Hukum Dasar Kimia

Standar Kompetensi: 2. Memahami hukum-hukum hukum-hukum dasar kimia dan penerapannya dalam perhitungan kimia (stoikiometri). Kompetensi Dasar: 2.2 2. 2 Peserta didik didik mampu membuktimembuktikan dan mengkomunikasikan berlakunya hukum-hukum dasar kimia melalui percobaan serta menerapkan konsep mol dalam menyelesaikan perhitungan kimia.

Dalam bab ini Anda akan mempelajari materi-materi berikut. 1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) 2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) 3. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton) dan Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac) 4. Konsep mol dan tetapan Avogadro Sumber: Dokumen Penerbit

Pernahkah Anda membakar kertas seperti gambar di atas? Setelah mengalami proses pembakaran, kertas akan berubah menjadi abu. Jika ditimbang, hasil pembakaran tersebut mempunyai massa yang lebih kecil daripada massa kertas sebelum pembakaran. Mengapa demikian, padahal hukum Kekekalan Massa menyatakan bahwa massa sebelum dan setelah se telah reaksi adalah sama?

PG PR Kimia Kelas X SMA/MA Semes ter 1

95

A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) seorang ahli kimia berkebangsaan Prancis telah menyelidiki hubungan massa zat sebelum dan sesudah reaksi. Lavoisier menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksinya. Ternyata massa zat sebelum dan sesudah se sudah bereaksi selal selalu u sama. Akan tetapi, perubahanperubahan materi umumnya berlangsung dalam sistem terbuka. Oleh karena itu, apabila hasil reaksi ada yang meninggalkan sistem (seperti pembakaran lilin) atau apabila sesuatu zat dari lingkungan diikat (seperti proses perkaratan per karatan besi yang mengikat oksigen dari udara) maka seolah-olah massa zat sebelum dan sesudah reaksi menjadi tidak sama. Lavoisier melakukan percobaan terhadap merkuri cair dan oksigen hingga terbentuk merkuri oksida yang berwarna merah. Dari percobaan pe rcobaan ini Lavoiser mengambil kesimpulan bahwa massa zat sebelum sebelu m dan sesudah reaksi tetap sama. Pernyataa Pernyataan n ini kemudian dikenal dengan hukum Kekekalan Massa yang menyatakan: "Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap". Contoh: hidrogen + oksigen → hidrogen oksida (4 g) (32 g) (36 g)

Antoine Laurent Lavoisier

Hukum Kekekalan Massa A.

Tujuan ujuan Mengamati hubungan massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi.

B.

Alat Alat dan dan Bahan Bahan 1. nerac raca 2. gelas gelas kimia kimia 500 ml 3. tabu tabung ng reaksi reaksi berbentuk berbentuk Y terbalik terbalik 4. tabung reaksi biasa (2) 5. gelas gelas ukur ukur 10 ml 6. serbuk pualam sebesar sebesar pasir (kira-kira (kira-kira 1 g) 7. larutan larutan asam klorida klorida (HCl) 2 M 8. larutan larutan kalium kalium iodida iodida (KI) 0,5 M 9. larutan larutan timbal(II) timbal(II) asetat (Pb(CH3COO)2) 0,1 M

C.

96

Cara Cara Kerj Kerja a 1. Reaksi Reaksi antara antara larutan larutan KI dengan larutan larutan Pb(CH3COO)2 a. Masukkan Masukkan 5 ml ml larut larutan an Kl Kl 0,5 0,5 M ke dalam dalam salah satu kaki tabung bentuk Y terbalik, dan 5 ml larutan Pb(CH3COO)2 ke dalam kaki yang satu lagi! Tutup tabung dan jaga jangan sampai isinya bercampur! b. Masukkan Masukkan tabung tabung bentuk Y terbalik terbalik tersebut ke dalam sebuah gelas kimia 500 ml dengan hati-hati, kemudian timbanglah gelas itu beserta isinya! Catat massanya! c. Miringkan Miringkan tabu tabung ng bentuk bentuk Y terbali terbalik k sehingga larutan pada kedua kakinya kakinya

Hukum Dasar Kimia

2.

D.

bercampur! Perhatikan reaksi yang terjadi! Timbang kembali gelas kimia beserta tabung berisi larutan itu! Catat massanya! d. Bandingk Bandingkan an massa massa tab tabung ung beserta beserta isinya sebelum dan sesudah reaksi! Reaksi antara pualam dengan larutan HCl a. Masukkan Masukkan kira-kira kira-kira 2 g serbuk pualam pualam ke dalam satu gelas kimia 100 ml! b. Ukur 20 ml larutan larutan HCl 2 M dan masukmasukkan ke dalam sebuah gelas kimia lain! Masukkan kedua gelas kimia itu ke dalam gelas kimia 500 ml, kemudian timbang! Catat massanya! c. Tuangkan larutan HCl ke dalam gelas berisi serbuk pualam dan biarkan hingga reaksi berhenti! Kemudian kedua gelas dimasukkan kembali ke dalam gelas kimia 500 ml tadi, lalu timbang sekali lagi! Catat massanya! d. Bandingkan Bandingkan massa massa zat-zat zat-zat sebelum sebelum dan sesudah reaksi!

Hasil Hasil Pengama Pengamatan tan No. No. 1. 2.

Reaksi Antara Larutan Kl deng dengan an Laru Laruta tan n Pb(CH 3COO) 2 Massa terbalik Massa terbalik

tabung bentuk Y + isi sebelum reaksi tabung bentuk Y + isi sesudah reaksi

Hasi Hasill Peng Penguk ukur uran an ... ...

No.

1. 2.

Reaksi Reaksi Antar Antara a Pualam Pualam dengan Larutan HCl Massa gelas kimia + isi sebelum reaksi Massa gelas kimia + isi sesudah reaksi

Hasil Hasil Penguku Pengukuran ran

E.

Pertan Pertanyaa yaan: n: 1. Jika massa zat-zat zat-zat hasil hasil reaksi lebih kecil daripada massa zat-zat yang direaksikan, bagaimana Anda menjelaskan hal itu? 2. Kesimpulan Kesimpulan apa yang dapat ditarik dari percobaan 1 dan 2?

F.

Unjuk Unjuk Kreativ Kreativitas itas Lakukan percobaan yang sama dengan percobaan 1, namun larutan Pb(CH3COO)2 diganti dengan larutan CuSO4!

... ...

Catatan Guru: Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok praktikum. Setelah selesai praktikum siswa diharapkan melakukan unjuk kreativitas dan membuat laporan hasil praktikum.

Siapakah Antoine Lavoiser? Sumbangan terbesar Lavoisier terhadap perkembangan ilmu kimia adalah keberhasilannya menggabungkan semua penemuan di bidang kimia yang terpisah dan berdiri sendiri menjadi suatu kesatuan. Oleh karena itu, Lavoisier dijuluki Bapak Kimia Modern. Lavoisier membuat kerangka dasar kimia berdasarkan hasil penelitian kimiawan sebelumnya, sebelumnya, seperti Joseph Black, Henry Cavendish, Joseph Priestley, Priestley, dan George Ernst Stahl. Pada saat itu, para ilmuwan mempercayai bahwa reaksi pembakaran menghasilkan gas flogiston sehingga massa zat setelah pembakaran lebih sedikit daripada sebelumnya. Hal ini didasarkan pada percobaan yang dilakukan Priestley. Priestley memanaskan oksida raksa (red (red calx mercury ). ). Reaksi pemanasan padatan oksida raksa menghasilkan air raksa dan gas tak berwarna di atasnya. Setelah ditimbang, massa air raksa lebih sedikit daripada massa oksida raksa. Priestley menyebut gas tak berwarna itu dengan istilah flogiston. Namun tidak demikian dengan Lavoisier, ia meragukan adanya gas flogiston. Menurut dugaannya, yang dimaksud flogiston adalah gas oksigen. Setelah itu, Lavoisier Lavoisie r mengulang percobaan Priestley untuk membuktikan dugaannya. Ia menimbang massa zat sebelum dan setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti menggunakan timbangan yang peka. Ternyata, Ternyata, terjadi pengurangan massa oksida raksa. Lavoisier menjelaskan alasan berkurangnya berkurang nya massa oksida raksa setelah pemanasan. Ketika dipanaskan, oksida raksa menghasilkan gas oksigen sehingga massanya akan berkurang. Lavoisier juga membuktikan kebalikannya. Jika sebuah logam dipanaskan di udara, massanya akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambil dari udara. Kesimpulan Kesimpulan Lavoisier ini dikenal dengan nama hukum Kekekalan Massa. Jumlah massa zat sebelum dan sesudah reaksi tidak berubah, begitu bunyi hukum tersebut. Dengan penemuan ini, teori flogiston yang dipercayai para ilmuwan kimia selama kurang lebih 100 tahun akhirnya tumbang. Lavoisier juga menyatakan proses berkeringat merupakan hasil pembakaran lambat di dalam tubuh.

Sebanyak 3 g H2 dicampurkan dengan O2 diperoleh H2O sebesar 18 gram. Hitunglah massa O2 yang bereaksi! Penyelesaian: 2H2 + O2 → 2H2O 3g

?

18 g

Massa sebelum reaksi reaksi. Jumlah massa reaktan massa H2 + massa O2 3 g + massa O2 massa O2

sama dengan massa setelah = jumlah massa produk = massa H2O = 18 g = 15 g


97

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Sebanyak 25 g larutan asam klorida ditambahkan ke dalam gelas kimia yang berisi 5 g pualam, menghasilkan larutan baru dan gas karbon dioksida. Setelah reaksi selesai, massa larutan yang terdapat dalam gelas kimia . . . . a. sama dengan massa pualan sebelum reaksi b. sama dengan massa asam klorida sebelum reaksi c. sama dengan jumlah massa sebelum reaksi d. lebih besar dari jumlah massa sebelum reaksi e. lebih kecil dari jumlah massa sebelum reaksi Jawaban: e Massa larutan setelah reaksi lebih kecil daripada sebelum reaksi karena gas CO2 yang terbentuk menguap sehingga tidak ikut tertimbang. 2. Sekelompok siswa melakukan percobaan pembuatan barium sulfida, menurut reaksi berikut. Barium + belerang → barium sulfida 188,375 g 232,375 g Massa belerang yang bereaksi dengan 188,375 g barium membentuk 232,375 g barium sulfida sebanyak . . . g. a. 44 d. 84 b. 65 e. 144 c. 64 Jawaban: a (232,375 – 188,375)g = 44 g 3. Sebanyak 3,81 g besi pijar bereaksi dengan 2,19 g belerang menghasilkan besi(II) sulfida. Massa besi(II) sulfida yang dihasilkan sebanyak . . . g. a. 4 d. 10 b. 6 e. 12 c. 8 Jawaban: b (3,81 + 2,19)g = 6 g 4. Dalam kaki tabung berbentuk Y terbalik berisi serbuk pualam CaCO3, sedang yang satu lagi berisi larutan HCI. Berat tabung beserta isinya 50 g. Tabung dimiringkan sehingga larutan HCI tumpah ke kaki tabung yang berisi batu pualam. Setelah reaksi selesai, tabung beserta isinya ditimbang. Massa tabung dan isinya sekarang . . . . a. lebih dari 50 g b. kurang dari 50 g c. lebih kurang 50 g d. sama dengan 50 g e. tidak dapat dihitung

98

Hukum Dasar Kimia

Jawaban: d Sesuai hukum Kekekalan Massa, massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama. 5. Untuk membakar 52,5 g magnesium sehingga diperoleh 87,5 g magnesium oksida, diperlukan oksigen sebanyak . . . g. a. 2 d. 35 b. 5 e. 40 c. 30 Jawaban: d (87,5 – 52,5) g = 35 g 6. Hukum Kekekalan Massa biasa disebut sebagai hukum . . . . a. Lavoisier b. Gay-Lussac c. Dalton d. Proust e. Perbandingan Tetap Jawaban: a Hukum Lavoisier berbunyi massa sebelum dan sesudah bereaksi adalah tetap. Hukum ini dikenal dengan hukum Kekekalan Massa. 7. Unsur Fe sebanyak 14,7 g bereaksi sempurna dengan 6,3 g O2 membentuk senyawa Fe2O3. Massa senyawa Fe2O3 sebesar . . . g. a. 0,5 d. 12,5 b. 2 e. 21 c . 8,5 Jawaban: e (14,7 + 6,3) g = 21 g 8. Sebanyak 24,55 kg aluminium oksida dapat menghasilkan 11,55 kg oksigen setelah diuraikan. Massa aluminium murni yang diperoleh sebanyak . . . kg. a. 13 d. 5 b. 10 e. 3 c. 7 Jawaban: a (24,55 – 11,55) g = 13 g 9. Diketahui persamaan reaksi: Mg(s) + 2HCI(aq) → MgCI2(aq) + H2(g) Apabila 2,4 g magnesium direaksikan dengan 7,3 g larutan asam klorida sehingga terbentuk gas hidrogen 0,2 g maka magnesium klorida yang terbentuk sebanyak . . . . g. a. 1,35 d. 9,5 b. 4,60 e. 11 c. 9,10

Jawaban: d Massa zat sebelum reaksi = Massa zat setelah reaksi → MgCI2 + Mg + 2HCI H2 2,4 g 7,3 g 9,5 g 0,2 g 



sebelum reaksi = 9,7 g

setelah reaksi = 9,7 g

10. Kalsium karbonat direaksikan dengan 5,81 g asam klorida menghasilkan kalsium klorida, air, dan gas karbon dioksida. Jika massa produk yang terbentuk sebesar 13,78 g maka massa kalsium karbonat yang direaksikan sebesar . . . g. a. 6,37 d. 13 b. 7,97 e. 18,03 c. 8,97 Jawaban: b CaCO3 + 2HCI → CaCI2(aq) + H2O( ) + CO2(g) 7,97 g 5,81 g 



13,78 g

13,78 g

B. Jawablah soal-soal berikut! 1. Tuliskan pernyataan hukum Kekekalan Massa! Jawaban: Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap. 2. Berapakah massa kalsium hidroksida jika direaksikan dengan 6,97 g asam fosfat sehingga dihasilkan 11,02 g kalsium fosfat dan 3,84 g air? Jawaban: 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2 + 6H2O x? 6,97 g 11,02 g 3,84 g Massa zat sebelum reaksi = Massa zat sesudah reaksi x + 6,97 g= 11,02 g + 3,84 g x + 6,97 g = 14,86 g x = 7,89 g Jadi, massa kalsium hidroksida sebesar 7,89 g.

