BAGIAN PROYEK PENGEMBANGAN KURIKULUM DIREKTORAT PENDIDIKAN MENENGAH KEJURUAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL JAKARTA 42
2002
43
KATA PENGANTAR
Pendidikan Menengah Kejuruan sebagai penyedia tenaga kerja terampil tingkat menengah dituntut harus mampu membekali tamatan dengan kualifikasi keahlian standar serta memiliki sikap dan prilaku yang sesuai dengan tuntutan dunia kerja. Sejalan dengan itu maka dilakukan berbagai perubahan mendasar di dalam penyelenggaraan pendidikan kejuruan. Salah satu perubahan tersebut adalah penerapan Sistem Pendidikan dan Pelatihan Berbasis Kompetensi. Dalam rangka mengimplementasikan kebijakan tersebut, maka dirancang kurikulum yang didasarkan pada jenis pekerjaan dan uraian pekerjaan yang dilakukan oleh seorang analis dan teknisi kimia di dunia kerja. Berdasarkan hal itu disusun kompetensi yang harus dikuasai dan selanjutnya dijabarkan ke dalam deskripsi program pembelajaran dan materi ajar yang diperlukan yang disusun ke dalam paket-paket pembelajaran berupa modul. Modul-modul yang disusun untuk tingkat I di SMK program keahlian Kimia Analisis dan Kimia Industri berjumlah dua belas modul yang semuanya merupakan paket materi ajar yang harus dikuasai peserta didik untuk memperoleh sertifikat sebagai laboran. Judul-judul modul dapat dilihat pada peta bahan ajar yang dilampirkan pada setiap modul.
BANDUNG, DESEMBER 2002 TIM KONSULTAN KIMIA
FPTK UPI
i i
DESKRIPSI
Modul Stoikiometri ini adalah modul kedelapan yang harus
Anda kuasai di tingkat 1.
Dalam modul ini dibahas mengenai hukum dasar kimia seperti Hukum Gay Lussac, konsep mol, massa atom dan massa molekul relatif, penyetaraan reaksi, serta perhitungan kimia. Pembahasan materi tersebut dibagi ke dalam enam kegiatan belajar yang masingmasing berisi pembahasan
sebagai berikut: (a) kegiatan belajar 1 membahas Hukum Gay
Lussac; (b) kegiatan belajar 2 membahas Hukum Avogadro; (c) kegiatan belajar 3 membahas massa atom dan massa molekul relatif; (d) kegiatan belajar 4 membahas konsep mol; (e) kegiatan belajar 5 membahas penyetaraan reaksi kimia; dan (f) kegiatan belajar 6 membahas perhitungan kimia. Waktu untuk mempelajari modul ini dialokasikan sebanyak 120 jam.
ii ii
PRASYARAT Untuk
mempelajari
modul
kedua
ini,
prasyarat
yang
harus
dikuasai
meliputi
pemahaman akan konsep-konsep: unsur, senyawa, campuran, atom, molekul, ion, rumus kimia, penulisan reaksi kimia, penyetaraan, Hukum Lavoisier dan Hukum Proust.
PERISTILAHAN/GLOSARY Stoikiometri
: Ilmu untuk mengukur unsur/senyawa dalam keadaan murni dan atau campuran
Mol
: Satuan jumlah zat yang menyatakan jumlah partikel sebanyak bilangan Avogadro yaitu sebesar 6,023 x 1023 partikel
Kemolaran
: Menyatakan jumlah mol zat pelarut di dalam satu liter larutan
Massa atom relatif (Ar)
: Massa satu mol unsur yang dibandingkan terhadap massa 1 mol atom hidrogen. Ar singkatan dari massa atom relatif
Massa molekul relatif (Mr)
: Dapat
dihitung
dengan
menjumlahkan
Ar
dari
atom-atom
pembentuk molekul atau senyawa. Mr singkatan dari massa molekul relatif Rumus empiris
: rumus suatu senyawa yang merupakan perbandingan jumlah atom dari unsur-unsur penyusunan suatu senyawa
Reaksi Reduksi
: Reaksi yang menyebabkan penurunan bilangan oksidasi dan penerimaan elektron pada suatu unsur
Reaksi Oksidasi
: Reaksi yang menyebabkan kenaikan bilangan oksidasi dan pelepasan elektron pada suatu unsur
Reaksi Pembatas
: Reaksi yang salah satu pereaksinya habis
iv
iii
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL 1.
Pelajarilah materi dalam modul ini hingga benar-benar paham dan mengerti, jika perlu sebelum mempelajari modul ini baca kembali modul tiga mengenai materi
energi. dan
satuan-satuan internasional. 2.
Jawablah latihan-latihan yang ada, kemudian cocokkan hasil latihan Anda dengan kunci jawaban.
3.
Ukurlah kemampuan Anda dengan mengerjakan evaluasi , bila jawababan Anda banyak yang salah (kurang dari 75%), ulangi membaca modul ini dan kerjakan soalsoal dalam evaluasi sekali lagi.
4.
Bila mengalami kesulitan pada waktu melakukan kegiatan mintalah bimbingan guru.
Peralatan yang harus dipersiapkan meliputi: 1. Alat-alat tulis 2. Kalkulator 3. Tabel sistem periodik
1
TUJUAN 1.
Tujuan Akhir Setelah
mempelajari
modul
delapan
ini,
diharapkan
Anda
mampu
melakukan
perhitungan kimia dengan memperhatikan variabel yang mempengaruhinya. (Variabel yang diperlukan untuk memamahi modul ini
adalah pengertian unsur dan
senyawa, konsep mol, reaksi kimia, dan perhitungan Aljabar)
2. Tujuan Antara
Setelah melakukan pembelajaran dengan modul ini diharapkan Anda mampu: a. Menjelaskan hubungan penggunaan konsep mol dalam gas dengan menggunakan Hukum Gay Lussac. b. Mengkonversikan jumlah partikel dengan jumlah mol dengan menggunakan Hukum Avogadro. c. Mengunakan massa atom dan massa molekul dalam perhitungan kimia. d. Menerapkan hukum-hukum dasar kimia dan konsep mol dalam perhitungan kimia. e. Menyetarakan reaksi asam basa dan redoks. f. Melakukan perhitungan Kimia.
2
KEGIATAN BELAJAR 1 HukumGay Lussac A. Tujuan Setelah
melaksanakan
pembelajaran
ini,
diharapkan
Anda
mampu
menjelaskan
penggunaan konsep mol dalam gas dengan menggunakan Hukum Gay Lussac.
B. Lembar Informasi Stoikiometri berasal dari kata Stokion yang menurut bahasa Yunani adalah unsur dan metrein untuk mengukur, jadi Stoikiometri adalah ilmu untuk mengukur unsur, namun perkembangan lebih jauh yang diukur bukan harga unsur tetapi juga senyawa, sehingga stoikiometri pada saat ini dikenal sebagai perhitungan kimia. Hukum dasar yang digunakan dalam Stoikiometri adalah hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, hukum perbandingan terbalik, konsep mol dalam gas maupun larutan, penentuan massa atom (Ar), massa molekul (Mr), konsep mol, penyetaraan reaksi kimia serta perhitungan kimia. Sebagian dari bahan stoikiometri ini dapat dibaca pada modul ketiga yang berjudul Materi Energi.
Hukum GayLussac Gay Lussac pada tahun 1808 melakukan percobaan dengan reaksi kimia yang berwujud gas, variabel yang mempengaruhi gas adalah volume (V), tekanan (P) dan temperatur (T). Percobaan Gay Lussac tentang reaksi pembakaran gas karbit (C2H2), dilakukan pada tekanan dan temperatur konstan, dan persamaan reaksi kimia dari gas karbit sudah diketahui dengan pasti yaitu: →
2C2H2(g) + 5O2(g)
4CO2(g) + 2H2O(g).
Jika reaksi mulai dengan 2 liter C2H2(g) maka oksigen yang diperlukan 5 liter dan CO2 yang terbentuk 4 liter, serta H2O yang terbentuk 2 liter. Contoh lain dari percobaan Gay Lussac adalah reaksi: N2(g) + 3H2
→
Jika 1 liter N2
2NH3(g) direaksikan dengan H2 akan memerlukan 3 liter H2 dan menghasilkan 2
liter NH3. Dari percobaan ini disimpulkan bahwa jumlah volume dari suatu reaksi kimia yang berwujud gas pada P dan T konstan akan sebanding dengan koefisien reaksi.
