Soal tentang Persentase Rendemen pada Bahasan Kimia SMA

Pada tulisan ini akan disajikan beberapa contoh soal-soal yang berhubungan dengan rendemen zat dari hasil reaksi kimia, akan dilakukan pemutakhiran seperlunya. Soal-soal ini diambil dari berbagai sumber, bila jelas akan disebut asalnya.

% rendemen X = |massa nyata X//massa teoritis X| × 100%

Soal 1: Rendemen C₂H₅Cl

Jika reaksi antara 6 gram etana, C₂H₆ (M_r = 30) dengan 7,1 gram Cl₂ (M_r = 71) menghasilkan 5,16 gram C₂H₅Cl (M_r = 64,5) maka persentase rendemen etil klorida adalah ....

Pembahasan Soal Rendemen C₂H₅Cl:
Reaksi: C₂H₆ + Cl₂ → C₂H₅Cl + HCl
Jumlah zat masing-masing:
6 g C₂H₆ = 6 g : 30 g/mol = 0,2 mol
7,1 g Cl₂ = 7,1 g : 71 g/mol = 0,1 mol

Berdasarkan persamaan reaksi bahwa setiap mol C₂H₆ akan membutuhkan 1 mol Cl₂. Artinya perbandingan jumlah mol C₂H₆ : Cl₂ = 1 : 1. Karena jumlah mol Cl₂ hanya 0,1 mol maka akan dibutuhkan 0,1 mol  C₂H₆ juga dan masih bersisa 0,1 mol. Dalam hal ini Cl₂ sebagai pereaksi pembatas.

Reaksi	:	C2H6	+	Cl2	→	C2H5Cl	+	HCl
Awal	:	0,2 mol		0,1 mol		-		-
Bereaksi	:	-0,1 mol		-0,1 mol		+0,1 mol		+0,1 mol
Akhir	:	0,1 mol		-		0,1 mol		0,1 mol

Hitungan secara stoikiometri dihasilkan C₂H₅Cl 0,1 mol atau setara (0,1 mol × 64,5 g/mol) atau 6,45 g.
% rendemen X = (massa nyata X : massa teoritis X) × 100%
% rendemen C₂H₅Cl = (5,16 g : 6,45 g) × 100% = 80%

Soal 2: Rendemen BaSO₄

Larutan natrium sulfat dapat bereaksi dengan larutan barium klorida sesuai persamaan reaksi yang setara berikut:
Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → 2NaCl(aq) + BaSO₄(s)
Seorang siswa mencampurkan larutan yang mengandung 10,0 g Na₂SO₄ dicampurkan dengan larutan yang mengandung 10,0 g BaCl₂, dan diperoleh 12,0 g BaSO₄. Persen hasil (rendemen) dari reaksi ini adalah
A. 60,0%
B. 73,1%
C. 82,4%
D. 93,3%
E. >100%

Pembahasan Soal Rendemen BaSO₄:
M_r Na₂SO₄ = 142
10 g Na₂SO₄ = 10 g : 142 g/mol = 0,070 mol

M_r BaCl₂ = 208
10 g BaCl₂ = 10 g : 208 g/mol = 0,0480 mol

Hitungan teoritis:

Reaksi	:	Na2SO4	+	BaCl2	→	2NaCl	+	BaSO4
Awal	:	0,070 mol		0,048 mol		-		-
Bereaksi	:	-0,048 mol		-0,048 mol		+0,096 mol		+0,048 mol
Akhir	:	0,022 mol		-		0,096 mol		0,048 mol

Hitungan secara stoikiometri dihasilkan BaSO₄ 0,048 mol atau setara (0,048 mol × 233 g/mol) atau 11,184 g.
% rendemen BaSO₄ = (massa nyata BaSO₄ : massa teoritis BaSO₄ × 100%
% rendemen BaSO₄ = (12 g : 11,184 g) × 100% = 107,30%
Jawaban yang tepat E.