3. Gas N2 sebanyak 56 g direaksikan dengan 64 g gas O2 menurut reaksi berikut. N2(g) + 2O2(g) → N2O4(g) a. Berapa g N2O4 yang terbentuk? b. Buktikan kebenaran hukum Lavoisier! Jawaban: a. Jumlah zat reaktan = jumlah zat produk 56 g + 64 g = x x = 120 g Jadi, massa N2O4 = 120 g. b. Massa zat sebelum reaksi = Massa zat sesudah reaksi 56 g + 64 g = 120 g (terbukti) 

120 g 4. Sebanyak 32 g CH4 dibakar dengan 128 g O2 menghasilkan CO2 dan H2O menurut persamaan: CH4 + 2O2 → CO2 + H2O Tentukan: a. massa CO2, jika massa H2O sebesar 72 g, b. buktikan kebenaran hukum Lavoisier! Jawaban: a. Massa CH4 + Massa O2 = 32 g + 128 g = 160 g Massa CO2 = 160 g – 72 g = 88 g b. Massa (CH4 + O2) = Massa (CO2 + H2O) 32 g + 128 g = 88 g + 72 g 160 g = 160 g (terbukti) 5. Kalium klorat diperoleh dengan mereaksikan gas klor dengan larutan KOH panas, kemudian didinginkan. Jika reaksi yang terjadi: 6KOH + 3CI2 → KCIO3 + 5KCI + 3H2O Berapa g KCIO3 yang diperoleh dari 27,98 g KOH dan 17,72 g CI2, jika diketahui massa KCI 31,01 g dan H2O 4,49 g? Jawaban: Massa (KOH + CI2) = Massa (KCIO3 + KCI + H2O) (27,98 + 17,72) g = Massa KCIO3 + (31,01 + 4,49) g Massa KCIO3 = 45,7 g – 35,5 g = 10,2 g

B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) Ada berbagai senyawa yang dapat dibentuk oleh dua unsur atau lebih, sebagai contoh air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimana cara mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam air? Seorang ahli kimia Prancis, Joseph Louis Proust (1754–1826), mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Hasil percobaan Proust disajikan dalam tabel berikut ini.


99

Tabel 5.1 Hasil Eksperimen Proust Massa Hidrogen yang Direaksikan (g)

Massa Oksigen yang Direaksikan (g)

Massa Air yang Terbentuk (g)

Sisa Hidrogen atau Oksigen (g)

1 2 1 2

8 8 9 16

9 9 9 18

– 1 g hidrogen 1 g oksigen –

Dari tabel di atas terlihat, bahwa setiap 1 g gas hidrogen bereaksi dengan 8 g oksigen menghasilkan 9 g air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapa pun banyaknya air yang terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutanhukum Perbandingan Tetap, yang berbunyi: "Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap" Contoh: Jika Anda mereaksikan 4 g hidrogen dengan 40 g oksigen, berapa g air yang terbentuk? Penyelesaian: Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen = 1 : 8. Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4 : 40. Oleh karena perbandingan hidrogen dan oksigen = 1 : 8 maka 4 gr hidrogen memerlukan 4 x 8 g oksigen yaitu 32 g. Pada kasus ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak (40 – 32) g = 8 g. Nah, sekarang Anda akan menghitung berapa massa air yang terbentuk dari 4 g hidrogen dan 32 g oksigen. Jawabannya 36 g. Penulisannya dapat dijabarkan sebagai berikut. → Reaksi : H2 + O2 H2O Perbandingan Massa : 1g 8g 9g Jika awal reaksi : 4g 40 g ...g Yang bereaksi : 4g 32 g 36 g Oksigen bersisa : 8g Dari uraian di atas dapat disimpulkan sifat-sifat senyawa sebagai berikut. 1. Tergolong zat tunggal 2. Homogen 3. Dengan cara kimia dapat diuraikan menjadi dua jenis zat atau lebih 4. Terdiri dari dua jenis unsur atau lebih dengan perbandingan tertentu. 5. Mempunyai sifat-sifat tertentu yang berbeda dari sifat unsur-unsur penyusunnya (sifat unsur penyusun senyawa tidak tampak lagi) Hukum Proust dapat dijabarkan lagi untuk menentukan kadar unsur atau massa unsur dalam senyawa. Secara umum untuk senyawa : AmBn Massa A dalam AmBn =

Kadar A dalam AmBn =

m

×

ArA Mr AmBn

× massa AmBn

Massa A dalam AmBn Massa AmBn

× 100%

atau

Kadar A =

m

×

Ar A Mr AmBn

× 100%

Oleh karena itu, dapat juga diturunkan kadar zat dalam campuran, cuplikan, mineral, atau bijih. % zat dalam campuran =

100

Hukum Dasar Kimia

Banyaknya zat tersebut Banyaknya campuran

× 100%

Hukum Perbandingan Tetap A.

B.

C.

Tujuan Membuktikan kebenaran hukum perbandingan tetap. Alat dan Bahan 1. serbuk besi 2. serbuk belerang 3. neraca analitis

4. 5. 6.

gelas beker pembakar spiritus kasa dan kaki tiga

Cara Kerja 1. Timbanglah 56 g serbuk besi dan 32 g serbuk belerang! 2. Reaksikan kedua unsur ini dengan cara mencampurkan kedua unsur dalam gelas beker kemudian dipanaskan! 3. Tentukan perbandingan massa besi dengan belerang dalam senyawa FeS!

D.

Hasil Pengamatan

M as sa Besi (g)

Ma ss a Belerang (g)

Perbandi ngan Massa Besi terhadap Belerang dalam FeS

...

...

...

E.

Pertanyaan 1. Bagaimana cara menentukan perbandingan massa besi dengan massa belerang pada senyawa FeS? 2. Berapa perbandingannya?

F.

Kesimpulan Apa kesimpulan dari percobaan ini?

G. Unjuk Kreativitas Lakukan cara kerja seperti percobaan di atas, dengan menimbang 112 g serbuk besi dan 96 g belerang!

Catatan Guru: Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok. Setiap kelompok melakukan praktikum dan unjuk kreativitas. Selesai praktikum setiap kelompok membuat laporan dan mengumpulkannya kepada bapak atau ibu guru.

Berapa kadar C dalam 50 g CaCO3 ? (Ar: C = 12; O = 16; Ca = 40) Penyelesaian: Massa C = =

Ar C Mr CaCO 3 12 100

× massa CaCO3

x 50 g = 6 g

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Sebanyak 12 g magnesium direaksikan dengan 10 g oksigen membentuk 20 g magnesium oksida. Jika dalam reaksi tersebut semua magnesium habis bereaksi maka massa oksigen yang tersisa yaitu . . . g. (Ar : Mg = 24, O = 16) a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c. 3

Kadar C = =

massa C massa CaCO 3 6 50

atau = (

× 100%

× 100 % = 12%

Ar C MrCaCO 3

) × 100% =

12 100

× 100% = 12%.

Jawaban: b 2 Mg + O2 → 2MgO 12g 8g 20 g O2 mula-mula = 10 g O2 terpakai = 8g –––––––––––––––––– Sisa = 2g


101

2. Apabila perbandingan massa besi dan belerang dalam membentuk senyawa besi(II) sulfida = 7 : 4, maka massa besi(II) sulfida yang dihasilkan jika logam besi direaksikan dengan 20 g belerang yaitu . . . g. (Ar : Fe = 56, S = 32) a. 55 d. 22,5 b. 40 e. 17,5 c. 35 Jawaban: a Fe + S → FeS 20 g jika perbandingan Fe : S = 7 : 4, maka FeS = 11 11

Massa FeS =

4 11

=

4

5.

Perbandingan massa belerang dan oksigen dalam pembentukan belerang trioksida 2 : 3. Massa belerang yang diperlukan dalam pembentukan 35 g belerang trioksida sebesar . . . g (Ar : S = 32, O = 16). a. 10 d. 20 b. 14 e. 23,3

c.

15

Jawaban: b 2S + 3O2 → 2SO3 2 3 5 Jika massa belerang trioksida = 35 g maka massa belerang =

× massa belerang × 20 g = 55 g

3. Data percobaan dari reaksi antara kalsium dengan belerang menghasilkan kalsium belerang sebagai berikut. Percobaan

Massa Kalsium

Massa Belerang

Massa Kalsium Belerang

Massa Sisa Kalsium

Massa Sisa Belerang

1

0,25 g

0,20 g

0,45 g

–

–

2

0,30 g

0,25 g

0,54 g

–

0,01 g

3

0,65 g

0,48 g

1,08 g

0,05 g

–

Perbandingan massa kalsium dan belerang yang bereaksi pada percobaan tersebut, yaitu . . . (Ar : Ca = 40, S = 32). a. 2 : 1 d. 3 : 7 b. 2 : 3 e. 5 : 4 c. 3 : 5 Jawaban: e Massa belerang bereaksi pada percobaan 2 = 0,25 g – 0,01 g = 0,24 g

massa kalsium yang bereaksi massa belerang yang bereaksi

=

0,25 g 0,20 g

5 4

=

0,30 g 0,24 g

=

0,60 g 0,48 g

=

4. Pupuk urea, CO(NH2)2 mengandung 42% nitrogen. Jika Mr Urea = 60 dan Ar N = 14, maka kemurnian urea tersebut . . . %. a. 45 d. 90 b. 60 e. 98 c. 75 Jawaban: d %N =

2 × ArN Mr urea

× % CO(NH2)2

% CO(NH2)2 =

102

60 28

Hukum Dasar Kimia

× 42% = 90%

× 35 g = 14 g.

6. Pupuk urea 40 kg mengandung urea 30% disebar merata pada tanah seluas 2 ha (1 ha = 10.000 m2). Berarti setiap 1 m2 tanah menerima unsur N sebanyak . . . g (Mr CO(NH2)2 = 60; ArN = 14). a. 280 d. 2,8 b. 28 e. 0,28 c . 5,6 Jawaban: e 30% × 100% (2) Ar N Mr CO(NH2 )2

Massa urea =

40 kg = 12 kg

Massa N =

× massa CO(NH2)2

Massa N =

28 60

× 12 kg

= 5,6 kg = 5.600 g Massa N per m2 =

5.600 = 0,28 g 20.000

7. Perhatikan tabel berikut! Massa Tembaga yang Bereaksi (g)

Massa Tembaga(II) Sulfida yang Terbentuk (g)

0,24

0,36

0,30

0,45

0,41

0,60

0,48

0,72

Massa kalsium bereaksi pada percobaan 3 = 0,65 g – 0,05 g = 0,6 g Sehingga perbandingan massa kalsium dan belerang yang bereaksi menjadi:

2 5

Berdasarkan data di atas, perbandingan massa tembaga dan massa belerang yang bereaksi yaitu . . . . (Ar : Cu = 63,5, S = 32) a. 3 : 1 d. 2 : 1 b. 2 : 3 e. 1 : 2 c. 2 : 2 Jawaban: d Berdasarkan tabel, massa belerang merupakan selisih massa tembaga(II) sulfida dengan massa tembaga sehingga massa belerang sebagai berikut. Tembaga +

Belerang

→

Tembaga(II) Sulfida

0,24 g

0,12 g

0,36 g

0,30 g

0,15 g

0,45 g

0,41 g

0,19 g

0,60 g

0,48 g

0,24 g

0,72 g

Perbandingan massa tembaga dan massa belerang yang bereaksi: massa tembaga massa belerang

8.