3
Atau : Hukum Guy Lussac disebut juga Hukum Perbandingan Volume Hukum perbandingan volume menerangkan bahwa volum gas-gas yang turut serta dalam suatu reaksi, diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berbanding sebagai bilangan bulat dan mudah.
Misalnya, pada P dan T yang sama 2H2(g)
+
→
O2(g)
2H2O(g)
CH4 + 2O2(g)
2 liter gas H2 : 1 liter gas O2 : 2 liter uap air
1L :
Perbandingan volum gas H2 : O2 :H2O = 2 : 2 : 2
Tuliskan perbandingan volum dari reaksi-reaksi berikut. N2(g)
+ 2O 2(g)
→
2NO2(g)
…..L : …….L : ……..L Perbandingan volum = …… 2.
H2(g) + O2(g)
→
H2O(g)
3.
H2(g) + Cl2(g)
→
HCl(g)
4.
NH3(g) + HCl(g)
5.
CO(g) + O2(g) → CO2(g)
6.
C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
:
CO2(g) + 2H2O(g) 1L
:
Perbandingan volum = 1 : 2 : 1 : 2
Latihan 1. 1.
2L
→
→ NH4 Cl(g)
4
2L
KEGIATAN BELAJAR 2 Hukum Avogadro A. Tujuan Melalui pembelajaran ini anda akan berlatih mengkonversikan jumlah partikel dengan jumlah mol dengan menggunakan Hukum Avogadro.
B. Lembar Informasi Pada tahun 1811, Avogadro mengembangkan teori yang telah dikembangkan oleh Gay Lussac seperti: Hidrogen H2
+ +
Klor
→
Hidrogen Klorida
Cl2
→
2HCl
1 vol
1 vol
2 vol
1n
1n
2n
Avogadro menyatakan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sama serta volum yang sama dari semua gas akan mengandung jumlah molekul gas yang sama. Pada tahun 1827, pernyataan Avogadro itu membuktikan juga bahwa hampir kebanyakan gas berbentuk dwi atom, seperti H2, N2 ,O2, Cl2, kecuali He dalam bentuk unsur dan S8, P 4 dalam bentuk molekul. Pernyataan ini dikenal sebagai Hipotesis Avogadro.
1. Hipotesis Avogadro Hipotesis Avogadro menerangkan bahwa gas-gas yang volumnya sama, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama mengandung jumlah molekul yang sama. Untuk memahami hal ini lengkapi data berikut! T1 = 27oC
T2 = 27oC
T3 =
27oC
P1 = 1 atm
P2
P3 =
1 atm
N1 = 6 X 1023 molekul
N2 = 6 X 1023 molekul
N3 =
….molekul
V1 = ….liter
V2 = 24,6 liter
V3 =
24,6 liter
O2
= 1 atm
NH2
H2
5
Contoh. Dua liter gas nitrogen (N2) cepat bereaksi dengan 3 liter gas (O2) membentuk 2 liter gas Nx Oy, pada T dan P yang sama. Tentukan rumus molekul gas Nx Oy itu. Jawab Menurut
Avogadro,
perbandingan
volume
gas
adalah
merupakan
perbandingan jumlah
molekul, maka : 2 liter N2(T,P) + 3 liter O2(T,P) → 2 liter NxOy (T,P) 2N2 + 3O2 → 2NxOy Jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi haruslah sama, maka: atom N : 4 = 2x → x = 2 atom O : 6 = 2y → y = 3 rumus gas adalah N2O3
Latihan 2. 1.
Apa yang dimaksud dengan gas dwi atom?
2.
Berikan contoh gas yang mono atom, dwi atom, dan poli atom!
3.
Tuliskan reaksi yang terjadi antara gas N2 dan gas O2!
4.
Hitung volum gas H2 yang diperlukan untuk mendapatkan 2 L NH3. Pada reaksi: N2 + H2
5.
→
Pada reaksi N2(g) + O2(g)
NH3 →
NO2(g) bila O2 bereaksi 20 L, berapa volum gas N2 yang
diperlukan dan berapa volum NO2 yang dihasilkan pada suhu dan tekanan yang sama? 6.
Sebanyak 2 L gas C4H10 dibakar sempurna membentuk gas CO2 dan uap air, menurut reaksi: C4H10(g) + O2(g)
→
CO2(g) + H2O(g)
Tentukan perbandingan volum gas oksigen dan gas karbondioksida jika diukur pada P dan T yang sama! 7.
Pada keadaan suhu dan tekanan yang sama 20 cm3 gas yang mengandung unsur nitrogen dan unsur oksigen terurai membentuk 10 cm3 gas nitrogen dan 20 cm3 gas oksigen. Tentukan rumus senyawa tersebut!
8.
Pembakaran gas etana, menurut persamaan reaksi C2H6(g) + O2(g)
→
CO2(g) + H2O(g).
Hitung volum gas CO2 yang terbentuk pada pembakaran sempurna 3 L gas etana!
6
KEGIATAN BELAJAR 3 Massa Atom dan Massa Molekul Relatif A.
Tujuan Setelah pembelajaran ini diharapkan Anda mampu mengunakan massa atom dan massa
molekul dalam perhitungan kimia.
B.
Lembar Informasi
Massa Atom Relatif (A r) Atom merupakan partikel yang sangat kecil, tidak dapat dilihat walaupun dengan mikroskop elektron.
Sehingga menentukan berat dari satu atom tidak mungkin dilakukan
dengan penimbangan dan sampai dengan saat ini tidak ada neraca yang dapat menimbang berat satu atom. Oleh sebab itu pengukuran berat atom dilakukan terhadap berat 6,023 x 1023 atom/partikel.
Angka 6.023 x 1023 dinamakan bilangan Avogadro. Berat 6,023 x 1023
atom/partikel disebut dengan berat 1 mol. Istilah Massa atom relatif atau (Ar) merupakan istilah modern pengganti istilah berat atom. Menurut Dalton pada abad ke 19, menyatakan bahwa massa atom suatu unsur adalah massa 1 mol unsur dibandingkan terhadap massa 1 mol atom hidrogen. Massa atom relatif =
Massa satu atom unsur = Ar Massa 1 unsur Hidrogen
Karena massa atom hidrogen sama dengan satu maka Massa atom relatif =
Massa satu atom unsur 1
Jadi massa atom relatif Ar dari semua unsur dibandingkan terhadap unsur atom H, karena H adalah unsur yang paling ringan dan mempunyai massa atom sama dengan satu, sehingga memudahkan dalam perhitungan. Pada tahun 1961, para tokoh kimia sedunia, menyatakan bahwa unsur yang dijadikan standar untuk menentukan Ar dari suatu unsur haruslah unsur yang stabil di alam. yang stabil di alam ternyata bukan H, melainkan unsur karbon adanya di alam sangat besar yaitu 99,9%. Sehingga sampai saat ini
Unsur
12
C dengan isotop 12, karena
Sedangkan 0,1% adalah C dengan isotop 13.
12
C digunakan sebagai unsur standar untuk penentuan Ar. 7
Ar Unsur =
Massa satu atom unsur Massa1 / 12 atom unsur 12 C
Informasi tentang massa atom relatif dapat diperoleh pada susunan berkala. Sebagai contoh b X
à
a
23 Na 11
à
X = nama unsur a = nomor atom (jumlah proton) b = Massa atom relatif
Nama unsur natrium Nomor atom : 11 yang menyatakan jumlah proton yang ada pada unsur Na Massa atom relatif Na = 23
Contoh Soal. Massa 1 atom Mg = 24,3050 sma Ar Mg =
24 ,3050 sma = 24 ,30580 = 24 1 X 12 sma 12
Sesuai dengan percobaan, atom magnesium dua kali lebih berat daripada karbon.