Soal 3: Pengeolahan Biji Emas

Di industri pengolahan bijih emas, natrium sianida digunakan sebagai agen pelarut untuk melarutkan emas dari bijihnya. Proses ini membutuhkan oksigen agar emas teroksidasi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
4 Au(s) + 8 NaCN(aq) + O₂(g) + H₂O(l) → 4 NaAu(CN)₂(aq) + 4 NaOH(aq)

Selanjutnya, dilakukan proses presipitasi (pengendapan) emas dengan bantuan logam seng sesuai reaksi:
2 NaAu(CN)₂ + Zn(s) → Na₂Zn(CN)₄(aq) + 2 Au(s)
Jika bijih emas bermassa 42,8 kg menghabiskan 400 L NaCN 1 M, tentukan:

1. kadar emas dalam bijih tersebut;
2. rendemen produksi jika emas yang diperoleh sebanyak 37 kg. (mM Au = 197 g/mol)

Pembahasan Soal Rendemen Emas (Au)

Reaksi yang diberikan ini sudah setara jumlah atom-atomnya:

Persamaan-1:
4Au + 8NaCN + O₂ + H₂O → 4NaAu(CN)₂ + 4NaOH
Au di sini sebagai bijih emas.

Persamaan-2:
2NaAu(CN)₂ + Zn → Na₂Zn(CN)₄ + 2Au

1. Menghitung kadar emas dalam bijih

Berdasarkan perbandingan koefisien persamaan-1 dapat dihitung massa emas (dari bijih) yang habis bereaksi dengan NaCN.

n Au : koefisien Au = n NaCN : koefisien NaCN
n Au = (n NaCN : koefisien NaCN) × koefisien Au

n NaCN = [NaCN] × V NaCN
n NaCN = 1 M × 400 L
n NaCN = 400 mol

n Au = (n NaCN : koefisien NaCN) × koefisien Au
n Au = (400 mol : 8) × 4
n Au = 200 mol

Jadi massa Au hasil hitung teoritis dapat dihitung dengan menggunakan n Au hasil hitung.

m Au = n Au × mM Au
m Au = 200 mol × 197 g/mol
m Au = 39.400 g atau 39,4 kg

Kadar Au dalam bijih = (m Au dalam bijih : m bijih) × 100%
Kadar Au dalam bijih = 39,4 kg : 42,8 kg) × 100%
Kadar Au dalam bijih = 92,06%

2. Menghitung rendemen produksi emas

Rendemen = (massa nyata : massa hitungan teori) × 100%
Rendemen = (37 kg : 39,4 kg) × 100%
Rendemen = 93,91%

---

Soal 4: Produksi Pupuk Urea

Sebuah pabrik pupuk menghasilkan urea (NH₂CONH₂) melalui reaksi amonia (NH₃) dengan karbon dioksida (CO₂):

2 NH₃ + CO₂ → NH₂CONH₂ + H₂O

Jika pabrik menggunakan 68 ton NH₃ dan menghasilkan 90 ton urea, hitung rendemen reaksi tersebut!

(Ar: N = 14, H = 1, C = 12, O = 16)

Penyelesaian:

1. Hitung mol NH₃:

$$\begin{aligned} \text{Mr NH}_3 &= 14 + 3(1) = 17 \\ \text{Mol NH}_3 &= \frac{68.000 \text{ kg}}{17 \text{ kg/kmol}} = 4.000 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol urea teoritis (reaksi sempurna):

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 2 \text{NH}_3 : 1 \text{ urea} \\ \text{Mol urea teoritis} &= \frac{1}{2} \times 4.000 = 2.000 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa urea teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr urea} &= 14 + 2 + 12 + 16 + 14 + 2 = 60 \\ \text{Massa teoritis} &= 2.000 \text{ kmol} \times 60 \text{ kg/kmol} = 120 \text{ ton} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{\text{Massa nyata}}{\text{Massa teoritis}} \times 100\% \\ &= \frac{90}{120} \times 100\% = 75\% \end{aligned}$$

Soal 5: Pembuatan Sabun (Saponifikasi)

Seorang siswa mereaksikan 10 kg minyak kelapa (C₅₅H₉₈O₆) dengan NaOH berlebih untuk membuat sabun. Jika diperoleh 8,5 kg sabun (C₁₈H₃₅O₂Na), hitung rendemennya!

