BAB 1 PERHITUNGAN KIMIA

(1)

Media Mengajar IPA Kimia

Untuk SMA Kelas XI

(2)

Perhitungan Kimia

BA

B 1

(3)

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menganalisis hubungan antara persamaan reaksi setara dengan jumlah mol zat yang terlibat dalam persamaan reaksi.

2. Menerapkan perhitungan kimia untuk memecahkan masalah yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari.

3. Menerapkan prinsip ekonomi atom dalam perhitungan kimia pada proses industri.

Kata kunci:

Persamaan reaksi setara, Perbandingan mol,

Pereaksi pembatas,

Rendemen hasil reaksi.

(4)

Pembahasan

01

03

02

04

Pereaksi Pembatas

Air Kristal

Rendemen

Reaksi (Yields)

Penentuan

Kadar Zat

(5)

01. Pereaksi Pembatas

Bila dua zat direaksikan akan didapat dua kemungkinan. Kemungkinan pertama kedua

pereaksi tepat habisdan kemungkinan kedua salah satu pereaksi habis dan pereaksi yang lain bersisa.

Pereaksi yang habis akan membatasi hasil reaksi yang didapat, pereaksi yang membatasi hasil reaksi ini disebut dengan pereaksi batas ( pereaksi

pembatas). Untuk memahami apa yang dimaksud

dengan pereaksi pembatas perhatikan infografis

berikut:

(6)

Contoh Soal dan

Pembahasan Larutan KI 1 M yang volumenya 100 mL direaksikan dengan 75 mL larutan Pb(NO

₃

)

₂

1 M dengan reaksi :

KI(aq) + Pb(NO

₃

)

₂

(aq) → PbI

₂

(s) + KNO

₃

(aq) Pertanyaan :

a. Tentukan pereaksi pembatas

b. Hitunglah massa endapan PbI

₂

yang dapat dihasilkan jika diketahui Ar Pb = 207, I = 127 c. Tentukan zat yang tersisa dan jumlahnya.

01.

 Ubah satuan jumlah zat yang ada menjadi satuan mol Diketahui : Larutan KI : 1 M 100 mL

n KI: 1 mol/L x 0,1 liter : 0,1 mol

Larutan Pb(NO₃)₂ : 1M 75 mL

n Pb(NO₃)_{2 :}1 mol/L x 0,075 liter : 0,075 mol

 Tulis persamaan reaksi dan setarakan

2KI(aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbI₂(s) + 2KNO₃(aq)

 Cari perbandingan mol dan tentukan zat yang habis,

2KI(aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbI₂(s) + 2KNO₃(aq) 0,1 mol 0,075 mol

Jumlah mol dibagi dengan koefisiennya dan yang hasil baginya kecil berarti habis sebagai pereaksi pembatas.

2KI(aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbI₂(s) + 2KNO₃(aq)

0,050 0,075

Hasil bagi mol dengan koefisien menunjukkan bahwa KI habis bereaksi.

(7)

Contoh Soal dan

Pembahasan 01.

 Karena KI sebagai pereaksi pembatas maka jumlah mol KI sebanyak 0,1 mol sebagai dasar menghitung jumlah mol Pb(NO₃)₂ yang bereaksi.

 Dengan menggunakan perbandingan koefisien itu maka

2KI(aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) → PbI₂(s) + 2KNO₃(aq) Tersedia : 0,1 mol 0,075 mol

Bereaksi : 0,1 mol 0,050 mol

________________________________________________________

Setelah reaksi : 0 0,025 mol 0,050 mol

 Dari langkah nomor-5 maka dapat dijawab:

a. Pereaksi pembatas : KI

b. Massa endapan PbI

₂

: 0,050 mol

: 0,050 mol x Mr PbI

₂

: 0,050 mol x 464 gram/mol : 23,05 gram

c. Zat yang tersisa adalah Pb(NO

₃

)

₂

sebanyak 0,025 mol

(8)

Contoh Soal dan

Pembahasan Serbuk perak yang massanya 10 gram dicampur dengan 10 gram serbuk belerang kemudian dipanaskan hingga terjadi reaksi :

2Ag(s) + S(s)  Ag

₂

S(s)

Tentukan massa Ag

₂

S maksimum dapat dihasilkan dan adakah zat yang tersisa, jika ada apa yang tersisa dan berapa gram massanya. Diketahui Ar Ag = 108 dan S = 32

02.

