Soal Rumus Empiris-Molekul, dan Stoikiometri (Latihan OSN Kimia)

Dua soal tentang rumus empiris-rumus molekul dan satu soal stoikiometri yang dapat dijadikan bahan belajar persiapan olimpiade kimia. Pada bagian awal disertakan prasyarat yang harus dikuasai sebelum mengerjakan soal. Coba kerjakan mandiri lebih dahulu, bila sudah selesai atau "mentok" boleh klik Lihat Pembahasan.

Soal-1: Rumus Empiris & Molekul dari Pembakaran Senyawa C, H, O, N, S

Prasyarat untuk menyelesaikan soal ini 📌

1. Memahami hukum gas ideal dan konversi volume gas ke kondisi STP (0°C, 760 mmHg).
2. Mampu menghitung mol unsur dari massa CO₂, H₂O, SO₂, dan volume N₂.
3. Menguasai konsep rumus empiris dan rumus molekul serta hubungannya dengan massa molar.
4. Mampu menentukan massa oksigen dalam senyawa melalui selisih massa sampel dengan massa total unsur lain (C, H, N, S).
5. Ketelitian dalam perbandingan mol dan pembulatan ke bilangan bulat terkecil.

Suatu senyawa organik X hanya mengandung unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan belerang (S). Sebanyak 0,3000 g sampel X dibakar sempurna dalam aliran oksigen berlebih. Hasil pembakaran berupa gas CO₂, H₂O, SO₂, dan N₂ (semua gas, tidak ada produk lain).

• Gas CO₂ yang dihasilkan ditimbang = 0,3520 g.
• Gas H₂O yang dihasilkan ditimbang = 0,1800 g.
• Gas SO₂ yang dihasilkan ditimbang = 0,1280 g.
• Gas N₂ yang terbentuk dikumpulkan pada suhu 27°C dan tekanan 760 mmHg, volumenya tercatat 49,2 mL.

Berdasarkan data tersebut dan diketahui bahwa massa molar X adalah 150 g/mol, tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa X.

(Ar: C = 12, H = 1, O = 16, N = 14, S = 32; R = 0,082 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹; kondisi STP = 0°C, 1 atm)

1. Menghitung mol karbon (C) dari CO₂

Massa CO₂ = 0,3520 g; Mr CO₂ = 12 + 32 = 44.

\[ n_{\text{CO}_2} = \frac{0,3520}{44} = 0,008000 \ \text{mol} \]

Setiap mol CO₂ mengandung 1 mol C, sehingga:

\[ n_{\text{C}} = 0,008000 \ \text{mol} \]

2. Menghitung mol hidrogen (H) dari H₂O

Massa H₂O = 0,1800 g; Mr H₂O = 18.

\[ n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{0,1800}{18} = 0,01000 \ \text{mol} \]

Setiap mol H₂O mengandung 2 mol H, sehingga:

\[ n_{\text{H}} = 0,01000 \times 2 = 0,02000 \ \text{mol} \]

3. Menghitung mol belerang (S) dari SO₂

Massa SO₂ = 0,1280 g; Mr SO₂ = 32 + 32 = 64.

\[ n_{\text{SO}_2} = \frac{0,1280}{64} = 0,002000 \ \text{mol} \]

Setiap mol SO₂ mengandung 1 mol S, sehingga:

\[ n_{\text{S}} = 0,002000 \ \text{mol} \]

4. Menghitung mol nitrogen (N) dari volume N₂

Gas N₂ dikumpulkan pada suhu \(T = 27^\circ\text{C} = 300\ \text{K}\) dan tekanan \(P = 760\ \text{mmHg} = 1\ \text{atm}\). Volume = 49,2 mL = 0,0492 L.

