Konsep Perhitungan Kimia (Stoikiometri) dalam Persamaan Reaksi + Contoh Soal dan Pembahasan

Daftar Materi Kimia

• 1. Struktur Atom (Proton, Elektron dan Neutron)
• 2. Ikatan Kimia (Ion, Kovalen dan Logam)
• 3. Stoikiometri (Perhitungan Kimia)
• 4. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit
• 5. Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Advertisement

Baca Juga:

Dalam beberapa artikel mengenai hukum-hukum dasar kimia telah dijelaskan bahwa perbandingan koefisien menyatakan perbandingan jumlah partikel dan perbandingan volume, sedangkan mol merupakan jumlah partikel dibagi dengan bilangan Avogadro. Perbandingan koefisien menyatakan perbandingan jumlah partikel, maka perbandingan koefisien juga merupakan perbandingan mol.

Dengan demikian dapat kita ambil kesimpulan bahwa:

Perbandingan koefisien	=	Perbandingan volume
	=	Perbandingan jumlah partikel
	=	Perbandingan mol

Misalnya pada reaksi kimia:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Dari reaksi kimia di atas, dapat kita ketahui beberapa hal, yaitu sebagai berikut.

■ Perbandingan volume

N2(g) : H2(g) : NH3(g) = 1 : 3 : 2

■ Perbandingan jumlah partikel

N2(g) : H3(g) : NH3(g) = 1 : 3 : 2

■ Perbandingan mol

N2(g) : H3(g) : NH3(g) = 1 : 3 : 2

Dari contoh di atas, maka dapat kita buat alur penyelesaian soal yang berkaitan dengan konsep mol dalam perhitungan kimia, yakni sebagai berikut.

massa reaktan

menggunakan massa molar

mol reaktan

menggunakan perbandingan mol

mol produk

menggunakan massa molar

massa produk

Agar kalian lebih paham tentang penerapan konsep di atas, silahkan pelajari beberapa contoh soal dan pembahasannya berikut ini.

Contoh Soal:

1. Pada reaksi pembentukan gas amonia (NH3) dari gas nitrogen dan hidrogen jika gas nitrogen yang direaksikan adalah 6 mol, maka tentukanlah:

■ Jumlah mol gas hidrogen yang diperlukan

■ Jumlah gas amonia yang dihasilkan

Penyelesaian:

Reaksi antara nitrogen dan hidrogen membentuk amonia, maka persamaan reaksi setaranya adalah sebagai berikut.

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

■ Menentukan jumlah mol gas H2

Perbandingan koefisien H2 : N2 = perbandingan mol H2 : N2

Maka, mol H2 dihitung dengan cara berikut.

mol H2	=	koefisien H2	×	mol N2
		koefisien N2

mol H2	=	3	×	6
		1

mol H2

=

18

Jadi, jumlah mol gas hidrogen yang diperlukan sebanyak 18 mol.

■ Menentukan jumlah mol gas NH3

Perbandingan koefisien NH3 : N2 = perbandingan mol NH3 : N2

Maka, mol NH3 dihitung dengan cara berikut.

mol NH3	=	koefisien NH3	×	mol N2
		koefisien N2

mol NH3	=	2	×	6
		1

mol NH3

=

12

Jadi, jumlah mol gas amonia yang dihasilkan adalah 12 mol.

2. Pada pembakaran 8,8 gram C3H8 dengan gas oksigen menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air (Ar C = 12, H = 1, O = 16). Tentukanlah:

■ Persamaan reaksinya

■ Massa gas oksigen yang dibutuhkan

■ Volume gas karbon dioksida yang dihasilkan jika diukur pada keadaan STP (Standard Temperature and Pressure)

■ Jumlah molekul uap air yang dihasilkan

Penyelesaian:

■ Menentukan persamaan reaksinya

Diketahui:

Reaktan = C3H8 dan O2

Produk = CO2 dan H2O

Dengan demikian, persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) [belum setara]

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) [setara]

Jika kalian belum paham mengenai bagaimana cara menyetarakan persamaan reaksi di atas, silahkan pelajari artikel tentang 2 Cara Mudah Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia.

