Menentukan Sisa Zat Setelah Reaksi Besi Dengan Oksigen

October 13, 2025 by Scholario Team 55 views

Hey guys! Kali ini kita akan membahas soal kimia yang cukup menarik, yaitu tentang reaksi antara logam besi dengan oksigen di udara. Soal ini melibatkan konsep stoikiometri, yang merupakan perhitungan kuantitatif dalam reaksi kimia. Kita akan mencari tahu zat apa yang tersisa setelah reaksi berlangsung. Yuk, kita bahas lebih detail!

Soal dan Pembahasannya

Soalnya begini:

Logam besi di udara dapat teroksidasi menghasilkan Fe₂O₃ menurut persamaan:

$4Fe(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2Fe_2O_3(s)$

Jika 14 g besi bereaksi dengan 8 g gas O₂, zat yang tersisa setelah reaksi berlangsung adalah… (Ar O=16, Fe=56)

Untuk menjawab soal ini, kita perlu memahami beberapa konsep dasar stoikiometri. Stoikiometri adalah cabang ilmu kimia yang membahas tentang hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam reaksi kimia. Dalam soal ini, kita akan menggunakan konsep mol, massa molar, dan pereaksi pembatas.

Langkah 1: Menghitung Mol Masing-Masing Reaktan

Langkah pertama adalah menghitung jumlah mol dari masing-masing reaktan, yaitu besi (Fe) dan oksigen (O₂). Kita akan menggunakan rumus:

$\text{mol} = \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}}$

Mol Besi (Fe)

Massa besi (Fe) = 14 g Massa molar besi (Fe) = 56 g/mol

$\text{mol Fe} = \frac{14 \text{ g}}{56 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol}$

Mol Oksigen (O₂)

Massa oksigen (O₂) = 8 g Massa molar oksigen (O₂) = 2 * Ar O = 2 * 16 g/mol = 32 g/mol

$\text{mol O₂} = \frac{8 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol}$

Langkah 2: Menentukan Pereaksi Pembatas

Pereaksi pembatas adalah reaktan yang habis lebih dulu dalam reaksi kimia dan menentukan jumlah produk yang dihasilkan. Untuk menentukan pereaksi pembatas, kita bandingkan perbandingan mol reaktan dengan koefisien reaksinya.

Persamaan reaksi:

$4Fe(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2Fe_2O_3(s)$

Perbandingan mol Fe dengan koefisiennya: $\frac{0.25 \text{ mol}}{4} = 0.0625$
Perbandingan mol O₂ dengan koefisiennya: $\frac{0.25 \text{ mol}}{3} = 0.0833$

Karena perbandingan mol Fe lebih kecil, maka besi (Fe) adalah pereaksi pembatas. Ini berarti besi akan habis bereaksi lebih dulu.

Langkah 3: Menghitung Mol Oksigen yang Bereaksi

Karena besi adalah pereaksi pembatas, kita gunakan mol besi untuk menghitung mol oksigen yang bereaksi. Dari persamaan reaksi, 4 mol Fe bereaksi dengan 3 mol O₂. Jadi:

$\text{mol O₂ yang bereaksi} = \frac{3}{4} \times \text{mol Fe} = \frac{3}{4} \times 0.25 \text{ mol} = 0.1875 \text{ mol}$

Langkah 4: Menghitung Mol Oksigen Sisa

Untuk menghitung mol oksigen sisa, kita kurangkan mol oksigen awal dengan mol oksigen yang bereaksi:

$\text{mol O₂ sisa} = \text{mol O₂ awal} - \text{mol O₂ yang bereaksi} = 0.25 \text{ mol} - 0.1875 \text{ mol} = 0.0625 \text{ mol}$

Langkah 5: Menghitung Massa Oksigen Sisa

Terakhir, kita hitung massa oksigen sisa dengan mengalikan mol oksigen sisa dengan massa molarnya:

$\text{massa O₂ sisa} = \text{mol O₂ sisa} \times \text{massa molar O₂} = 0.0625 \text{ mol} \times 32 \text{ g/mol} = 2 \text{ g}$

Kesimpulan

Setelah reaksi berlangsung, zat yang tersisa adalah 2 gram oksigen (O₂). Jadi, jawaban yang tepat adalah opsi yang menunjukkan 2 gram oksigen.

Pembahasan Mendalam Konsep Stoikiometri

Guys, stoikiometri ini penting banget dalam kimia. Dengan stoikiometri, kita bisa memprediksi berapa banyak reaktan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah produk tertentu, atau sebaliknya. Nah, mari kita bahas lebih dalam beberapa konsep penting dalam stoikiometri ini.

1. Konsep Mol

Mol adalah satuan jumlah zat dalam kimia. Satu mol mengandung sekitar 6.022 x 10²³ entitas (atom, molekul, ion, dll.). Angka ini dikenal sebagai bilangan Avogadro. Konsep mol ini sangat penting karena memungkinkan kita untuk menghubungkan massa zat dengan jumlah partikelnya.

Misalnya, 1 mol besi (Fe) memiliki massa 56 gram, yang merupakan massa molar besi. Jadi, kalau kita punya 56 gram besi, itu artinya kita punya 1 mol besi. Simpel, kan?