Gunakan persamaan gas ideal untuk mencari mol N₂:

\[ n_{\text{N}_2} = \frac{PV}{RT} = \frac{1 \times 0,0492}{0,082 \times 300} = \frac{0,0492}{24,6} = 0,002000 \ \text{mol} \]

Setiap mol N₂ mengandung 2 mol atom N, sehingga:

\[ n_{\text{N}} = 0,002000 \times 2 = 0,004000 \ \text{mol} \]

5. Menghitung mol oksigen (O) dalam senyawa (metode selisih massa)

Massa total sampel = 0,3000 g. Hitung massa karbon, hidrogen, nitrogen, dan belerang dari mol yang diperoleh:

\[ \begin{aligned} m_{\text{C}} &= n_{\text{C}} \times 12 = 0,008000 \times 12 = 0,09600 \ \text{g} \\ m_{\text{H}} &= n_{\text{H}} \times 1 = 0,02000 \times 1 = 0,02000 \ \text{g} \\ m_{\text{N}} &= n_{\text{N}} \times 14 = 0,004000 \times 14 = 0,05600 \ \text{g} \\ m_{\text{S}} &= n_{\text{S}} \times 32 = 0,002000 \times 32 = 0,06400 \ \text{g} \end{aligned} \]

Jumlah massa C, H, N, S:

\[ m_{\text{C+H+N+S}} = 0,09600 + 0,02000 + 0,05600 + 0,06400 = 0,23600 \ \text{g} \]

Massa oksigen dalam sampel:

\[ m_{\text{O}} = 0,3000 - 0,23600 = 0,06400 \ \text{g} \] \[ n_{\text{O}} = \frac{0,06400}{16} = 0,004000 \ \text{mol} \]

6. Menentukan perbandingan mol unsur

Kita peroleh:

\[ n_{\text{C}} : n_{\text{H}} : n_{\text{N}} : n_{\text{S}} : n_{\text{O}} = 0,008000 : 0,02000 : 0,004000 : 0,002000 : 0,004000 \]

Bagi semua dengan angka terkecil yaitu 0,002000:

\[ \begin{aligned} \text{C} &: \frac{0,008000}{0,002000} = 4 \\ \text{H} &: \frac{0,02000}{0,002000} = 10 \\ \text{N} &: \frac{0,004000}{0,002000} = 2 \\ \text{S} &: \frac{0,002000}{0,002000} = 1 \\ \text{O} &: \frac{0,004000}{0,002000} = 2 \end{aligned} \]

Jadi perbandingan mol C : H : N : S : O = 4 : 10 : 2 : 1 : 2.

Rumus empiris senyawa X adalah \(\boxed{\text{C}_4\text{H}_{10}\text{N}_2\text{SO}_2}\).

7. Menentukan rumus molekul

Massa molar rumus empiris:

\[ M_{\text{empiris}} = 4\times12 + 10\times1 + 2\times14 + 1\times32 + 2\times16 = 48 + 10 + 28 + 32 + 32 = 150 \ \text{g/mol} \]

Diketahui massa molar senyawa X = 150 g/mol. Karena \(M_{\text{empiris}} = 150\), maka faktor pengali \(n = \dfrac{150}{150} = 1\).

Dengan demikian, rumus molekul X sama dengan rumus empirisnya:

\[ \boxed{\text{C}_4\text{H}_{10}\text{N}_2\text{O}_2\text{S}} \]

✅ Jawaban Akhir

• Rumus empiris: \(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{N}_2\text{SO}_2\)
• Rumus molekul: \(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{N}_2\text{O}_2\text{S}\)

Catatan: Senyawa ini dikenal sebagai sulfonamida atau turunannya (misalnya sulfamerazin memiliki rumus berbeda, tetapi secara numerik cocok).

🔍 Verifikasi dengan skenario hitungan di balik layar

Soal ini dirancang dengan memilih senyawa \(\text{C}_4\text{H}_{10}\text{N}_2\text{O}_2\text{S}\) (Mr = 150). Sampel 0,3000 g setara dengan 0,002000 mol. Hasil pembakaran:

• CO₂: \(0,002000 \times 4 = 0,008000\ \text{mol} = 0,3520\ \text{g}\)
• H₂O: \(0,002000 \times 5 = 0,01000\ \text{mol} = 0,1800\ \text{g}\)
• SO₂: \(0,002000 \times 1 = 0,002000\ \text{mol} = 0,1280\ \text{g}\)
• N₂: \(0,002000 \times 1 = 0,002000\ \text{mol}\). Pada 27°C dan 1 atm, volume = \(nRT/P = 0,002 \times 0,082 \times 300 = 0,0492\ \text{L} = 49,2\ \text{mL}\).

