Soal Terapan Hukum Dasar Kimia dan Stoikiometri untuk Identifikasi Unsur beserta Penyelesaiannya

Dalam setiap menyelesaikan soal stoikiometri memang tidak harus tahu persis hukum dasar apa yang akan digunakan, namun prinsip/konsep/teorinya harus benar-benar dipahami. Salah satu terapan hukum dasar kimia dan stoikiometri atau konsep mol adalah untuk mengidentifikasi unsur baik logam maupun nonlogam. Membandingkan hasil hitung dengan data nomor massa yang terdapat dalam tabel periodik unsur.

Soal-1:
Ketika 2,1 mol X direaksikan dengan 1,6 mol Y, dihasilkan 71 gram Z.
Reaksi berjalan sesuai per reaksi: 3X + 4Y → 5Z dan hanya menghasilkan 50% dari hasil yang seharusnya. Berapakah massa molar Z?
urip.info 

Penyelesaian Soal-1:
Menentukan pereaksi pembatas, berdasarkan perbandingan jumlah zat dengan koefisiennya.
X→  n(X) / koef X = 2,1 / 3 = 0,7
Y→  n(Y) / koef Y = 1,6 / 4 = 0,4
Jadi X : Y = 0,7 : 0,4
Dari perbandingan tersebut jumlah Y lebih sedikit dibanding X, maka Y sebagai pereaksi pembatas. Jumlah Y yang akan digunakan untuk perhitungan yang menyangkut Z.
urip.info 
Dimisalkan Z yang dihasilkan adalah 100%, maka berdasarkan perbandingan koefisien dapat dihitung jumlah Z sebagai berikut.
n(Z) / n(Y) = koef Z / koef Y
n(Z) = (koef Z / koef Y) × n(Y)
n(Z) = (5 / 4) × 1,6 mol
n(Z) = 2,0 mol
urip.info 
Karena hanya menghasilkan 50% hasil maka
n(Z) = 50% × 2,0 mol
n(Z) = 1 mol
urip.info 
n(Z) = m(Z) / M(Z)
M(Z) = m(Z) / n(Z)
M(Z) = 71 g / 1 mol
M(Z) = 71 g/mol
urip.info 

Soal-2:
Sampel 6,48 g unsur logam L, bereaksi secara sempurna dengan 0,03 mol gas X₂ untuk membentuk 8,61 g LX. Logam apakah L dan unsur apakah X tersebut?
urip.info 

Penyelesaian Soal-2:
2L + X₂ → 2LX
Rasio molar (perbandingan koefisien atau perbandingan jumlah mol zat) antara L dan X₂ yang bereaksi adalah 2:1.
 urip.info 
Oleh karena jumlah X₂ bereaksi dengan L adalah 0,03 mol X₂ maka jumlah L sama dengan 2 kali jumlah X₂, yaitu 0,06 mol.
urip.info 
Menentukan massa molar L:
M(L) = m(L) / n(L)
M(L) = 6,48 g / 0,06 mol
M(L) = 107,9 g/mol
urip.info 
Dari tabel periodik unsur dapat diketahui bahwa logam yang mempunyai M_r sekitar 107,90  adalah logam Ag.
urip.info 
Menentukan massa X atau m(X) dalam LX
m(X) = m(LX) – m(L)
m(X) = 8,61 – 6,48
m(X) = 2,13 g
urip.info 
Rasio molar L dan LX adalah 1:1, oleh karena itu dihasilkan 0,06 of LX maka n(X) juga sama dengan 0,06 mol juga.

Massa molar X selanjutnya dapat dihitung:
M(X) = m(X) / n(X)
M(X) = 2,13 g / 0,06 mol
M(X) = 35,50 g/mol
 urip.info 
Unsur dengan Ar sekitar 35,50 adalah klorin.
urip.info  

Soal-3:
Sebuah logam L yang tidak diketahui bereaksi dengan unsur halogen X membentuk senyawa LX₂. Ketika dipanaskan senyawa tersebut terurai (terdekomposisi) menurut reaksi berikut:
2LX₂ (s) →  2LX (s) + X₂ (g)
Ketika 1,12 g LX₂ dipanaskan, dihasilkan 0,72 g LX dan 56,0 mL gas X₂ (pada keadaan STP). Diketahui R = 0,08206 L.atm.mol^–1K^–1
urip.info 
a) Hitung massa atom dan identifikasi unsur halogen X tersebut.
b) Hitung massa atom dan identifikasi logam L tersebut.