(Reaksi: C₅₅H₉₈O₆ + 3NaOH → 3C₁₈H₃₅O₂Na + gliserol)

Penyelesaian:

1. Hitung mol minyak kelapa:

$$\begin{aligned} \text{Mr minyak} &= 55(12) + 98(1) + 6(16) = 878 \\ \text{Mol minyak} &= \frac{10 \text{ kg}}{878 \text{ kg/kmol}} \approx 0,0114 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol sabun teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1 \text{ minyak} : 3 \text{ sabun} \\ \text{Mol sabun teoritis} &= 3 \times 0,0114 = 0,0342 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa sabun teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr sabun} &= 18(12) + 35(1) + 2(16) + 23 = 306 \\ \text{Massa teoritis} &= 0,0342 \times 306 \approx 10,46 \text{ kg} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{8,5}{10,46} \times 100\% \approx 81,3\% \end{aligned}$$

Soal 6: Ekstraksi Logam Besi

Sebuah tanur tinggi mengolah 100 ton hematit (Fe₂O₃) dengan karbon (C) sesuai reaksi:

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

Jika dihasilkan 60 ton besi (Fe), berapa rendemennya? (Ar Fe = 56, O = 16)

Penyelesaian:

1. Hitung mol Fe₂O₃:

$$\begin{aligned} \text{Mr Fe}_2\text{O}_3 &= 2(56) + 3(16) = 160 \\ \text{Mol Fe}_2\text{O}_3 &= \frac{100 \text{ ton}}{160 \text{ ton/kmol}} = 0,625 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol Fe teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1 \text{ Fe}_2\text{O}_3 : 2 \text{ Fe} \\ \text{Mol Fe teoritis} &= 2 \times 0,625 = 1,25 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa Fe teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Massa teoritis} &= 1,25 \times 56 = 70 \text{ ton} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{60}{70} \times 100\% \approx 85,7\% \end{aligned}$$

Soal 7: Sintesis Aspirin

Seorang apoteker mereaksikan 5 g asam salisilat (C₇H₆O₃) dengan anhidrida asetat berlebih menghasilkan aspirin (C₉H₈O₄). Jika diperoleh 4,8 g aspirin, hitung rendemennya!

(Reaksi: C₇H₆O₃ + (CH₃CO)₂O → C₉H₈O₄ + CH₃COOH)

Penyelesaian:

1. Hitung mol asam salisilat:

$$\begin{aligned} \text{Mr asam salisilat} &= 7(12) + 6(1) + 3(16) = 138 \\ \text{Mol} &= \frac{5 \text{ g}}{138 \text{ g/mol}} \approx 0,0362 \text{ mol} \end{aligned}$$

2. Mol aspirin teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1:1 \\ \text{Mol aspirin teoritis} &= 0,0362 \text{ mol} \end{aligned}$$

3. Massa aspirin teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr aspirin} &= 9(12) + 8(1) + 4(16) = 180 \\ \text{Massa teoritis} &= 0,0362 \times 180 \approx 6,52 \text{ g} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{4,8}{6,52} \times 100\% \approx 73,6\% \end{aligned}$$

Soal 8: Pembakaran Bensin

Sebuah mesin mobil membakar 1 kg oktana (C₈H₁₈) dengan oksigen berlebih. Jika dihasilkan 2,8 kg CO₂, berapa rendemennya?

(Reaksi: 2C₈H₁₈ + 25O₂ → 16CO₂ + 18H₂O)

Penyelesaian:

1. Hitung mol oktana:

$$\begin{aligned} \text{Mr oktana} &= 8(12) + 18(1) = 114 \\ \text{Mol oktana} &= \frac{1 \text{ kg}}{114 \text{ kg/kmol}} \approx 0,00877 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol CO₂ teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 2 \text{ oktana} : 16 \text{ CO}_2 \\ \text{Mol CO}_2 \text{ teoritis} &= \frac{16}{2} \times 0,00877 = 0,0702 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa CO₂ teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr CO}_2 &= 12 + 2(16) = 44 \\ \text{Massa teoritis} &= 0,0702 \times 44 \approx 3,09 \text{ kg} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{2,8}{3,09} \times 100\% \approx 90,6\% \end{aligned}$$

Soal 9: Elektrolisis Air untuk Produksi Hidrogen

Sebuah percobaan elektrolisis air menggunakan arus listrik menghasilkan 2,8 L gas hidrogen (H₂) pada STP. Jika secara teoritis seharusnya dihasilkan 3,36 L H₂, hitung rendemen reaksi elektrolisis tersebut!

