Contoh Soal dan Pembahasan Tentang Koefisien Reaksi

1.     Aluminium larut dalam larutan asam sulfat menghasilkan larutan aluminium sulfat dan gas hidrogen. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

2Al(s) + 3H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g)

Berapa mol gas hidrogen dan mol larutan aluminium sulfat yang dihasilkan jika digunakan 0,5 mol aluminium?

Jawab:

Dari persamaan reaksi:

2Al(s) + 3H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g) [Setara]

Dengan jumlah mol Al = 0,5 mol

Diketahui perbandingan koefisien pereaksi dengan produk adalah sebagai berikut.

⇒ Al : H₂SO₄ : Al₂(SO₄)₃ : H₂ = 2 : 3 : 1 : 3

■ Jumlah mol gas hidrogen = ^{koefisien H2}/_{koefisien Al} × mol Al

⇒ ³/₂ × 0,5 mol = 0,75 mol

■ Jumlah mol larutan aluminium sulfat = ^{koefisien Al2(SO4)3}/_{koefisien Al} × mol Al

⇒ ¹/₂ × 0,5 mol = 0,25 mol

Jadi, jumlah mol gas hidrogen dan mol larutan aluminium sulfat yang dihasilkan berturut-turut sebanyak 0,75 mol dan 0,25 mol.

2.     5,6 gram besi (A_r Fe = 56) dilarutkan dalam larutan asam klorida sesuai reaksi berikut.

2Fe(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl₃(aq) + 3H₂(g)

Tentukan volume H₂ yang dihasilkan pada keadaan standar (STP)!

Jawab:

Persamaan reaksi tersebut kita tulis ulang sebagai berikut.

2Fe(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl₃(aq) + 3H₂(g) [setara]

Pertama kita tentukan jumlah mol besi yang massanya tela diketahui dengan menggunakan rumusmassa molar, yaitu sebagai berikut.

n	=	m
		Mm

Keterangan:

m = massa (gram)

n = jumlah mol (mol)

M_m = massa molar

Massa molar sama dengan massa atom relatif untuk atom dan sama dengan massa molekul relatif untuk senyawa.

M_m = A_r

Dengan demikian, massa molar Fe adalah 56 gram/mol. Sehingga jumlah mol Fe adalah sebagai berikut.

Jumlah mol Fe = ^massa/_{massa molar}

⇒ n = ^{5,6 gram}/_{56 gram/mol}

⇒ n = 0,1 mol

Selanjutnya kita tentukan jumlah mol H₂ dengan menggunakan perbandingan koefisien sesuai persamaan reaksi yang diberikan.

Perbandingan koefisien H₂ : Fe = 3 : 2. Maka, jumlah mol H₂ dapat ditentukan dengan cara berikut.

Jumlah mol H₂ = ^{koefisien H2}/_{koefisien Fe} × mol Fe

⇒ ³/₂ × 0,1 mol = 0,15 mol

Langkah terakhir, kita tentukan volume H₂ pada keadaan standar (STP) dengan menggunakan rumus volume molar sebagai berikut.

V = n × Vm

Keterangan:

V = volume (liter)

n = jumlah mol (mol)

V_m = Volume molar

Volume molar semua jenis gas pada keadaan STP (Standard Temperature and Pressure) adalah sama yaitu sebesar 22,4 liter/mol. Dengan demikian, volume H₂ dapat kita hitung sebagai berikut.

Volume H₂ = jumlah mol H₂ × volume molar

⇒ V = 0,15 mol × 22,4 liter/mol

⇒ V = 3,36 liter

Jadi, volume H₂ yang dihasilkan pada keadaan standar STP adalah 3,36 liter.

3.     Sebanyak 32 gram kalsium karbida (CaCl₂) dilarutkan dalam air menghasilkan gas asetilena (C₂H₂) menurut reaksi kimia berikut ini.

CaC₂(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(s) + C₂H₂(g)

Tentukan:

■ mol CaC₂

■ massa Ca(OH)₂ yang dihasilkan

■ volume gas asetilena yang dihasilkan pada keadaan standar (A_r Ca = 40, C = 12, O = 16, dan H = 1)

Jawab:

Persamaan reaksi tersebut kita tulis ulang sebagai berikut.

CaC₂(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(s) + C₂H₂(g) [setara]

■ Menentukan jumlah mol CaC₂

Massa molekul relatif dari CaC₂ adalah sebagai berikut.

⇒ Mr CaC₂ = 40 + (2 × 12)

⇒ Mr CaC₂ = 40 + 24

⇒ Mr CaC₂ = 64

Dengan demikian, massa molar CaC₂ = 64 gram/mol

Selanjutnya, kita tentukan jumlah mol CaC₂ dengan menggunakan rumus massa molar yaitu sebagai berikut.

Jumlah mol CaC₂ = ^massa/_{massa molar}

⇒ n = ^{32 gram}/_{64 gram/mol}

⇒ n = 0,5 mol

Jadi, jumlah mol CaC₂ (kalsium karbida) sebanyak 0,5 mol.

■ Menentukan massa Ca(OH)₂

Massa molekul relatif dari Ca(OH)₂ adalah sebagai berikut.

⇒ Mr Ca(OH)₂ = 40 + (2 × 16) + (2 × 1)

⇒ Mr Ca(OH)₂ = 40 + 32 + 2

⇒ Mr Ca(OH)₂ = 74

Dengan demikian, massa molar Ca(OH)₂ = 74 gram/mol

Selanjutnya kita tentukan jumlah mol Ca(OH)₂ dengan menggunakan perbandingan koefisien sesuai persamaan reaksi setara di atas.

Perbandingan koefisien Ca(OH)₂ : CaC₂ = 1 : 1. Maka, jumlah mol Ca(OH)₂ dapat ditentukan dengan cara berikut.

Jumlah mol Ca(OH)₂ = ^{koefisien Ca(OH)2}/_{koefisien CaC2} × mol CaC₂

⇒ ¹/₁ × 0,5 mol = 0,5 mol

Terakhir dengan menggunakan rumus massa molar yang sudah diberikan sebelumnya, kita dapat menentukan massa Ca(OH)₂ yang dihasilkan, yaitu sebagai berikut.

Massa Ca(OH)₂ = jumlah mol × massa molar

⇒ m Ca(OH)₂ = n × M_m

⇒ m Ca(OH)₂ = 0,5 mol × 74 gram mol^-1

⇒ m Ca(OH)₂ = 37 gram

Jadi, massa Ca(OH)₂ yang dihasilkan adalah 37 gram.

■ Menentukan volume C₂H₂

Pertama kita tentukan jumlah mol C₂H₂ dengan menggunakan perbandingan koefisien sesuai persamaan reaksi setara di atas.

Perbandingan koefisien C₂H₂ : CaC₂ = 1 : 1. Maka, jumlah mol C₂H₂ dapat ditentukan dengan cara berikut.

Jumlah mol C₂H₂ = ^{koefisien C2H2}/_{koefisien CaC2} × mol CaC₂

⇒ ¹/₁ × 0,5 mol = 0,5 mol

Selanjutnya dengan menggunakan rumus volume molar yang sudah diberikan sebelumnya, kita dapat menentukan volume CaC₂ yang dihasilkan, yaitu sebagai berikut.

Volume CaC₂ = jumlah mol × volume molar

⇒ V CaC₂ = n × V_m

⇒ V CaC₂ = 0,5 mol × 22,4 liter mol^-1

⇒ V CaC₂ = 11,2 liter

Jadi, volume CaC₂ (gas asetilena) yang dihasilkan pada keadaan standar (STP) adalah 11,2 liter.