Kimia Kelas 10 - 16. KONSEP MOL II

K-13 Kelas X kimia KONSEP MOL II Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut. 1. Memahami hubungan mol dengan jumlah partikel. 2. Memahami hubungan mol dengan massa. 3. Memahami hubungan mol dengan volume. 4. Dapat menyelesaikan soal-soal terkait hubungan mol dengan jumlah partikel, massa, dan volume. A. Mol Mol adalah satuan dalam ilmu kimia yang digunakan untuk menentukan jumlah partikel dalam suatu materi. Satu mol mengandung 6,02 × 1023 partikel. Jika terdapat 10 mol dalam suatu zat, maka jumlah partikel dari zat tersebut adalah 10 × 6,02 × 1023. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut. Contoh: 1 mol = 1 × 6,02 × 1023 partikel 5 mol = 5 × 6,02 × 1023 partiekel. Berdasarkan contoh tersebut, hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dirumuskan sebagai berikut. Jumlah partikel = mol × L (bilangan Avogadro) = mol × 6,02 × 1023

B. Massa Molar Massa molar adalah massa dari satu mol zat yang nilainya sama dengan massa atom relatif (Ar) untuk atom atau massa molekul relatif (Mr) untuk senyawa. Massa molar = Ar, untuk atom Massa molar = Mr, untuk senyawa Contoh Soal 1 Diketahui Ar H = 1, O = 16, dan Fe = 56. Tentukan: a. massa molar dari Fe; b. massa dari 5 mol Fe; c. massa molar dari H2O; dan d. massa dari 5 mol H2O. Jawab: a. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa molar Fe = Ar Fe = 6 g/mol Jadi, massa molar dari Fe adalah 56 g/mol. b. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa 1 mol Fe = 1 mol × Ar Fe Massa 5 mol Fe = 5 mol × 56 = 280 g Jadi, massa dari 5 mol Fe adalah 280 g. c. Mula-mula, tentukan Mr H2O. Mr H2O = (2 × Ar H) + (1 × Ar O) = (2 × 1) + (1 × 16) = 18 Kemudian, gunakan definisi massa molar untuk menentukan jawabannya. Massa molar H2O = Mr H2O = 18 g/mol Jadi, massa molar dari H2O adalah 18 g/mol. 2

d. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa 1 mol H2O = 1 mol × Mr H2O Massa 5 mol H2O = 5 mol × 18 = 90 g Jadi, massa dari 5 mol H2O adalah 90 g. Berdasarkan contoh soal tersebut, dapat diperoleh beberapa rumus berikut. Massa (gram) = mol × Ar, untuk atom Massa (gram) = mol × Mr, untuk senyawa mol = massa (gram) Mr atau Ar Mr atau Ar = massa (gram) mol C. Volume Molar Volume molar adalah volume dari 1 mol gas yang diukur pada keadaan STP (Standard Temperature and Pressure), yaitu pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm. Volume molar gas setara dengan 22,4 liter. Volume (STP) = mol × 22,4 liter Contoh Soal 2 Tentukan volume molar dari gas NH3 pada keadaan STP! Jawab: Berdasarkan definisi volume molar, diperoleh: Volume molar gas NH3 (STP) = 1 mol × 22,4 liter = 22,4 liter Jadi, volume molar dari gas NH3 pada keadaan STP adalah 22,4 liter. 3

Contoh Soal 3 Tentukan volume dari 5 mol gas NH3 pada keadaan STP! Jawab: Pada keadaan STP, volume gas dapat dihitung dengan cara berikut. Volume (STP) = mol × 22,4 liter Volume gas NH3 (STP) = 5 mol × 22,4 liter = 112 liter Jadi, volume dari 5 mol gas NH3 pada keadaan STP adalah 112 liter. Berdasarkan penjelasan tersebut, hubungan mol dengan jumlah partikel, massa, dan volume dapat dirangkum dalam bagan berikut. Jum)mlaahrgP(aarstiskaeMl →←×r6M,0ua2ta×rA1×023 lmomol ←×: AArraattaauuMMrr→ Mleaksistraa(Pghraamlm) uJ : 6r,M02ua×ta1rA0:23 r2e2t,il44li,t2e2r×:↑↓↓↑×: r2e2t,il44li,t2e2r VeomlumloeV ()SmTPta=10;Co oC0;1=aPtmTS)( Pada keadaan tidak standar, volume gas dapat ditentukan dengan tiga rumus berikut. 1. Jika diukur pada suhu (T°C) dan tekanan (P atm) tertentu, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut. PV = nRT Keterangan: 2. P = tekanan gas (atm); V = volume gas (L); n = jumlah mol gas (mol); R = konstanta gas (0,082 L.atm/mol.K); T = suhu gas (K); 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg; dan T (K) = t°C + 273. Jika diukur pada keadaan RTP (Room Temperature and Pressure), yaitu pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut. Volume = mol × 24 liter 4