Latihan 3.a. Tentukan Ar dari atom-atom dan lengkapilah tabel berikut! Nama Lambang sma Ar Nama Unsur Hidrogen Boron _______ _______ Neon _______ Klor
_______ _______ N O _______ Al _______
1,00794 10,811 14,0067 15,994 20,1797 26,9815 35,4527
____ ____ ____ ____ ____ ____ ____
Kalsium ____ ____ ____ Perak Barium Radium
8
Lamb ang Unsur ____ Fe Cu Au ____ ____ ____
sma
Ar
40,078 55.847 63,546 196,966 107,868 137,327 226,0254
____ ____ ____ ____ ____ ____ ____
Massa Molekul Relatif (M r) Dengan menggunakan atom
12
C sebagai standar, kita dapat menentukan massa
molekul relatif suatu senyawa.
M r Senyawa =
Massa molekul senyawa 1 massa atom 12C 12
Mr dapat pula dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom pembentuk senyawa tersebut. Contoh soal. Senyawa
Ar
HCl (hidrogen klorida)
H– 1 Cl= 35,5
H2O (air)
H=1 O = 16
CH3COOH (Asam cuka)
C = 12 O = 16 H=1
Mr 1H 1 X 1 = 1 1Cl 1 X 35,5 = 35,5 + 36,5 2H 2 X 1 = 2 1O 1 X 16 = 16 + 18 2C 2 X 12 = 24 2O 2 X 16 = 32 4H 4 X 1 = 4 + 60
Latihan 3.b. Tentukan Mr dari senyawa berikut dan lengkapilah tabel! (Ar lihat sistem periodik) Nama Senyawa
Rumus
Natrium klorida
NaCl
Kalsium bromida
________
Aluminium Oksida
________
________________
Fe2(SO4)3
Metanol
Magnesium hidroksida
Ar Unsur Na = 23 Cl = 35,5 ________ ________ ________ ________ Fe = 56 S = 32 O = 16 ________ ________ ________ ________ ________ ________
CH3COH
________
9
Mr (1X23) + (1X35,5) = 58,5 _____________________ _____________________
_____________________
_____________________
_____________________
KEGIATAN BELAJAR 4 KONSEP MOL
A. Tujuan Setelah pembelajaran ini Anda diharapkan mampu menerapkan
hukum-hukum dasar
kimia dan konsep mol dalam perhitungan kimia
B. Lembar Informasi 1. Pengertian Mol Mol adalah satuan yang biasa dipergunakan dalam ilmu kimia.
Satu mol didefinisikan
sebagai jumlah partikel sebanyak bilangan Avogadro yaitu 6.023 x 1023 partikel, dapat dibayangkan bahwa 1 mol mempunyai jumlah partikel yang sangat banyak sekali, bayangkan sejumlah 6.023 x 1023 butir beras, atau jeruk, berapa ton beras atau jeruk?
Gambar 1 Perbandingan 1 mol beberapa zat
Mol dapat juga dinyatakan dengan jumlah gram dibagi dengan Ar atau Mr. Sebagai contoh: 1000 partikel H2 akan sama dengan 1000 1 = X 10 −23 mol H 2 23 6 .02 X 10 6.023 1000 gram H2 akan sama dengan 1000/2 = 500 mol. (Mr H2 = 2) 5 mol asam asetat sama dengan 5 x 60 = 300 g. (Mr asam asetat = 60) 10
Jadi : Jumlah mol =
=
Jumlah Partikel ∫ π (bilangan Avogadro) Jumlah gram zat Ar / M r
Konsep mol dapat dipergunakan dalam reaksi gas, seperti halnya Gay Lussac atau pun dalam larutan, seperti konsentrasi larutan
dalam molar (M) yaitu jumlah mol zat terlarut
dalam 1 liter larutan
Kemolaran = ( M ) =
Jumlah mol zat terlarut 1 liter laru tan
Contoh 1. 6 gram asam asetat dilarutkan dalam air sampai dengan 1 liter maka kemolaran asam asetat sama dengan 6/60 dalam 1 liter atau = 0,1M. (Dibahas lebih lanjut pada modul larutan).
Contoh 2. Tentukan konsentrasi NaOH dalam larutan bila 4 gram NaOH dilarutkan kedalam air hingga volumenya menjadi 500 mL Jawab : MNaOH =
Jumlah mol NaOH 1 liter laru tan
4 mol NaOH terlarut dalam 500mL larutan 40 maka M NaOH =
1000 4 X = 0,2 M (mol / L ) 500 40
Contoh 3. Berapa gram glukosa (M r = 180) yang diperlukan untuk membuat 200 mL larutan glukosa 0,01M? Jawab: 0,01 M glukosa = 0,01 glukosa dalam 1 liter larutan. Dalam 200 mL larutan glukosa mengandung : 200 X 0,01 mol glukosa 1000
11
=
200 X 0,01 (180 ) 1000
= 0,36 gram
2. Hubungan Mol dengan Volume Gas a.
Volum Molar Gas Data volum beberapa gas pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm (keadaan standar, STP). Rumus
Jumlah mol
Volum
O2 NH3 CO2 NO2
1 1 2 3
22,4 liter 22,4 liter 44,8 liter 67,2 liter
Volum molar gas atau volum 1 mol gas pada keadaan standar (STP) = 22,4 liter Gas
Volum (STP)
Hidrogen
44,8 dm3
Klor
112 cm3
Pemahaman
Perhitungan mol
1 mol pada 22,4 dm3 = 1 mol STP 1 1 dm3 = mol mengandung 22,4 22,4 dm3 1 X 44 ,8 mol 44,8 dm3 = 22,4 = 2 mol 1 mol pada STP 22400 cm3 = 1 mol mengandung 1 1 cm3 = mol 22400 cm3 22400 1 112 cm3 = X 112 mol 224000 1 = mol = 0 ,005 mol 200
Latihan 4.a. 1. Hitung jumlah mol gas-gas berikut ini pada STP, jika diketahui volumnya sebagai berikut. a.
2,24 dm3 gas nitrogen __________________________________________________________________ ____________________________________________________________
b.
56 dm3 gas xenon
12
_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
448 cm3 gas karbon monooksida
c.
_______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
2. Hitung volum gas-gas berikut pada STP, jika diketahui massanya sebagai berikut. a.
10 gram gas O2 _______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
b.
11 gram gas CO2 _______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
c.