---

Soal-2: Stoikiometri Campuran Senyawa Terhidrat

Prasyarat untuk menyelesaikan soal ini 📌

1. Memahami konsep mol, massa molar, dan penyetaraan reaksi kimia (termasuk reaksi dekomposisi termal).
2. Mampu menyusun sistem persamaan linear dari data massa total, hasil pengendapan, dan massa residu.
3. Mengetahui sifat dekomposisi senyawa oksalat logam (Fe(II) dan kompleks Fe(III)-oksalat) pada suhu tinggi menghasilkan FeO, K₂CO₃, CO, dan CO₂.
4. Memahami bahwa gas CO₂ yang terbentuk dapat diendapkan sebagai BaCO₃ dengan larutan Ba(OH)₂ berlebih.
5. Kemampuan melakukan perhitungan stoikiometri multitahap dan memverifikasi konsistensi data.

Suatu campuran padatan terdiri dari FeC₂O₄·2H₂O (besi(II) oksalat dihidrat) dan K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O (kalium trioksalatoferrat(III) trihidrat) dengan massa total 1,2110 g. Campuran dipanaskan dalam tabung tertutup pada suhu 600 °C dalam aliran gas argon. Proses pemanasan berlangsung dalam dua tahap: dehidrasi kemudian dekomposisi termal.

Reaksi dekomposisi yang terjadi:

1. FeC₂O₄·2H₂O → (setelah dehidrasi) FeC₂O₄ → FeO + CO + CO₂ (perbandingan mol CO : CO₂ = 1 : 1)
2. K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O → (setelah dehidrasi) K₃[Fe(C₂O₄)₃] → K₂CO₃ + FeO + CO + CO₂ (reaksi belum setara)

Gas hasil dekomposisi (CO dan CO₂) dialirkan ke dalam larutan Ba(OH)₂ berlebih, menghasilkan endapan BaCO₃ sebanyak 1,1820 g. Residu padatan setelah pemanasan (terdiri dari FeO dan K₂CO₃) ditimbang massanya 0,5670 g.

Hitunglah persen massa masing-masing hidrat dalam campuran awal.

(Ar: Fe = 56, C = 12, O = 16, H = 1, K = 39, Ba = 137)

1. Penyetaraan reaksi dekomposisi K₃[Fe(C₂O₄)₃]

Misalkan koefisien reaksi (tanpa hidrat, karena air sudah lepas):

\[ a\,\text{K}_3[\text{Fe}(\text{C}_2\text{O}_4)_3] \;\rightarrow\; b\,\text{K}_2\text{CO}_3 + c\,\text{FeO} + d\,\text{CO} + e\,\text{CO}_2 \]

• Kesetimbangan K: \(3a = 2b \;\Rightarrow\; b = 1,5a\)
• Kesetimbangan Fe: \(a = c\)
• Kesetimbangan C: kiri \(a \times 3 \times 2 = 6a\); kanan dari K₂CO₃ = \(b = 1,5a\); dari CO = \(d\); dari CO₂ = \(e\). Maka \(1,5a + d + e = 6a \;\Rightarrow\; d + e = 4,5a\)
• Kesetimbangan O: kiri \(a \times 12 = 12a\); kanan dari K₂CO₃ = \(3b = 4,5a\); dari FeO = \(c = a\); dari CO = \(d\); dari CO₂ = \(2e\). Total = \(5,5a + d + 2e\). Maka \(12a = 5,5a + d + 2e \;\Rightarrow\; d + 2e = 6,5a\)

Selesaikan sistem:

\[ \begin{cases} d + e = 4,5a \\ d + 2e = 6,5a \end{cases} \Rightarrow e = 2a,\quad d = 2,5a \]

Ambil \(a = 2\) untuk koefisien bulat:

\[ 2\,\text{K}_3[\text{Fe}(\text{C}_2\text{O}_4)_3] \;\rightarrow\; 3\,\text{K}_2\text{CO}_3 + 2\,\text{FeO} + 5\,\text{CO} + 4\,\text{CO}_2 \]

Atau per mol senyawa kompleks:

\[ \text{K}_3[\text{Fe}(\text{C}_2\text{O}_4)_3] \;\rightarrow\; 1,5\,\text{K}_2\text{CO}_3 + \text{FeO} + 2,5\,\text{CO} + 2\,\text{CO}_2 \]

2. Reaksi dekomposisi FeC₂O₄·2H₂O

Massa molar = \(56 + 2×12 + 4×16 + 2×18 = 180\ \text{g/mol}\).

