Cara Menghitung Volume Gas dalam Stoikiometri Lengkap dengan Contoh Soal dan Pembahasan

Untuk menyelesaikan perhitungan yang melibatkan hubungan volume dengan volume mengikuti 2 aturan, yaitu Hukum Gay-Lussac dan hipotesis Avogadro.

Contoh,

Hukum Gay-Lussac menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana.

2NO   +   O₂   →   2NO₂ (Gay-Lussac's law) -

2 L        2 L         2 L

Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa Gas-gas yang memiliki volume yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, memiliki jumlah molekul yang sama pula.

2NO    +    O₂   →   2NO₂ (hipotesis Avogadro)

2 mol      1 mol        2 mol

2 L         1 L          2 L

Contoh Soal 1:

Berapa liter volume gas oksigen yang diperlukan untuk membakar secara sempurna 20 L gas propana pada suhu 27^oC dan tekanan 760 mmHg?

Jawabannya:

Pertama-tama tulislah persamaan reaksi setara dari pembakaran gas propana:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Dari reaksi pembakaran C₃H₈, berdasarkan koefisien reaksi ditunjukkan bahwa 1 liter gas C₃H₈ akan bereaksi sempurna dengan 5 liter gas O₂.

V O₂ = (koefisien O₂ / koefisien C₃H₈) x V C₃H₈ = (5/1) x 20 L = 100 L

Jadi, volume O₂ yang dibutuhkan untuk membakar 20 liter gas propana adalah 100 liter.

Contoh Soal 2:

Persentase volume gas C₃H₈ dalam campuran C₃H_8, CH_4, dan CO adalah 36,5 %. Hitung volume gas CO₂ yang dihasilkan ketika 100 mL campuran gas dibakar dengan oksigen berlebih.

Jawabannya:

Persamaan reaksi setara yang terjadi ketika campuran gas dibakar dengan oksigen yaitu sebagai berikut:

(i) C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

(ii) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

(iii) CO + 1/2O₂ → CO₂

 

Volume gas C₃H₈ dalam campuran = 36,5% x 100 mL = 36,5 mL

Volume (CH₄ + CO) = (100 - 36,5) mL = 63,5 mL

Volume CH₄ kita misalkan sebagai a mL

Volume CO kita misalkan sebagai b mL

a + b = 63,5 mL

 

Dari ketiga reaksi di atas, berdasarkan koefisien reaksi kita dapat menghitung volume gas CO₂ yang dihasilkan sebagai berikut:

Pada reaksi (i):

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien C₃H₈) x V C₃H₈ = (3/1) x 36,5 mL = 109,5 mL

Pada reaksi (ii):

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien CH₄) x V CH₄ = (1/1) x a mL = a mL

Pada reaksi (iii):

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien CO) x V CO = (1/1) x b mL = b mL

 

Sehingga,

V CO₂ total = V CO₂ pada reaksi (i) + V CO₂ pada reaksi (ii) + V CO₂ pada reaksi (iii)

V CO₂ total = 109,5 + (a + b) =109,5 + 63,5 = 173 mL

Jadi, volume gas CO₂ yang dihasilkan adalah 173 mL.

 

Contoh Soal 3:

Campuran gas 3 liter propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀) dibakar sempurna pada suhu 25 ^oC menghasilkan 10 liter CO₂. Tentukan volume gas propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀) dalam campuran!

Jawabannya:

Persamaan reaksi setara yang terjadi ketika campuran gas dibakar dengan oksigen yaitu sebagai berikut:

(i) C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

(ii) C₄H₁₀ + 13/2O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

Kita misalkan:

Volume gas C₃H₈ dalam campuran = a liter

Volume gas C₄H₁₀ dalam campuran = (3 - a) liter

Dari kedua reaksi di atas, berdasarkan koefisien reaksi kita dapat menghitung volume gas CO₂ yang dihasilkan sebagai berikut:

Pada reaksi (i):

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien C₃H₈) x V C₃H₈ = (3/1) x a L = 3a L

Pada reaksi (ii):

