Soal & Pembahasan Stoikiometri

Menentukan komposisi senyawa, massa zat yang terbentuk dari reaksi, dan prosentase unsur dengan Hukum Perbandingan Tetap
46 gram natrium bereaksi dengan 12 gram karbon dan 48 gram oksigen membentuk senyawa Na2CO3. Tentukan:
a. Hitung perbandingan Na, C, dan O dalam senyawa na2CO3
b. jika terdapat 8 gram natrium maka berapa massa karbon dan oksigen yang diperlukan untuk membentuk Na2CO3?
c. Hitung prosentase unsur dalam senyawa Na2CO3?

Jawab:
Karena massa masing-masing unsur sudah diketahui maka kita dapat mencari perbandingan unsur dalam Na2CO3 yaitu:

= Na : C : O
= 46 : 12 : 48 (dibagai 12)
= 3,8 : 1 : 4

Jika tersedia natrium sebanyak 8 gram maka kita dapat menentukan factor pengkali agar nantinya perhitungan kita menjadi jauh lebih mudah, yaitu:

Factor pengkali
= 8 / 3,8
= 2,11

Maka karbon yang dibutuhkan adalah:
= perbandingan C x factor pengkali
= 1 x 2,11
= 2,11 g

Oksigen yang dibutuhkan adalah
= perbandingan O x factor pengkali
= 4 x 2,11
= 8,44 g

Massa total Na + C + O
= 46 g + 12 g + 48 g
= 106 g

Prosentase Na
= 46 g/106 g x 100%
= 43,39%

Prosentase C
= 12 g/106 g x100%
= 11,32%

Prosentase O
= 48 g / 106 g x 100%
= 45,28%
Contoh Soal 2 dari eBook "Soal & Pembahasan Stoikiometri"
Pereaksi Pembatas
Diberikan reaksi antara asam sulfat dan natrium hidroksida sebagai berikut (reaksi belum setara):

H2SO4 + NaOH -> Na2SO4 + H2O

Jika 20 gram H2SO4 dan 20 gram NaOH direaksikan, berapa banyak Na2SO4 yang akan dihasilkan?

Jawab:
Soal diatas adalah soal bertipe reaksi pembatas sebab kedua zat yang bereaksi diketahui kuantitasnya. Ingat untuk menentukan produk yang dihasilkan maka terlebih dahulu kita harus mencari reagen pembatasnya (zat yang bertindak sebagai reaksi pembatas). Reaksi yang sudah setara dapat ditulis sebagai berikut,

H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2 H2O

Karena dalam reaksi kimia yang dapat dibandingkan hanyalah "mol" maka kita mencari mol H2SO4 dan NaOH.

Mr H2SO4
= (2xAr H + Ar S + 4xAr O)
= 2x1 + 32 + 4x16
= 98 gmol-1

Mr NaOH
= Ar Na + Ar O + Ar H
= 23 + 16 + 1
= 40 gmol-

Mol H2SO4 tersedia
= massa/Mr
= 20 g / 98 gmol-
= 0,204 mol

Mol NaOH tersedia
= massa/Mr
= 20 g / 40 gmol-
= 0,5 mol

Untuk mencari reagen pembatas maka kita harus mengasumsikan H2SO4 dan NaOH keduanya adalah reagen pembatas, dan dari hasil perhitungan ini yang memenuhi syarat kita jadikan reagen pembatas.

Jika H2SO4 sebagai reagen pembatas maka NaOH yang dibutuhkan:
= koef.reaksi NaOH/koef.reaksi H2SO4 x mol H2SO4
= 2/1 x 0,204 mol
= 0,408 mol

Jika NaOH sebagai reagen pembatas maka H2SO4 yang dibutuhkan:
= koef.reaksi H2SO4/koef.reaksi NaOH x mol NaOH
= 1/2 x 0,5 mol
= 0,250 mol

Hasil perhitungan diatas dapat di tulis dalam tabel berikut:

Reagen Pembatas Tersedia Dibutuhkan Kesimpulan
H2SO4 NaOH = 0,5 mol NaOH =0,408 mol diterima
NaOH H2SO4 = 0,204 mol H2SO4 = 0,250 mol Tidak diterima

Jadi dari tabel diatas maka dapat diketahui yang menjadi reagen pembatas adalah H2SO4 sehingga sekarang kita tinggal menuliskan perhitungan reaksi mula-mula, bereaksi, dan sisa (MBS).

H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2 H2O
Mula-mula 0,204 0,5 - -
Bereaksi 0,204 2/1x0,204 = 0,408 1/1x0,204 = 0,204 2/1x0,204 = 0,408
Sisa 0 0,092 0,204 0,408

Jadi Na2SO4 yang dihasilkan adalah 0,204 mol dan massanya:

Mr Na2SO4
= 2xAr Na + Ar S + 4xArO
= 2x23 + 32 + 4x16
= 142 gmol-

Massa Na2SO4
= mol x Mr
= 0,204 mol x 142 gmol-
= 28,968 g
Contoh Soal 3 dari eBook "Soal & Pembahasan Stoikiometri"
Mencari prosentase Cu dan Zn dalam logam kuningan
Logam kuningan dibuat dari campuran logam seng dan tembaga. Jika kuningan direaksikan dengan HCl maka hanya seng saja yang bereaksi sedangkan tembaganya tidak. Jika 0,5065 kuningan bereaksi dengan 25 mL HCl 0,1448 M dan sisa asam yang tidak bereaksi ternyata dapat dinetralkan dengan 20 mL NaOH 0,1086 M. Maka tentukan komposisi kuningan tersebut?

Jawab:
Dari soal diatas diketahui bahwa kuningan terdiri dari tembaga dan seng. Jika kuningan direaksikan dengan HCl maka hanya seng yang bereaksi dan tembaganya tidak. Digunakan HCl 0,1448 M sebanyak 25 mL, dari soal diketahui bahwa tidak semua HCl bereaksi dengan seng akan tetapi HCl yang dipergunakan adalah berlebih dan kelebihan HCl ini kemudian dapat dinetralkan dengan 20 mL NaOH 0,1086 M. Jadi reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut:

Zn + 2 HCl -> ZnCl2 + H2
HCl + NaOH -> NaCl + H2O

Mol HCl mula-mula
= M x V
= 25 mL x 0,1448 M
= 3,62 mmol

Mol HCl yang bereaksi dengan NaOH
= 20 mL x 0,1086 M
= 2,172 mmol

Mol HCl yang bereaksi dengan Zn
= mol HCl awal - mol HCl yang bereaksi dengan NaOH
= 3,62 - 2,172
= 1,448 mol

Mol Zn
= koef. Reaksi Zn / koef.reaksi HCl x mol HCl
= ½ x 1,448 mmol
= 0,724 mmol

Massa Zn
= mol x Ar
= 0,724 x 65
= 47,06 mg
= 0,04706 g

Prosentase Zn
= massa Zn/massa kuningan x 100%
= 0,04706 / 0,5065 x 100%
= 9,291%

Prosentase Cu
= 100% - prosentase Zn
= 100% - 9,291%
= 90,709%