0,24

0,30

0,41

0,48

2

= 0,12 = 0,15 = 0,19 = 0,24 = 1

(g)

i s e B a s s a M

2,1

1,4

0,8

1,2

1,6 (g)

Massa Belerang

Grafik di atas menyatakan hubungan massa besi dan massa belerang pada pembuatan besi(II) sulfida. Berdasarkan grafik tersebut perbandingan massa besi dan belerang dalam besi(II) sulfida, yaitu . . . . a. 1 : 2 d. 4 : 7 b. 2 : 1 e. 7 : 4 c. 2 : 7 Jawaban: e massa besi massa belerang

1,4

2,1

7

= 0,8 = 1,2 = 4

9. Sekeping uang perak massanya 5,82 g, dilarutkan dengan asam sulfat. Ketika natrium klorida ditambahkan dalam larutan, seluruh perak diendapkan sebagai AgCI. Bila massa AgCI yang terjadi 7,2 g, persentase (%) perak dalam uang tersebut yaitu . . . % (Ar : Ag = 108, CI = 35,5, Na = 23, S = 32). a. 100 d. 72 b. 92,8 e. 5,4 c. 88 Jawaban: b Massa Ag dalam uang perak = Massa Ag dalam AgCI = =

Ar Ag Mr AgCI 108 143,5

× Massa AgCI

× 7,2 g = 5,4 g

Kadar Ag dalam uang perak = =

Massa Ag Massa uang perak 5,4 5,82

× 100%

× 100% = 92,8%

10. Pernyataan berikut yang menyatakan hukum Proust adalah . . . a. Massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama b. Pada tekanan dan suhu yang sama, gas-gas yang bervolume sama mempunyai jumlah partikel yang sama. c. Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tertentu dan tetap d. Pada tekanan dan suhu yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. e. Pada suhu dan tekanan sama, volume gasgas yang bereaksi dan hasil reaksi yang mempunyai jumlah mol sama, akan mempunyai volume sama. Jawaban: c Hal ini terbukti pada perbandingan massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air, yaitu 1 : 8. B. Jawablah soal-soal berikut! 1. Hitunglah perbandingan massa unsur-unsur dalam masing-masing senyawa berikut. (Ar : C = 12, H = 1, O = 16, Ca = 40, S = 32) a. CaO! b. C6H12O6! c. H2SO4! Jawaban: a. CaO Massa Ca : massa O = (1) (ArCa) : (1) (ArO) = (1) (40) : (1) (16) =5:2 b.

C6H12O6 Massa C : massa H : massa O = (6) (ArC) : (12) (ArH) : (6) (ArO) = (6) (12) : (12) (1) : (6) (16) =6:1:8

c.

H2SO4 Massa H : massa S : massa O = (2) (ArH) : (1) (ArS) : (4) (ArO) = (2) (1) : (1) (32) : (4) (16) = 1 : 16 : 32

2. Sebanyak 21 g karbon dibakar dengan 48 g oksigen menghasilkan CO2. Jika ArC = 12 dan O = 16, tentukan: a. massa CO2 yang terbentuk, b. zat sisanya!


103

Jawaban: a. Perbandingan massa dalam CO2 Massa C : massa O = (1) (ArC) : (2) (ArO) = (1) (12) : (2) (16) =3:8 = 18 : 48 Massa CO2 yang terbentuk = massa C yang bereaksi + massa O yang bereaksi = 18 + 48 = 66 g b.

Zat sisa berupa karbon sebesar = 21 g (massa awal) – 18 g (massa reaksi) =3g

3. Diketahui perbandingan massa kalsium dan oksigen dalam kalsium oksida 5 : 2. Tentukan massa kalsium oksida dan massa zat sisa dari reaksi-reaksi berikut. a. 5 g kalsium dengan 6 g oksigen! b. 8 g kalsium dengan 2 g oksigen! c. 11 g kalsium dengan 4 g oksigen! d. 48 g kalsium dengan 16 g oksigen! e. 35 g kalsium dengan 20 g oksigen! Jawaban: a.

Massa O =

2

×5g=2g

5

Massa CaO = (5 + 2)g = 7 g Zat sisa (oksigen) = (6 – 2)g = 4 g b.

Massa Ca =

5 2

×2g=5g

Massa CaO = (5 + 2)g = 7 g Zat sisa (kalsium) = (8 – 5)g = 3 g c.

Massa Ca =

5 2

Massa Ca =

5 2

× 16 = 40 g

Massa CaO = (40 + 16)g = 56 g Zat sisa (kalsium) = (48 – 40)g = 8 g e.

104

Massa O =

2 5

%CI = 40% =

2 × ArCI Mr Ca(CIO)2 2 ⋅ (35,5) 143

× %Ca(CIO)2

71

= 80,6% 5. Sebanyak 0,56 g campuran yang mengandung KBr dan NaBr direaksikan dengan AgNO3 sehingga semua bromida terendapkan sebagai AgBr. Jika endapan AgBr yang diperoleh sebanyak 0,94 g, tentukan berapa persentase KBr dalam campuran! (Ar : K = 39, Br = 80, Na = 23, Ag = 108, N = 14, O = 16). Jawaban: Misalnya, massa KBr = a g, maka massa NaBr = (0,56 – a)g. Massa Br dalam KBr + massa Br dalam NaBr = Massa Br dalam AgBr

 1 ⋅ A rBr   1 ⋅ A rBr    (massa KBr) +   (massa NaBr)  MrKBr   MrNaBr   1 ⋅ A rBr  =  M AgBr  (massa AgBr)  r  80  80   80   119  (a) +  103  (0,56 – a) = 18 8 (0,94)     a

+

0,56

−a

103

=

103a + 119(0,56 − a) (119)(103)

0,94 188

= 0,005

103a + 66,64 – 119a = (119) (103) (0,005) –16a = –5,355 a = 0,33 Jadi, massa KBr = a g = 0,33 g %KBr =

Massa KBr Massa campuran

× 35 = 14 g 0,33

Massa CaO = (35 + 14)g = 49 g

=

Zat sisa (oksigen) = (20 – 14)g = 6 g

= 58,9%

Hukum Dasar Kimia

× % Ca(CIO)2

(143) (40%)

%Ca(CIO)2 =

119

× 4 = 10 g

Massa CaO = (10 + 4)g = 14 g Zat sisa (kalsium) = (11 – 10)g = 1 g d.

4. Tentukan persentase kemurnian dari kaporit (Ca(CIO) 2) yang mengandung 40% klor! (Ar : CI = 35,5, Ca = 40, O = 16) Jawaban:

0,56

× 100%

× 100%

C. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton) dan Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac) 1.

Hukum Perbandingan Berganda Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, dua atau lebih unsur berbeda bergabung dan setiap unsur menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Misalnya air terdiri atas unsur hidrogen dan oksigen. Unsur hidrogen menyumbang dua atom dan unsur oksigen menyumbang satu atom. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. Misalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO2 dan SO3. Antara unsur hidrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa H2O dan H2O2. Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan mendapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya: "Apabila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama) maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana". Contoh: Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N2O, NO, N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa seperti terlihat dalam tabel berikut. Tabel 5.2 Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam Senyawanya Seny awa

Massa Nitrogen (g)

Massa Oksigen (g)

Per ba ndi ngan

N2O NO N2 O 3 N2 O 4

28 14 28 28

16 16 48 64

7:4 7:8 7 : 12 7 : 16

Dari tabel tersebut, terlihat bahwa apabila massa N dibuat tetap (sama) sebanyak 7 g maka perbandingan massa oksigen dalam: N2O : NO : N2O3 : N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4

2.

Hukum Perbandingan Volume Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yakni 2 : 1. Kemudian di tahun 1808, ilmuwan Prancis, Joseph Louis Gay Lussac, berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan berbagai macam gas. Berikut ini data dari percobaan yang dilakukan oleh Gay Lussac. Tabel 5.3 Data Percobaan Gay Lussac Percobaan

Volume Gas Oksigen yang Direaksikan (L)

Volume Gas Hidrogen yang Direaksikan (L)

Volume Uap Air yang Dihasilkan (L)

1 2 3

1 2 3

2 4 6

2 4 6


105

Menurut Gay Lussac dua volume gas hidrogen bereaksi dengan satu volume gas oksigen membentuk dua volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi sempurna, untuk setiap dua volume gas hidrogen diperlukan satu volume gas oksigen, menghasilkan dua volume uap air. Pada suhu (T) dan tekanan (P) yang sama, perbandingan volume sama dengan perbandingan koefisien reaksi. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac): V1 n1

=

V2 n2

dengan P dan T tetap

Keterangan : P = tekanan gas (atm) T = suhu (K) V = volume gas n = banyaknya gas (mol) Agar Anda lebih memahami hukum perbandingan volume coba perhatikan data hasil percobaan di bawah ini berkenaan dengan volume gas yang bereaksi pada suhu dan tekanan yang sama! Tabel 5.4 Data Hasil Percobaan Perbandingan Volume Gas No .

Volume Gas yang Bereaksi

Hasil Reaksi

Perbandingan Volume

1.

Hidrogen + Oksigen 1 L + 0.5 L

Uap air 1L

2:1:2

2.

Nitrogen + Hidrogen 2L+6L

Amonia 4L

1:3:2

3.

Hidrogen + Klorin 1L+1L

Hidrogen klorida 2L

1:1:2

4.

Etilena + Hidrogen 1L+1L

Etana 1L

1:1:1

Berdasarkan data percobaan pada tabel di atas, perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, ternyata berbanding sebagai bilangan bulat. Data percobaan tersebut sesuai denganhukum Perbandingan Volume atau dikenal dengan hukum Gay Lussac. Hukum ini menyatakan bahwa: ”Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat”.

1.

Pada senyawa MnO; MnO2; Mn2O7 jika massa O = 8 g (tetap) maka berapakah perbandingan massa Mn dalam senyawa tersebut? (Ar : Mn = 55; O = 16) Penyelesaian: Massa Mn dalam MnO =

55 16

Massa Mn dalam MnO2 =

× 8 g = 27,50 g

55 16 × 2

× 8 g = 13,75 g

×2 × 8 g = 7,85 g ×7 Jadi, perbandingan massa Mn dalam MnO : MnO2 : Mn2O7 = 27,50 : 13,75 : 7,85. Massa Mn dalam Mn2O7 =

106

Hukum Dasar Kimia

55 16

2.

Sebanyak 10 ml gas H2S direaksikan dengan 25 ml gas O2 menghasilkan uap air dan gas SO2. a. Tuliskan persamaan reaksinya! b. Berapa perbandingan volume gas yang bereaksi? Penyelesaian: a. 2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O b. Perbandingan volume sama dengan perbandingan koefisien. Sehingga perbandingan volume: H2S : O2 : SO2 : H2O = 2 : 3 : 2 : 2

A. Pilihlah satu jawaban yang benar! 1. Gas etana (C2H6) terbakar menurut persamaan berikut. 2C2H6(g) + 7O2 → 4CO2(g) + 6H2O( ) Volume oksigen yang tersisa (T, P) jika 4 liter gas etana (T, P) direaksikan dengan 18 liter oksigen, yaitu . . . liter. a. 1 d. 4 b. 2 e. 5,5 c. 2,5 Jawaban: d Perbandingan volume = perbandingan koefisien Volume C2H6 Volume O2

=

2 7

volume oksigen =

7 2

× 4 liter = 14 liter

volume oksigen sisa = (18 – 14) liter = 4 liter 2. Fosfor dan oksigen membentuk dua macam senyawa. Dalam 55 g senyawa I terdapat 31g fosfor, sedangkan 71 g senyawa II mengandung 40 g oksigen. Perbandingan massa oksigen pada kedua senyawa yaitu . . . . (Ar : P = 31, O = 16) a. 1 : 2 d. 3 : 5 b. 2 : 3 e. 5 : 1 c. 2 : 5 Jawaban: d massa P(g) massa O(g) Senyawa I: 31 24 Senyawa II: 31 40 Perbandingan massa oksigen dalam senyawa I : senyawa II = 24 : 40 =3:5 3. Gas CO2 terbanyak akan dihasilkan oleh pembakaran 50 m3 gas . . . (T, P sama). a. CO d. C2H6 b.

CH

c.

C2H2

e.

C3H8

Jawaban: e → 2CO2 2CO + O2 4CH + 5O2

→ 4CO2 + 2H2O

2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O C3H8 + 5O2

→ 3CO2 + 4H2O

Perbandingan volume = perbandingan koefisien. Perbandingan koefisien antara CO2 dengan gasgas tersebut, terbanyak dimiliki oleh gas C3H8.

4. Apabila diukur pada suhu dan tekanan yang sama, 2 liter gas nitrogen (N2) direaksikan dengan 6 liter gas hidrogen (H2) menghasilkan 4 liter gas amonia (NH3) maka perbandingan volume gas-gas tersebut .... a. 1 : 1 : 2 d. 2 : 1 : 3 b. 1 : 2 : 3 e. 2 : 3 : 1 c. 1 : 3 : 2 Jawaban: c Perbandingan volume = perbandingan koefisien → NH3 N2 + H2 2 liter 6 liter 4 liter ––––––––––––––––––––––––––––– : 2 N2 + 3H2 → 2NH3 1 : 3 : 2 5. Pembakaran sempurna 2 liter campuran yang terdiri atas 60% metana (CH4) dan 40% etana (C2H6) dibutuhkan oksigen murni sebanyak . . . liter. a. 3,0 d. 7,8 b. 5,2 e. 8,0 c . 7,2 Jawaban: b Pembakaran sempurna berarti menghasilkan CO2 dan H2O. Koefisien CH4 dan C2H6 diperoleh dari persentasenya, sehingga persamaan reaksinya: 3CH4 + 2C2H6 + 13O2 → 7CO2 + 12H2O volume C2H6 = 40% × 2 liter = 0,8 liter volume O2 =

13 2

× 0,8 liter = 5,2 liter

6. Besi dan oksigen membentuk 3 jenis senyawa, yaitu FeO, Fe2O3, dan Fe3O4. Jika massa besi dalam ketiga senyawa itu sama, maka perbandingan massa oksigen dalam FeO : Fe2O3 : Fe3O4, yaitu . . . . a. 1 : 2 : 3 d. 4 : 3 : 1 b. 1 : 3 :4 e. 6 : 9 : 8 c. 3 : 2 : 1 Jawaban: e misal massa Fe = 56 g Ar : Fe = 56, O = 16 massa O dalam FeO =

16 56

massa O dalam Fe2O3 =

× 56 = 16 g

(3) (16) (2) (56)

× 56 = 24 g

(4) (16)

massa O dalam Fe3O4 = (3) (56) × 56 = 21,3 g Perbandingan massa oksigen = 16 : 24 : 21,3 ≈ 6 : 9 : 8


107

7. Hukum Gay Lussac berlaku untuk zat-zat yang mempunyai fase . . . . a. gas d. cair dan gas b. cair e. padat dan gas c. padat Jawaban: a Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat.