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien CH₄) x V C₄H₁₀ = (4/1) x (3-a) L = (12 - 4a) L

Sehingga,

V CO₂ total = V CO₂ pada reaksi (i) + V CO₂ pada reaksi (ii)

10 = 3a + (12-4a)

10 = 12 - a

a = 12 -10

a = 2 liter

Jadi,

Volume gas C₃H₈ = 2 liter

Volume gas C₄H₁₀ = 3 - 2 = 1 liter

Contoh Soal 4:

Pada pembakaran sempurna campuran gas metana (CH₄) dan asetilena (C₂H₂) membutuhkan 22 mL gas oksigen dan dihasilkan 14 mL gas karbon dioksida. Tentukan volume gas metana (CH₄) dan asetilena (C₂H₂) dalam campuran!

Jawabannya:

Persamaan reaksi setara yang terjadi ketika campuran gas dibakar dengan oksigen yaitu sebagai berikut:

(i) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

(ii) C₂H₂ + 2,5O₂ → 2CO₂ + H₂O

Kita misalkan:

Volume gas CH₄ dalam campuran = a mL

Volume gas C₂H₂ dalam campuran = b mL

Dari kedua reaksi di atas, berdasarkan koefisien reaksi dapat ditentukan:

Pada reaksi (i):

V O₂ = (koefisien O₂ /koefisien CH₄) x V CH₄ = (2/1) x a mL = 2a mL

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien CH₄) x V CH₄ = (1/1) x a mL = a mL

Pada reaksi (ii):

V O₂ = (koefisien O₂ /koefisien C₂H₂) x V C₂H₂ = (2,5/1) x b mL = 2,5b mL

V CO₂ = (koefisien CO₂ /koefisien C₂H₂) x V C₂H₂ = (2/1) x b mL = 2b mL

Sehingga diperoleh 2 persamaan:

Pers (1):

V O₂ total = V O₂ pada reaksi (i) + V O₂ pada reaksi (ii)

22 = 2a + 2,5b

Pers (2):

V CO₂ total = V CO₂ pada reaksi (i) + V CO₂ pada reaksi (ii)

14 = a + 2b

14 - 2b = a

Kita substitusikan nilai a = 14 - 2b ke persamaan (1):

22 = 2(14 - 2b) + 2,5b

22 = 28 - 4b + 2,5b

4b - 2,5b = 28 - 22

1,5b = 6

b = 6/1,5

b = 4

Kita substitusikan nilai b = 4 ke persamaan (1):

22 = 2a + 2,5(4)

22 = 2a + 10

22 - 10 = 2a

12 = 2a

a = 12/2

a = 6

Jadi,

Volume gas CH₄ dalam campuran = 6 mL

Volume gas C₂H₂ dalam campuran = 4 mL

Cara Cepat (Metode Mencongak) Menghitung Jumlah Partikel, volume STP dan massa zat pada soal LCTK UHO

Lomba Cepat Tepat Kimia (LCTK) adalah lomba yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Jurusan (HMJ) Pendidikan Kimia Universitas Halu Oleo (UHO). LCTK masuk dalam bagian kegiatan tahunan Gebyar Inovasi Kimia (GIK) yang diikuti oleh siswa-siswa SMA, SMK, MA sederajat se-SULTRA. LCTK adalah lomba beregu yang tiap regu terdiri dari 3 orang siswa. Tiap-tiap sekolah yang berpartisipasi dalam LCTK maksimal mengirimkan 3 regu. 