■ Menentukan massa gas oksigen

Sebelum dapat menghitung massa oksigen, pertama kita tentukan dahulu jumlah mol C3H8 dengan menggunakan rumus massa molar. Adapun rumus massa molar tersebut adalah sebagai berikut

m = n × Mm

Keterangan:

m = massa (gram)

n = jumlah mol (mol)

Mm = massa molar

Massa molar sama dengan massa atom relatif (untuk atom) atau massa molekul relatif (untuk senyawa).

Mr C3H8 = 3 × Ar C + 8 × Ar H

Mr C3H8 = 3 × 12 + 8 × 1

Mr C3H8 = 36 + 8

Mr C3H8 = 44 gram/mol

Dari rumus di atas, maka jumlah mol C3H8 adalah sebagai berikut.

n	=	m
		Mm

n	=	m
		Mr

n	=	8,8 gram
		44 gram/mol

n

=

0,2 mol

Jadi, jumlah mol C3H8 adalah 0,2 mol. Selanjutnya kita tentukan jumlah mol gas oksigen menggunakan perbandingan koefisien reaksi sebagai berikut.

Perbandingan koefisien O2 : C3H8 = perbandingan mol O2 : C3H8

mol O2	=	koefisien O2	×	mol C3H8
		koefisien C3H8

mol O2	=	5	×	0,2
		1

mol O2

=

1 mol

Sehingga, massa oksigen dapat kita hitung dengan menggunakan rumus massa molar di atas, yaitu sebagai berikut.

m = n × Mm

m = n × Mr

m = 1 × (2 × Ar O)

m = 1 × (2 × 16)

m = 32 gram

Dengan demikian, massa oksigen yang dibutuhkan adalah 32 gram.

■ Menentukan volume karbon dioksida pada keadaan STP

Sebelum dapat menentukan volume CO2, kita tentukan dahulu jumlah mol CO2 dengan menggunakan perbandingan koefisien, yaitu sebagai berikut.

Perbandingan koefisien CO2 : C3H8 = perbandingan mol CO2 : C3H8

mol CO2	=	koefisien CO2	×	mol C3H8
		koefisien C3H8

mol CO2	=	3	×	0,2
		1

mol CO2

=

0,6 mol

Setelah jumlah mol CO2 kita peroleh, selanjutnya adalah menentukan volume CO2 menggunakan rumus volume molar sebagai berikut.

V = n × Vm

Keterangan:

V = volume gas (liter)

n = jumlah mol (mol)

Vm = volume molar (liter/mol)

Volume molar semua jenis gas pada keadaan standar (STP) adalah sama, yaitu sebesar 22,4 liter/mol. Jadi, volume karbon dioksida dapat langsung kita hitung menggunakan rumus di atas.

V = n × Vm

V = 0,6 mol × 22,4 liter/mol

V = 13,44 liter

Dengan demikian, volume gas karbon dioksida pada keadaan STP adalah 13,44 liter.

■ Menentukan jumlah molekul uap air

Sama seperti pada penyelesaian sebelumnya, jumlah molekul atau partikel H2O dapat kita tentukan setelah jumlah molnya diketahui. Caranya dengan menggunakan perbandingan koefisien, yaitu sebagai berikut.

Perbandingan koefisien H2O : C3H8 = perbandingan mol H2O : C3H8

mol H2O	=	koefisien H2O	×	mol C3H8
		koefisien C3H8

mol H2O	=	4	×	0,2
		1

mol H2O

=

0,8 mol

Selanjutnya jumlah partikel dapat kita tentukan dengan menggunakan rumus hubungan mol dengan jumlah partikel, yaitu sebagai berikut.

X = n × N

Keterangan:

X = jumlah partikel

n = jumlah mol (mol)

N = Tetapan Avogadro sebesar 6,02 × 1023 partikel/mol

Dengan menggunakan rumus tersebut, maka jumlah partikel H2O adalah sebagai berikut.

X = n × N

X = 0,8 mol × 6,02 × 1023 partikel/mol

X = 4,816 × 1023 partikel

Dengan demikian, jumlah molekul uap air yang dihasilkan sebanyak 4,816 × 1023 molekul.