160 gram gas CH4 _______________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
b. Volum gas pada suhu dan tekanan tertentu dapat dihitung dengan rumus: P = tekanan (atm) V = volum (liter) P.V = n.R.T
R = tetapan gas (0,08205 liter atm mol-1 K-1) T = suhu (K) n = mol gas
Rumus ini berlaku untuk gas yang ideal, tetapi untuk mempermudah perhitungan dapat digunakan dengan anggapan gas tersebut gas ideal. Contoh Soal. Hitung volum 10 mol gas N2 pada tekanan 190 mm Hg, temperatur 27oC. Jawab: P2 =
190 X 1 atm = 0,25 atm 760
T = 273 + 27 = 300oK PV = n RT V=
nRT 10 .0 ,082 .300 = = 984 liter P 0,25
n = 10 mol R = 0,08205 liter atm./moloK
13
Jadi, volum 10 mol gas N2 (27oC, 190 mm Hg) = 984 liter
Latihan 4.b. Soal
Penyelesaian
Berapa volum 1,7 gram gas hidrogen _______________________________ sulfida, apabila diukur pada
_______________________________
o
a. keadaan standar (0 C, 1 atm)
_______________________________
b. temperatur 27oC dan tekanan atm
_______________________________
3. Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel Dalam kehidupan sehari-hari kita mengenal satuan-satuan seperti lusin, gros, atau kodi. Satuan
ini menunjukkan sejumlah benda. Misalnya: 1 lusin piring = 12 buah piring, 1
lusin gelas = 12 buah gelas. Untuk unsur atau senyawa ada satuan yang disebut mol. Jumlah atom, molekul, atau ion dalam satuan mol dapat dipelajari dengan mengamati tabel berikut. Nama
Rumus
Jumlah Partikel
Jumlah Mol
Karbon
C
6,02 x 1023 atom
1 mol
Besi
23
Fe
6,02 x 10 atom
1 mol
O2
23
6,02 x 10 molekul
1 mol
Air
H2O
23
6,02 x 10 molekul
1 mol
Ion Klorida
Cl-
6,02 x 1023 ion
1 mol
Gas Oksigen
6,02 x 1023 disebut bilangan Avogadro dengan lambang η. Berdasarkan jumlah partikel zat dalam 1 mol zat, maka: 1 mol zat adalah banyaknya zat yang mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah atom yang terdapat dalam 12 gram C – 12 atau sebanyak 6,02 . 1023. Dalam 12 gram C-12 terdapat 6,022 x 1023 atom. Satu mol air (H2O), sebagai contoh mengandung 6,02 x 1023 molekul air. Sesuai dengan definisi mol, 1 mol setiap zat mengandung 6,02 x 1023 partikel. maka : X = n x 6,02 x 10 23
X = jumlah partikel n = jumlah mol
Contoh : Tentukan jumlah partikel/atom atau molekul a. 1 mol Al b. 2 mol NH3 14
c. 37 gram Ca(OH)2 Jawab: a. X = n x 6,02 x 1023 Dalam 1 mol Al terdapat 1 (6,02 x 1023) atom Al = 6,02 x 1023 atom Al b. Dalam 2 mol NH3 terdapat 2 (6,02 x 1023) molekul NH3 yang terkandung juga 1(2) (6,02 x 1023) atom N dan 3 (2) (6,02 x 1023) atom H c. 37 gram Ca(OH)2 =
Dalam
37 1 mol = mol Mr 2
1 mol Ca(OH)2 terdapat: 2
1
1 23 (6,02 x 10 ) atom Ca 2
2
1 23 (6,02 x 10 ) atom O 2
3
1 23 atom H 6,02 x 10 2
(
)
4. Hubungan Mol dengan massa Satu mol suatu unsur adalah massa, dalam gram suatu unsur sesuai dengan massa atom relatif (Ar). Untuk senyawa massa dalam gram yang sesuai dengan massa molekul relatif (Mr) untuk senyawa. Jadi : 1 mol unsur = Ar gram 1 mol senyawa = Mr gram Massa untuk satu mol zat (dalam gram) disebut massa molar (gram/mol). Perhatikan contoh berikut. Nama
Rumus
Jumlah Mol
Ar / M r
Massa Molar
Karbon
C
1 mol
12
12
Magnesium
Mg
1 mol
24
24
Air
H2O
1 mol
18
18
Etanol (Molekul)
C2 H5 OH
1 mol
46
46
15
Untuk mengubah massa menjadi mol atau sebaliknya dapat digunakan dua faktor konversi sebagai berikut: massa molar 1 mol 1 mol Jumlah mol = massa gram X massa molar massa gram = Jumlah mol X
Contoh 1. Di dalam bejana terdapat udara yang mengandung 0,04 mol gas nitrogen. Berapa massa gas nitrogen tersebut? (Ar N = 14) Jawab: Massa molar gas N 2 = 28 gram Massa 0,04 mol gas N2 = 0,04 mol X
28 gram = 1,12 gram 1 mol
Jumlah massa unsur-unsur dalam senyawa = massa senyawa. ⇒ % masa unsur =
massa unsur X 100 % massa senyawa
Jumlah % massa unsur-unsur dalam senyawa = 100%
Contoh 2. Tentukan massa unsur dalam persen (%) massa unsur penyusun yang terdapat dalam 2 kg Fe 2(SO 4)3. (Fe = 56, O = 16, S = 32) Jawab: Dalam 1 mol Fe 2(O4)3 terkandung 2 mol Fe 3 mol S 12 mol O Mr Fe 2(SO 4)3 = 2(56) + 3(32) + 12(16) = 400 Untuk massa Fe 2(SO 4)3 = 2 kg maka : Massa Fe =
Massa S =
2 ( Ar Fe )) 2 X 56 X massa Fe 2 (SO4 )3 = X 2 kg = 0,56 kg M r Fe2 ( SO4 ) 3 400 3 ( Ar S ) 3(32 ) X Massa Fe 2 ( SO4 ) 3 = X 2 kg = 0,48 kg M r Fe2 ( SO4 )3 400
16
Massa O =
12 ( Ar O) 12 (16 ) X massa Fe2 ( SO4 )3 = X 2 kg = 0,96 kg M r Fe 2 ( SO4 )3 400
untuk menentukan % massa unsur dan senyawanya yaitu : Jadi :
massa unsur X 100 % massa senyawa
% massa Fe =
0 ,56 0 ,48 X 100% = 28% ; % massa S = X 100% = 24% 2 2
% massa O =
0 ,96 X 100% = 48% 2
5. Rumus Empiris atau Rumus Perbandingan Rumus empiris adalah rumus perbandingan unsur-unsur dalam suatu senyawa yang hanya merupakan perbandingan jumlah atom dari unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa. Berdasarkan rumus empiris (R.E) ini, jika massa rumus senyawa telah diketahui maka rumus molekulnya dapat ditentukan.
Contoh 1. Dari hasil analisa suatu senyawa ternyata senyawa tersebut terdiri atas besi dan oksigen. Dari percobaan lain diketahui bahwa 4 gram senyawa tersebut mengandung 2,8 gram besi. Jika massa atom relatif untuk Fe = 56 dan O = 16, tentukan rumus empiris senyawanya. Jawab : Massa senyawa = 4 gram Massa Fe = 2,8 gram, maka massa O = (4 – 2,8) gram = 1,2 gram Perbandingan massa Fe : massa O = 2,8 : 1,2 Perbandingan mol Fe : mol O =
2 ,8 1,2 : 56 16
Perbandingan jumlah atom Fe : Jumlah atom O =
2,8 1,2 : = 0,05 : 0,075 = 2 : 3 56 16
Jadi rumus empiris senyawa tersebut : Fe2O3. Karena senyawa ini berupa senyawa anorganik, maka biasanya rumus empiris juga merupakan rumus molekul.
Contoh 2. Suatu senyawa tersusun dari 84% karbon dan 16% hidrogen (C=12, H=1). Jika Mr senyawa = 100, tentukan rumus molekul senyawa itu. Jawab : 17
Misal massa senyawa = 100 gram maka :
massa C = 84 gram massa H = 16 gram Perbandingan mol C : mol H =
84 16 : = 7 : 16 12 12
Mr senyawa 100, maka (C7 H16)n
= 100 ; n =1
Jadi rumus molekul senyawa adalah C7 H16
Latihan 4. 1.
Hitung jumlah mol dari 1000 partikel unsur Na
2.
Tentukan jumlah mol dari:
3.
a.
5,6 g Fe dengan Ar 56
b.
5,85 g NaCl, dengan ArNa = 23 dan ArCl = 35,5
Hitung jumlah mol Natrium dalam 5 gram Na2SO4 ArNa = 23, ArS = 32 dan ArO = 16
4.
Dengan menggunakan susunan berkala tentukan Ar (massa atom relatif) Cu, Ni, I, B dan Si
5.
Tentukan Mr dari CH3COONa, C6 H6 C2H5COOH, CH3 – NO2, FeSO4. 16H2O
6. Berapa butir masing-masing atom terdapat dalam : (H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, S = 32, Cu = 40, Fe = 56) a. 10 gram Ca CO3 b. 30 gram CO(NH2)2 c. 200 gram Fe2 (SO4)3 7. Berapa mol masing-masing unsur terdapat dalam: a. 1 mol H2SO4 (asam aki) b. 0,1 mol Mg SO . 7H 2O (garam Inggris) c. 0,1 mol N2HCO3 10H2O (soda kue) d. 1 mol CH3COOH (asam cuka) 8. Apa yang dimaksud dengan keadaan standar unsur gas? 9. Tentukan volum gas-gas berikut pada 0oC, 1atm a. 1 mol N2 b. 2 mol NH3 c. 0,1 mol CH4
18
d. 0,5 mol H2S 10. Hitung jumlah molekul yang terdapat dalam volum tertentu gas-gas berikut yang diukur pada 0oC, 1atm. a. 1,12 liter gas CO b. 2,24 liter gas NO2 c. 22,4 mL gas NH3 d. 448 mL gas H2S 11. Pada suhu dan tekanan tertentu volum 1 mol gas nitrogen = 25 liter. Pada suhu dan tekanan yang sama tentukanlah : a. Volume dari 2 mol gas oksigen? b. Volume dari 34 gram gas amonia (NH3) (H = 1 , N =14) 12. Massa dari 5,6 liter suatu gas pada keadaan standar adalah 11 gram. Tentukanlah massa molekul relatif (Mr) gas tersebut. 13. Hitung banyaknya oksigen yang terkandung dalam 4,48 dm3 gas CO2 (STP) ? 14. Hitung volum 10 mol gas O2 pada tekanan 1 atm temperatur 27oC (R = 0,08 L atm mol-1 K-1) 15. Aspirin tersusun dari 60% karbon , 4,44% hidrogen dan sisanya oksigen. (C=12, H=1, O=16). Jika Mr aspirin adalah 180, tentukan rumus molekulnya.