Bila volume CO2 hasil pembakaran kedua jenis gas itu = 12 ml, maka: 2x + (10 – x)= 12 ml x = 2 ml B. Jawablah soal-soal berikut! 1.

Tuliskan hukum Perbandingan Berganda dari Dalton! b. Bagaimana perbandingan massa O dalam senyawa CO dan CO2? Jawaban: a. Hukum Perbandingan Berganda yang dikemukakan oleh Dalton yaitu "bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dan massa salah satu unsur tersebut tetap (sama) maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana. b. Perbandingan massa C dan massa O dalam CO = 12 : 16 = 3 : 4 Perbandingan massa C dan massa O dalam CO2 = 12 : 32 = 3 : 8 Maka perbandingan O dalam CO dan CO2 =4:8=1:2

2.

Diketahui persamaan reaksi: N2 (g) + H2(g) → NH3(g)

8. Diketahui udara terdiri dari 20% oksigen. Volume udara (T, P) yang diperlukan untuk membakar sempurna 7 liter (T, P) metana CH4 sebesar . . . liter. a. 2 d. 70 b. 14 e. 100 c. 50 Jawaban: d Persamaan reaksi: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O volume O2 volume CH4

volume O2

2 1 2 = 1

=

volume udara =

× 7 liter = 14 liter 100 20

× 14 liter = 70 liter

9. Jika dua unsur dapat membentuk satu atau lebih senyawa dan massa salah satu unsur tersebut tetap, perbandingan massa dari unsur yang lain dalam senyawa merupakan bilangan sederhana dan bulat. Pernyataan tersebut dikenal sebagai . . . . a. hukum Gas Ideal b. hukum Perbandingan Berganda c. hukum Perbandingan Tetap d. hukum Perbandingan Volume e. hukum Kekekalan Massa Jawaban: b Hukum Perbandingan Berganda dicetuskan oleh Dalton. 10. Gas etena (C2H4) dan gas metana (CH4) terbakar menurut persamaan reaksi: C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) Pada pembakaran sempur na 10 ml (T, P) campuran gas etana dan metana dihasilkan 12 ml CO2 (T, P) maka volume gas etena . . . . ml. a. 2 d. 8 b. 4 e. 10

c.

6

Jawaban: a misal:volume C2H4 = x ml volume CH4 = (10 – x)ml volume CO2 =

2 1

· volume C2H4

pada reaksi C2H4 = 2x ml volume CO2 =

1 1

· volume CH4

pada reaksi CH4 = (10 – x)ml 108

Hukum Dasar Kimia

a.

Jika volume gas H2 sebanyak 60 ml, pada (T, P) sama, tentukan: a. volume gas N2 dan NH3, b. perbandingan volume antara N2 : H2 : NH3! c. apakah berlaku hukum Gay Lussac pada reaksi tersebut? Jawaban: N2 + 3H2 → 2NH3 a.

Volume gas N2 =

1 3

Volume gas NH3 = b. c.

3.

× 60 = 20 ml 2 3

× 60 = 40 ml

Perbandingan volume N2 : H2 : NH3 = 1 : 3 : 2 Berlaku hukum Gay Lussac yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat.

Sebanyak 0,05 mol gas NO memiliki volume 0,5 liter. Pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume gas oksigen yang dihasilkan jika 0,4 mol KClO3 dipanaskan? Jawaban: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 0,4 mol 0,6 mol VO2 VNO

nO2

= n NO

→

VO2 0,5 L

0,6 mol

= 0,05 mol

→ Voksigen = 6 liter

4.

Diketahui data percobaan sebagai berikut. No.

Volume Reaktan

Jadi, perbandingan volume dan perbandingan koefisien reaksi dari percobaan di atas yaitu 1 : 3 : 2.

Volum Produk

Nitrogen (L)

Hidrogen (L)

Amonia (L)

1.

12

36

24

2.

6

18

12

3.

4

12

8

5.

Berdasarkan data di atas, berapa perbandingan volume nitrogen, hidrogen, dan amonia? Berapa pula perbandingan koefisien reaksinya? Jawaban: Sesuai hukum Gay Lussac bahwa perbandingan volume sama dengan perbandingan koefisien reaksi.

Suatu senyawa oksida nitrogen mengandung 63,16% nitrogen (Ar N = 14) dan 36,84% oksigen (Ar O = 16). Apa rumus kimia senyawa itu? Jawaban: Massa N : O = 63,16 : 36,84 Mol N : O =

63,16 14

:

36,84 16

2:1 Senyawa oksida tersebut yaitu N2O. ≈

D. Konsep Mol dan Tetapan Avogadro 1.

Penentuan Volume Gas Pereaksi dan Hasil Reaksi Hukum Avogadro dicetuskan oleh seorang ahli fisika Italia yang bernama Amedeo Avogadro pada tahun 1811. Hukum tersebut menyatakan bahwa: ”Gas-gas yang volumenya sama, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan memiliki jumlah molekul yang sama pula”. Amedeo Avogadro

+

→

Ilustrasi percobaan Avogadro, pembentukan dua molekul uap air dari reaksi antara dua molekul gas hidrogen dan satu molekul gas oksigen.

Oleh karena perbandingan volume gas hidrogen, gas oksigen, dan uap air pada reaksi pembentukan uap air = 2 : 1 : 2 maka perbandingan jumlah molekul hidrogen, oksigen, dan uap air juga 2 : 1 : 2. Jumlah atom tiap unsur tidak berkurang atau bertambah dalam reaksi kimia. Oleh karena itu, molekul gas hidrogen dan molekul gas oksigen harus merupakan molekul dwiatom, sedangkan molekul uap air harus merupakan molekul triatom. Perbandingan volume gas dalam suatu reaksi sesuai dengan koefisien reaksi gas-gas tersebut. Hal ini berarti bahwa, jika volume salah satu gas diketahui, volume gas yang lain dapat ditentukan dengan cara membandingkan koefisien reaksinya. Contoh: Pada reaksi pembentukan uap air. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) Jika volume gas H2 yang diukur pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm sebanyak 10 L volume gas O2 dan H2O pada tekanan dan suhu yang sama dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut: Volume H2 : Volume O2 = Koefisien H2 : Koefisien O2


109

Volume O2 = Volume O2 =

Koefisien O Koefisien H 1 2

Volume H2O =

× volume H2

× 10 L = 5 liter

2 2

× 10 L = 10 liter

Hubungan Koefisien Reaksi dengan Jumlah Mol Reaksi A.

Tujuan Mempelajari hubungan koefisien reaksi dengan jumlah mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi. B. Alat dan Bahan 1. rak tabung reaksi 2. tabung reaksi (6) 3. gelas ukur 10 ml 4. penggaris 5. larutan Pb (NO3)2 0,5 M 6. larutan KI 0,5 M C.

Cara Kerja 1. Siapkan 6 tabung reaksi yang sama besarnya, beri nomor 1 sampai dengan 6, kemudian isilah tabung-tabung itu sesuai dengan daftar berikut!

Tabung nomor

1

2

3

4

5

6

Larutan KI

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

Larutan Pb(NO3)2

1 ml

2 ml

3 ml

4 ml

5 ml

6 ml

Air

5 ml

4 ml

3 ml

2 ml

1 ml

0 ml

2.

Catatan: Sebelum digunakan untuk mengambil larutan yang berbeda, gelas ukur harus dicuci dahulu, kemudian bagian luarnya dilap hingga kering sedangkan bagian dalamnya dibilas dengan sedikit larutan yang akan diambil. Guncangkan tabung-tabung itu sehingga isinya benar-benar bercampur!

3. 4. D.

Diamkan sampai endapan turun sempurna (larutan di atas endapan menjadi jernih)! Ukur tinggi endapan pada setiap tabung!

Hasil Pengamatan

Tabung nomor

1

2

3

4

5

6

Larutan KI

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

8 ml

Larutan Pb(NO3)2

1 ml

2 ml

3 ml

4 ml

5 ml

6 ml

Air

5 ml

4 ml

3 ml

2 ml

1 ml

0 ml

Tinggi endapan

E.

Pertanyaan: 1. Pada tabung nomor berapa tinggi endapan sama tingginya? Hitung perbandingan mol pereaksi pada tabung itu! 2. Mengapa tinggi endapan pada tabungtabung berikutnya tidak bertambah? 3. Reaksi setara untuk percobaan ini yaitu Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) → PbI2(s) + 2KNO3(aq) . Bagaimanakah hubungan koefisien reaksi dengan jumlah mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi?

F.

Kesimpulan Apa kesimpulan percobaan ini?

G. Unjuk Kreativitas Ulangi percobaan di atas dengan mengurangi volume tiap-tiap larutan menjadi separuhnya!

Catatan Guru: Guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok. Setiap kelompok melakukan praktikum di atas dan unjuk kreativitas. Setelah praktikum selesai, setiap kelompok mengumpulkan laporan praktikum.

110

Hukum Dasar Kimia

2.

Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif Setelah ditemukan peralatan yang sangat peka pada awal abad XX, para ahli kimia melakukan percobaan tentang massa satu atom. Sebagai contoh, dilakukan percobaan untuk mengukur: a. massa satu atom H = 1,66 × 10–24 g b. massa satu atom O = 2,70 × 10–23 g c. massa satu atom C = 1,99 × 10–23 g Berdasarkan data di atas dapat Anda lihat bahwa massa satu atom sangat kecil. Para ahli sepakat menggunakan besaran Satuan Massa Atom (sma) atau Atomic Massa Unit (amu) atau biasa disebut juga satuan Dalton. Pada materi struktur atom, Anda telah mempelajari juga bahwa atom sangatlah kecil. Oleh karena itu, Anda tidak mungkin menimbang atom menggunakan neraca. a.

Massa Atom Relatif (Ar) Para ahli menggunakan isotop karbon C–12 sebagai standar dengan massa atom relatif sebesar 12. Massa atom relatif menyatakan perbandingan massa rata-rata satu atom suatu unsur terhadap 1/12 massa atom C–12. Atau dapat dituliskan: 1 satuan massa atom (amu) =

1 12

massa 1 atom C–12

Contoh: Massa atom rata-rata oksigen 1,33 kali lebih besar daripada massa atom karbon –12. Maka: Ar O = 1,33 × Ar C–12 = 1,33 × 12 = 15,96 Untuk membandingkan massa atom yang berbeda-beda, para ahli menggunakan skala massa atom relatif dengan lambang ”Ar”. Para ahli memutuskan untuk menggunakan C–12 atau isotop 12C karena mempunyai kestabilan inti yang inert dibanding atom lainnya. Isotop atom C–12 mempunyai massa atom 12 sma. Satu sma sama dengan 1,6605655 × 10–24 g. Dengan digunakannya isotop 12C sebagai standar, maka dapat ditentukan massa atom unsur yang lain. Massa atom relatif suatu unsur (Ar) adalah bilangan yang menyatakan perbandingan massa satu atom unsur tersebut dengan 1/12 massa satu atom C–12. ArX =

massa atom rata - rata X 1 massa atomkarbon -12 12

Tabel 5.5 Masa Beberapa Isotop Unsur 2H

Massa (amu)

Unsur

Massa (amu)

1,00783

12C

12,00000

2

H

2,01410

13

C

13,00335

3

H

3,01605

14

C

14,00324

He

4,00260

16

C

16,01470

6,01889

14

N

14,00307

6,01512

15N

15,0001

7,01600

16 O

15,9949

7,01693

24Mg

24,3120

4 6

He

6Li 7Li 7Be


111

Besarnya harga Ar juga ditentukan oleh harga rata-rata isotop tersebut. Sebagai contoh, di alam terdapat 35Cl dan 37Cl dengan perbandingan 75% dan 25% maka Ar Cl dapat dihitung dengan cara: Ar Cl = (75% × 35) + (25% × 37) = 35,5 b.

Massa Molekul Relatif (Mr) Molekul merupakan gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu. Unsurunsur yang sama bergabung membentuk molekul unsur, sedangkan unsur-unsur yang berbeda membentuk molekul senyawa. Massa molekul unsur atau senyawa dinyatakan oleh massa molekul relatif (Mr). Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur atau senyawa terhadap 1/12 × massa atom C–12. Secara matematis dapat dinyatakan:

Mr (unsur) =

massa molekul unsur 1 × massa atom karbon − 12 12

Mr (senyawa) =

massa molekul senyawa 1 × massa atomkarbon − 12 12

Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom pembentuk molekul tersebut. Mr = Σ Ar atom penyusun Dalam hubungannya dengan mol, Mr atau Ar dinyatakan dengan satuan g/mol atau disebut juga massa molar. Artinya, massa suatu zat dalam 1 mol zat (n). Secara matematis dinyatakan sebagai berikut. Massa = n × Mr atau Ar n = mol Mr atau Ar = massa molekul relatif atau massa atom relatif atau massa molar. Apabila Anda mereaksikan satu atom karbon (C) dengan satu molekul oksigen (O2) akan terbentuk satu molekul CO2. Tetapi sebenarnya yang Anda reaksikan bukan satu atom karbon dengan satu molekul oksigen, melainkan sejumlah besar atom karbon dan sejumlah besar molekul oksigen. Oleh karena jumlah atom atau jumlah molekul yang bereaksi begitu besarnya, maka untuk menyatakannya, para ahli kimia menggunakan ”mol” sebagai satuan jumlah partikel (molekul, atom, atau ion). Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itu sebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 g atom karbon –12. Jadi dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 × 1023 partikel. Nilai 6,022 × 1023 partikel per mol disebut sebagai tetapan Avogadro, dengan lambang L atau N. Dalam kehidupan sehari-hari, mol dapat Anda analogikan sebagai ”lusin”. Jika lusin menyatakan jumlah 12 buah, mol menyatakan jumlah 6,022 × 10 23 partikel zat. Kata partikel pada NaCl, H2O, dan N2 dapat dinyatakan dengan ion dan molekul, sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom. Perhatikan tabel berikut!

