Contoh Soal + Langkah-Langkah Penerapan Konsep Mol Pada Stoikiometri Reaksi

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:

Setelah kalian mengetahui hubungan antara besaran-besaran kimia seperti massa, mol, jumlah partikel, dan massa atom relatif (Ar) atau massa molekul relatif (Mr), maka kalian dapat menerapkannya semua itu dalam perhitungan kimia (stoikiometri). Misalnya, berapa volume gas CO2 yang dihasilkan dari pembakaran 2 liter bensin atau berapa gram aluminium yang harus direaksikan dengan HCl agar dihasilkan 5 liter gas H2? Semua ini dapat kalian lakukan sekarang.

Stoikiometri Reaksi

Kita kembali ke topik persamaan reaksi. Kalian sudah mengetahui bahwa persamaan reaksi menyatakan jumlah atom atau molekul yang terlibat dalam reaksi (Hukum Avogadro). Banyaknya zat yang terlibat dalam reaksi kimia ditunjukkan oleh koefisien reaksinya.

Contoh:

Reaksi antara gas hidrogen dan gas klorin membentuk hidrogen klorida seperti yang diilustrasikan pada gambar di atas. Persamaan reaksi antara dua gas tersebut adalah sebagai berikut.

H2(g) + Cl(g) → 2HCl(g)

Persamaan reaksi ini bermakna bahwa:

1 molekul H2 + 1 molekul Cl2 → 2 molekul HCl

Atau

n molekul H2 + n molekul Cl2 → 2n molekul HCl

Jika nilai n dari persamaan reaksi kimia tersebut sama dengan 6,02 × 1023 atau sebesar tetapan Avogadro, maka n molekul sama dengan satu mol. Dengan demikian, persamaan reaksi tersebut menyatakan perbandingan mol.

2 mol C + 1 mol O2 → 2 mol CO

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa koefisien reaksi pada persamaan kimia menunjukkan perbandingan jumlah mol zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Perbandingan koefisien reaksi ini dinamakan rasio stoikiometri yang disingkat dengan RS. Sebagai gambaran aplikasi atau penggunaan konsep mol dalam reaksi kimia dapat kalian simak contoh reaksi berikut.

Contoh:

Berapa mol H2O yang dihasilkan jika 2 mol O2 direaksikan dengan gas H2 berlebih? Pernyataan “berlebih” mengindikasikan bahwa jumlah H2 lebih melimpah dari yang diperlukan untuk bereaksi secara tepat dengan 2 mol O2. Oleh karena itu, jumlah H2O yang dihasilkan bergantung pada jumlah mol O2.

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

Berdasarkan persamaan reaksi, 2 mol H2 bereaksi dengan 1 mol O2 menghasilkan 2 mol H2O. Jika O2 yang bereaksi sebanyak 2 mol maka jumlah mol H2O dapat ditentukan dari rasio stoikiometri (RS H2O/O2).

RS H2O/O2 × mol O2	=	2 mol H2O	×	2 mol O2	=	4 mol H2O
		1 mol O2

Contoh Soal: Penerapan Mol dalam Reaksi Pembakaran

Tentukan massa air yang dihasilkan jika 0,25 mol gas butana dibakar dalam oksigen berlebih.

Jawab:

Persamaan kimia yang terjadi adalah sebaga berikut.

2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g)

Dalam persamaan tersebut, 10 mol H2O dihasilkan dari 2 mol C4H10 atau RS (H2O : C4H10) = 10 : 2. Maka jumlah mol air yang dihasilkan adalah:

RS × mol butana

=	10 mol H2O	×	0,25 mol C4H10	=	1,25 mol H2O
	2 mol C4H10

Massa molar H2O = Mr H2O = (2 × 1) + (1 × 16) = 18 g mol-1

Maka, massa H2O dihitung dengan menggunakan rumus berikut.

Massa H2O = mol × Massa molar

Massa H2O = 1,25 mol × 18 g mol-1 = 22,5 g.

