contoh soal- soal kimia

1. Ada dua senyawa wujudnya gas, terbuat dari unsur X dan Y. Senyawa A mengandung 30,43% X dan 69,57% Y ; senyawa B mengandung 63,64% X dan 36,36% Y (% massa). Pada keadaan standar unsur X dan Y memiliki wujud gas namun Anda harus memperkirakan apakah gas–gas tersebut mono–atomik, di–atomik atau tri–atomik. Pada suhu tertentu 1 volum gas X dapat bereaksi dengan 2 volum gas Y membentuk 2 volum senyawa A. Jika 2 volume gas X bereaksi dengan 1 volum gas Y membentuk 2 volum senyawa B.

1.                 Hitung perbandingan massa atom X terhadap Y [6]

2.                 Perkirakan rumus sesungguhnya gas X dan Y [6]

3.                 Tuliskan persamaan reaksi yang mungkin untuk terbentuknya senyawa A dan B [8]

Pembahasan soal 1.
Perbandingan volum = perbandingan mol untuk keadaan standar. Volume X dapat dimaknai sebagai jumlah mol X dan volume Y dapat dimaknai jumlah mol Y.
Kita memanfaatkan informasi pada deretan kata pada soal itu. X dan Y adalah gas pada keadaan standar kemungkinannya adalah gas H₂, He, N₂, O₂, O₃, F₂, Cl₂. Di antara gas–gas tersebut yang mungkin membentuk senyawa XY₂ dan X₂Y hanyalah gas N₂ dan O₂ maka gas yang lain dapat diabaikan.

Jadi XY₂ itu adalah NO₂ dan X₂Y itu adalah N₂O
Kesimpulannya X adalah gas N₂ dan Y adalah gas O₂

Reaksi: X + 2 Y → 2A sehingga persamaan reaksi yang mungkin adalah N₂ + 2O₂ ⟶ 2NO₂
Reaksi: 2X + Y →  2B sehingga persamaan reaksi yang mungkin adalah 2N₂ + O₂ ⟶ 2N₂O

Pembuktian untuk memastikannya dapat digunakan data dari senyawa A (senyawa NO₂)
Untuk NO₂   ⟶ % N = {14 ÷ (14+32)} × 100% = 30,43 % ….. terbukti (sesuai data yang diberikan)
Untuk NO₂   ⟶ % O = {32 ÷ (14+32)} × 100% = 69,57 % ….. terbukti (sesuai data yang diberikan)

Perhitungan perbandingan untuk senyawa B (senyawa NO₂)
Untuk N₂O   ⟶ % N = {28 ÷ (28+16)} × 100% = 63,64 %
Untuk N₂O  ⟶ % O = {16 ÷ (28+16)} × 100% = 36,36 %
Jawaban:

1.                 Perbandingan massa X (N) dan Y (O) pada
massa N : massa O = 14 : 16 = 0,875 atau massa O : massa N = 16 : 14 = 1,14

2.                 Perkiraan rumus sesungguhnya X adalah N₂ dan Y adalah O₂

3.                 Persamaan reaksi yang mungkin untuk
Senyawa A : Reaksi: X + 2 Y ⟶ 2A persamaan reaksi yang mungkin N₂ + 2O₂ ⟶ 2NO₂
Senyawa B : Reaksi: 2X + Y ⟶ 2B persamaan reaksi yang mungkin 2N₂ + O₂ ⟶ 2N₂O

PEMBAHASAN SOAL NO. 2

2. Suatu wadah bervolume 2,125 L berisi gas belerang dioksida, dengan tekanan 0,75 atm pada 80 ^oC dihubungkan dengan pipa berkeran ke wadah lain berukuran 1,5 L berisi gas oksigen bertekanan 0,5 atm pada suhu yang sama.

i.                        Hitung fraksi mol gas belerang dioksida ketika kedua gas dicampurkan dengan membuka keran pipa penghubung kedua wadah (asumsikan kedua gas itu tidak bereaksi dan volum pipa penghubung kedua wadah tersebut dapat diabaikan) [3]

Pembahasan:

n SO₂ = PV/RT = (0,75 x 2,125) : (0,08206 x (273+80)) = 1,59375 : 28,96718 = 0,055 mol
n O₂ = PV/RT = (0,5 x 1,5) : (0,08206 x (273+80)) = 0,75 : 28,96718 = 0,025 mol
Fraksi mol SO₂ = n SO₂ : (n SO₂ + n O₂) = 0,055 : (0,055 + 0,026) = 0,68
Fraksi mol O₂ = 1 – 0,68 = 0,32

ii.                        Tentukan tekanan total setelah pencampuran gas dalam wadah tersebut [3]

Pembahasan:
P SO₂ dalam campuran = n SO₂ .R.T/V total = {0,055 x 0.08206 x (273+80)}/3,625 = 0,44 atm
P O₂ dalam campuran = n O₂ .R.T/V total = {0,026 x 0.08206 x (273+80)}/3,625 = 0,21 atm
P total = P SO₂ + P O₂ = 0,44 atm + 0,21 atm = 0,65 atm

iii.                        Hitung tekanan parsial gas belerang dioksida, setelah pencampuran tersebut [3]

