pb 2+ Pb 2+ = 3,54 x 10 -7 mol x Ar Pb = 3,54 x 10 -7 mol x 208 gram/mol = 0,07 x 10 -3 gram Karena massa jenis larutan 1 gram/mL, maka massa 100 mL larutan adalah 100 gram atau 0,1 gram. Jadi dalam 100 gram larutan terdapat ion Pb 2+ 0,07 x 10 -3 gram, Kadar Pb 2+ = = 0,07%