Penyelesaian Soal-3:
Menghitung n(X₂) yang dihasilkan menggunakan rumus gas ideal:
PV = nRT
1 atm × 0,056 L = n(X₂) × (0,08206 L.atm.mol^–1K^–1) × (273 K)
n(X₂) = (0,056 ÷ 22,40238) mol
n(X₂) = 0,0025 mol
urip.info 
Menghitung massa X₂ yang dihasilkan menggunakan hukum kekekalan massa (Hukum Lavoisier), massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama.
urip.info 
Massa sebelum reaksi = massa sesudah reaksi
Massa LX₂ = massa LX + massa X₂
1,12 g = 0,720 g + massa X₂
massa X₂ = 1,12 g – 0,72 g
massa X₂ = 0,40 g
urip.info 
Jadi massa X₂ 0,40 ini setara dengan 56,0 mL gas X₂ atau setara dengan 0,0025 mol. Dari data ini dapat dihitung massa molar X₂ atau M(X₂)
M(X₂) = m(X₂) / n(X₂)
M(X₂) = 0,40 g / 0,0025 mol
M(X₂) = 160 g/mol
M_r (X₂) = 160
urip.info 
Ar X = ½ M_r (X₂)
Ar X = ½ 160
Ar X = 80
urip.info 
Halogen yang memiliki Ar sekitar 80 adalah Br (bromin)
 urip.info 
Menghitung n(LX)
Rasio molar atau perbandingan koef. LX : koef. X₂ = n(LX) : n(X₂)
koef. LX : koef. X₂ = n(LX) : n(X₂)
2 : 1 = n(LX) : 0,0025 mol
n(LX) = 2 × 0,0025 mol
n(LX) = 0,0050 mol
urip.info 
Jadi massa LX 0,72 g ini setara dengan 0,0050 mol. Dari data ini dapat dihitung massa molar LX atau M(LX)
M(LX) = m(LX) / n(LX)
M(LX) = 0,72 g / 0,005 mol
M(LX) = 144 g/mol
M_r (LX) = 144
urip.info 
Menghitung massa L dari massa LX yang diketahui.
Ar(L) = M_r(LX) – Ar(X)
Ar(L) = 144 – 80
Ar(L) = 64
 urip.info 
Logam yang memiliki Ar sekitar 64 adalah Cu.
urip.info 

Soal-4:
Cara yang umum untuk mendapatkan logam murni dari oksida logam tidak murni adalah dengan mereaksikan oksida dengan karbon, yang dinyatakan secara umum sebagai:
2LO(s) + C(s) →  2L(s) + CO₂(g)
Jika 5,12 g oksida logam (LO) yang tidak diketahui direaksikan dengan karbon berlebih dan membentuk 740 mL gas CO₂ pada suhu 200 °C dan 1 atm, identifikasi logam yang dimaksud? Diketahui Ar: O = 16; C = 12. R = 0,08206 L.atm.mol^–1K^–1
urip.info 

Penyelesaian Soal-4:
Menghitung jumlah mol CO₂ atau n(CO₂) menggunakan rumus PV = nRT.
PV = nRT
1 atm × 0,740 L = n(CO₂) × (0,08206 L.atm.mol^–1K^–1) × (200 K+273 K)
n(CO₂) = (0,740 ÷ 38,81438) mol
n(CO₂) = 0,0190 mol
urip.info 
Menentukan n(O) dalam oksida logam (LO):
Setiap 1 mol CO₂ yang dihasikan, setara dengan 2 mol LO yang bereaksi.
n(LO) = 2 × n(CO₂)
n(LO) = 2 × 0,0190 mol
n(LO) = 0,0380 mol
urip.info 
Jadi 5,12 g LO ini setara dengan 0,0380 mol. Dari data ini dapat dihitung massa molar LO atau M(LO)
M(LO) = m(LO) / n(LO)
M(LO) = 5,12 g / 0,0380 mol
M(LO) = 134,737 g/mol
M_r (LO) = 134,737
urip.info 
Menghitung massa L dari massa LO yang diketahui.
Ar(L) = M_r(LO) – Ar(O)
Ar(L) = 134,737– 16
Ar(L) = 118,737
urip.info 
Logam yang memiliki Ar sekitar 118,737 adalah Sn (timah).

CMIIW.