112

Hukum Dasar Kimia

Tabel 5.6 Jumlah Partikel dalam Beberapa Zat Seng

Rumus

Jumlah

Jenis Partikel

Jumlah Partikel

Seng

Zn

1 mol

atom

1 × (6.022 × 1023) atom

Aluminium

Al

1 mol

atom

1 × (6.022 × 1023) atom

Natrium klorida

NaCl

1 mol

ion

1 × (6.022 × 1023) molekul

Air

H 2O

1 mol

molekul

1 × (6.022 × 1023) molekul

Rumus kimia suatu senyawa menunjukkan perbandingan jumlah atom yang ada dalam senyawa tersebut. Tabel 5.7 Perbandingan Atom-Atom dalam H2SO4 1 Molekul H2SO4

Jumlah Atom

Jumlah Mol

Jumlah Partikel

Jumlah atom H

2

2

2 × (6.022 × 1023)

Jumlah atom S

1

1

1 × (6.022 × 1023)

Jumlah atom O

4

4

4 × (6.022 × 1023)

1 mol zat mengandung 6,022 × 1023 partikel Contoh: Pada satu molekul air (H2O) terdapat 6,022 × 1023 molekul H2O. Ada berapa partikel atom dalam 1 mol air tersebut? Penyelesaian: Satu molekul air (H2O) tersusun oleh 2 atom H dan 1 atom O. Jadi 1 molekul air tersusun oleh 3 atom. 1 mol H2O mengandung 6,022 × 1023 molekul atau 3 × 6,022 × 1023 atom = 1,806 × 1023 atom Berdasarkan contoh di atas, dapat disimpulkan mengenai hubungan jumlah mol (n) dengan jumlah partikel, yang secara matematik dapat dinyatakan sebagai: Jumlah partikel = n × N Keterangan: n = jumlah mol N = bilangan Avogadro

3.

Volume Molar (Vm) Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, dilambangkan dengan Vm. Berapakah besarnya volume molar dalam satu mol zat gas? Bagaimana menghitung volume sejumlah tertentu gas pada suhu dan tekanan tertentu? Avogadro dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gas oksigen pada tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 g, atau dapat dinyatakan bahwa pada tekanan 1 atm: 1 L gas O2 = 1 L gas O2

1,4286 32

=

1 22,4

mol mol

1 mol gas O2 = 22,4 L


113

Berdasarkan hukum Avogadro dapat disimpulkan: 1 mol gas O2 = 22,4 L Sesuai dengan hukum Avogadro yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas yang sama mengandung jumlah molekul yang sama atau banyaknya mol dari tiap-tiap gas volumenya sama, maka berlaku volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar: Volume gas dalam keadaan standar = 22,4 L

4.

Volume Gas pada Keadaan Tidak Standar Perhitungan volume gas tidak dalam keadaan standar (non-STP) digunakan dua pendekatan berikut. a.

Persamaan Gas Ideal Diumpamakan gas yang akan diukur bersifat ideal, persamaan yang menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu, dan volume yaitu: Hukum Gas Ideal : P . V = n . R . T Keterangan: P = tekanan (satuan atmosfer, atm) V = volume (satuan liter, L) n = jumlah mol gas R = tetapan gas (0,08205 L atm/mol K) T = suhu mutlak (°C + 273,15 K) n ⋅R ⋅ T P.V=n.R.T →V= P

Jika, n R P T V= b.

= = = =

1 mol 0,08205 L atm/mol K 1 atm, dan 273 K

1 mol × 0,08205 L atm/molK × 273 K 1atm

= 22,4 L

Dengan Konversi Gas pada Suhu dan Tekanan yang Sama Menurut hukum Avogadro, perbandingan gas-gas yang jumlah molnya sama memiliki volume sama. Secara matematis dapat dinyatakan: V1 V2

=

n1 n2

n1 = mol gas 1 n2 = mol gas 2 c.

V1 = volume gas 1 V2 = volume gas 2

Molaritas (M) Banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan diketahui dari konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas (M). Molaritas menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 L larutan. Secara matematis dinyatakan: M=

g Mr

×

1000 V

Keterangan: M = molaritas (M) Mr = massa molekul relatif (g/mol) V = volume (ml) g = massa (g)

114

Hukum Dasar Kimia

Hubungan mol dengan massa, jumlah partikel, molaritas, dan volume pada STP dapat digambarkan seperti berikut. Molaritas (M)

V : (liter)

×

: Massa (g)

:

Ar atau Mr

6,02 × 1023

Mol

×

Jumlah partikel

×

: 22,4

R

×

×

×

:

P T

Volume (STP)

1.

2.

Diketahui massa atom relatif (Ar) dari beberapa unsur sebagai berikut: Ca = 40 O = 16 H =1 Tentukan massa molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)2! Penyelesaian: Satu molekul Ca(OH)2 mengandung 1 atom Ca, 2 atom O, dan 2 atom H. Mr Ca(OH)2 = Ar Ca + (2 Ar O) + (2 Ar H) = 40 + (2 × 16) + (2 × 1) = 40 + 32 + 2 = 74 Diketahui 6 g urea (CO(NH2)2) jika Ar : H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, tentukan mol urea! Penyelesaian: Mr urea = 12 + 16 + (16 × 2) = 60 mol urea =

3.

massa urea Mr urea

=

6 60

= 0,1 mol –23

Jika diketahui massa 1 atom oksigen 2,70 × 10 g, berapakah A r atom O jika massa atom C 1,99 × 10–23 g?

Volume (non-STP)

Penyelesaian: Ar atom O=

massa 1 atom O 1 massa 1 atom karbon C 12

− 12

-23

=

2,70 × 10 1 12

× 1,99 × 10−23

= 16,283 4.

Berapa volume gas CO2 dengan massa 22 g (Ar : C = 12, O = 16) yang diukur pada tekanan 1 atm? Penyelesaian: Mr CO2 = 44 mol CO2 =

22

= 0,5 mol

44

volume CO2 = 0,5 × 22,4 = 11,2 L 5.

Tentukan volume dari 4,4 g gas CO2 yang diukur pada tekanan 2 atm dan suhu 27° C! Penyelesaian: mol CO2 =

4,4 44 n

Volume CO2 = =

= 0,1 mol

×

R

×

T

P 0,1 × 0,082 × (273 + 27) 2

= 1,21 L


115

6.

Berapa volume 4 g gas metana (CH4) yang diukur pada keadaan dimana 3 g NO volumenya 5 L? (Ar : H = 1, C = 12, N = 14, O = 16) Penyelesaian: Mr CH4 = 16 mol CH4 = Mr NO = 30 mol NO = V1 V2

=

V1 =

n1 n2 n1 × n2

4 16

3 30

= 0,25 mol = 0,1 mol

V2 =

0,25 0,1

× 5 L = 12,5 L

1. Pada suhu dan tekanan yang sama, massa 2 liter gas X sama dengan massa 4 liter O2. Jika diketahui Mr O2 sebesar 32 maka Mr gas X sama dengan . . . kali Mr O2. a. 0,5 d. 32 b. 1 e. 64

2

Jawaban: c Misal: massa = y n1 = mol O2 n2 = mol X v1 = volume O2 v2 = volume X V1 n1

=

massa Mr X y

Mr X

V2 n2

= =

n1 V1

massa M r O 2(v 1) y

× V2

32(4)

× V2

×2

Mr X = 64 atau 2 × 32 = 2 kali Mr O2 2. Sebanyak 4 g zat-zat di bawah ini yang mempunyai jumlah molekul terkecil yaitu . . . . a. NO2(Mr = 46) d. CH4(Mr = 16) b. C3H6(Mr = 42) e. H2(Mr = 2) c. H2O(Mr = 18) Jawaban: a Jumlah molekul = mol × N Karena harga N tetap = 6,022 × 1023 maka jumlah molekul terkecil diketahui dari mol terkecil. massa M r NO2

=

4g 46 g/mol

= 0,086 mol

NO2 memiliki jumlah molekul terkecil karena Mrnya paling besar.

116

Mr NaOH = 40, maka mol NaOH = 1000 = 0,1 V massa 1000 × Mr V 4 1000 × 40 500

a.

M = mol ×

b.

M=

Hukum Dasar Kimia

×

1000 2000

4 40

= 0,1 mol

= 0,05 mol/L

= 0,2 mol/L

3. Suatu senyawa dengan konsentrasi 2 M mempunyai volume 60 cm3 dan massa 12,96 g. Massa molekul relatif senyawa tersebut . . . g/mol. a. 60 d. 108 b. 80 e. 158 c. 88 Jawaban: d V = 60 cm3 = 0,06 liter M = 2 mol/liter m = 12,96 g n =V·M = 0,06 liter × 2 mol/liter = 0,12 mol Mrsenyawa =

→ n2 =

mol NO2 =

Tentukan molaritas jika 4 g NaOH dilarutkan dalam: a. 2 L air, b. 500 ml air! Penyelesaian:

=

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat!

c.

7.

massa mol

=

12,96 g 0,12 mol

= 108 g/mol

4. Massa dari 11,2 liter gas N2 dalam keadaan standar yaitu . . . g. (ArN = 14) a. 28 d. 3,5 b. 14 e. 2 c. 7 Jawaban: b Mr N2 = 28 mol N2 =

11,2 22,4

= 0,5 mol

massa N2 = mol × Mr N2 = 0,5 × 28 = 14 g 5. Volume dari 2,107 × 1023 gas NH3 pada suhu 25°C pada tekanan 1 atm jika R = 0,082 liter atm/mol K sebesar . . . liter. a. 5,5 d. 8,5 b. 6,5 e. 9,5 c . 7,5

Jawaban: d

Jawaban: c Mr paling kecil dimiliki oleh H2 sebesar 2 sehingga

23

mol NH3 =

2,017 × 10

23

6,022 × 10

= 0,35 mol

PV = nRT V=

0,35 × 0,082

× 298

1

M=

mol V

=

22,4

= 0,089 mol

mol × Mr terkecil = massa terkecil = 8,5 liter

6. Molaritas terbesar dari beberapa senyawa di bawah ini jika volumenya sama sebesar 0,5 liter terdapat pada . . . . a. 1,204 × 1022 molekul C2H5OH b. 0,672 liter gas CH4 (STP) c. 4,21 × 1022 molekul Cu2S d. 0,08 mol CaCO3 e. 32,5 g Pb(CH3COO)2 (Ar : Pb = 207, C = 12, H = 1, O = 16) Jawaban: e MrPb(CH3COO)2 = 325 mol Pb(CH3COO)2 =

2

mol gas =

32,5

= 0,1 mol

325

0,1 0,5

= 0,2 M (paling besar) 7. Jika A r: S = 32, O = 16 maka massa dari 4,51 × 1023 molekul SO3 sebesar . . . g. a. 40 d. 80 b. 50 e. 100 c. 60 Jawaban: c MrSO3 = 80 23 4,51× 10 mol SO3 = 23 = 0,75 mol 6,022 × 10 massa SO3 = mol × MrSO3 = 0,75 × 80 = 60 g 8. Banyaknya mol Fe2O3 yang setara dengan 0,45 liter Ba(OH)2 4 M . . . mol. a. 0,6 d. 3,6 b. 1,8 e. 4,8 c. 2,4 Jawaban: b mol Fe2O3 = mol Ba(OH)2 mol Ba(OH)2 = M · V = 4 · 0,45 = 1,8 mol Jadi, mol Fe2O3 = 1,8 mol. 9. Massa paling kecil dari 2 liter gas-gas berikut pada suhu dan tekanan yang sama, yaitu . . . (Ar : N = 14, O = 16, CI = 35,5, H = 1). a. semua sama d. O2 b. CI2 e. N2 c. H2

10. Sebanyak 6 g CH3COOH mempunyai jumlah mol sama dengan . . . . (Ar : C = 12, H = 1, O = 16) a. 6 g C6H12O6 d. 6 g CO2 b. 6 g C2H5OH e. 6 g H2O c. 6 g CO(NH2)2 Jawaban: c MrCH3COOH = 60 sehingga untuk memperoleh mol yang sama dengan massa yang sama, 6 g, maka dicari Mr yang sama. MrCO(NH2)2 = ArC + ArO + 2(ArN) + 4(ArH) = 12 + 16 + 2(14 + 4(1) = 60 B. Jawablah soal-soal berikut. 1. Berapakah volume 6 g gas oksigen jika diukur pada: a. keadaan standar, b. 27°C dan 3 atm? Jawaban: a.

mol O2 =

massa Mr O 2

Mr O2 = 32, maka: mol O2 =

6g

= 0,1875 mol

32 g / mol

V(STP) = 0,1875 × 22,4 liter = 4,2 liter b.