KEGIATAN BELAJAR 5 Penyetaraan Reaksi Kimia
A. Tujuan Setelah pembelajaran ini diharapkan Anda mampu menyetarakan reaksi asam basa dan reaksi redoks.
B. Lembar Informasi 1. Penggolongan reaksi kimia Penyetaraan Reaksi Kimia adalah salah satu komponen yang perlu dipelajari dalam ilmu kimia, yang menyatakan secara kualitatif, pereaksi berubah menjadi hasil reaksi
19
(produk), dan kuantitatif menyatukan jumlah pereaksi yang dipergunakan dan produk yang dihasilkan. Dalam menuliskan persamaan reaksi kimia harus diketahui betul rumus pereaksi dan rumus hasil reaksi, sebelum persamaan reaksi disetarakan. Contoh. 2H2(g) + O2(g) →
2H2O(l)
Arti persamaan reaksi di atas secara kualitatif gas H2 bereaksi dengan gas O2, menghasilkan air dalam bentuk cairan secara kuantitatif 2 mol gas H2 bereaksi dengan 1 mol gas O2 menghasilkan 2 mol air dalam bentuk cair. Macam-macam Reaksi Kimia Reaksi kimia dapat digolongkan pada reaksi a.
Reaksi Redoks 2Na + 2H2O →
2NaOH + H2
misalnya : 2KMnO4 + 2K1 + 4H2SO4 → 2K2SO4 + 2MnSO4 + I2 + 4H2O b.
Reaksi Asam basa HCl + NaOH →
NaCl + H2O
H3PO4 + 3KOH → c.
K3PO4 + 3H2O
Reaksi pembentukan Komplek Ag + + NH3 → Ag(NH3)+2 Fe3+ + CN- → Fe(CN)63-
d.
Reaksi Meta Sintesis/Subtitusi NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3.
2. Penyetaraan persamaan Reaksi Dalam menyetarakan reaksi kimia harus melakukan tahapan a. Menuliskan rumus zat pereaksi dan rumus zat hasil reaksi. b. Menghitung jumlah setiap unsur pada pereaksi dan hasil reaksi. c. Menentukan koefisien reaksi diubah menjadi bilangan bulat terkecil Persamaan reaksi kimia sederhana dapat disetarakan dengan secara sederhana. Pada cara ini reaksi kimia diperiksa, kemudian diberikan koefisien sehingga jumlah zat di ruas kiri sama dengan jumlah zat di ruas kanan.
20
Sebagai contoh reaksi redoks C6H14 + O2 →
CO2 + H2O
Pemeriksaan menunjukkan bahwa CO2 dan H2O harus diberi koefisien supaya setara dengan memberi angka 6 pada CO2 dan 7 pada H2O C6H14 + O2 → 6CO2 + 7H2O
Kemudian periksa O2 di ruas kanan = (6 x 2) + 7 x 1 = 19, jadi didepan O2 harus diberi angka 19/2 sehingga C6H14 + 19/2 O2 → 6CO2 + 7H2O Akhirnya pecahan di ruas kanan dihilangkan dengan mengalikan dengan faktor 2 2C6H14 + 19O2 → 12CO2 + 14H2O
3. Penyetaraan Reaksi Redoks Sebelum menyetarakan reaksi redoks, harus memahami dahulu bilangan oksidasi. Aturan untuk menentukan bilangan oksidasi unsur sebagai berikut. a. Bilangan oksidasi atom unsur bebas adalah nol Aturan ini berlaku untuk setiap unsur dalam satuan rumus. Contoh: Dalam H2, N2, O2, P4, S8, Na, Mg, Fe, Al b. Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa sama dengan +1, kecuali dalam hidrida logam Contoh NaH dan CaH 2. Dalam hidrida ini bilangan oksida hidrogen sama dengan –1. Dalam HCl, NH3, H2SO4, bilangan oksidasi hidrogen +1. c. Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa sama dengan –2, kecuali dalam peroksida misalnya, H2O2, Na2O2, BaO2 dan OF2. Dalam peroksida bilangan oksidasi oksigen –1, dan dalam OF2 sama dengan +2. d. Bilangan oksidasi suatu ion beratom satu sama dengan muatannya. Contoh: Bilangan oksidasi Na+ = +1, Mg2+ = +2, Al3+ = +3, Cl- = -1, S2- = -2. e. Dalam senyawa bilangan ok sidasi unsur golongan alkali sama dengan +1, dan unsur golongan alkali tanah +2 . Contoh: Bilangan oksidasi K dalam KCl, KMnO4, KHSO4, KClO4 sama dengan +1. Bilangan oksidasi Ca dalam CaSO4, CaHCO3, CaCl2 sama dengan +2. f. Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam senyawa sama dengan nol. Contoh: SO2 Jumlah bilangan 2 oksigen (-2)
= -4
Jumlah bilangan oksida
= 0
Bilangan oksidasi S
= +4 21
g. Jumlah Bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu ion yang terdiri dari beberapa unsur sama dengan muatannya.
Contoh: 1.
Hitung bilangan oksidasi MnO4Jawab: Jumlah bilangan oksida MnO4 = -1 4 oksigen (-2)
= -8
bilangan oksidasi Mn = +7 di dapat dari (-8+ bilangan oksidasi Mn = -1) 2.
Hitung bilangan oksidasi kromium dalam Cr2O72Jawab: Jumlah bilangan oksidasi Cr2O72- = -2 Bilangan oksidasi 7 oksigen (-2) = -14 Bilangan oksidasi 2 Cr = +12 di dapat dari (-14 + 2 . bilangan oksidasi Cr = -2) ⇒ maka bilangn oksidasi Cr = + 6 Penyetaraan reaksi redoks dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan cara:
1.
setengah reaksi
2.
bilangan oksidasi Tahapan yang dilakukan untuk penyetaraan reaksi redoks dengan setengah reaksi adalah
sebagai berikut. a.
Menuliskan setengah reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi.
b.
Menyempurnakan muatan dari rumus kimia, jika ada oksigen maka setimbangkan dengan menggunakan H + H2O dan selesaikan reaksinya.
c.
Menyamakan muatan di ruas kiri dan kanan dengan menambahkan elektron yang sesuai agar jumlah muatan di ruas kiri dan kanan sama.
d.
Menyamakan jumlah elektron pada ½ reaksi oksidasi dan setengah reaksi reduksi.
e.
Menjumlahkan ½ reaksi oksidasi dengan ½ reaksi reduksi.
Contoh: IO3- + Fe2+ → Fe3+ + IReaksi Redoks a. IO3- → I- + Fe 2+ → Fe3+ b. IO3- + 6H+ → I- + 3H2O c. 6e + IO3- + 6H+ → I- + 3H2O + Fe 2+ → Fe3+ + e 22
d. 6e + IO3- + 6H+ → I- + 3H2O (Fe 2+ → Fe 3+ + e)6 e. Fe2+ + IO3- + 6H+ → Fe 3+ + I- + 3H2O Dari dua contoh di atas dapat disimpulkan bahwa: a.
Reaksi Reduksi, adalah reaksi dimana unsur-unsur terjadi penurunan bilangan oksidasi dan menerima elektron.
b.
Reaksi Oksidasi, adalah reaksi dimana unsur-unsurnya terjadi kenaikan bilangan oksidasi atau melepaskan elektron.
c.
Reaksi Redoks, terjadi karena penerimaan dan pelepasan elektron.
Penyetaraan Reaksi Redoks dengan bilangan oksidasi dapat dilakukan dengan tahapan sebagai berikut. a.
Tuliskan Reaksi Redoks yang terjadi dan tentukan mana yang menjalani oksidasi dan reduksi..
b.