Tentukan dahulu jumlah mol masing-masing, Ag = = 0,0923 mol

S = = 0,3125 mol

Dari persamaan reaksi :

2Ag(s) + S(s)  Ag₂S(s)

Hasil pembagian mol dengan koefisien adalah, Ag = = 0,0463 mol

S = = 0,3125 mol

Yang habis bereaksi adalah Ag sebanyak 0,0923 mol,

Dari persamaan reaksi setiap 2 mol Ag akan dihasilkan 1 mol Ag₂S, maka dari 0,0923 mol Ag akan dihasilkan,

Ag₂S = ½ x 0,0923 mol

= 0,0463 mol

Massa Ag₂S = 0,0463 x Mr Ag₂S

= 0,0463 x 248 gram

= 11,4824 gram

S yang bereaksi = 0,0923 mol

= 0,0923 x 32 gram

= 2,9536 gram

S yang tersisa = 10 gram – 2,9536 gram

= 7,0464 gram

(9)

02. Rendemen Reaksi (Yields)

Di dunia ini tidak ada yang sempurna, yang sempurna hanyalah Tuhan, demikian pula reaksi kimia, tidak ada reaksi yang benar-benar sempurna

karena adanya beberapa faktor, misalnya adanya reaksi yang tidak dihrapkan tetapi tidak dapat dihindari (dikenal dengan reqaksi samping), atau zat yang bereaksi tidak tuntas habis bereaksi.

Akbibatnya hasil yang diharapkan tidak sesuai dengan kenyataannya.

Rendemen reaksi merupakan persentasi hasil nyata terhadap hasil teoritis dari perhitungan stoikiometri reaksi, yang dirumuskan sebagai

�� = h��

h�� 100 %

(10)

Contoh Soal dan Pembahasan

Silikon karbida (SiC) adalah merupakan senyawa penting dalam pembuatan keramik yang dibuat dari pasir silika yang mengandung SiO

₂

dipanaskan dengan serbuk karbon(C) pada suhu tinggi,

SiO

₂

(s) + 3C(s)  SiC(s) + 2CO(g)

Pada proses tersebut terjadi reaksi samping yang diakibatkan reaksi antara karbon dengan oksigen dari udara,

C(s) + O

₂

(g)  CO(g)

Ketika 100 kg pasir silika (SiO

₂

) dipanaskan dengan serbuk karbon pada suhu tinggi menghasilkan 51,4 gram SiC, berapa persen rendemen hasil reaksinya (Ar Si = 28, C = 12, O = 16).

Analisis hasil teoritis dari persamaan reaksi pembentukan SiC,

SiO₂(s) + 3C(s)  SiC(s) + 2CO(g) SiO₂ = 100 kg (Mr SiO₂ = 60)

=

= 1,67 mol

Perbandingan koefisien persamaan reaksi menunjukkan setiap 1 mol SiO₂ akan menghasilkan 1 mol SiC, jadi untuk 1,67 mol SiO₂ akan dihasilkan siC sebanyak 1,67 mol.

SiC = 1,67 mol

Massa SiC = 1,67 mol x Mr SiC

= 1,67 mol x 40 gram/mol

= 66,7 gram Hasil real dari proses = 51,4 gram

Rendemen hasil =

= 77%

(11)

03. Air Kristal

Kristal merupakan zat padat yang bentuknya teratur. Kristal umumnya terbentuk dari suatu zat cair atau larutan yang mengalami proses pemadatan atau penguapan secara perlahan-lahan, pada proses tersebut terjadi kemungkinan adanya molekul air yang terjebak di dalam kristal yang disebut sebagai air kristal.

Kristal tembaga(II) sulfat mempunyai air kristal sebanyak 5 molekul dalam setiap

satuan rumus kimianya, maka rumus kimianya ditulis CuSO

₄

.5H

₂

O. Air kristal ini

akan terlepas bila dilakukan pemanasan atau dilarutkan, sehingga di dalam

proses reaksinya air kristal tidak terlibat reaksi kimia. Kristal yang tidak mengikat

air kristal disebut kristal anhidrat.

(12)

Contoh Soal dan

Pembahasan Kristal Cu(NO

₃

)

₂

xH

₂

O dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap ternyata beratnya berkurang 36,54%, tentukan harga x. (Ar Zn = 65, N =14, O = 16; H = 1)

01.