(Reaksi: 2H₂O → 2H₂ + O₂)

Penyelesaian:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{\text{Volume nyata}}{\text{Volume teoritis}} \times 100\% \\ &= \frac{2,8}{3,36} \times 100\% \approx 83,3\% \end{aligned}$$

Soal 10: Sintesis Etanol dari Fermentasi Glukosa

Dalam fermentasi glukosa (C₆H₁₂O₆), dihasilkan etanol (C₂H₅OH) dan CO₂. Jika 360 g glukosa menghasilkan 160 g etanol, hitung rendemen reaksi tersebut!

(Reaksi: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂)

Penyelesaian:

1. Hitung mol glukosa:

$$\begin{aligned} \text{Mr glukosa} &= 6(12) + 12(1) + 6(16) = 180 \\ \text{Mol glukosa} &= \frac{360 \text{ g}}{180 \text{ g/mol}} = 2 \text{ mol} \end{aligned}$$

2. Mol etanol teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1 \text{ glukosa} : 2 \text{ etanol} \\ \text{Mol etanol teoritis} &= 2 \times 2 = 4 \text{ mol} \end{aligned}$$

3. Massa etanol teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr etanol} &= 2(12) + 5(1) + 16 + 1 = 46 \\ \text{Massa teoritis} &= 4 \text{ mol} \times 46 \text{ g/mol} = 184 \text{ g} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{160}{184} \times 100\% \approx 87,0\% \end{aligned}$$

Soal 11: Pembakaran Tidak Sempurna Metana

Sebuah reaktor membakar 16 kg metana (CH₄) dengan oksigen terbatas, menghasilkan 22 kg karbon monoksida (CO) sebagai produk utama. Hitung rendemen CO berdasarkan reaksi berikut:

2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O

Penyelesaian:

1. Hitung mol CH₄:

$$\begin{aligned} \text{Mr CH}_4 &= 12 + 4(1) = 16 \\ \text{Mol CH}_4 &= \frac{16 \text{ kg}}{16 \text{ kg/kmol}} = 1 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol CO teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 2 \text{ CH}_4 : 2 \text{ CO} \\ \text{Mol CO teoritis} &= 1 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa CO teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr CO} &= 12 + 16 = 28 \\ \text{Massa teoritis} &= 1 \text{ kmol} \times 28 \text{ kg/kmol} = 28 \text{ kg} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{22}{28} \times 100\% \approx 78,6\% \end{aligned}$$

Soal 12: Pembuatan Amonia (Haber-Bosch)

Pada sintesis amonia (NH₃) dari gas nitrogen (N₂) dan hidrogen (H₂), sebuah pabrik menggunakan 56 kg N₂ dan menghasilkan 51 kg NH₃. Hitung rendemen reaksi tersebut!

(Reaksi: N₂ + 3H₂ → 2NH₃)

Penyelesaian:

1. Hitung mol N₂:

$$\begin{aligned} \text{Mr N}_2 &= 2(14) = 28 \\ \text{Mol N}_2 &= \frac{56 \text{ kg}}{28 \text{ kg/kmol}} = 2 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol NH₃ teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1 \text{ N}_2 : 2 \text{ NH}_3 \\ \text{Mol NH}_3 \text{ teoritis} &= 2 \times 2 = 4 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa NH₃ teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr NH}_3 &= 14 + 3(1) = 17 \\ \text{Massa teoritis} &= 4 \text{ kmol} \times 17 \text{ kg/kmol} = 68 \text{ kg} \end{aligned}$$

4. Rendemen:

$$\begin{aligned} \text{Rendemen} &= \frac{51}{68} \times 100\% = 75\% \end{aligned}$$

Soal 13: Produksi Metanol (Diketahui Rendemen)

Pada sintesis metanol (CH₃OH) dari gas CO dan H₂ dengan reaksi:

CO + 2H₂ → CH₃OH

Jika 56 kg gas CO (Mr = 28) direaksikan dengan hidrogen berlebih dan rendemen reaksi diketahui 85%, berapa massa metanol yang dihasilkan?

