Soal-soal Menantang tentang Stoikiometri

Rabu, 08 April 2015 edit

Soal-soal stoikiometri memang tidak sulit kalau setingkat pelajaran di SMA biasa. Kebanyakan memang berkutat pada hitungan matematis saja. Namun kadang kita menjumpai soal-soal unik yang memerlukan pemikiran ekstra dalam penyelesaiannya. Soal-soal stoikiometri seperti apakah itu? Tulisan ini akan memberikan sedikit gambaran tentang hal itu. Soal-soal ini dirangkum dan diadaptasi dari berbagai sumber. Tulisan diperuntukkan bagi siswa-siswa yang punya minat besar dalam mendalami kimia.


Stoikiomteri Soal–1:

4 g sampel M2S3 berubah menjadi MO2 dan kehilangan massa 0,277 g. Berapakah massa molar
(berat atom) M tersebut? Ar S = 32; Ar O = 16

Pembahasan Stoikiomteri Soal–1:

Tuliskan bagaimana reaksi yang terjadi dari M2S3 berubah menjadi MO2:
M2S3 + 5O2 → 2MO2 + 3SO2

Beberapa data yang dapat diketahui dari soal tadi:
a. Massa M dalam M2S3 = massa M dalam 2MO2
b. Misal x = massa molar M.

M2S3 → $ \dfrac{2x}{2x + (3 \times 32)} = \dfrac {2x}{(2x + 96)}$

2MO2 → $ \dfrac{2x}{2x + (4 \times 16)} = \dfrac {2x}{(2x + 64)}$

Hitung massa M dalam M2S3 dan M dalam 2MO2:
M dalam M2S3 → $ 4~g \times   \dfrac {2x}{(2x + 96)}$

M dalam 2MO2 → $ 3{,}723~g \times  \dfrac {2x}{(2x + 64)}$

Ingat bahwa massa M dalam M2S3 = 2MO2:
\begin{align*}
4~g \times   \dfrac {2x}{(2x + 96)}& = 3{,}723~g \times  \dfrac {2x}{(2x + 64)}\\
\dfrac {4~g \times 2x}{(2x + 96)} &=   \dfrac {3{,}723~g \times 2x}{(2x + 64)}\\
\dfrac {8}{(2x + 96)} &= \dfrac {7{,}446}{(2x + 64)}\\
8 \times (2x + 64) &= 7{,}446 \times (2x + 96)\\
16x + 512 &= 14{,}892x + 714,816\\
1,108x &= 202{,}816\\
x &= 183{,}05~g/mol\\
\end{align*}

Stoikiomteri Soal–2:

2,077 g sampel suatu unsur yang massa atomnya antara 40 dan 55, bereaksi dengan oksigen membentuk 3,708 g suatu oksida. Tentukan massa molekul oksida tersebut dan tentukan pula unsur apakah yang dimaksud.

Pembahasan Stoikiomteri Soal –2:

Tentukan jumlah oksigen yang terlibat dalam reaksi tersebut:
Massa oksigen = 3,708 g – 2,077 g = 1,631 g
Jumlah oksigen dalam oksida MxOy = 1,631 g ÷16 g/mol = 0,102 mol

Tentukan massa molar unsur M, jika rumus kimianya adalah MO
→ jumlah M = jumlah O = 0,102 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,102 mol = 20,36 g/mol

Karena sudah ditentukan bahwa massa molar unsur tersebut antara 40 dan 55 maka dipastikan bahwa rumus molekul oksida tersebut bukan MO.

Tentukan massa molar unsur M, jika rumus kimianya adalah MO2:
→ jumlah M = ½ jumlah O = ½ 0,102 = 0,0051 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,051 mol = 40,73 g/mol

Ini sepertinya telah memenuhi syarat karena massa molar unsur tersebut di atas 40 dan di bawah 55. Tapi tunggu dulu sampai kita yakin dengan pembuktian berikutnya.

Bagaimana jika rumus kimianya adalah M2O3, ok kita lihat hitungannya saja.
→ jumlah M = 2/3 × jumlah O = 2/3 × 0,102 = 0,068 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,068 mol = 30,54 g/mol
Oke ini tidak memenuhi kriteria soal.

Bagaimana jika rumus kimianya adalah M2O, kita lihat hitungan lagi.
→ jumlah M = 2 × jumlah O = 2 × 0,102 = 0,204 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,204 mol = 10,18 g/mol
Oke ini tidak memenuhi kriteria soal.