PV = nRT (3)V = (0,1875)(0,082)(300) V = 1,54 liter

2. Massa dari 3,36 liter suatu gas pada keadaan standar sebesar 11,25 g. Berapa massa molekul relatif (Mr) gas itu? Jawaban: mol gas = Mr gas = Mr gas =

3,36 22,4

= 0,15 mol

massa gas mol gas 11,25 g 0,15 mol

= 75 g/mol

3. Berapakah molaritas larutan NaCI 400 ml dengan massa 18,72 g? (Ar : Na = 23, CI = 35,5) Jawaban: mol NaCI =

massa Mr NaCI

=

18,72 58,5 g/mol

= 0,32 mol


117

MNaCI =

V(liter)

= 0,32 mol ×

1000 ml/L 400 ml

= 0,8 mol/liter

4. Tentukan massa zat yang terdapat di dalam senyawa-senyawa berikut! a. 3 mol H3PO4. b. 6,022 × 1022 atom seng. c. 700 ml KBr 0,2 M. d. 1,12 liter gas O2(STP). e. 50 liter gas C2H2 bila diukur pada tekanan 2 atm dan suhu 37°C. f. 9 liter O2 diukur pada T,P, di mana 22 g CO2 = 6 liter (Ar: H = 1, P = 31, O = 16, K = 39, Br = 80, Zn = 65, C = 12). Jawaban: a. MrH3PO4 = 98 massa H3PO4 = mol × MrH3PO4 = 3 × 98 = 294 g 22

b.

mol Zn =

6,022 × 10

23

6,022 × 10

= 0,1 mol

mol Zn = mol × A r Zn = 0,1 × 65 = 6,5 g c.

m1 = n1 × MrO2 = 0,75 mol × 32 g/mol = 24 g

n(mol)

mol KBr = V · M =

700 ml 1000 ml/L

5. Massa besi(III) sulfat 4 g. Berapa volume diperlukan untuk membuat 0,1 M larutan besi(III) sulfat apabila diketahui Mr-nya = 400? Jawaban: mol Fe2(SO4)3 =

VFe (SO ) = 2

e.

f.

mol O2 =

× 0,2 mol/L = 0,14 mol

V1 n1

n2 = n1 =

118

=

n2 m2

Mr CO2 n2 V2

=

× V1 =

Hukum Dasar Kimia

22 g

= 0,5 mol

44 g/mol 0, 5 mol 6 liter

× 9 liter = 0,75 mol

M

=

0, 01mol 0,1 mol/liter

=

= 0,1 liter

massa Mr Fe2 (SO4 )3 20 g 400 g/mol

= 0,05 mol Jumlah partikel = mol × 6,022 × 1023 = 5 × 10–2 × 6,022 × 1023 = 3,011 × 1022

= 0,05 mol

V2

43

n

mol Fe2(SO4)3 =

22, 4

massa O2 = mol × Mr O2 = 0,05 mol × 32 g/mol = 1,6 g PV = nRT (2)(50) = n(0,0820)(310) n = 3,9 mol massa C2H2 = mol × Mr C2H2 = 3,9 mol × 26 = 101,4 g V1 = 9 liter O2 V2 = 6 liter CO2 m2 = 22 g CO2

400 g/mol

6. Hitunglah jumlah partikel zat yang terkandung dalam senyawa-senyawa berikut! a. 5 mol H2. b. 20 g Fe2(SO4)3 jika Ar : Fe = 56, S = 32, O = 16. c. 3,36 liter gas butana pada kondisi standar. d. 0,6 liter H2SO4 4M. Jawaban: a. Jumlah partikel = 5 mol × 6,022 × 1023 = 3,011 × 1024 b. Mr Fe2(SO4)3 = 2(Ar Fe) + 3(Ar S)+ 12(Ar O) = 2(56) + 3(32) + 12(16) = 400 g/mol

= 16,66 g d.

Mr Fe 2 (SO4 )3

4g

=

= 0,01 mol

Mr KBr = 119 massa KBr = mol × Mr KBr = 0,14 mol × 119 g/mol 1,12

massa

c.

d.

Mol gas butana =

volume 22,4

=

3,36 22,4

= 0,15 mol Jumlah partikel = 0,15 × 6,022 × 1023 = 9,033 × 1022 Mol H2SO4 = V × M = 0,6 L × 4 mol/L = 2,4 mol Jumlah partikel = 2,4 × 6,022 × 1023 = 1,445 × 1024

7. Tentukan jumlah mol dari senyawa-senyawa berikut! a. 0,35 liter HCI 2 M. b. 1,565 × 1023 molekul C6H12O6. c. 1,49 g (NH4)3 PO4, jika Ar : N = 14, H = 1, P = 31, O = 16. d. 492 liter gas CO2 pada suhu 27° C dan tekanan 19 cmHg, jika diketahui 1 atm = 76 cmHg.

Jawaban: a. mol HCI = V × M = 0,35 L × 2 mol/L = 0,7 mol b.

mol C6H12O6 =

massa CH3COOH = mol × Mr CH3COOH = 2,43 mol × 60 g/mol = 145,8 g 9.

jumlah partikel 23

6,022 × 10

23

=

1,565 × 10

23

6,022 × 10

= 0,26 mol c.

Mr(NH4)3PO4 = 3(ArN) + 12(ArH) + ArP + 4(ArO) = 3(14) + 12(1) + 31 + 4(16) = 149 g/mol

mol(NH4)3PO4 =

massa Mr (NH4 )3PO4

=

Hitunglah molaritas senyawa-senyawa berikut! a. 1,686 × 1023 NaOH dengan volume 400 ml. b. 0,05 m3 gas N2O5 (A r : N = 14, O = 16) sebanyak 27 g. c. 30 g urea CO(NH2)2 dalam 0,008 liter larutan. (Ar : C = 12, N = 14, O = 16, H = 1) Jawaban: 23

a.

MNaOH =

= 0,01 mol d.

Diketahui: 19 cmHg = 0,25 atm R = 0,082 liter atm/mol K T = 300 K PV = nRT n=

PV RT

8.

=

0,25 × 492 0,082 × 300

= 3,6 g b.

c.

mol C2H2 =

15,68 22,4

V(liter)

Mr C2H2 = 2(ArC) + 2(ArH) = 2(12) + 2(1) = 26 g/mol massa C2H2 = mol × MrC2H2 = 0,7 mol × 26 g/mol = 18,2 g mol CH3COOH = V × M = 0,27 L × 9 mol/L = 2,43 mol Mr CH3COOH = 2(ArC) + 4(ArH) + 2(ArO) = 2(12) + 4(1) + 2(16) = 60 g/mol

400 ml

= 0,7 mol/l b.

Mr N2O5 = 2(ArN) + 5(ArO) = 2(14) + 5(16) = 108 g/mol massa

mol N2O5 =

Mr N2O5

=

27 g 108 g/mol

= 0,25 mol MN O

mol

=

2 5

0,25 mol

=

3

3

0,05m × 1000L/m

liter

= 0,005 mol/L c.

Mr CO(NH2)2 = 60 g/mol 30 g

mol CO(NH2)2 = MCO(NH

2)2

=

mol

60 g/mol

=

V

= 0,5 mol

0,5 mol 0,008 liter

= 62,5 mol/liter

10. Pada suhu dan tekanan tertentu, 48 g oksigen bervolume 20 liter. Pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume dari 11 g karbon dioksida? (Ar : C = 12, O = 16) Jawaban: PV = nRT mol oksigen =

= 0,7 mol

1000 ml/L

= 0,28 mol ×

= 5 mol

Tentukan massa (g) dari senyawa-senyawa berikut! a. 1,806 × 1022 MgSO4! b. 15,68 liter gas C2H2 (STP)! c. 0,27 liter CH3COOH 9 M! Apabila diketahui Ar : Mg = 24, S = 32, O = 16, C = 12, H = 1 Jawaban: 22 1,806 × 10 a. mol MgSO4 = 23 6,022 × 10 = 0,03 mol Mr MgSO4 = Ar Mg + Ar S + 4(Ar O) = 24 + 32 + 4(16) = 120 g/mol massa MgSO4 = mol × Mr MgSO4 = 0,03 mol × 120 g/mol

= 0,28 mol

23

6,022 × 10 mol

1,49 g 149 g/mol

1,686 × 10

mol NaOH =

48 g 32 g/mol

= 1,5 mol

P · 20 = 1,5 RT P = 0,075 RT Pada suhu dan tekanan yang sama: mol CO2 =

11 g 44 g/mol

volume CO2 =

nRT P

= 0,25 mol

=

0,25 RT 0,075 RT

= 3,33 liter

atau V1 n1

=

V2 =

V2 n2 20 1,5

× 0,25 = 3,33 liter


119

E. Penentuan Rumus Kimia dan Pereaksi Pembatas 1.

Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul Rumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif tiap-tiap unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks. Rumus kimia dapat berupa rumus empiris dan rumus molekul. ”Rumus empiris adalah rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun senyawa”. ”Rumus molekul adalah rumus yang menyatakan jumlah atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa”. Perhatikan contoh rumus molekul dan rumus empiris beberapa senyawa pada tabel berikut! Tabel 5.8 Rumus Molekul dan Rumus Empiris Beberapa Senyawa Nama Zat

Rumus Molekul

Rumus Empiris

H 2O

H2O

Glukosa

C6H12O6

CH 2 O

Benzena

C6H6

CH

Etilena

C2H4

CH 2

Asetilena

C2H2

CH

Air

Rumus Molekul = ( Rumus Empiris ) n Mr Rumus Molekul = n × (Mr Rumus Empiris) n = bilangan bulat Penentuan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa dapat ditempuh dengan langkah-langkah berikut. a. Cari massa (persentase) tiap unsur penyusun senyawa! b. Ubah ke satuan mol! c. Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris. d. Cari rumus molekul dengan cara berikut! (Mr Rumus Empiris)n = Mr Rumus Molekul, n dapat dihitung. e. Kalikan n yang diperoleh dari hitungan dengan rumus empiris.

2.

Menentukan Rumus Kimia Hidrat (Air Kristal) Hidrat adalah senyawa kristal padat yang mengandung air kristal (H2O). Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui. Jadi pada dasarnya penentuan rumus hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal (H2O) atau nilai x. Secara umum, rumus hidrat dapat ditulis sebagai: Rumus kimia senyawa kristal padat: x . H2O. Sebagai contoh garam kalsium sulfat yang memiliki r umus kimia CaSO4 . 2H2O, artinya dalam setiap satu mol CaSO4 terdapat 2 mol H2O. Beberapa senyawa berhidrat/berair kristal dapat Anda lihat pada tabel berikut!

120

Hukum Dasar Kimia

Tabel 5.9 Beberapa Senyawa Berhidrat Jumlah Molekul Air Kristal

Rumus Kimia

Kalsium sulfat dihidrat

2

CaSO4 . 2H2O

Asam oksalat dihidrat

2

H2C2O4 . 2H2O

Tembaga(II) sulfat pentahidrat

5

CuSO4 . 5H2O

Natrium sulfat pentahidrat

5

Na2SO4 . 5H2O

Magnesium sulfat heptahidrat

7

MgSO4 . 7H2O

Natrium karbonat dekahidrat

10

Na2CO3 . 10H2O

Nama Senyawa

3.

Hitungan Kimia Penentuan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat dalam reaksi harus diperhitungkan dalam satuan mol. Artinya, satuan-satuan yang diketahui harus diubah ke dalam bentuk mol. Metode ini disebut metode pendekatan mol. Adapun langkah-langkah metode pendekatan mol tersebut dapat Anda simak dalam bagan berikut! 1. Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan dan setarakan!

2. Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap-tiap zat ke dalam mol!

3. Gunakanlah koefisien reaksi untuk menyeimbangkan banyaknya mol zat reaktan dan produk!

4. Ubahlah satuan mol dari zat yang ditanyakan ke dalam satuan yang ditanya (l atau g atau par tikel, dan sebagainya)!

4.

Pereaksi Pembatas Dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang dicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Hal ini berarti bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas . Perhatikan gambar di bawah ini! X + 2Y → XY2 = molekul zat X +

+

= molekul zat Y = molekul zat XY2

Pereaksi Pembatas

Reaksi di atas memperlihatkan bahwa menurut koefisien reaksi, satu mol zat X membutuhkan dua mol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa tiga molekul zat X direaksikan dengan empat molekul zat Y. Setelah reaksi berlangsung, banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dan satu molekul tersisa. Sementara itu, empat molekul zat Y habis bereaksi maka zat Y ini disebut pereaksi pembatas.


121

Pereaksi pembatas merupakan reaktan yang habis bereaksi dan tidak bersisa di akhir reaksi. Dalam hitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara membagi semua mol reaktan dengan koefisiennya, lalu pereaksi yang mempunyai nilai hasil bagi terkecil, merupakan pereaksi pembatas. Contoh: Diketahui reaksi sebagai berikut S(s) + 3F2(g) → SF6(g) . Jika direaksikan 2 mol S dengan 10 mol F2. a. Berapa mol SF6 yang terbentuk? b. Zat mana dan berapa mol zat yang tersisa?