Reaksi setara (setelah dehidrasi):

\[ \text{FeC}_2\text{O}_4\cdot2\text{H}_2\text{O} \;\xrightarrow{\Delta}\; \text{FeO} + \text{CO} + \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]

Uap air tidak bereaksi dengan Ba(OH)₂ membentuk endapan, sehingga diabaikan. Setiap mol senyawa menghasilkan 1 mol FeO, 1 mol CO, dan 1 mol CO₂.

3. Variabel dan persamaan massa total

Misalkan:

• \(x\) = mol FeC₂O₄·2H₂O dalam campuran awal
• \(y\) = mol K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O dalam campuran awal

Massa molar K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O = \(39×3 + 56 + 3×(24+64) + 3×18 = 117 + 56 + 264 + 54 = 491\ \text{g/mol}\).

Persamaan massa total campuran:

\[ 180x + 491y = 1,2110 \quad \text{(1)} \]

4. Mol CO₂ dan massa BaCO₃

Dari FeC₂O₄·2H₂O: CO₂ yang dihasilkan = \(x\) mol.
Dari K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O: CO₂ yang dihasilkan = \(2y\) mol (koefisien 2 dari reaksi setara).

Total CO₂ = \(x + 2y\).

Reaksi pengendapan: \[ \text{CO}_2 + \text{Ba(OH)}_2 \;\rightarrow\; \text{BaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \] Massa BaCO₃ = 1,1820 g; \(M_r = 137+12+48 = 197\ \text{g/mol}\).

Mol BaCO₃ = \(\dfrac{1,1820}{197} = 0,006000\ \text{mol}\).

Karena setiap mol CO₂ menghasilkan 1 mol BaCO₃, maka:

\[ x + 2y = 0,006000 \quad \text{(2)} \]

5. Massa residu padatan (FeO dan K₂CO₃)

Residu terdiri dari:

• FeO dari FeC₂O₄·2H₂O : \(x\) mol
• FeO dari K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O : \(y\) mol
• K₂CO₃ dari K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O : \(1,5y\) mol

Massa molar: FeO = \(56+16=72\) g/mol; K₂CO₃ = \(39×2+12+48=138\) g/mol.

Massa residu = \(72(x + y) + 138(1,5y) = 72x + 72y + 207y = 72x + 279y\).

Diketahui massa residu = 0,5670 g:

\[ 72x + 279y = 0,5670 \quad \text{(3)} \]

6. Menyelesaikan sistem persamaan

Dari persamaan (2): \(x = 0,006000 - 2y\). Substitusi ke (3):

\[ 72(0,006000 - 2y) + 279y = 0,5670 \] \[ 0,4320 - 144y + 279y = 0,5670 \] \[ 0,4320 + 135y = 0,5670 \] \[ 135y = 0,1350 \quad\Rightarrow\quad y = 0,001000\ \text{mol} \] \[ x = 0,006000 - 2×0,001000 = 0,004000\ \text{mol} \]

Cek persamaan (1): \(180×0,004000 + 491×0,001000 = 0,7200 + 0,4910 = 1,2110\) g (cocok).