Ok sampai di sini kita coba simpulkan bahwa unsur tersebut memiliki massa molar sebesar 40,73 g/mol dan memiliki rumus molekul MO2. Kalau kita cek di tabel periodik unsur yang mendekati massa molar 40,73 adalah unsur Ca.

Mungkinkah Ca memiliki bilangan oksidasi +4, tidak mungkin, Ca dalam senyawa hanya memiliki bilangan oksidasi +2. Jangan lupa O dapat memiliki bilangan oksidasi +2, –2, –1, dan –1/2.

Jadi bila Ca harus berbiloks +2 maka O biloksnya –2 seperti dalam senyawa kalsium peroksida, CaO2. Masihkah ada kemungkinan lain? Kita perlu mencoba rumus molekul yang lain yang mungkin dan memenuhi syarat dari soal tadi.

Misalnya M2O5 (mengapa kita coba ini, karena ada logam yang memiliki bilangan oksidasi +5!!! Hitungannya:
→ jumlah M = 2/5 jumlah O = 2/5 × 0,102 mol = 0,0408 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,0408 mol = 50,91 g/mol

Nah massa molar ini juga masuk dalam ketentuan soal ini terletak antara 40 dan 55. Kita periksa unsur apakah itu? Dalam tabel periodik 50,91 ini mendekati massa molar unsur V (vanadium), vanadium juga memiliki bilangan oksidasi +5 jadi ini juga sesuai dengan soal di atas, ada oksida V2O5.

Stoikiomteri Soal–3:
Jika terdapat aloi (alloy/paduan logam) yang terdiri dari 93,7% Al dan 6,3% Cu berdasarkan massanya. Jika densitas aloi 2,85 g/cm3, dan 0,691 cm3 bagian dari aloi bereaksi dengan larutan HCl berlebih. Diasumsikan semua Al bereaksi tetapi Cu tidak habis bereaksi. Hitung massa hidrogen yg terbentuk. Diketahui Ar: Al = 26,98; Cu = 63,55; H = 1,01; Cl = 35,45

Pembahasan Stoikiomteri Soal –3:
Menghitung massa aloi
Massa aloi = densitas aloi × volume aloi
Massa aloi = 2,85 g/cm3 × 0,691 cm3
Massa aloi = 1,96935 g

Massa Al = 93,7% × massa aloi
Massa Al = 93,7% × 1,96935 g
Massa Al = 1,84528 g

Massa Cu = 6,3% × massa aloi
Massa Cu = 6,3% × 1,96935 g
Massa Cu = 0,12407 g

Persamaan reaksi yang mungkin terjadi:
2Al + 6HCl →  2AlCl3 + 3H2
Cu + 2HCl →  CuCl2 + H2
2Al + Cu + 8HCl →  2AlCl3 + CuCl2 + 4H2

Karena Cu tidak habis bereaksi dan Al yang habis maka yang menjadi penentu (pereaksi pembatas) adalah Al.

n (Al) = m (Al) ÷ M (Al)
n (Al) = 1,84528 g ÷ 26,98 g/mol
n (Al) = 0,0684 mol

Berdasarkan perbandingan koefisien maka n (H2) dapat dihitung dari n (Al)
n (H2) = 4/2 n (Al)
n (H2) = 2 × 0,0684 mol
n (H2) = 0,1368 mol

Perhitungan massa  H2.
m (H2) = n (H2) × M (H2)
m (H2) = 0,1368 mol × 2,02 g/mol
m (H2) = 0,276336 g
Bagikan di

3 komentar:

  1. Terima kasih untuk ilmunya. Trus berbagi ya min

    BalasHapus
  2. Unsur Ca (Gol. 2A) biloksnya pasti +2, tidak mungkin +4. Dalam senyawa peroksida CaO2, maka Ca tetap +2 tapi biloks oksigennya menjadi -1.

    BalasHapus
  3. Mohon bantuannyaa... Jika ada alloy yg terdiri dari 93.7%Al dan 6.3% Cu berdasarkan massanya. Jika densitas alloy 2.85g/cm3. Dan 0.691cm3 bagian dari alloy bereaksi dengan larutan hcl berlebih. Diasumsikan semua Al bereaksi dan Cu tidak. Maka massa hidrogen yg terbentuk ialah?

    BalasHapus

 
Copyright © 2015-2020 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info