Penyelesaian: S + 3F2 → SF6 Dari koefisien reaksi menunjukkan bahwa 1 mol S membutuhkan 3 mol F2. Kemungkinan yang terjadi: (–) Jika semua S bereaksi maka F2 yang dibutuhkan: koefisien F2

mol F2 =

× mol S

koefisien S 3

=

1

× 2 mol

= 6 mol Hal ini memungkinkan karena F2 tersedia 10 mol. (–) Jika semua F2 habis bereaksi, maka S yang dibutuhkan: mol S= =

koefisien S koefisien F2 3 1

× mol F2

× 10 mol

= 3,33 mol Hal ini tidak mungkin terjadi, karena S yang tersedia hanya 2 mol. Jadi yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah S. Banyaknya mol SF6 yang terbentuk = x mol S. a. mol SF6 = 1 × 2 mol = 2 mol b. zat yang tersisa adalah F2, sebanyak = 10 mol – 6 mol = 4 mol F 2 Soal di atas dapat juga diselesaikan dengan langkah-langkah berikut. a. Setarakan reaksinya! b. Semua pereaksi diubah menjadi mol. c. Bagikan masing-masing mol zat dengan masing-masing koefisiennya! d. Nilai hasil bagi terkecil disebut pereaksi pembatas (diberi tanda atau lingkari). e. Cari mol zat yang ditanyakan! f. Ubah mol tersebut menjadi g atau liter atau partikel sesuai pertanyaan! Penyelesaian: S + 3F2 → SF6 ↓ ↓ 2 mol 10 mol ↓ ↓ 2 1

=2

10 3

= 3,33 (Nilai 2 < 3,33)

Berarti zat pereaksi pembatas: S

122

Hukum Dasar Kimia

Sehingga ditulis: S + 3F2 → SF6 ↓ ↓ 2 mol 10 mol a.

mol SF6 = =

b.

koefisien SF6 koefisien pereaksi pembatas 1 1

× 2 mol S

× 2 mol = 2 mol

mol F2 yang bereaksi = =

koefisien F2 koefisien S 3 1

× 2 mol S

× 2 mol = 6 mol

mol F2 sisa = mol tersedia – mol yang bereaksi = 10 mol – 6 mol = 4 mol Berdasarkan uraian di atas, dapat dibuat kesimpulan berikut. No.

Hukum

Variabel Tetap

1.

Boyle

n dan T

2.

Gay Lussac

P dan T

3.

Boyle–Gay Lussac

n

4.

Avogadro

P, V, dan T

Rumus P1V1 = P2V2 V1 n1

=

P1V1 T1

V2 n2

=

P2V2 T2

n1 = n2

Apabila hanya melibatkan dua buah gas maka berlaku rumus-rumus: Dalam hal ini: P = tekanan (satuan atmosfir, atm) V = volume (satuan liter, L) n = jumlah mol gas R = tetapan gas (0,08205 L atm/mol K) T = suhu mutlak (°C + 273,15 K)

1.

Suatu senyawa terdiri dari 43,7% P dan 56,3% O. Tentukan rumus empirisnya! (Ar : P = 31 dan O = 16) Penyelesaian: Misal massa senyawa = 100 g Maka massa P dan O masing-masing 43,7 g dan 56,3 g. Perbandingan mol P : mol O =

43,7 31

:

56,3 16

= 1,41 : 3,52 = 1 : 2,5 = 2 : 5 Jadi, rumus empirisnya P2O5.

2.

PV = nRT

Suatu senyawa terdiri dari 60% karbon, 5% hidrogen, dan sisanya nitrogen. Mr senyawa itu = 80 (Ar : C = 12 ; H = 1 ; N = 14). Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa itu! Penyelesaian: Persentase nitrogen = 100% – ( 60% + 5% ) = 35%. Misal massa senyawa = 100 g Maka massa C : H : N = 60 : 5 : 35 Perbandingan mol C : mol H : mol N =

60 12

:

5 1

:

35 14

= 5 : 5 : 2,5

= 2 : 2 :1


123

Maka rumus empiris = C2H2N. (C2H2N)n = 80 (24 + 2 + 14)n = 80 40n = 80 n =2 Jadi, rumus molekul senyawa tersebut = (C2H2N)2 = C4H4N2. 3.

Sebanyak 5,0 g hidrat dari tembaga(II) sulfat dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Massa tembaga(II) sulfat padat yang terbentuk 3,20 g. Tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar : Cu = 63,5 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1)

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Jika suatu oksida nitrogen mengandung oksigen sebanyak 36,37% massa maka rumus empiris senyawa itu . . . . a. NO d. N2O3 b. NO2 e. N2O5 c. N2O Jawaban: c Misal massa senyawa = 100 g Maka massa N dan O masing-masing = 63,63 g dan 36,37 g Perbandingan mol N : mol O =

63,63 14

:

36,37 16

= 4,57 : 2,27 =4:2 Jadi, rumus empirisnya N2O 2. Suatu senyawa dengan Mr = 80 mengandung 50% massa unsur X(Ar = 20) dan sisanya unsur Y (Ar = 40). Rumus senyawa itu . . . . a. XY d. X2Y4 b. XY2 e. X3Y6 c. X2Y Jawaban: c Sisa unsur Y = 50% juga Perbandingan mol X : mol Y =

50 20

:

50 40

= 2,5 : 1,25 = 2 : 1

Jadi, rumus senyawanya X2Y.

124

Hukum Dasar Kimia

Penyelesaian: Langkah-langkah penentuan rumus hidrat: a. Misalkan rumus hidrat CuSO4 . x H2O b. Tulis persamaan reaksinya! c. Tentukan mol zat sebelum dan sesudah reaksi! d. Hitung nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO4 : mol H2O! CuSO4 . xH2O(s) → CuSO4(s) + xH2O 5g 3,2 g 1,8 g Perbandingan, mol CuSO4 : mol H 2O = 0,02 : 0,10. Perbandingan, mol CuSO4 : mol H2O = 1 : 5. Jadi, rumus hidrat dari tembaga(II) sulfat yaitu CuSO4 · 5H2O.

3. Jika kristal barium klorida (Mr = 208) mengandung 14,75% air kristal (Mr = 18). Rumus kristal tersebut .... a. BaCI2 · H2O d. BaCI2 · 4H2O b.

BaCI2 · 2H2O

c.

BaCI2 · 3H2O

e.

BaCI2 · 5H2O

Jawaban: b Persentase BaCI2 = 100% – 14,75% = 85,25% Misal massa senyawa kristal = 100 g maka, massa BaCI2 dan xH2O = 85,25 g dan 14,75 g. Perbandingan mol BaCI2 : mol xH2O =

85,25 208

:

14,75 18

= 0,409 : 0,81 =1:2 Jadi, rumus kristal = BaCI2 . 2H2O. 4. Sebanyak 9 g senyawa AI2(SO 4)3 · nH 2O dipanaskan sehingga massanya berkurang sebesar 2,16 g. Rumus molekul senyawa hidrat tersebut . . . . (MrAI2(SO4)3 = 342 dan MrH2O = 18) a.

AI2(SO4)3 · 2H2O

d.

AI2(SO4)3 · 5H2O

b.

AI2(SO4)3 · 3H2O

e.

AI2(SO4)3 · 6H2O

c.

AI2(SO4)3 · 4H2O

Jawaban: e AI2(SO4)3 · nH2O → AI2(SO4)3 + nH2O 9g = 6,84 g + 2,16 g mol AI2(SO4)3 : mol H2O

massa AI2 (SO4 )3 Mr AI2 (SO4 )3

6,84 342

:

:

massaH 2O Mr H2O

2,16 18

0,02 : 0,12 1:6 Jadi, rumus molekul senyawa hidrat tersebut: AI2(SO4)3 · 6H2O 5. Gas metana (CH4) sebesar 16 g dibakar sempurna dengan 80 g oksigen. Pereaksi pembatas dan massa CO2 yang terbentuk, berturut-turut yaitu . . . . (Ar : C = 12, H = 1, O = 16) a. O2, 16 g d. CH4, 44 g b.

CO2, 64 g

c.

H2O, 64 g

e.

CO2, 44 g

Jawaban: d mol CH4 = mol O2 =

massa Mr CH4 massa MrO2

16 g

= 16 g/mol = 1 mol 80 g

= 32 g/mol = 2,5 mol CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O mula-mula 1 mol 2,5 mol reaksi 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––– sisa – 0,5 mol 1 mol 2 mol Jadi, pereaksi pembatasnya : CH4, karena habis terlebih dahulu. Massa CO2 yang terbentuk = mol × MrCO2 = 1 mol × 44 g/mol = 44 g 6. Volume gas etana 6,72 liter dibakar sempurna menggunakan 22,4 liter gas oksigen menurut reaksi: C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) (belum setara) Jika reaksi tersebut dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama, gas sisa dan volumenya berturut-turut yaitu . . . . a. C2H6, 0,336 liter d. CO2, 15 liter b.

O2, 22,4 liter

c.

O2, 14 liter

e.

CO2, 8 liter

= 0,3 mol 1 mol

2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O awal 0,3 mol 1 mol reaksi 0,285 mol 1 mol 0,57 mol 0,85 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– sisa 0,015 mol – 0,57 mol 0,85 mol Gas sisa = C2H6 VC H

2 6

2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 6S awal 2 mol 2 mol 3 mol reaksi 1 mol 1,5 mol 3 mol 2 mol 3 mol ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– sisa 1 mol 0,5 mol – 2 mol 3 mol

8. Suatu senyawa dianalisis menghasilkan komposisi 62,079% C, 10,34% H, dan 27,59% O. Jika 1,45 g senyawa tersebut diuapkan pada suhu 80°C dan tekanan 37 cmHg ternyata volumenya 743 ml. Rumus molekul senyawa tersebut . . . . a. C3H6O d. C12H24O4 b.

C6H12O2

c.

C9H18O3

= 0,015 mol × 22,4 = 0,336 liter

e.

(C3H6O)5

Jawaban: b Rumus empiris berdasarkan perbandingan molnya. mol C : H : O = =

massa C Ar C

62,07 12

:

:

massaH Ar H

10,34 1

:

:

massa O Ar O

27,59 16

= 5,17 : 10,34 : 1,7 =3:6:1 Jadi, rumus empirisnya (C3H6O)n. Rumus molekul ditentukan dengan terlebih dahulu dicari Mrnya. Massa gas = 1,45 g Volume gas = 743 ml = 0,743 liter Tekanan = 37 cmHg =

37 76

atm = 0,486 atm

Suhu = 80°C = (80 + 273) K = 353 K PV = nRT = Mr gas = =

Jawaban: a 6,72 mol C2H6 = 22,4 22,4 mol O2 = 22,4 =

7. Perhatikan reaksi berikut. 2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 6S Jika 2 mol Fe2S3, 2 mol O2, dan 3 mol H2O bereaksi dengan sempurna, akan dihasilkan . . . . a. 2 mol Fe(OH)3 d. 6 mol S b. 3 mol Fe(OH)3 e. 8 mol S c. 4 mol Fe(OH)3 Jawaban: a

massa gas ×R × T Mr gas

massagas × R × T P× V 1,45 ⋅ 0,082 ⋅ 353 = 0,486 ⋅ 0,743

116

Rumus empiris = (C3H6O)n Mr senyawa = 116 (C3H6O)n = 116 (36 + 6 + 16)n = 116 n =2 Jadi, rumus molekulnya (C3H6O)2 = C6H12O2. 9. Bila 11,6 g Na2SO 4 · xH 2O dipanaskan akan terbentuk Na2SO4 anhidrat sebanyak 7,1 g. Besar nilai x . . . . a. 2 d. 7 b. 3 e. 10 c. 5


125

Jawaban: c Massa H2O = (11,6 – 7,1)g = 4,5 g Perbandingan mol Na2SO4 : H2O =

7,1 142

:

4,5 18

= 0,05 : 0,25 = 1 : 5

Rumus senyawa hidrat tersebut Na2SO4 · 5H2O nilai x = 5. 10. Pada pembakaran sempurna 23 g senyawa karbon, diperoleh 44 g CO2 dan 27 g H2O (Ar: C = 12, H = 1, O = 16) senyawa karbon tersebut, yaitu . . . . a. C2H6O d. C2H4O2 b.

C2H4O

c.

C2H6O2

e.

C3H6O

Jawaban: a Misalkan senyawa karbon = CxHyOz massa C dalam CxHyOz = massa C dalam CO2 = =

(1)(A rC) Mr CO2 × massa CO2 12 × 44 g = 12 g 44

Massa H dalam CxHyOz = massa H dalam H2O = =

(2)(ArH) Mr H2O × massa 2 × 27 = 3 g 18

H2O

Massa O dalam CxHyOz = massa CxHyOz – (massa C + massa H) = 23 g – (12 + 3) g = 8 g mol C : mol H : mol O =

12 12

:

3 1

:

8 16

= 1 : 3 :0,5 =2:6:1 Rumus karbon tersebut : C2H6O.

Jawaban: mol Na2SO4 mula-mula = (V · M)Na2SO4 = 0,1 liter × 0,5 M = 0,05 mol mol Pb(NO3)2 mula-mula = (V · M)Pb(NO3)2 = 0,5 liter × 0,2 M = 0,1 mol Na2SO4 + Pb(NO3)2 → PbSO4 + 2NaNO3 awal 0,05 mol 0,1 mol reaksi 0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol 0,1 mol –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– sisa – 0,05 mol 0,05 mol 0,1 mol a. zat sisa = Pb(NO3)2 sebesar 0,05 mol b. Pereaksi pembatas = Na2SO4 c. Endapan yang terbentuk = PbSO4 (karena wujud zatnya : padat) massa PbSO4 = 0,05 mol × Mr PbSO4 = 0,05 mol × 303 g/mol = 15,15 g 3. Suatu logam dengan massa 10,8 g bereaksi dengan larutan H2SO4 menghasilkan 13,44 dm3 gas H2(STP) menurut reaksi: L(s) + H2SO4(aq) → L2(SO4)3(aq) + H2(g) (belum setara) Apabila Ar : S = 32, O = 16, maka hitunglah: a. massa atom relatif logam L, b. massa garam yang terjadi!