Tentukan bilangan oksidasi dari unsur-unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi
c.
Samakan jumlah atom yang mengalami oksidasi dan reduksi di ruas kanan dan ruas kiri
d.
Samakan jumlah elektron yang dilepaskan dengan jumlah elektron yang diterima
e.
Samakan muatan di ruas kanan dan kiri dengan cara menambahkan H+, atau OH - atau H2O.
Contoh: MnO 4- + I- → Mn2+ + I2 Tentukan bilangan oksidasi dari unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi Oksidasi -2
0 (nol)
MnO4- + 2I- è Mn2+ + I2
+7
+2 Reduksi
23
Samakan jumlah atom/unsur yang mengalami Reduksi MnO4- + 2I- → Mn2+ + I2 X5 2(-1)-2e
0
MnO4- + 2I- è Mn2+ + I2-
+7
+5e X2
+2
2MnO4- + 10I - →
2Mn2+ + 5I2
Samakan muatan Muatan ruas kiri
Muatan ruas kanan
-12
+4
Sehingga di ruas kiri harus ditambah 16H+ dan di ruas kanan ditambah 8H2O persamaan reaksi menjadi: 2MnO 4- + 10I - + 16H+
→ Mn2+ + 5I2 + 8H2O
Latihan 5. Setarakan reaksi di bawah ini: 1. NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + H2O 2. Ba(OH)2 + HCl → BaCl2 + H2O 3. Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ 4. Fe3+ + CN- →
Fe(CN)63
5. CH3COOH + NaOH → CH3COO Na + H2O
24
KEGIATAN BELAJAR 6
Perhitungan Kimia
A. Tujuan Setelah pembelajaran ini diharapkan Anda mampu: 1. Menerapkan hukum-hukum dasar kimia dan konsep mol dalam perhitungan kimia. 2. Melakukan perhitungan Kimia. B. Lembar Informasi
Salah satu aspek penting dari reaksi kimia adalah hubungan kuantitatif antara zat-zat pereaksi maupun hasil reaksi. Hal ini sangat penting dalam industri kimia yang selalu harus memperhitungkan jumlah bahan yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah produk yang diharapkan. Perhitungan kimia sangat beragam, antara lain menghitung massa, volum, mol, serta jumlah partikel dan zat-zat yang terlihat dalam reaksi kimia. Untuk reaksi kimia yang berlangsung dalam bentuk larutan diperlukan satuan konsentrasi. Pada perhitungan kimia, peranan konsep mol, konsentrasi, dan persamaan reaksi sangat penting. Untuk mempelajari perhitungan kimia, perhatikan bagan di bawah ini.
n=
L 6,02 x 10 23
G =n X Mr gram
Jumlah partikel (L)
Jumlah mol (n)
massa (G) gram
ηχ = (6,02 x 1023)
n (22,4)
n= n=
G mol Mr
V 22 ,4
Volum gas (STP) (V) liter Bagan Konversi jumlah partikel ke mol dan mol ke gram
25
Dengan memperhatikan bagan di atas, lengkapi tabel di bawah ini.
No
Unsur/Senyawa
Mol
Massa
Volum
Partikel
1
C
0,4
________
________
2
C6H12O6
________
18 gram
________
3
CO2(g)
________
11 gram
________
________
4
SO2(g)
________
________
12,2 liter
________
5
MgCl2
________
________
12,04 1023 ion
6
NH4NO3
2,5
________
________
Catatan : Untuk Ar lihat tabel sistem periodik Perhitungan kimia bertujuan untuk menentukan jumlah produk yang dihasilkan dan jumlah reaktan (pereaksi) yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah produk. Tahapan yang harus dilakukan untuk melakukan perhitungan kimia adalah sebagai berikut a. Tuliskan persamaan reaksi beserta koefisiennya dengan benar. b. Tentukan jumlah mol reaktan atau produk yang sudah diketahui. c. Hitung jumlah mol produk atau reaktan yang harus ditentukan berdasarkan koefisien reaksi yang ada.
Contoh Perhitungan Kimia: 1.
16 gram belerang dibakar dengan oksigen menghasilkan gas SO2. Tentukan volum SO2 yang terbentuk pada STP. Persamaan reaksi S + O2
SO 2
Jawab: Jumlah mol belerang 16/32 = 0,5 mol Jumlah mol SO2 yang terbentuk adalah 0,5 mol, karena koefisien S dan SO2 sama yaitu 1. Pada STP, volum 1 mol gas = 22,4 L Volum SO2 yang terbentuk 0,5 X 22,4 L = 11,2 L 2.
Tentukan massa KCl dan volum gas O2 (STP) yang dihasilkan pada pemanasan 24,5 gram KClO3! (Ar K = 39, ; O = 16 ; Cl = 35,5) Jawaban:
Mr KClO3 = 122,5 Mr KCl = 74,5 24,5 gram KCl O3 =
24 ,5 = 0,2 mol 122 ,5
26
Reaksi: 2KClO3(g)
→ 2KCl(s)
+
3O2(g)
: 2 mol
:
3 mol
~
0,3 mol
Perbandingan mol. 2 mol 24 ,5 = 0,2 mol 122 ,5
~
0,2 mol 0,2 X 74,5 14,9 gram
0,3 X 22,4 6,72 liter
Jadi massa KCl = 14,9 gram dan volum gas O2 = 6,72 liter 3.
Logam magnesium sebanyak 12 gram telah beraksi habis dalam larutan asam klorida. Reaksi yang terjadi : Mg(s) + 2HCl(aq) → Mg Cl2(aq) + H2(g) Tentukan : a. Gas hidrogen yang terbentuk bila dianggap kondisinya pada 0oC dan tekanan 1 atm. b. Gas hidrogen yang terbentuk, bila diukur volumenya kondisi dimana 1 mol gas oksigen bervolume 20 liter Jawab : Reaksi : Mg + 2 HCL → Mg Cl2 + H2 12 = 0,5 mol 24
0,5 mol
a. Volume gas H2 (STP) = 0,5 (22,4) = 11,2 liter b. Volume 1 mol gas O2 pada (T,P) sama = 20 liter maka hasil reaksi : Vol gas H2 = 0,5 (20) = 10 liter 4.
Hitung kemolaran dari : a. 5 liter larutan yang mengandung 10 mol KOH b. 400 mL larutan yang mengandung 0,2 mol HCl Jawab : a. Kemolaran larutan KOH =
b. Kemolaran larutan HCl =
5.
10 mol =2M 5 L 1
0,2 mol = 0,5 M 400 L 1000
Berapa mol Na OH yang terkandung dalam 100 mL larutan NaOH 0,1 M? Jawab : 27
M=
mol NaOH 1 liter laru tan NaOH
0,1 MNaOH =
0 ,1 mol NaOH 1 liter laru tan NaOH
100 mL larutan NaOH . 0,1 M mengandung =
100 X 0,1 mol = 0,01 mol NaOH 1000
atau mol =
6.
V (liter)
X
M (mol/liter)
Dua gram NaOH direaksikan dengan 100 mL larutan H2 SO4 98% 6/6 (massa jenis = 1,8 gram/cm3) Berapakah mol Na2SO4 yang terbentuk? (Na=23, S=32, O=16, H=1) Jawab : mol NaOH :
2 1 = = 0,05 mol 40 20
mol H2SO4 =
100 mL 98 gram H 2 SO4 1800 gram laru tan (1L ) X X = 1,8 mol 1000 mL 98 100 gram laru tan
Reaksi : 2 NaOH + H2SO4
0,05 mol
→
Na2SO4 + 2H2O
1,8 mol
Pada reaksi di atas jumlah mol NaOH lebih kecil dari jumlah mol H2SO4 = 1,8 sehingga reaksi berlangsung dalam jumlah mol pereaksi yang paling kecil. Jumlah mol produk yang terbentuk akan mengikuti jumlah mol yang paling kecil dalam hal ini NaOH. Na2SO4 yang terbentuk
1 1 1 1 X = mol. karena koefisien Na2SO4 sama dengan 1 dan 2 20 40 2
koefisien NaOH sama dengan 2. Reaksi di mana salah satu pereaksinya habis dinamakan “Reaksi Pembatas”. Mol Na2SO4 yang terbentuk =
1 1 1 X = mol = 0 ,025 mol 2 20 40
28
Latihan 6. 1. 2. 3. 4. 5.