3. Jika dibandingkan dengan gas lain pada suhu dan tekanan tertentu, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut. n1 = n2 V1 V2 Keterangan: n1 = mol gas 1; V1 = volume gas 1; n2 = mol gas 2; dan V2 = volume gas 2. Contoh Soal 4 Terdapat 8,8 gram gas CO2 (Ar C = 12, O = 16). Tentukan: a. jumlah molekul CO2; b. volume CO2 diukur pada keadaan STP; c. volume CO2 diukur pada keadaan RTP; d. volume CO2 diukur pada suhu 27oC dan tekanan 2 atm (R = 0,082 L.atm/mol.K); dan e. volume CO2 diukur pada keadaan yang sama ketika 1,6 gram gas O2 memiliki volume 1 liter. Jawab: Mula-mula, tentukan massa molekul relatif dan mol CO2. Mr CO2 = (1 × Ar C) + (2 × Ar O) = (1 × 12) + (2 × 16) = 44 Mol CO2 = massa Mr = 8, 8 44 = 0,2 mol 5

Dengan demikian, diperoleh: a. Jumlah molekul CO2 = mol CO2 × 6,02 × 1023 = 0,2 mol × 6,02 × 1023 = 1,204 × 1023 molekul Jadi, jumlah molekul CO2 adalah 1,204 × 1023 molekul. b. Volume CO2 (STP) = mol CO2 × 22,4 liter = 0,2 mol × 22,4 liter = 4,48 liter Jadi, volume CO2 pada keadaan STP adalah 4,48 liter. c. Volume CO2 (RTP) = mol CO2 × 24 liter = 0,2 mol × 24 liter = 4,8 liter Jadi, volume CO2 pada keadaan RTP adalah 4,8 liter. d. Diketahui: T (K) = 27 + 273 = 300 K P = 2 atm R = 0,082 L.atm/mol.K Dengan demikian, diperoleh: PV = nRT ⇔ V = nRT P ⇔ V = 0, 2 mol× 0, 082 L.atm / mol.K × 300 K 2 atm ⇔ V = 2, 46 L Jadi, volume CO2 yang diukur pada suhu 27oC dan tekanan 2 atm adalah 2,46 L. e. Diketahui: massa O2 = 1,6 gram volume O2 = 1 liter Tentukan dahulu massa molekul relatif dan mol O2. Mr O2 = 2 × Ar O = 2 × 16 = 32 6

Mol O2 = massa O2 Mr O2 = 1, 6 gram 32 = 0,05 mol Dengan demikian, diperoleh: mol CO2 = mol O2 volume CO2 volume O2 ⇔ 0,2 mol = 0, 05 mol volume CO2 1L ⇔ volume CO2 = 0,2 mol×1L 0, 05 mol ⇔ volume CO2 = 4 L Jadi, volume CO2 yang diukur pada keadaan yang sama ketika 1,6 gram gas O2 memiliki volume 1 liter adalah 4 liter. Contoh Soal 5 Terdapat 5,6 liter gas O2 pada keadaan STP. Jika Ar O = 16 dan Ar N = 14, maka tentukan: a. jumlah molekul O2; b. jumlah atom O; c. massa O2; d. volume O2 diukur pada keadaan RTP; e. volume O2 diukur pada suhu 27°C dan tekanan 152 cmHg; dan f. volume O2 diukur pada keadaan yang sama ketika volume 1,5 gram gas NO 1 liter. Jawab: Mula-mula, tentukan massa molekul relatif dan mol O2. Mr O2 = 2 × Ar O = 2 × 16 = 32 Mol O2 = volume O2 (STP) 22, 4 L = 5, 6 L 22, 4 L = 0,25 mol 7