Contoh Soal: Penerapan Mol dalam Proses Fotosintesis

Berapa jumlah molekul CO2 yang diperlukan untuk membentuk 90 g glukosa pada proses fotosintesis dengan bantuan energi matahari?

Jawab:

Pertama, tentukan dulu jumlah mol glukosa untuk mengatahui mol CO2 melalui RS (glukosa : CO2).

Kedua, tentukan jumlah molekul CO2 melalui tetapan Avogadro.

Persamaan reaksi yang terjadi adalah

6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 12O2(g)

Jumlah mol glukosa yang terbentuk dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Jumlah mol glukosa = massa glukosa/massa molar glukosa

=	massa glukosa	×	90 g	=	0,5 mol
	massa molar glukosa		180 g mol-1

Jumlah mol karbon dioksida yang diperlukan:

RS × mol glukosa

=	6 mol CO2	×	0,5 mol C6H12O6	=	3 mol CO2
	1 mol C6H12O6

Maka Jumlah molekul (partikel) CO2 yang diperlukan, dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut.

Jumlah partikel = mol × tetapan Avogadro

Jumlah mol CO2 = 3 mol × 6,02 × 1023 molekul mol-1

Jumlah mol CO2 = 18,06 × 1023 molekul

Dengan demikian, CO2 yang diperlukan adalah 18,06 × 1023 molekul.

Dalam stoikiometri reaksi, apapun jenis informasi atau data yang diketahui dan jenis informasi yang ditanyakan dapat diselesaikan dengan menggunakan empat langkah berikut.

1.	Tuliskan persamaan reaksi kimia setara. Jika kalian belum paham tentang persamaan reaksi setara, silahkan pelajari: 2 Cara Mudah Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia.
2.	Ubah besaran yang diketahui ke dalam satuan mol.
3.	Gunakan rasio stoikiometri (RS) dari persamaan kimia setara untuk menentukan besaran-besaran yang ditanyakan dalam satuan mol.
4.	Ubah satuan mol ke dalam besaran yang ditanyakan, misalnya dalam satuan gram atau jumlah partikel.

Secara diagram, keempat langkah di atas dapat dilihat pada gambar berikut, misalnya untuk reaksi: A → B

Catatan Penting:

Koefisien reaksi dalam persamaan reaksi menyatakan perbandingan: ● Jumlah partikel (atom, molekul, ion). ● Jumlah mol.

Contoh Soal: Penggunaan Rasio Stoikiometri

Oktana (C8H18) dibakar dalam mesin mobil. Berapa volume CO2 yang dihasilkan pada pembakaran sempurna 2 liter oktana? Semua diukur pada STP (Standard Temperature and Pressure).

Jawab:

Tahap 1: Menentukan persamaan reaksi setara, yaitu sebagai berikut.

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

Tahap 2: Mengubah satuan volume oktana menjadi mol menggunakan volume molar.

Pada keadaan STP, volume molar (Vm) semua gas adalah 22,4 liter. Dengan demikian, jumlah mol gas oktana dapat dihitung dengan rumus berikut.

Jumlah mol = volume/volume molar

Jumlah mol oktana = 2 liter/22,4 liter mol-1

Jumlah mol oktana = 0,09 mol

Tahap 3: Menentukan jumlah mol karbon dioksida menggunakan RS (CO2 : C8H18).

Mol CO2 = RS × mol C8H18

mol CO2	=	16 mol CO2	×	0,09 mol C8H18	=	0,72 mol CO2
		2 mol C8H18

Tahap 4: Mengubah mol CO2 ke dalam satuan volume melalui volume molar.

Volume = jumlah mol × volume molar

Volume CO2 = 0,72 mol × 22,4 liter mol-1

Volume CO2 = 16,128 L

Jadi, volume CO2 yang dihasilkan dari pembakaran 2 liter oktana adalah 16,128 liter.