6.
7.
8. 9. 10.
11.
12. 13.
14.
15. 16.
17.
Hitung volume gas N2 yang diperlukan untuk membuat 10 liter gas NH3 pada keadaan STP 2 gram kalium permanganat (KMnO4) direaksikan dengan kalium (KI), terbentuk satu gram I2, tentukan kemurnian K Mn O4 Gas klor (Cl2) dibuat dengan cara mereaksikan Cl- dengan Mn O2 (mangan dioksida). Hitung MnO2 yang diperlukan untuk membuat 44,81 gas Cl2 pada STP Tentukan volume O2 yang diperlukan untuk membakar 1 mol gas heptan (C7H16) Pada pemanasan 3 mol kapur (CaCO3) akan terbentuk CaO dan gas karbon dioksida (CO2) dengan reaksi sebagai berikut: CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) Hitunglah massa dan volum CO2 yang terbentuk! Gas metana (CH4) dibakar pada P dan T tertentu dengan reaksi? CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l). Bila gas metana yang dibakar sebanyak 5 liter, hitung berapa liter gas oksigen yang diperlukan! 5 gram kalsium karbonat direaksikan dengan larutan asam klorida encer. Reaksi yang terjadi adalah : CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g). Berapa liter volum gas CO2 yang terbentuk pada 0oC, 1 atm? Dalam karung pembungkus pupuk urea (CO(NH2)2) tertulis kadar N, 46%. Berapa % kemurnian pupuk urea tersebut? Untuk menentukan rumus molekul gas hidrokarbon dilakukan dengan mengoksidasikan 500 cm3 gas tersebut dengan gas oksigen. Jika diperlukan 2.250 cm3 gas oksigen dan menghasilkan 1,5 L gas CO2, tentukan rumus molekul hidrokarbon itu! Berapa gram besi yang terkandung dalam: a. 40 gram ferrioksida b. 40 gram ferrisulfat c. 24 gram pirit (FeS) Berapa gram senyawa-senyawa berikut ini jika mengandung 60 gram nitrogen. a. Amonium sulfat (NH4)2 SO4 b. Natrium nitrat NaNO3 c. CO(NH2)2 d. Amonium nitrat (NH4NO3) Bijih besi mengandung 80 % ferrioksida, jika akan memproduksi besi sebanyak 7 ton, berapa ton bijih besi yang diperlukan? Untuk memupuk lahan seluas 100 ha digunakan pupuk urea dan TSP, kadar CO(NH2)2 dalam pupuk urea = 98% sedangkan kadar Ca(H2PO4)2 dalam pupuk TSP = 80%. Jika tiap m2 lahan direncanakan membutuhan 5,6 gram N dan 6,2 gram P, berapa ton masingmasing pupuk yang diperlukan? 1,6 kg CaC2 dilarutkan dalam air menurut reaksi : CaC2(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g) Berapa liter gas C2H2 pada STP yang dapat dihasilkan? 3 gram gas etana dibakar dengan oksigen, berapa liter gas karbon dioksida yang dapat dihasilkan? Campuran gas metana dan etana sebanyak 1 liter dibakar sempurna dengan gas oksigen, ternyata memerlukan 3,3 dm3 gas oksigen. Berapa %volume gas metana dan etana dalam campuran tersebut? Jika 100 ml larutan CaCl2 0,1 M dituangi larutan 0,1 M AgNO3 sebanyak 150 ml, hitunglah: 29
a. Berat endapan yang terjadi b. Konsentrasi larutan zat yang terdapat dalam larutan tersebut. Reaksi yang terjadi: CaCl2(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(s) + Ca(NO3)2(aq) 18. Kedalam larutan HCl dimasukkan 12 gram serbuk batu kapur yang mengandung CaCO3, gas yang terjadi ditampung. Gas diukur pada 27oC dan tekanan 76 cm Hg volumenya = 2.706 cm3. Jika harga R = 0,082 liter atm. (mol)-1.(der) -1, tentukan kadar CaCO3 dalam batu kapur tersebut. Massa atom relatif (Ar) untuk : Ca = 40 C = 12 O = 16 Reaksi yang terjadi: CaCO3(s) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) 19. Di suatu ruang terjadi reaksi antara 100 cm3 gas etana (C2H6) dan 500 cm3 gas oksigen (O2) pada temperatur 25oC. Reaksi yang terjadi: C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) CO2(g) + KOH(s) → K2CO3(s) + H2O(l) Tentukan volume gas sesudah reaksi. 20. Berapa gram seng yang terlarut dalam 200 mL HCl 2M, bila reaksi yang terjadi: Zn + HCl → Zn Cl2 + H2 (Zn = 65,4, H=1, Cl = 35,5)
30
LEMBAR EVALUASI Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini! 1.
Contoh gas yang terdiri dari: a.
Mono atom adalah ….
b.
Dwi atom adalah ….
c.
Poli atom adalah ….
2.
CH2n + nO2 → CO2 + 2H2O maka n sama dengan ….
3.
3H2 + N2 → 2X, molekul X adalah ….
4.
Berapa jumlah partikel dalam 0,01 mol besi ….
5.
Jumlah mol Na dalam 1 mol Na3PO4 adalah ….
6.
Tentukan Mr dari Fe2 (SO4)3 (NH4)2 SO4 12H2O! Diketahui: Ar Fe = 56 S = 32 M=1 0 = 16 H=1
7.
Bilangan oksidasi Cl pada KClO3 adalah ….
8.
Bilangan oksidasi O pada Fe2O3 adalah ….
9.
Perubahan dari Fe2+ → Fe 3+ + e disebut reaksi ….
10. Proses penangkapan elektron disebut reaksi …. 11. Sederhanakan persamaan reaksi berikut: MnO2 + Br- → Mn2+ + Br2 12. Setarakan persamaan reaksi berikut: Cr2O72- + I- → Cr3+ + …. 13. 10 L O2 pada STP akan ekuivalen dengan …. mol 14. Tentukan gram NaOH yang diperlukan untuk menghasilkan 5 mol Na2SO4 15. 2g Fe (Ar = 56) direaksikan dengan 10 mol HCl menghasilkan Fe Cl2 dan H2. Senyawa manakah yang menjadi pembatas reaksi 16. Hitung jumlah karbon (C) yang diperlukan untuk mereduksi 100 g besi (III) oksida menjadi besi dengan reaksi: Fe 2O3 + C → Fe + CO2 17. Tuliskan reaksi yang terjadi jika basa NaOH direaksikan dengan asam sulfat H2SO4
31
18. 1023 partikel Na direaksikan dengan air (H2O). Berapa gram NaOH yang dihasilkan, bila reaksi yang terjadi : Na + H2O → NaOH + H2 19. Setarakan reaksi di bawah ini Ag + HNO3 → AgNO3 + NO + H2O 20. Berapa gram karbon (C) yang terdapat dalam 30 gram asam asetat (CH3OOH)
32
LEMBAR JAWABAN EVALUASI 1.
a. Ar, Ne, He b. Cl2, O2, N2, H2 c. P4, S8
2.
n=2
3.
X = NH3
4.
6,023 X 1021
5.
3 mol
6.
748
7.
+5
8.
-2
9.