Dengan demikian, diperoleh: a. Jumlah molekul O2 = mol O2 × 6,02 × 1023 = 0,25 mol × 6,02 × 1023 = 1,505 × 1023 molekul Jadi, jumlah molekul O2 adalah 1,505 × 1023 molekul. b. Jumlah atom O dapat ditentukan dengan perbandingan koefisien berikut. O2 → 2O 1, 505 × 1023 2 × 1,505 × 1023 1 = 3,01 × 1023 atom Jadi, jumlah atom O adalah 3,01 × 1023 atom. c. Massa O2 = mol O2 × Mr O2 = 0,25 mol × 32 = 8g Jadi, massa O2 adalah 8 g. d. Volume O2 (RTP) = mol O2 × 24 liter = 0,25 mol × 24 liter = 6 liter e. Diketahui: T (K) = 27 + 273 = 300 K P = 152 cmHg = 152 = 2 atm 76 R = 0,082 L.atm/mol.K Dengan demikian, diperoleh: PV = nRT ⇔ V = nRT P ⇔ V = 0, 25 mol × 0, 082L.atm / mol.K × 300 K 2 atm ⇔ V = 3, 075L Jadi, volume O2 yang diukur pada suhu 27°C dan tekanan 152 cmHg adalah 3.075 L. f. Diketahui: volume NO = 1 liter massa NO = 1,5 g 8

Tentukan dahulu massa molekul relatif dan mol NO. Mr NO = 1 × Ar N + 1 × Ar O = 14 + 16 = 30 Mol NO = massa NO Mr NO = 1, 5 30 = 0,05 mol Dengan demikian, diperoleh: mol O2 = molNO volume O2 volume NO ⇔ 0, 25 mol = 0, 05mol volume O2 1L ⇔ volume O2 = 0, 25 mol × 1L 0, 05mol ⇔ volume O2 = 5L Jadi, volume O2 yang diukur pada keadaan yang sama ketika volume 1,5 gram gas NO 1 liter adalah 5 liter. Contoh Soal 6 Pada suhu dan tekanan tertentu, 40 gram gas CH4 mempunyai volume 1 liter. Tentukan volume dari 22 gram gas C3H8 jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama! (Ar H = 1, C = 12) Jawab: Mula-mula, tentukan massa molekul relatif dan mol CH4 serta C3H8. Mr CH4 = (1 × Ar C) + (4 × Ar H) = (1 × 12) + (4 × 1) = 16 Mol CH4 = massa CH4 Mr CH4 = 40 16 = 2,5 mol 9

Mr C3H8 = (3 × Ar C) + (8 × Ar H) = (3 × 12) + (8 × 1) = 44 Mol C3H8 = massa C3H8 Mr C3H8 = 22 gram 44 = 0,5 mol Dengan demikian, diperoleh: mol CH4 = mol C3H8 volume CH4 volume C3H8 ⇔ 2, 5 mol = 0, 5 mol 1L volume C3H8 ⇔ volume C3H8 = 0, 5 mol × 1L 2, 5 mol ⇔ volume C3H8 = 0, 2 L Jadi, volume dari 22 gram gas C3H8 tersebut adalah 0,2 L atau 200 mL. Contoh Soal 7 Pada suhu dan tekanan yang sama, massa dari 1 liter gas A adalah seperempat dari massa 1 liter gas SO3. Tentukan massa molekul relatif (Mr) gas A tersebut! (Ar O = 16, S = 32). Jawab: Tentukan dahulu massa molekul relatif gas SO3. Mr SO3 = (1 × Ar S) + (3 × Ar O) = (1 × 32) + (3 × 16) = 80 Oleh karena massa dari 1 liter gas A adalah seperempat dari massa 1 liter gas SO3, maka: Massa A = 1 × massa SO3 4 mol 1 ⇔ mol × Mr A = 4 × × Mr SO3 V × Mr A = 1 × V × Mr SO3 22, 4 4 ⇔ 22, 4 10

