Soal-soal Stoikiometri

Soal-soal stoikiometri memang tidak sulit kalau setingkat pelajaran di SMA biasa. Kebanyakan memang berkutat pada hitungan matematis saja. Namun kadang kita menjumpai soal-soal unik yang memerlukan pemikiran ekstra dalam penyelesaiannya. Soal-soal stoikiometri seperti apakah itu? Tulisan ini akan memberikan sedikit gambaran tentang hal itu. Soal-soal ini dirangkum dan diadaptasi dari berbagai sumber. Tulisan diperuntukkan bagi siswa-siswa yang punya minat besar dalam mendalami kimia.


Stoikiomteri Soal–1: 

4 g sampel M₂S₃ berubah menjadi MO₂ dan kehilangan massa 0,277 g. Berapakah massa molar 
(berat atom) M tersebut? Ar S = 32; Ar O = 16

Pembahasan Stoikiomteri Soal–1: 

Tuliskan bagaimana reaksi yang terjadi dari M₂S₃ berubah menjadi MO₂: 
M₂S₃ + 5O₂ → 2MO₂ + 3SO₂

Beberapa data yang dapat diketahui dari soal tadi: 
a. Massa M dalam M₂S₃ = massa M dalam 2MO₂
b. Misal x = massa molar M. 

M₂S₃ → $ \frac{2x}{2x + (3 \times 32)} = \frac {2x}{(2x + 96)}$

2MO₂ → $ \frac{2x}{2x + (4 \times 16)} = \frac {2x}{(2x + 64)}$

Hitung massa M dalam M₂S₃ dan M dalam 2MO₂: 
M dalam M₂S₃ → $ 4~g \times   \frac {2x}{(2x + 96)}$ 

M dalam 2MO₂ → $ 3,723~g \times  \frac {2x}{(2x + 64)}$

Ingat bahwa massa M dalam M₂S₃ = 2MO₂: 
\begin{align*}
4~g \times   \frac {2x}{(2x + 96)}& = 3,723~g \times  \frac {2x}{(2x + 64)}\\
\frac {4~g \times 2x}{(2x + 96)} &=   \frac {3,723~g \times 2x}{(2x + 64)}\\
\frac {8}{(2x + 96)} &= \frac {7,446}{(2x + 64)}\\ 
8 \times (2x + 64) &= 7,446 \times (2x + 96)\\
16x + 512 &= 14,892x + 714,816\\ 
1,108x &= 202,816\\ 
x &= 183,05~g/mol\\
\end{align*}

Stoikiomteri Soal–2: 

2,077 g sampel suatu unsur yang massa atomnya antara 40 dan 55, bereaksi dengan oksigen membentuk 3,708 g suatu oksida. Tentukan massa molekul oksida tersebut dan tentukan pula unsur apakah yang dimaksud. 

Pembahasan Stoikiomteri Soal –2: 

Tentukan jumlah mol oksigen yang terlibat dalam reaksi tersebut: 
Massa oksigen = 3,708 g – 2,077 g = 1,631 g 
Jumlah mol oksigen dalam oksida M_xO_y = 1,631 g ÷16 g/mol = 0,102 mol 

Tentukan massa molar unsur M, jika rumus kimianya adalah MO 
→ jumlah mol M = jumlah mol O = 0,102 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,102 mol = 20,36 g/mol

Karena sudah ditentukan bahwa massa molar unsur tersebut antara 40 dan 55 maka dipastikan bahwa rumus molekul oksida tersebut bukan MO. 

Tentukan massa molar unsur M, jika rumus kimianya adalah MO₂: 
→ jumlah mol M = ½ jumlah mol O = ½ 0,102 = 0,0051 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,051 mol = 40,73 g/mol 

Ini sepertinya telah memenuhi syarat karena massa molar unsur tersebut di atas 40 dan di bawah 55. Tapi tunggu dulu sampai kita yakin dengan pembuktian berikutnya.

Bagaimana jika rumus kimianya adalah M₂O₃, ok kita lihat hitungannya saja.
→ jumlah mol M = 2/3 × jumlah mol O = 2/3 × 0,102 = 0,068 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,068 mol = 30,54 g/mol
Oke ini tidak memenuhi kriteria soal. 

Bagaimana jika rumus kimianya adalah M₂O, kita lihat hitungannya saja.
→ jumlah mol M = 2 × jumlah mol O = 2 × 0,102 = 0,204 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,204 mol = 10,18 g/mol 
Oke ini tidak memenuhi kriteria soal.

sampai di sini kita coba simpulkan bahwa unsur tersebut memiliki massa molar sebesar 40,73 g/mol dan memiliki rumus molekul MO₂. Kalau kita cek di tabel periodik unsur yang mendekati massa molar 40,73 adalah unsur Ca. Mungkinkah Ca memiliki bilangan oksidasi +4, jawabannya memang mungkin saja karena ia dapat membentuk senyawa kalsium peroksida, CaO2. Masihkah ada kemungkinan lain? Kita perlu mencoba rumus molekul yang lain yang mungkin dan memenuhi syarat dari soal tadi.

Misalnya M₂O₅ (mengapa kita coba ini, karena ada logam yang memiliki bilangan oksidasi +5!!! Oke kita lihat hitungannya:
→ jumlah mol M = 2/5 jumlah mol O = 2/5 × 0,102 mol = 0,0408 mol
Massa molar unsur M = 2,077 g / 0,0408 mol = 50,91 g/mol

Nah massa molar ini juga masuk dalam ketentuan soal ini terletak antara 40 dan 55. Kita periksa unsur apakah itu? Dalam tabel periodik 50,91 ini mendekati massa molar unsur V (vanadium), vanadium juga memiliki bilangan oksidasi +5 jadi ini juga sesuai dengan soal di atas, ada oksida V₂O₅.