Pembahasan:
P SO₂ = fraksi mol SO₂ x P total = 0,68 x 0,65 atm = 0,44 atm

iv.                        Jika dalam wadah tersebut terdapat katalis sehingga campuran gas bereaksi membentuk gas belerang trioksida, hitunglah fraksi mol gas belerang dioksida yang masih tersisa setelah terjadi reaksi sempurna [3]

v.                        Hitung pula tekanan total setelah reaksi berlangsung sempurna [3]

Pembahasan:
P SO₂ dalam campuran = n SO₂ .R.T/V total = {0,003 x 0.08206 x (273+80)}/3,625 = 0,03 atm
P SO₃ dalam campuran = n SO₃ .R.T/V total = {0,052 x 0.08206 x (273+80)}/3,625 = 0,41 atm
P total = P SO₂ + P SO₃ = 0,02586 atm + 0,41379 atm = 0,44 atm

vi.                        Tentukan volum gas belerang dioksida, SO₂, yang berefusi pada saat 0,50 cm³ belerang trioksida (telah berefusi keluar dari wadah tersebut) [3]

Difusi adalah proses perlahan pencampuran dua gas bersama-sama.
Efusi adalah proses yang terjadi ketika gas diizinkan untuk keluar dengan sendirinya dari wadah melalui lubang kecil.
Hukum Graham menyatakan tingkat di mana gas akan menyebar berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa molar–nya. Ini berarti gas ringan menyebar dengan cepat dan gas berat menyebar perlahan-lahan.
Berdasarkan hukum Graham, bahwa laju efusi itu berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa molarnya.

Pembahasan:
V_rmsSO₂/V_rmsSO₃ = √(Massa molar SO₃/Massa molar SO₂)
V_rmsSO₂/V_rmsSO₃ = √(80/64) = 1,12
Artinya laju efusi SO₂ 1,12 lebih cepat dari SO₃, jadi ketika volum 0,50 cm³ maka volume SO₂ yang berefusi sudah 1,12 x 0,50 cm³ = 0,56 cm³

PEMBAHASAN SOAL NO. 3

3.Barium peroksida dapat dibuat dari reaksi kesetimbangan barium oksida dengan oksigen pada tekanan dan temperatur tertentu. Sebanyak 1 g sampel yang mengandung campuran barium oksida dan barium peroksida direaksikan dengan asam sulfat, terbentuk 1,49 g endapan putih yang dipisahkan dari filtratnya. Filtrat tersebut dapat bereaksi dengan kalium iodida dalam asam menghasilkan 1,18 x 10^–3 mol iodin.

a.                 Tuliskan persamaan reaksi pembuatan barium peroksida [2]

2BaO_(s) + O_2(g) → 2BaO_2(s)

b.                 Tuliskan persamaan reaksi–reaksi yang mungkin terjadi antara sampel di atas dengan asam sulfat [4]

BaO + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O
BaO₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O₂
BaO + BaO₂ + 2H₂SO₄ → 2BaSO₄ + H₂O₂ + H₂O

c.                 Tuliskan pula persamaan reaksi filtrat dengan kalium iodida dalam asam [4]

H₂O₂ + 2 I^– + K⁺ + 2H⁺ → I₂ + 2H₂O + K⁺

d.                 Bagaimana cara praktis mengetahui jumlah iodida yang dihasilkan pada reaksi tersebut? Tuliskan persamaan reaksi selengkapnya. [5]

Cara praktis mengetahui jumlah iodida adalah dengan membandingkan jumlah mol H₂O₂ berdasarkan perbandingan koefisien masing–masing zat. Dari persamaan reaksi dapat diketahui I₂ yang dihasilkan setara dengan jumlah mol H₂O₂.
H₂O₂ + 2 I^– + 2H⁺ → I₂ + 2H₂O

e.                 Hitung persen massa oksida–oksida yang terkandung dalam sampel tersebut [8]

Cara penyelesaian adalah berangkat dari jumlah mol iodin (1,18 x 10^–3 mol) dengan perbandingan koefisien reaksi.
Mol BaO₂ = mol H₂O₂ = mol I₂
Mol BaO₂ = 1,18 x 10^–3 mol
Massa BaO₂ = jumlah mol BaO₂ x massa molar BaO₂
Massa BaO₂ = 1,18 x 10^–3 mol x (137 + 2(16)) g/mol = 1,18 x 10^–3 mol x 169 g/mol = 0,2 g
Massa BaO = massa sampel – massa BaO₂ = 1 g – 0,2 g = 0,8 g
Persen massa BaO₂ dalam sampel = 0,2 g/1 g x 100% = 20%
Persen massa BaO dalam sampel = 0,8 g/1 g x 100% = 80%