Jawaban: 13,44

mol H2 = 22,4 = 0,6 mol 2L(s) + 3H2SO4(aq) → L2(SO4)3(aq) + 3H2(g) 0,4 mol 0,6 mol a.

B. Jawablah soal-soal berikut!

b.

1. Berapa massa Y yang harus direaksikan dengan 10 g unsur X untuk membentuk senyawa X2Y3? (Ar : X = 20, Y = 30) Jawaban: Dalam X2Y3, massa X : Y= (2)ArX : (3)ArY = (2)(20) : (3)(30) = 40 : 90 = 4 : 9 massa Y =

9 4

× (massa X) =

9 4

× 10 g = 22,5 g

2. Sebanyak 100 cm3 larutan natrium sulfat 0,5 M dicampur dengan 500 cm3 larutan timbal(II) nitrat 0,2 M secukupnya sehingga bereaksi menurut persamaan: Na 2SO 4(aq) + Pb(NO 3) 2(aq) → PbSO 4(s) + 2NaNO3(aq) Apabila Ar : Pb = 207, S = 32, O = 16, maka tentukan: a. zat sisa, b. pereaksi pembatas, c. massa endapan yang terbentuk!

126

Hukum Dasar Kimia

Ar L =

massaL molL

0,2 mol

0,6 mol

10,8 g

= 0,4 mol = 27 g/mol Mr L2(SO4)3 = (2)Ar L + (3)Ar S + (12)Ar O = (2)(27) + (3)(32) + (12)(16) = 342 g/mol Massa garam L2(SO4)3 = mol × Mr L2(SO4)3 = 0,2 mol × 342 g/mol = 68,4 g

4. Dalam ruang tertutup berisi 56 liter gas pada suhu 0°C dan tekanan 1 atm, mempunyai berat 175 g. Jika rumus empiris senyawa tersebut CH2. Tentukan rumus molekulnya jika Ar C = 12 dan Ar H = 1! Jawaban: Suhu 0°C dan tekanan 1 atm = STP mol gas = Mr gas =

volume gas 56 = 22,4 = 2,5 mol 22,4 175 g massa = 2,5mol = 70 g/mol mol

Rumus empiris (CH2)n = 70 (14)n = 70 n =5 Jadi, rumus molekulnya: C5H10.

5. Tentukan massa kalium klorat (KCIO3) yang diperlukan sehingga menghasilkan oksigen yang cukup untuk membakar 9,6 g metana (CH4)! Persamaan reaksi yang terjadi: KCIO3(s) → KCI(s) + O2(g) (belum setara) CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O( ) (belum setara) Jawaban: Persamaan setara: I. 2KCIO3 → 2KCI + 3O2 II. CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O KCIO3 menghasilkan O2 yang cukup untuk membakar 9,6 g CH4, berarti mol O2 hasil reaksi (I) = mol O2 pereaksi (II).

A. Pilihlah satu jawaban yang tepat! 1. Massa atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Pernyataan ini dikemukakan oleh . . . . a. Lavoisier d. Dalton b. Proust e. Gay Lussac c. Avogadro Jawaban: a Lavoisier menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksinya. Ternyata massa zat sebelum dan sesudah bereaksi selalu sama. 2. Suatu contoh hukum Perbandingan Berganda Dalton adalah pembentukan pasangan senyawa . . . . a. H2O dan HCl d. CO2 dan NO2 b.

CH4 dan CCl4

c.

SO2 dan SO3

e.

NH3 dan PH3

Jawaban: c Dalton menyatakan bahwa bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, di mana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama) maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana. 3. Perbandingan massa atom dalam suatu senyawa adalah tetap. Pernyataan ini dikemukakan oleh . . . . a. Lavoisier d. Gay Lussac b. Proust e. Avogadro c. Dalton Jawaban: b Proust menyimpulkan dari eksperimennya bahwa setiap 1 g gas hidrogen bereaksi dengan 8 g oksigen menghasilkan 9 g air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8.

mol CH4 =

massa MrCH4

9,6 g

= 16 g/mol

= 0,6 mol I.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 0,6 mol 1,2 mol

II.

2KCIO3 → 2KCI + 3O2 0,8 mol 1,2 mol massa KCIO3 = mol × Mr KCIO3 = 0,8 mol × 122,5 g/mol = 98 g

4. Unsur N dan O dapat membentuk senyawa NO dan NO2. Pada massa oksigen yang sama maka perbandingan massa unsur O pada kedua senyawa tersebut memiliki perbandingan . . . . (Ar : N = 14 ; O = 16) a. 1 : 2 d. 2 : 3 b. 1 : 3 e. 3 : 2 c. 2 : 1 Jawaban: a Perbandingan massa N dan O dalam NO = 14 : 16 = 7 : 8. Perbandingan massa N dan O dalam NO2 = 14 : 32 = 7 : 16. Perbandingan massa unsur O pada kedua senyawa tersebut adalah 8 : 16 = 1 : 2. 5. Diketahui reaksi : 2 C(s) + O2(g) → 2CO (g) Massa atom C Massa atom O 6g 8g 10,5 g 14 g 15 g 20 g Perbandingan massa unsur C dan massa unsur O dalam senyawa CO adalah . . . . a. 2 : 3 d. 3 : 4 b. 2 : 4 e. 4 : 3 c. 3 : 2 Jawaban: d Berdasarkan hukum Proust bahwa perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap maka perbandingan massa unsur C dan massa unsur O dalam senyawa CO adalah 6 : 8 = 3 : 4. 6. Volume gas-gas yang bereaksi dengan volume gas-gas hasil reaksi, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. Pernyataan tersebut dikemukakan oleh . . . . a. Avogadro d. Gay Lussac b. Lavoisier e. Dalton c. Proust


127

Jawaban: d Gay Lussac menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gasgas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding dengan bilangan bulat. 7. Jika 35 g besi bereaksi dengan belerang menghasilkan 55 g besi(II) belerang, menurut hukum Proust, berat belerang (Fe : S = 7 : 4) sebanyak . . . g. a. 20 d. 75 b. 35 e. 90 c. 55 Jawaban: a Perbandingan massa Fe : massa S = 7 : 4 Bila semua unsur Fe habis, maka S diperlukan = 4 7

× 35 = 20.

8. Persamaan reaksi: aC2H6 (g) + bO2(g) → cCO2(g) + dH2O(g) akan memenuhi hukum Lavoisier, jika a, b, c dan d berturut-turut . . . . a. 2, 4, 7, 6 d. 2, 6, 7, 4 b. 2, 4, 6, 7 e. 2, 7, 4, 6 c. 2, 6, 4, 7 Jawaban: e Sesuai hukum Lavoisier ”Massa zat sebelum dan dan sesudah reaksi sama” dan massa zat berbanding lurus dengan koefisien reaksi. C : 2a = c a =2→c=4 H : 6a = 2d 6 · 2 = 2d d =6 O : 2b = 2c + d 2b = (2 · 4) + 6 b =

14 2

Persaman reaksi setaranya: 2C2H6(g) + 7O2 (g) → 4CO2(g) + 6H2O(g) 9. Perbandingan H : O = 1 : 8, dalam senyawa air. Jika H2O sebanyak 45 g, maka massa oksigen dan massa hidrogen adalah sebanyak . . . g. a. 45 dan 5 d. 5 dan 9 b. 40 dan 5 e. 5 dan 8 c. 8 dan 9 Jawaban: b Sesuai hukum Proust:

Massa

128

B. Jawablah soal-soal berikut! 1.

1 hidrogen = × 45 = 5 9 8 oksigen = × 45 = 40 9

Hukum Dasar Kimia

Tentukan rumus kimia garam barium klorida berhidrat (BaCl2. xH2O), apabila 12,2 g garam tersebut dipanaskan menghasilkan zat yang tersisa sebanyak 10,4 g! (Ar : Ba = 137 ; Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1) Penyelesaian: BaCl2 . xH2O → BaCl2 + xH2O ↓ ↓ ↓ 12,2 g 10,4 g (12,2 – 10,4) = 1,8 g Perbandingan, mol BaCl2 : mol H2O =

10,4 208

:

1,8 18

= 0,05 : 0,1 = 1 : 2

Jadi, rumus kimia garam tersebut BaCl2 . 2H2O.

=7

Jadi, a = 2, b = 7, c = 4, d = 6

Massa

10. Berdasarkan persamaan reaksi (pada T, P sama) Mn O 2 + HCl → MnCl 2 + H 2 O + Cl 2 maka perbandingan volumenya yaitu . . . . a. 1 : 2 : 1 : 4 : 1 d. 2 : 1 : 1 : 4 : 1 b. 1 : 4 : 1 : 2 : 1 e. 2 : 1 : 4 : 1 : 1 c. 1 : 4 : 1 : 1 : 2 Jawaban: b Gay Lussac menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat. Misal aMnO2 + bHCl → cMnCl2 + dH2O + eCl2 Mn : a = 1 O : 2a = d → d = 2 H : b = 2d → b = 4 Cl : b = 2c + 2e 4 = 2c + 2e → c = 1, e = 1 Perbandingan volume = perbandingan koefisien =1:4:1:2:1

2.

Berapa massa air (H2O) yang dihasilkan dari reaksi pembakaran 4 g H2 dengan O2? (Ar : H = 1 ; O = 16) Penyelesaian: Setarakan reaksinya: 2H2 + O2 → 2H2O Agar penyelesaian lebih mudah gunakan alur berikut: m H2 → mol H2 → mol H2O → m H2O ubah ke cari 4 H2 = mol = 2 mol 2 koefisien H2O H2O = koefisienH × 2

=

2 2

ubah ke

mol H2

× 2 mol = 2 mol

m H2O = 2 × Mr H2O = 2 × 18 = 36 g

3.

Satu mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya menurut reaksi: Al(s) + HCl(aq) → AlCl3(aq) + H2(g) (belum setara).

Penyelesaian: Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

a. b. c.

Berapa massa AlCl3 yang terbentuk? Berapa volume gas H2 (STP)? Berapa partikel H2 yang terjadi? (Ar : Al = 27 ; Cl = 35,5) Penyelesaian: 2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2(g) Al = 1 mol a.

AlCl3 = =

koefisien AlCl3 koefisien Al

2 2

mol H2 = =

× 1 mol = 1 mol

koefisien AI

=

c.

4.

3 2

× 1 mol

= 1,5 mol V H2 (STP) = mol H2 × 22,4 L = 1,5 × 22,4 L = 33,6 L Partikel H2 = mol H2 × 6,02 × 1023 = 1,5 × 6,02 × 1023 = 9,03 × 1023 partikel

Sebanyak 13 g seng tepat habis bereaksi dengan sejumlah HCl menurut reaksi: Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) . (belum setara) Apabila 1 mol gas oksigen pada tekanan dan suhu tersebut bervolume 20 L, berapa literkah volume gas hidrogen yang dihasilkan pada reaksi tersebut? (Ar Zn = 65)

Jawablah soal-soal berikut! 1. Diketahui persamaan reaksi (belum setara): SO2(g) + O2(g) → SO3(g) Jika pada reaksi tersebut 4 liter gas belerang dioksida direaksikan dan diukur pada P, T sama, hitunglah: a. volume gas oksigen yang diperlukan, b. volume gas belerang trioksida yang terbentuk!

1 1

× mol Zn

× 0,2 mol = 0,2 mol

V1 V2 = n1 n2

× mol Al

H2 = koefisienH2 × mol Al

koefisienH2 koefisien Zn

Sesuai hukum Gay Lussac

V H2 =

mol H2 × V O2 mol O2

=

0,2 mol × 20 L 1 mol

m AlCl3 = 1 × Mr AlCl3 = 1 × {(27) + (3 × 35,5)} = 1 × 133,5 = 133,5 g b.

13 = 0,2 mol 65

mol Zn =

= 0,2 × 20 = 4 L 5.

Gas etana (C2H6) jika dibakar memerlukan oksigen 4,48 L (STP), dengan reaksi: C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) (belum setara) a. Berapa massa etana tersebut? b. Berapa massa CO2 yang dihasilkan? (Ar : C = 12 ; H = 1 ; O = 16) Penyelesaian: 2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(g) mol O2 = a.

4,48 22,4

= 0,2 mol

mol C2H6 =

2 7

× 0,2 mol = 0,057 mol

m C2H6 = 0,057 × 30 = 1,71 g b.

mol CO2 =

4 7

× 0,2 mol = 0,114 mol

m CO2 = 0,114 × 44 = 5,02 g

Jawaban: Reaksi setara: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Berdasarkan hukum Perbandingan Volume maka diketahui: volume gas SO2 : volum gas O2 : volum gas SO3 = 2 : 1 : 2. a.

volum gas O2 yang diperlukan =

b.

volum gas SO3 yang terbentuk =

1 2 2 2


×4L=2L ×4L=4L

129

Hukum Dasar Kimia

Recommend Documents