osn puspernas kimia bab stoikiometri soal dan pembahasannya

 

1. Pereaksi Pembatas (Tingkat Lanjut)

Soal:
Sebanyak 10 gram padatan besi (Fe, Ar = 56) direaksikan dengan 10 gram belerang (S, Ar = 32) menurut reaksi:

$$\text{Fe}+\text{S}\to \text{FeS}$$

Tentukan massa FeS yang terbentuk dan zat yang tersisa setelah reaksi!

Pembahasan:

• Hitung mol Fe dan S:

  $$n_{\text{Fe}}=\frac{10}{56}\approx 0,178\text{ mol},n_{\text{S}}=\frac{10}{32}\approx 0,312\text{ mol}$$

• Pereaksi pembatas adalah Fe (koefisien 1:1, Fe habis lebih dulu).

• Massa FeS yang terbentuk:

  $$n_{\text{FeS}}=n_{\text{Fe}}=0,178\text{ mol},m_{\text{FeS}}=0,178\times (56+32)=15,68\text{ gram}$$

• Sisa belerang:

  $$n_{\text{S tersisa}}=0,312-0,178=0,134\text{ mol},m_{\text{S tersisa}}=0,134\times 32=4,29\text{ gram}$$

Jawaban:

• Massa FeS = 15,68 gram

• Sisa S = 4,29 gram

2. Stoikiometri Gas (Non-STP)

Soal:
Sebanyak 5 liter gas propana (C₃H₈) dibakar sempurna dengan oksigen pada suhu 150°C dan tekanan 2 atm menurut reaksi:

$${\text{C}}_3{\text{H}}_8+5{\text{O}}_2\to 3{\text{CO}}_2+4{\text{H}}_2\text{O}$$

Hitung volume gas CO₂ yang dihasilkan pada kondisi yang sama!

Pembahasan:

• Pada suhu dan tekanan sama, perbandingan volume = perbandingan koefisien.

• Koefisien C₃H₈ : CO₂ = 1 : 3.

• Volume CO₂ = $5\text{ L}\times \frac{3}{1}=15\text{ L}$.

Jawaban: 15 liter.

3.  Persen Hasil (Percent Yield)

Soal:
Jika 50 gram kalsium karbonat (CaCO₃, Mr = 100) dipanaskan menghasilkan 20 gram kalsium oksida (CaO, Mr = 56) menurut reaksi:

$${\text{CaCO}}_3\to \text{CaO}+{\text{CO}}_2$$

Hitung persen hasil reaksi tersebut!

Pembahasan:

• Mol CaCO₃ = $\frac{50}{100}=0,5\text{ mol}$.

• Teoritis, mol CaO = mol CaCO₃ = 0,5 mol → massa teoritis CaO = $0,5\times 56=28\text{ gram}$.

• Persen hasil:

  $$\mathrm{\%}\text{hasil}=\left(\frac{20}{28}\right)\times 100\mathrm{\%}\approx 71,43\mathrm{\%}$$

Jawaban: 71,43%.

4. 

4. Analisis Senyawa Hidrat

Soal:
Sebanyak 12,4 gram senyawa hidrat MgSO₄·xH₂O dipanaskan hingga diperoleh 6,0 gram MgSO₄ anhidrat (Mr MgSO₄ = 120, H₂O = 18). Tentukan nilai x!

Pembahasan:

• Massa H₂O yang menguap = 12,4 - 6,0 = 6,4 gram.

• Mol MgSO₄ = $\frac{6,0}{120}=0,05\text{ mol}$.

• Mol H₂O = $\frac{6,4}{18}\approx 0,356\text{ mol}$.

• Perbandingan mol H₂O : MgSO₄ = $\frac{0,356}{0,05}\approx 7,12$.

• Karena x harus bilangan bulat, x = 7 (pembulatan terdekat).

Jawaban: x = 7.

5. Reaksi Bertahap (Konsep Kesetimbangan)

Soal:
Dalam reaksi:

$$2\text{A}+3\text{B}\to \text{C}+2\text{D}$$

Jika 4 mol A dan 6 mol B bereaksi, berapa mol D yang terbentuk?

Pembahasan:

• Perbandingan koefisien A : B = 2 : 3.

• Mol A dan B tepat bereaksi sempurna (4 mol A membutuhkan 6 mol B).

• Mol D = $\frac{2}{2}\times \text{mol A}=\frac{2}{2}\times 4=4\text{ mol}$.