Oksidasi
10. Reduksi 11. MnO2 + 4H+ + 2Br2
→
Mn2+ + 2H2O + 2Br2
12. Cr2O72- + 6I- + 14H +
→
Cr3+ + 3I2 + 7H2
13. 10/22,4 mol 14. 400 g 15. Fe 16. (3/2) (100/160) (12) gram 17. Na2SO4 18. 40/6, 023 gram 19. 4HNO3 + 3Ag
→
NO + 3Ag(NO3) + 2H2O
20. 6 gram
33
LEMBAR KUNCI JAWABAN Latihan 1. 1. N2 : O2 : NO2 = 1 : 2 :2 2. H2 : O2 : H2O = 2 : 1 : 2 3. H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2 4. NH3 : HCl : NH3 Cl = 1 : 1 : 1 5. CO : O2 : CO2 = 2 : 1 : 2 6. C2 H6 : O2 : CO2 : H2O = 2 : 7 : 4 : 6
Latihan 2. 1. Dwi atom : 2 atom 2. Mono atom : He, Ne, Ar, Kr Dwi atom : O2, N2, Cl2 Per
atom : P4, S8
3. N2 + 2O2 → 2NO2 4. 3 Liter 5. N2
+ 2O2 → 2NO2
10 L
20 L
6. 2C4 H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H 2O 2L
13 L
7. Nx Oy →
N2
20 cm3
10 cm3
8L +
O2 20 cm3
Nx Oy = NO2 8. 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6 H2O Vol CO2 =
4 X3=6L 2
34
Latihan 3 a. Nama
Lambang Unsur
sma
Ar
Hidrogen
H
1,00794
Boron
B
10,811
Neon
N
14,0067
Ar N =
Oksigen
O
15,994
Ar O =
Neon
Ne
20,1797
Ar Ne =
1,00794
Ar H =
Ar B =
10 ,811 1 X 12 sma 12
Aluminium
Al
26,9815
Ar Al =
Klor
Cl
35,4527
Ar Cl =
= 10 ,811 = 10
14 ,0067
= 14 ,0067 = 14
1 X 12 sma 12 15 ,994 1 X 12 sma 12
Ar Ca =
Kalsium
Ca
40,078
Ferrum (Besi)
Fe
55,847
Ar Fe =
Cuprum (Tembaga)
Cu
63,546
Ar Cu =
35
= 1,00794 = 1
1 X 12 sma 12
= 15 ,994 = 15
20 ,1797 1 X 12 sma 12 26 ,9815 1 X 12 sma 12 35 ,4527 1 X 12 sma 12 40 ,078 1 X 12 sma 12 55 ,847 1 X 12 sma 12 63,546 1 X 12 sma 12
= 20 ,1797 = 20
= 26,9815 = 26
= 35,4257 = 35
= 40 ,078 = 40
= 55,847 = 55
= 63,546 = 63
Nama
Lambang Unsur
sma
Au
196,966
Ag
107,868
Ba
137,327
Ra
226,0254
Aurum (Besi)
Perak
Barium
Ar Ar Au =
107 ,868 = 107 ,868 = 107 1 X 12 sma 12 137 ,327 Ar Ba = = 137 ,327 = 137 1 X 12 sma 12 Ar Ag =
Ar Ra =
Radium
Latihan 3 b. 1. Ca B r2 = 40 + 2(80) = 200 2. Al2 O3 = 2(27) + 3(16) 3. Fe2(SO4)3 = 2(56) + 2(32) + 12(16) 4. CH3 COH = 2(12) + 4(1) + 1(16) 5. Mg(OH)2 = 1(24) + 2(16) + 2(1)
Latihan 4 a. 1. a.
2,24 mol N2 22,4
b.
56 mol X e 22,4
c.
448 mol CO2 22 ,400
2. a. 10 gram O2 X
196 ,966 = 196 ,966 = 196 1 X 12 sma 12
1 mol O2 22 ,4 liter X = 32 gram O2 1 mol O2
b. 11 gram CO2 X
1 mol CO2 22 ,4 liter X 44 gram CO2 1 mol CO2
c. 160 gram CH4 X
1 mol CH 22,4 liter X 16 gram ctm 1 mol CH 4 36
226 ,0254 = 226 ,0254 = 226 1 X 12 sma 12
Latihan 4 b. a. 1,7 gram H2 X
1 mol H 2 22 ,4 L = 19,04 L X 2 gram H 2 1 mol H 2
b. Pv = n RT (1) (V1) =
1,7 (0,08205) 300 2
V1 = 20,91 liter
Latihan 4. 1.
1000 1 = 10 −20 mol 23 6 .023 X 10 6,023
2. a. 0,1 mol Fe 3. 5 gram Na2 SO4 X
1 mol Na 2 SO4 5 = mol 142 gram Na2 SO4 142
4. lihat tabel sistem periodik 5. Mr CH3COONa = 2(12) + 3(1) + 2(16) + 1(23) Mr C6 H6 H5 COOH = 7(12) + 12(1) + 2(16) Mr CH2 – NO2 = 1(12) + 3(1) + 2(16) Mr FeSO 4 . 16H 2O = 1(56) + 1(32) + 5(16) + 32(1) 6. a. 10 gram Ca CO3 :
10 (6,02 X 1023) atom Ca 40 10 (6,02 X 1023) atom C 40 10 13 X (6,02 X 1023) atom O 40
30 (6,02 X 1023) atom C 60 30 (6,02 X 1023) atom O 60 30 23 2 (6,02 X 10 ) atom N 60 30 23 4 (6,02 X 10 ) atom H 60 7. a . Dalam 1 mol H2SO4 terkandung 2 mol H b. 30 gram CO(NH2)2 :
1 mol S 4 mol O 37
b. Dalam 0,1 mol Mg SO 4 . 7H 2O terkandung 0,1 mol Mg 0,1 mol S 1,1 mol O 1,4 mol H c. Dalam 0,1 mol Na HCO3 . 10H2O terkandung 0,1 mol Na 1,3 mol O 2,1 mol H 0,1 mol C d. Dalam 1 mol CH3 COOH terkandung 2 mol C 4 mol H 2 mol O 8. Kondisi gas pada P = 1 atm dan temperatur 0oC. 9.
a. Volume 1 mol N2 (STP) = 22,4 liter b. Volume 2 mol NH3 (STP) = 2(22,4) liter c. Volume 0,1 mol CH4 (STP) = 0,1 (22,4) liter d. Volume 0,5 mol H2S (STP) = 0,5 (22,4) liter
10. a. 1,12 liter gas CO (STP) mengandung
1,12 (6,02 X 1023) molekul 22,4
b. 2,24 liter gas NO2 (STP) mengandung
2,24 (6,02 X 1023) molekul 22,4
c. 22,4 mL gas NH3 (STP) mengandung
22 ,4 (6,02 X 1023) molekul 22 .400
d. 448 mL gas H2S (STP) mengandung
448 (6,02 X 1023) molekul 22400
11. a. 2 (25) liter b. 12.
34 (25) liter 17
5,6 22 ,4 (Mr) = 11 → Mr = 11 = 44 22,4 5,6
4,48 13. 2 (6,02 X 1023) 22 ,4 14. Pv = n RT → V = 10(0,08) 300 liter 15. Rumus empiris C5 H4 O2 (C5 H4 O2)n = 180 → n = 2 Rumus molekul aspirin = C10 H8 O4 38
Latihan 5. 1. NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + 3H2O 2. Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O 3. Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3- + 7H2O 4. Fe3+ + 6CN- → Fe(CN)635. CH3COOH + NaOH → CH3COON6 + H26
Latihan 6. 1. 15 liter 2. 24,88 % 3. 174 gram 4. 246,4 liter 5. CO2 = 3 (22,4) liter Ca O = 3 (40 + 16) gram 6. Vol gas O2 = 10 liter 7.
5 (22,4) liter 100
8. 98,57 % 9. C3 H6 10. a.
40 (2) X 56 gram 160
b.
40 (2) X 56 gram 400
c.
24 (1) X 56 gram 120
11. a. b.
60 X 132 2 (28 ) 60 X 85 1(14 )
c.
60 X 60 2 (14 )
d.
60 X 80 2 (14 )
12. 12,5 ton
39
13. Urea = 12,25 ton TSP = 16,76 ton 14. 25 (22,4) liter 15.
3 (22,4) liter 10
16. Vol C H4 = 0,13 liter C2 H6 = 0,87 liter 17. a. 2,153 gram b. (Ca Cl2) = 0,01 M 18.
11 X 100% 12
19. a. 350 cm3 b. 150 cm3 20. 13,08 gram seng
40
DAFTAR PUSTAKA
Brady, James E , 1990, General Chemistry, Principle & Structur , Fifth Edition. New York : John Willy & Son Moris Jane, 1986, GCSE Chemistry, Deel & Hymon Petrucci Ralph, 1982, General Chemistry, Principles and Modern Application Third Edition, London: Macmillan Publishing Co . Poppy K Devi dkk, 2000. Mahir Kimia , Bandung : Rosdakarya
41