7. Persen massa masing-masing komponen

Massa FeC₂O₄·2H₂O = \(0,004000 × 180 = 0,7200\) g
Massa K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O = \(0,001000 × 491 = 0,4910\) g
Total = 1,2110 g.

\[ \%\text{FeC}_2\text{O}_4\cdot2\text{H}_2\text{O} = \frac{0,7200}{1,2110}×100\% = 59,46\% \] \[ \%\text{K}_3[\text{Fe}(\text{C}_2\text{O}_4)_3]\cdot3\text{H}_2\text{O} = \frac{0,4910}{1,2110}×100\% = 40,54\% \]

✅ Jawaban Akhir

\[ \boxed{59,46\%\ \text{FeC}_2\text{O}_4\cdot2\text{H}_2\text{O} \quad \text{dan} \quad 40,54\%\ \text{K}_3[\text{Fe}(\text{C}_2\text{O}_4)_3]\cdot3\text{H}_2\text{O}} \]

---

Analisis Bijih Tembaga-Besi: Iodometri & Permanganometri

Prasyarat untuk Menyelesaikan Soal Ini 📌

Soal ini menggabungkan beberapa konsep secara bersamaan, sehingga peserta perlu menguasai:

1. Stoikiometri reaksi bertingkat, mampu menelusuri perubahan mol suatu unsur melewati lebih dari satu reaksi berurutan;
2. Konsep aliquot dan pengenceran, memahami bahwa hasil titrasi dari sebagian larutan harus diproyeksikan kembali ke volume total;
3. Titrasi iodometri — mengetahui bahwa Cu²⁺ dan Fe³⁺ keduanya mengoksidasi I^- menjadi I₂, dan I₂ tersebut dititrasi balik dengan thiosulfat dengan perbandingan 1 : 2;
4. Titrasi permanganometri, memahami reaksi redoks MnO₄^- dengan Fe²⁺ dalam suasana asam dengan perbandingan 1 : 5;
5. Kemampuan menyusun dan menyelesaikan persamaan simultan dari dua data titrasi yang berbeda untuk memisahkan kontribusi dua ion logam secara sekaligus. Tanpa kelima bekal tersebut, soal ini tidak dapat diselesaikan secara lengkap.

Sebuah sampel bijih tembaga-besi seberat 2,000 g mengandung CuS, FeS₂, dan mineral pengotor inert. Bijih dioksidasi sempurna (roasting) pada suhu tinggi menurut reaksi berikut.

\[ \text{(1)}\quad 2\text{CuS} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO} + 2\text{SO}_2 \] \[ \text{(2)}\quad 4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2 \]

Semua SO₂ yang terbentuk dikumpulkan dan ditampung untuk keperluan soal bagian (d). Produk padat (CuO dan Fe₂O₃) dilarutkan dalam H₂SO₄ encer berlebih; pengotor tidak larut dan disaring. Larutan yang diperoleh diencerkan secara tepat menjadi 500,0 mL.

---

Analisis I-Iodometri

Diambil aliquot 100,0 mL. Ditambahkan larutan KI berlebih. Ion Cu²⁺ dan Fe³⁺ keduanya mengoksidasi I⁻ secara bersamaan:

\[ 2\text{Cu}^{2+} + 4\text{I}^- \rightarrow 2\text{CuI}_{(s)} + \text{I}_2 \] \[ 2\text{Fe}^{3+} + 2\text{I}^- \rightarrow 2\text{Fe}^{2+} + \text{I}_2 \]

I₂ yang terbentuk dititrasi dengan larutan Na₂S₂O₃ 0,1000 M; diperlukan 32,00 mL untuk mencapai titik ekivalen.

\[ \text{I}_2 + 2\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \rightarrow 2\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]

---

Analisis II-Permanganometri

Diambil aliquot 100,0 mL lainnya dari larutan yang sama. Seluruh Fe³⁺ direduksi terlebih dahulu menjadi Fe²⁺ menggunakan Zn amalgam. Larutan kemudian dititrasi dengan KMnO₄ 0,04000 M dalam suasana asam kuat; diperlukan 6,000 mL untuk mencapai titik ekivalen.

\[ \text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O} \]

---

Pertanyaan

1. Tentukan jumlah mol Cu²⁺ dan Fe³⁺ yang terdapat dalam 500,0 mL larutan.
2. Hitung kadar (% massa) CuS dan FeS₂ dalam sampel bijih.
3. Berapa % massa mineral pengotor dalam sampel?