Jawaban: 4 mol

6. Stoikiometri dengan Kemurnian Zat

Soal:
Sebanyak 100 gram batu kapur (mengandung 80% CaCO₃) dipanaskan. Hitung volume CO₂ (STP) yang dihasilkan! (Reaksi: CaCO₃ → CaO + CO₂, Vm = 22,4 L/mol)

Pembahasan:

• Massa CaCO₃ murni = $100\times 80\mathrm{\%}=80\text{ gram}$.

• Mol CaCO₃ = $\frac{80}{100}=0,8\text{ mol}$.

• Volume CO₂ = $0,8\times 22,4=17,92\text{ L}$.

Jawaban: 17,92 liter.

7. Stoikiometri Ionik

Soal:
Larutan AgNO₃ 0,1 M direaksikan dengan larutan NaCl 0,2 M menurut reaksi:

$${\text{AgNO}}_3+\text{NaCl}\to \text{AgCl}+{\text{NaNO}}_3$$

Jika 200 mL AgNO₃ dicampur dengan 100 mL NaCl, berapa gram endapan AgCl (Mr = 143,5) yang terbentuk?

Pembahasan:

• Mol AgNO₃ = $0,1\times 0,2=0,02\text{ mol}$.

• Mol NaCl = $0,2\times 0,1=0,02\text{ mol}$.

• Pereaksi tepat habis (1:1), menghasilkan 0,02 mol AgCl.

• Massa AgCl = $0,02\times 143,5=2,87\text{ gram}$

Jawaban: 2,87 gram.

8. Stoikiometri dengan Gas Ideal

Soal:
Sebanyak 2,4 gram logam magnesium (Ar = 24) bereaksi dengan asam klorida menghasilkan gas H₂. Hitung tekanan gas H₂ jika volume wadah 2 L dan suhu 27°C! (R = 0,082 L·atm/mol·K)

Pembahasan:

• Reaksi: $\text{Mg}+2\text{HCl}\to {\text{MgCl}}_2+{\text{H}}_2$.

• Mol Mg = $\frac{2,4}{24}=0,1\text{ mol}$ → mol H₂ = 0,1 mol.

• Tekanan gas:

  $$P=\frac{nRT}{V}=\frac{0,1\times 0,082\times 300}{2}=1,23\text{ atm}$$

Jawaban: 1,23 atm.

9. Penentuan Rumus Molekul

Soal:
Suatu senyawa hidrokarbon (CₓHᵧ) memiliki massa molekul relatif 56. Jika pembakaran 0,5 mol senyawa ini menghasilkan 44 gram CO₂, tentukan rumus molekulnya! (Ar C = 12, O = 16)

Pembahasan:

• Mol CO₂ = $\frac{44}{44}=1\text{ mol}$ → mol C = 1 mol.

• Per 0,5 mol senyawa → jumlah C = $\frac{1}{0,5}=2$.

• Mr CₓHᵧ = 56 → $12x+y=56$. Untuk x = 2 → y = 32.

• Rumus: C₄H₈ (karena C₂H₃₂ tidak mungkin, sesuaikan kelipatan).

Jawaban: C₄H₈

10. Reaksi Redoks dalam Stoikiometri

Soal:
Sebanyak 0,1 mol KMnO₄ bereaksi dengan H₂C₂O₄ dalam suasana asam menurut reaksi:

$$2{\text{KMnO}}_4+5{\text{H}}_2{\text{C}}_2{\text{O}}_4+3{\text{H}}_2{\text{SO}}_4\to 2{\text{MnSO}}_4+10{\text{CO}}_2+8{\text{H}}_2\text{O}+{\text{K}}_2{\text{SO}}_4$$

Hitung volume CO₂ (STP) yang dihasilkan!

Pembahasan:

• Perbandingan koefisien KMnO₄ : CO₂ = 2 : 10 → 1 : 5.

• Mol CO₂ = $5\times 0,1=0,5\text{ mol}$.

• Volume CO₂ = $0,5\times 22,4=11,2\text{ L}$.

Jawaban: 11,2 liter

Kesimpulan

Soal-soal di atas mencakup variasi konsep stoikiometri yang sering muncul di OSN/PUSPERNAS, seperti:

1. Pereaksi pembatas,

2. Persen hasil,

3. Stoikiometri gas (STP dan non-STP),

4. Analisis senyawa hidrat,

5. Reaksi redoks.