2. Massa Molar

Massa molar adalah massa satu mol suatu zat, biasanya dinyatakan dalam gram per mol (g/mol). Massa molar suatu unsur sama dengan massa atom relatif (Ar) unsur tersebut dalam tabel periodik. Untuk senyawa, massa molar dihitung dengan menjumlahkan massa molar semua atom dalam rumus kimia senyawa tersebut.

Contohnya, massa molar air (H₂O) dihitung sebagai berikut:

Massa molar H = 1 g/mol (Ar H = 1)
Massa molar O = 16 g/mol (Ar O = 16)
Massa molar H₂O = (2 * 1) + 16 = 18 g/mol

3. Pereaksi Pembatas dan Pereaksi Berlebih

Seperti yang sudah kita bahas sebelumnya, pereaksi pembatas adalah reaktan yang habis lebih dulu dalam reaksi. Pereaksi pembatas ini menentukan seberapa banyak produk yang bisa dihasilkan. Sedangkan pereaksi berlebih adalah reaktan yang jumlahnya lebih dari yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan pereaksi pembatas.

Analogi sederhananya, bayangkan kita mau bikin roti sandwich. Kita punya 10 lembar roti dan 7 potong daging. Dalam hal ini, roti adalah pereaksi berlebih (karena kita punya lebih banyak dari yang dibutuhkan) dan daging adalah pereaksi pembatas (karena akan habis lebih dulu). Kita cuma bisa bikin 7 sandwich, meskipun kita punya 10 lembar roti.

4. Stoikiometri Reaksi

Stoikiometri reaksi melibatkan penggunaan koefisien dalam persamaan reaksi kimia untuk menentukan perbandingan mol antara reaktan dan produk. Koefisien ini menunjukkan jumlah relatif mol setiap zat yang terlibat dalam reaksi.

Misalnya, dalam reaksi:

$2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)$

Koefisien 2 di depan H₂ dan H₂O menunjukkan bahwa 2 mol hidrogen bereaksi dengan 1 mol oksigen untuk menghasilkan 2 mol air. Perbandingan mol ini penting untuk menghitung jumlah zat yang terlibat dalam reaksi.

Tips dan Trik Mengerjakan Soal Stoikiometri

Nah, biar kalian makin jago dalam mengerjakan soal stoikiometri, berikut beberapa tips dan trik yang bisa kalian gunakan:

Pastikan Persamaan Reaksi Sudah Setara: Persamaan reaksi yang setara sangat penting karena memberikan perbandingan mol yang benar antara reaktan dan produk. Kalau persamaan reaksinya belum setara, hasilnya pasti salah.
Ubah Massa ke Mol: Hampir semua perhitungan stoikiometri dilakukan dalam mol. Jadi, kalau soal memberikan massa, ubah dulu ke mol menggunakan rumus: $\text{mol} = \frac{\text{massa}}{\text{massa molar}}$ .
Tentukan Pereaksi Pembatas: Ini adalah langkah kunci. Pereaksi pembatas akan menentukan jumlah produk yang dihasilkan. Bandingkan perbandingan mol reaktan dengan koefisien reaksinya untuk menentukan pereaksi pembatas.
Gunakan Perbandingan Koefisien: Setelah tahu pereaksi pembatas, gunakan perbandingan koefisien dalam persamaan reaksi untuk menghitung mol zat lain yang terlibat.
Periksa Kembali Jawaban: Setelah selesai menghitung, periksa kembali jawaban kalian. Pastikan satuan yang digunakan sudah benar dan jawaban kalian masuk akal.

Contoh Soal Lain dan Pembahasannya

Biar makin mantap, kita coba bahas contoh soal lain ya:

Berapa gram oksida magnesium (MgO) yang dihasilkan dari reaksi 6 gram magnesium (Mg) dengan oksigen berlebih? (Ar Mg = 24, O = 16)

Langkah 1: Tulis Persamaan Reaksi Setara

$2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s)$

Langkah 2: Hitung Mol Magnesium

$\text{mol Mg} = \frac{6 \text{ g}}{24 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol}$

Langkah 3: Karena Oksigen Berlebih, Mg adalah Pereaksi Pembatas

Langkah 4: Gunakan Perbandingan Koefisien untuk Menghitung Mol MgO

Dari persamaan reaksi, 2 mol Mg menghasilkan 2 mol MgO. Jadi:

$\text{mol MgO} = \text{mol Mg} = 0.25 \text{ mol}$

Langkah 5: Hitung Massa MgO

Massa molar MgO = Ar Mg + Ar O = 24 + 16 = 40 g/mol

$\text{massa MgO} = 0.25 \text{ mol} \times 40 \text{ g/mol} = 10 \text{ g}$

Jadi, dihasilkan 10 gram oksida magnesium (MgO).

Kesimpulan Akhir

Okay guys, kita sudah membahas tuntas tentang cara menentukan sisa zat setelah reaksi, konsep stoikiometri, dan tips mengerjakan soal stoikiometri. Intinya, stoikiometri ini butuh pemahaman konsep yang kuat dan latihan soal yang banyak. Jangan lupa untuk selalu menulis persamaan reaksi yang setara, mengubah massa ke mol, dan menentukan pereaksi pembatas.

Semoga penjelasan ini bermanfaat ya! Kalau ada pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya. Semangat terus belajarnya!