Penyelesaian:

1. Hitung mol CO:

$$\begin{aligned} \text{Mol CO} &= \frac{56 \text{ kg}}{28 \text{ kg/kmol}} = 2 \text{ kmol} \end{aligned}$$

2. Mol CH₃OH teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan koefisien} &= 1 \text{ CO} : 1 \text{ CH}_3\text{OH} \\ \text{Mol teoritis} &= 2 \text{ kmol} \end{aligned}$$

3. Massa teoritis:

$$\begin{aligned} \text{Mr CH}_3\text{OH} &= 12 + 3(1) + 16 + 1 = 32 \\ \text{Massa teoritis} &= 2 \times 32 = 64 \text{ kg} \end{aligned}$$

4. Massa nyata (diketahui rendemen 85%):

$$\begin{aligned} \text{Massa nyata} &= \text{Rendemen} \times \text{Massa teoritis} \\ &= 0,85 \times 64 = 54,4 \text{ kg} \end{aligned}$$

Soal 14: Oksidasi Etanol (Balik ke Massa Awal)

Pada oksidasi etanol (C₂H₅OH) menjadi asam asetat (CH₃COOH) dengan rendemen 75%, dihasilkan 120 g asam asetat. Berapa massa etanol yang diperlukan?

(Reaksi: C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O)

Penyelesaian:

1. Hitung massa teoritis asam asetat:

$$\begin{aligned} \text{Massa nyata} &= \text{Rendemen} \times \text{Massa teoritis} \\ 120 \text{ g} &= 0,75 \times \text{Massa teoritis} \\ \text{Massa teoritis} &= \frac{120}{0,75} = 160 \text{ g} \end{aligned}$$

2. Mol asam asetat teoritis (Mr = 60):

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= \frac{160}{60} \approx 2,67 \text{ mol} \end{aligned}$$

3. Mol etanol yang diperlukan (koefisien 1:1):

$$\begin{aligned} \text{Mol etanol} &= 2,67 \text{ mol} \end{aligned}$$

4. Massa etanol (Mr = 46):

$$\begin{aligned} \text{Massa etanol} &= 2,67 \times 46 \approx 122,7 \text{ g} \end{aligned}$$

Soal 15: Produksi Asam Sulfat (Reaksi Bertahap)

Pada proses kontak pembuatan H₂SO₄, tahapan reaksinya:

1. S + O₂ → SO₂ (rendemen 95%)
2. 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (rendemen 80%)
3. SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (rendemen 100%)

Jika tersedia 32 kg belerang (Ar S = 32), berapa massa H₂SO₄ yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Tahap 1: S → SO₂

$$\begin{aligned} \text{Mol S} &= \frac{32}{32} = 1 \text{ kmol} \\ \text{Mol SO}_2 \text{ nyata} &= 1 \times 0,95 = 0,95 \text{ kmol} \end{aligned}$$

Tahap 2: SO₂ → SO₃

$$\begin{aligned} \text{Mol SO}_3 \text{ nyata} &= 0,95 \times 0,80 = 0,76 \text{ kmol} \end{aligned}$$

Tahap 3: SO₃ → H₂SO₄

$$\begin{aligned} \text{Mol H}_2\text{SO}_4 &= 0,76 \text{ kmol} \\ \text{Massa H}_2\text{SO}_4 &= 0,76 \times 98 = 74,48 \text{ kg} \end{aligned}$$

Soal 16: Reaksi Kesetimbangan Nitrogen Dioksida

Pada dekomposisi N₂O₄ dalam wadah tertutup:

N₂O₄ ⇌ 2NO₂

Jika 92 g N₂O₄ (Mr = 92) terurai dengan rendemen 60%, hitung:

1. Massa NO₂ yang dihasilkan
2. Massa N₂O₄ yang tersisa

Penyelesaian:

1. Mol awal N₂O₄:

$$\begin{aligned} \text{Mol} &= \frac{92}{92} = 1 \text{ mol} \end{aligned}$$

2. Mol N₂O₄ yang bereaksi:

$$\begin{aligned} \text{Mol bereaksi} &= 1 \times 0,60 = 0,6 \text{ mol} \end{aligned}$$

3. Mol NO₂ yang terbentuk:

$$\begin{aligned} \text{Perbandingan} &= 1 \text{ N}_2\text{O}_4 : 2 \text{ NO}_2 \\ \text{Mol NO}_2 &= 2 \times 0,6 = 1,2 \text{ mol} \\ \text{Massa NO}_2 &= 1,2 \times 46 = 55,2 \text{ g} \end{aligned}$$

4. Massa N₂O₄ sisa:

$$\begin{aligned} \text{Mol sisa} &= 1 - 0,6 = 0,4 \text{ mol} \\ \text{Massa sisa} &= 0,4 \times 92 = 36,8 \text{ g} \end{aligned}$$