LCTK terdiri dari 3 putaran. Putaran 1 dan putaran 2 terdiri dari 4 soal dengan durasi menjawab soal adalah 60 detik untuk soal hitungan dan 40 detik untuk soal hafalan/pemahaman. Putaran 3 adalah soal rebutan yang terdiri dari 8 soal. Pada soal putaran 3 inilah yang sering menjadi penentu kemenengan tim. Bagaimana tidak, pada putaran 3 semua tim berhak menjawab soal. Tim yang memencet bel paling cepat dan menjawab dengan benar akan mendapat poin 100. Dan apabila jawaban salah akan mendapat poin -100. Apabila ke-8 soal rebutan bisa dijawab dengan benar oleh satu tim, tim tersebut akan mendapat poin 800 yang tentu akan mendongkrak perolehan poin dan mungkin akan menjadi penentu kemenangan tim. Nah, mungkinkah untuk menjawab semua soal rebutan dengan cepat dan tepat? Insya Allah bisa...
Bagaimana caranya? Apakah ada trik yang bisa digunakan yang bisa membantu untuk menjawab soal dengan cepat.

Ada satu metode/trik yang biasa saya ajarkan kepada siswa saya yang akan mengikuti LCTK. Trik ini bisa dibilang gampang-gampang susah. Dibutuhkan konsentrasi yang sangat tinggi dari siswa jika ingin menggunakan trik ini. Dengan trik ini siswa dilatih untuk menjawab soal tanpa mencakar di atas kertas, tapi dengan mencongak (tanpa mencakar di atas kertas). Ketika siswa sudah terlatih menggunakan metode mencongak, maka hal itu akan membantu dalam menjawab soal pada putaran 3 atau babak rebutan LCTK.

Lalu bagaimana caranya agar kita bisa menjawab dengan mencongak? Berikut penjelasannya.....

Pada artikel kali ini, saya akan membahas trik menjawab soal yang paling sering muncul dalam babak rebutan yaitu soal mencari jumlah partikel, volume pada STP dan massa suatu zat. Untuk soal-soal lainnya insya Allah saya akan bahas pada artikel-artikel berikutnya.

BAGAIMANA CARA MENJAWAB SOAL MENCARI JUMLAH PARTIKEL, VOLUME PADA STP DAN MASSA SUATU DENGAN MENCONGAK????

http://example.com/sitemap_location.xml

Kunci dalam soal mencari jumlah partikel, volume pada STP dan massa suatu zat adalah membuat perbandingan-perbandingan pada tetapan volume molar pada STP dan tetapan Avogadro. Berikut perbandingan-perbandingan yang perlu dihafalkan.

Pada keadaan STP, 1 mol zat memiliki volume 22,4 liter. Kita harus membuat perbandingan untuk 2 mol, 3 mol, 4 mol, 1/2 mol, dan seterusnya.

4 mol = 89,6 liter

3 mol = 67,2 liter

2 mol = 44,8 liter

3/2 mol = 33,6 liter

1 mol = 22,4 liter

1/2 mol = 11,2 liter

1/4 mol = 5,6 liter

1/8 mol = 2,8 liter

1/16 mol = 1,4 liter

Kemudian untuk jumlah partikel, bilangan Avogadro yang dipakai pada soal LCTK adalah 6 x 10²³. Kita juga harus membuat perbandingan untuk 2 mol, 3 mol, 4 mol, 1/2 mol, dan seterusnya.

4 mol = 2,4 x 10²⁴ partikel

3 mol = 1,8 x 10²⁴ partikel

2 mol = 1,2 x 10²⁴ partikel

3/2 mol = 9 x 10²³ partikel

1 mol = 6 x 10²³ partikel

1/2 mol = 3 x 10²³ partikel

1/4 mol = 1,5 x 10²³ partikel

1/8 mol = 7,5 x 10²² partikel

1/16 mol = 3,75 x 10²² partikel

Perbandingan-perbandingan di atas wajib dihafalkan oleh peserta LCTK jika ingin dengan cepat menjawab soal mencari jumlah partikel, volume pada STP dan massa suatu zat pada soal babak rebutan. Sekarang mari kita aplikasikan pada soal-soal berikut ini.

SOAL 1
Berapa jumlah molekul dari 2,8 liter gas H₂ pada keadaan STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat 2,8 liter pada STP adalah 1/8 mol. Sehingga jumlah molekulnya untuk 1/8 mol adalah 7,5 x 10²² molekul gas H₂.