4. Seluruh gas SO₂ yang dihasilkan selama proses roasting sampel 2,000 g tersebut kemudian diproses lebih lanjut melalui dua tahap reaksi berurutan: pertama, SO₂ dioksidasi oleh O₂ menjadi SO₃; kemudian SO₃ diserap oleh air menjadi H₂SO₄.

   \[ 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{SO}_3 \qquad \text{kemudian} \qquad \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \]

   Dengan asumsi kedua reaksi berjalan sempurna dan seluruh SO₂ terkonversi, hitung massa H₂SO₄ murni (dalam gram) yang dapat dihasilkan.

Data M_r: CuS = 95,61  |  FeS₂ = 119,97  |  H₂SO₄ = 98,08

Peta Alur Penyelesaian

---

Bagian (a) — Menentukan mol Cu²⁺ dan Fe³⁺ dalam 500,0 mL

Langkah 1: Analisis II (Permanganometri) — menentukan Fe³⁺

Analisis II hanya mengukur besi, karena Cu²⁺ tidak bereaksi dengan KMnO₄ dalam kondisi ini. Sebelum titrasi, semua Fe³⁺ direduksi menjadi Fe²⁺, sehingga mol Fe²⁺ yang dititrasi = mol Fe³⁺ semula.

\[ n(\text{KMnO}_4) = 0{,}006000\ \text{L} \times 0{,}04000\ \text{mol/L} = 2{,}400 \times 10^{-4}\ \text{mol} \]

Dari stoikiometri MnO₄^- : Fe²⁺ = 1 : 5:

\[ n(\text{Fe}^{2+})_{100\ \text{mL}} = 5 \times 2{,}400 \times 10^{-4} = 1{,}200 \times 10^{-3}\ \text{mol} \]

Proyeksi ke 500,0 mL (faktor pengenceran = 500/100 = 5):

\[ n(\text{Fe}^{3+})_{500\ \text{mL}} = 5 \times 1{,}200 \times 10^{-3} = 6{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol} \]

\( n(\text{Fe}^{3+})_{\text{total}} = 6{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol} \)

Langkah 2: Analisis I (Iodometri) — memisahkan Cu²⁺

Pada iodometri, baik Cu²⁺ maupun Fe³⁺ mengoksidasi I^- dan menghasilkan I₂. Perhatikan rasio dari masing-masing reaksi:

• 2 mol Cu²⁺ menghasilkan 1 mol I₂
• 2 mol Fe³⁺ menghasilkan 1 mol I₂

\[ n(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3) = 0{,}03200\ \text{L} \times 0{,}1000\ \text{mol/L} = 3{,}200 \times 10^{-3}\ \text{mol} \]

Dari titrasi I₂ dengan thiosulfat (rasio 1 : 2):

\[ n(\text{I}_2)_{\text{total}} = \frac{3{,}200 \times 10^{-3}}{2} = 1{,}600 \times 10^{-3}\ \text{mol} \]

Nyatakan dalam persamaan:

\[ n(\text{I}_2) = \frac{n(\text{Cu}^{2+})_{100\ \text{mL}}}{2} + \frac{n(\text{Fe}^{3+})_{100\ \text{mL}}}{2} \]

Nilai \(n(\text{Fe}^{3+})_{100\ \text{mL}} = 1{,}200 \times 10^{-3}\ \text{mol}\) sudah diketahui dari Langkah 1. Substitusikan:

\[ 1{,}600 \times 10^{-3} = \frac{n(\text{Cu}^{2+})_{100\ \text{mL}}}{2} + \frac{1{,}200 \times 10^{-3}}{2} \] \[ \frac{n(\text{Cu}^{2+})_{100\ \text{mL}}}{2} = 1{,}600 \times 10^{-3} - 0{,}600 \times 10^{-3} = 1{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol} \] \[ n(\text{Cu}^{2+})_{100\ \text{mL}} = 2{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol} \]

Proyeksi ke 500,0 mL:

\[ n(\text{Cu}^{2+})_{500\ \text{mL}} = 5 \times 2{,}000 \times 10^{-3} = 1{,}000 \times 10^{-2}\ \text{mol} \]

\( n(\text{Cu}^{2+})_{\text{total}} = 1{,}000 \times 10^{-2}\ \text{mol} \)

---

Bagian (b) — Kadar % massa CuS dan FeS₂

Stoikiometri roasting ke ion logam:

Dari reaksi (1): 2 CuS → 2 CuO → 2 Cu²⁺, sehingga \(n(\text{CuS}) = n(\text{Cu}^{2+})\).

