Cara Mudah Menentukan Pereaksi Pembatas dan Persen Hasil

Pereaksi Pembatas

Dalam reaksi kimia, tidak selalu bahwa semua reaktan akan habis bereaksi. Kita akan menemukan dimana salah satu reaktan habis terlebih dahulu sedangkan reaktan yang lain masih bersisa. Reaktan yang habis terlebih dahulu disebut pereaksi pembatas. Misalkan ketika kita mereaksikan A dan B, A habis bereaksi, sedangkan B bersisa, maka senyawa A adalah pereaksi pembatas.

Contoh Soal:

Asam sulfat (H₂SO₄) terbentuk dalam reaksi kimia:

2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O → 2 H₂SO₄

Misalkan 400 g SO₂, 175 g O₂, dan 125 g H₂O dicampur dan reaksi berlangsung sampai salah satu reaktan habis. Manakah yang merupakan reaktan pembatas? Berapa massa H₂SO₄ dihasilkan, dan berapa massa reaktan lain yang tersisa?

Penyelesaian:

Pertama, tentukan mol mula-mula dari masing-masing reaktan:

Mol SO₂ = massa/Mr = 400/64 = 6,25 mol

Mol O₂ = massa/Mr = 175/32 = 5,46875 mol

Mol H₂O = massa/Mr = 125/18 = 6,944 mol

Jika SO₂ yang habis bereaksi, maka mol H₂SO₄ yang terbentuk:

Mol H₂SO₄ = (koef H₂SO₄/koef SO₂) x mol SO₂ = (2/2) x 6,25 mol = 6,25 mol

Jika O₂ yang habis bereaksi, maka mol H₂SO₄ yang terbentuk:

Mol H₂SO₄ = (koef H₂SO₄/koef O₂) x mol O₂ = (2/1) x 5,46875 mol = 10,9375 mol

Jika H₂O yang habis bereaksi, maka mol H₂SO₄ yang terbentuk:

Mol H₂SO₄ = (koef H₂SO₄/koef H₂O) x mol H₂O = (2/2) x 6,944 mol = 6,944 mol

Dalam hal ini, SO₂ adalah pereaksi pembatas karena berdasarkan perhitungan menghasilkan jumlah produk terkecil (6,24 mol H₂SO₄). Oksigen dan air adalah pereaksi berlebih. Setelah reaksi, mol masing-masing reaktan yang tersisa adalah mol mula-mula dikurangi mol yang bereaksi:

Mol O₂ yang bereaksi = (koef O₂/koef SO₂) x mol SO₂ = (1/2) x 6,25 mol = 3,125 mol

Mol O₂ yang tersisa = mol mula-mula – mol yang bereaksi = 5,46875 – 3,125 = 2,34375 mol

Mol H₂O yang bereaksi= (koef H₂O/koef SO₂) x mol SO₂ = (2/2) x 6,25 mol = 6,25 mol

Mol H₂O yang tersisa = mol mula-mula – mol yang bereaksi = 6,944 – 6,25 = 0,694 mol

Massa reaktan dan produk setelah reaksi adalah

Massa H₂SO₄ = mol x Mr = 6,25 mol x 98 g/mol = 612,5 g

Massa O₂ yang tersisa = mol x Mr = 2,34375 mol x 32 g/mol = 75 g

Massa H₂O yang tersisa = mol x Mr = 0,694 mol x 18 g/mol = 12,492 g

Persen Hasil

Jumlah produk yang dihitung merupakan hasil teoritis, ditentukan dengan asumsi bahwa reaksi berjalan dengan bersih dan sempurna. Hasil sebenarnya dari produk (yaitu, jumlah yang ada setelah memisahkannya dari produk lain dan reaktan dan memurnikannya) biasanya kurang dari hasil teoritis.

Perbandingan hasil praktek dengan hasil teoritis (dikalikan dengan 100%) merupakan persen hasil reaksi.

Contoh Soal:

Bijih seng sulfida (ZnS) direduksi menjadi unsur seng dengan memanaskannya di udara untuk menghasilkan ZnO, dan kemudian memanaskan ZnO dengan karbon monoksida. Kedua reaksi tersebut dapat ditulis sebagai

ZnS + 3/2 O₂ → ZnO + SO₂

ZnO + CO → Zn + CO2

Sebanyak 5,32 kg ZnS direduksi dengan cara ini dan dihasilkan 3,30 kg Zn murni. Hitung hasil teoritis seng dan persen hasil yang sebenarnya.

Penyelesaian:

Tentukan mol ZnS (Mr = 97,3 g.mol^-1) :

Mol ZnS = massa/Mr = 5.320 g/ 97,3 g.mol^-1 = 54,6 mol

Tentukan mol ZnO dengan membandingkan koefisiennya:

Mol ZnO = (koef. ZnO/koef. ZnS) x mol ZnS = (1/1) x 54,6 mol = 54,6 mol

Lalu tentukan mol Zn dengan membandingkan koefisiennya:

Mol Zn = (koef. Zn/koef. ZnO) x mol ZnO = (1/1) x 54,6 mol = 54,6 mol

Dari mol Zn, ubah ke massa dengan mengalikannya dengan Ar Zn: (Ar = 65,3 g.mol^-1)

Massa Zn = mol x Ar = 54,6 mol x 65,3 g.mol^-1 = 3563,38 gram = 3,56338 kg

% hasil = (3,30 kg/3,56336 kg) x 100% = 92,6%