Misalnya berat kristal = 100 gram

Massa kristal berkurang 36,54% Jadi massa kkristal yang tersisia adalah

massa Zn(NO₃)₂ = (100 – 36,54) gram = 63,46 gram

massa H₂O= 36,54 gram Perbandingan mol :

Jadi, harga x adalah 6 dan rumus kimia kristalnya

(13)

Contoh Soal dan

Pembahasan Kristal garam natrium karbonat (Na

₂

CO

₃

.nH

₂

O) yang beratnya 9,8 gram direaksikan dengan asam klorida sampai habis dengan reaksi :

Na

₂

CO

₃

(s) + 2 HCl (aq)  2NaCl (aq) + H

₂

O(l) + CO

₂

(g)

Ternyata dihasilkan gas CO

₂

sebanyak 1,12 liter pada keadaan standar (0

^o

C, 1 atm), jika diketahui Ar Na = 23, C = 12, O = 16 dan H = 1, tentukanlah jumlah air kristal pada garam natrium karbonat tersebut.

02.

yang dihasilkan= 1,12 L (0C, 1 atm)

= = 0,005 mol Dari persamaan reaksi:

Perbandingan koefisien dengan sama, maka Jumlah mol = = 0,05 mol

Massa rumus realtif (Mr) = (106 +18n)

Maka dapat dihitung bahwa massa 0,05 mol

=0,05 × (106 + 18n)

Jadi 0,05×(106+18n)=9,8 5,3+0,9n =9,8

0,9n =4,5 n =5

Jadi, air kristal dalam garam natrium karbonat tersebut adalah 5 atau

(14)

04. Penentuan Kadar Zat

Stoikiometri persamaan reaksi dapat digunakan untuk menentukan kadar zat dalam suatu bahan. Cara yang biasa dilakukan adalah mengambil

sebagian dari bahan tersebut kemudian direaksikan dengan pereaksi

tertentu. Jumlah zat hasil reaksi dapat untuk menghitung seberapa

banyak zat (unsur atau senyawa) yang terdapat dalam suatu bahan.

(15)

Contoh Soal dan

Pembahasan Untuk menentukan kadar karbon yang terdapat pada batu bara dilakukan dengan membakar batu bara tersebut dengan reaksi,

C(s) + O

₂

(g)  CO

₂

(g)

Pada pembakaran 10 gram batu bara dihasilkan gas CO

₂

16,8 liter diukur pada 0

^o

C, 1 atm.

Berapa kadar karbon pada batu bara tersebut?

01.

Tentukan dahulu jumlah mol zat hasil reaksi (CO₂) CO₂ = 16,8 L (0^o, 1 atm)

=

= 0,75 mol

Dari persmaan reaksi dapat dihitung jumlah mol C yang ada dalam batu bara

C(s) + O₂(g)  CO₂(g)

Dari persamaan reaksi ditunjukkan bahwa setiap 1 mol C akan menghasilkan 1 mol CO₂, bila pada reaksi pembakaran tersebut dihasilkan CO₂ 0,75 mol, maka C dalam batu bara adalah 0,75 mol.

Massa C dalam batu bara = 0,75 mol x 12 gram/mol

= 9 gram

Kadar C dalam batu bara = x 100%

= 90%

(16)

Contoh Soal dan

Pembahasan Untuk menentukan kadar ion timbal dalam suatu larutan, diambil 100 mL larutan tersebut kemudian direaksikan dengan larutan KI sehingga terjadi reaksi,

Pb

²⁺

(aq) + 2KI(aq)  PbI

₂

(s) + 2K

⁺

(aq)

Setelah endapan dikeringkan didapatkan PbI

₂

sebanyak 0,1 mg, dengan menganggap massa jenis larutan 1 gram/mL berapa persen kadar ion Pb

²⁺

di dalam alrutan tersebut? (Ar Pb = 208, I = 127)

02.

Hitung jumlah zat hasil reaksi (PbI₂) = 0,1 mg

= 0,1 x 10^-3 gram

=

= 3,54 x 10^-7 mol Dari persmaan reaksi,

Pb²⁺(aq) + 2KI(aq)  PbI₂(s) + 2K⁺(aq)

Setiap 1 mol ion Pb²⁺ akan menghasilkan 1 mol PbI₂, dan dari perhitungan PbI₂ yang dihasilkan adalah 3,54 x 10^-7 mol, berarti ion Pb²⁺ yang ada dalam larutan adalah 3,54 x 10^-7 mol, maka massa ion Pb²⁺

Pb²⁺ = 3,54 x 10^-7 mol x Ar Pb

= 3,54 x 10^-7 mol x 208 gram/mol

= 0,07 x 10^-3 gram

Karena massa jenis larutan 1 gram/mL, maka massa 100 mL larutan adalah 100 gram atau 0,1 gram. Jadi dalam 100 gram larutan terdapat ion Pb²⁺ 0,07 x 10^-3 gram,

Kadar Pb²⁺ =

= 0,07%