Dari reaksi (2): 4 FeS₂ → 2 Fe₂O₃ → 4 Fe³⁺, sehingga \(n(\text{FeS}_2) = n(\text{Fe}^{3+})\).

\[ n(\text{CuS}) = 1{,}000 \times 10^{-2}\ \text{mol} \] \[ m(\text{CuS}) = 1{,}000 \times 10^{-2} \times 95{,}61 = 0{,}9561\ \text{g} \] \[ \%\text{CuS} = \frac{0{,}9561}{2{,}000} \times 100\% = 47{,}81\% \] \[ n(\text{FeS}_2) = 6{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol} \] \[ m(\text{FeS}_2) = 6{,}000 \times 10^{-3} \times 119{,}97 = 0{,}7198\ \text{g} \] \[ \%\text{FeS}_2 = \frac{0{,}7198}{2{,}000} \times 100\% = 35{,}99\% \]

\(\%\ \text{CuS} = 47{,}81\%\)   |   \(\%\ \text{FeS}_2 = 35{,}99\%\)

---

Bagian (c) — Kadar % massa pengotor

\[ m(\text{pengotor}) = 2{,}000 - 0{,}9561 - 0{,}7198 = 0{,}3241\ \text{g} \] \[ \%\text{pengotor} = \frac{0{,}3241}{2{,}000} \times 100\% = 16{,}20\% \]

\(\%\ \text{pengotor} = 16{,}20\%\)

Verifikasi: \(47{,}81\% + 35{,}99\% + 16{,}20\% = 100{,}00\%\) ✓

---

Bagian (d) — Massa H₂SO₄ dari SO₂ roasting

SO₂ dari reaksi (1) — roasting CuS: \[ 2\text{CuS} \rightarrow 2\text{SO}_2 \implies n(\text{SO}_2)_{\text{(1)}} = n(\text{CuS}) = 1{,}000 \times 10^{-2}\ \text{mol} \] SO₂ dari reaksi (2) — roasting FeS₂: \[ 4\text{FeS}_2 \rightarrow 8\text{SO}_2 \implies n(\text{SO}_2)_{\text{(2)}} = 2 \times n(\text{FeS}_2) = 2 \times 6{,}000 \times 10^{-3} = 1{,}200 \times 10^{-2}\ \text{mol} \]

Total SO₂:

\[ n(\text{SO}_2)_{\text{total}} = 1{,}000 \times 10^{-2} + 1{,}200 \times 10^{-2} = 2{,}200 \times 10^{-2}\ \text{mol} \]

Oksidasi SO₂ menjadi SO₃: \[ 2\text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{SO}_3 \implies n(\text{SO}_3) = n(\text{SO}_2) = 2{,}200 \times 10^{-2}\ \text{mol} \] Penyerapan SO₃ oleh air: \[ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \implies n(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{SO}_3) = 2{,}200 \times 10^{-2}\ \text{mol} \] Massa H₂SO₄: \[ m(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2{,}200 \times 10^{-2} \times 98{,}08 = \mathbf{2{,}158\ \text{g}} \]

\( m(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2{,}158\ \text{g} \)

---

Ringkasan Jawaban

Bagian	Yang Dicari	Hasil
(a)	Mol Cu2+ dalam 500 mL	\(1{,}000 \times 10^{-2}\ \text{mol}\)
(a)	Mol Fe3+ dalam 500 mL	\(6{,}000 \times 10^{-3}\ \text{mol}\)
(b)	% massa CuS	47,81%
(b)	% massa FeS2	35,99%
(c)	% massa pengotor	16,20%
(d)	Massa H2SO4	2,158 g

---

urip.info — Soal Latihan Olimpiade Kimia SMA/MA