SOAL 2
Berapa jumlah molekul dari 28 liter gas H₂ pada keadaan STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat tidak ada volume 28 liter pada STP, yang ada hanya 2,8 liter yaitu 1/8 mol. Sehingga untuk 28 liter pada STP jumlah molnya adalah 10/8 mol. Maka jumlah molekulnya untuk 10/8 mol adalah 7,5 x 10²³ molekul gas H₂.

SOAL 3
Berapa jumlah molekul dari 0,28 liter gas H₂ pada keadaan STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat tidak ada volume 0,28 liter pada STP, yang ada hanya 2,8 liter yaitu 1/8 mol. Sehingga untuk 28 liter pada STP jumlah molnya adalah 1/80 mol. Maka jumlah molekulnya untuk 1/80 mol adalah 7,5 x 10²¹ molekul gas H₂.

SOAL 4
Berapa volume dari 9 x 10²³ molekul gas CO₂ pada STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat untuk 9 x 10²³ molekul adalah 3/2 mol. Sehingga volume gas CO₂ untuk 3/2 mol adalah 33,6 liter.

SOAL 5
Berapa volume dari 9 x 10²² molekul gas CO₂ pada STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat tidak ada jumlah molekul untuk 9 x 10²² yang ada hanya 9 x 10²³ molekul yaitu 3/2 mol. Sehingga untuk 9 x 10²² molekul jumlah molnya adalah 3/20 mol. Sehingga volume gas CO₂ untuk 3/20 mol adalah 3,36 liter.

SOAL 6
Berapa volume dari 9 x 10²⁴ molekul gas CO₂ pada STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat tidak ada jumlah molekul untuk 9 x 10²⁴ yang ada hanya 9 x 10²³ molekul yaitu 3/2 mol. Sehingga untuk 9 x 10²⁴ molekul jumlah molnya adalah 30/2 mol. Sehingga volume gas CO₂ untuk 30/2 mol adalah 336 liter.

Bagaimana adik-adik? Mudah bukan? Jika kalian terus berlatih maka pada saat lomba kalian akan mengetahui jawaban dari soal bahkan sesaat setelah soal dibacakan.

Lalu bagaimana dengan soal untuk mencari massa?
Untuk soal mencari massa, tentu hal ini akan membutuhkan data Mr dari suatu senyawa. Oleh karena itu, kalian wajib menghafal Mr dari senyawa yang sering muncul pada soal LCTK. Berikut Mr dari beberapa senyawa yang sering muncul pada soal LCTK.

Mr H2O = 18 gram/mol

Mr CO₂ = 44 gram/mol

Mr C₃H₈ = 44 gram/mol

Mr CO(NH₂)₂ = 60 gram/mol

Mr CH₃COOH = 60 gram/mol

Mr CaCO₃ = 100 gram/mol

Mr Fe₂O₃ = 160 gram/mol

Mr C₆H₁₂O₆ = 180 gram/mol

Mr C₁₂H₂₂O₁₁ = 342 gram/mol

Sekarang..mari kita aplikasikan pada soal-soal berikut ini...

SOAL 1
Berapa massa dari 11,2 liter gas CO₂ pada STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat, volume gas 11,2 liter pada STP adalah 1/2 mol. Sehingga massa CO₂ adalah 1/2 dari Mrnya yaitu 1/2 dari 44 adalah 22 gram.

SOAL 2
Berapa massa dari 1,12 liter gas CO₂ pada STP?
JAWAB:
Pada perbandingan yang telah kita buat, tidak ada volume 1,12 liter. Yang ada hanya volume gas 11,2 liter pada STP yaitu 1/2 mol. Sehingga untuk 1,12 liter jumlah molnya adalah 1/20 mol. Maka massa CO₂ adalah 1/20 dari Mrnya yaitu 1/20 dari 44 adalah 2,2 gram.

Untuk soal mencari massa senyawa yang lain nanti latihan sendiri ya..semoga adik-adik yang punya keinginan ikut LCTK bisa mahir menjawab soal dengan mencongak. Kalian pasti bisa...!!! Kuncinya adalah latihan dengan konsisten.