1L × Mr A = 1 × 1L × 80 22, 4 L 4 ⇔ 22, 4 L ⇔ Mr A = 1 × 80 = 20 4 Super \"Solusi Quipper\" Oleh karena perbandingan volume sama dengan perbandingan mol, maka pada soal ini kamu dapat menggunakan volume sebagai mol. Volume A = 1 liter → mol A = 1 mol Volume SO3 = 1 liter → mol SO3 = 1 mol Dengan demikian, diperoleh: Massa A = 1 × massa SO3 4 1 ⇔ mol × Mr A = 4 × mol × Mr SO3 ⇔ 1 mol × Mr A = 1 × 1 mol × 80 4 ⇔ Mr A = 20 Jadi, massa molekul relatif (Mr) gas A tersebut adalah 20. Contoh Soal 8 Sebanyak 22 gram C3H8 dibakar dengan menggunakan O2 menghasilkan CO2 dan H2O. Tentukan: a. persamaan reaksi beserta koefisiennya; b. jumlah mol masing-masing zat; c. massa CO2 yang terbentuk; d. jumlah molekul H2O yang terbentuk dan jumlah masing-masing atomnya; e. volume O2 yang diperlukan pada keadaan: 1) STP; 2) RTP; 3) tekanan 5 atm dan suhu 27°C; serta 4) 1,5 gram gas NO mempunyai volume 1 liter. (Ar C = 12, O = 16, H = 1, dan N = 14) 11

Jawab: Tentukan dahulu massa molekul relatif C3H8. Mr C3H8 = (3 × Ar C) + (8 × Ar H) = (3 × 12) + (8 × 1) = 44 a. Persamaan reaksi beserta koefisien yang telah disetarakan dari pembakaran gas C3H8 adalah sebagai berikut. C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O b. Untuk menentukan jumlah mol masing-masing zat, tentukan dahulu mol C3H8. mol C3H8 = massa C3H8 Mr C3H8 = 22 44 = 0,5 mol Dengan menggunakan perbandingan koefisien, jumlah mol zat-zat lainnya dapat ditentukan sebagai berikut. Mol yang ditanyakan = koefisien yang ditanyakan × mol yang diketahui koefisien yang diketahui Mol O2 = 5 × 0,5 mol = 2,5 mol 1 Mol CO2 = 3 × 0,5 mol = 1,5 mol 1 Mol H2O = 4 × 0,5 mol = 2 mol 1 Super \"Solusi Quipper\" koefisien yang ditanyakan = koefisien yang diketahui mol yang ditanyakan mol yang diketahui Misalkan akan mencari mol O2 pada persamaan reaksi tersebut, maka: koefisien O2 = koefisien C3H8 mol O2 mol C3H8 ⇔ 5 = 1 mol O2 0, 5 mol ⇔ mol O2 = 2,5mol Jadi, jumlah mol C3H8, O2, CO2, dan H2O berturut-turut adalah 0,5 mol; 2,5 mol; 1,5 mol; dan 2 mol. 12

c. Untuk mengetahui massa CO2 yang terbentuk, tentukan dahulu massa molekul relatifnya. Mr CO2 = (1 × Ar C) + (2 × Ar O) = (1 × 12) + (2 × 16) = 44 Dengan demikian, diperoleh: Massa CO2 = mol CO2 × Mr CO2 = 1,5 mol × 44 = 66 g Jadi, massa CO2 yang terbentuk adalah 66 gram. d. Jumlah molekul H2O = mol H2O × 6,02 × 1023 = 2 mol × 6,02 × 1023 = 12,04 × 1023 = 1,204 × 1024 molekul Jadi, jumlah molekul H2O adalah 1,204 × 1024 molekul. Untuk menentukan jumlah masing-masing atomnya, gunakan perbandingan koefisien berikut. H2O → 2H + O 2 × 1,204 × 1024 Jumlah atom H = 1 = 2,408 × 1024 molekul Jumlah atom O = 1 × 1,204 × 1024 1 = 1,204 × 1024 molekul Jadi, jumlah atom H dan atom O berturut-turut adalah 2,408 × 1024 molekul dan 1,204 × 1024 molekul. e. Volume O2 yang diperlukan pada berbagai keadaan dapat ditentukan sebagai berikut. 1) STP Volume O2 (STP) = mol O2 × 22,4 liter = 2,5 mol × 22,4 liter = 56 liter Jadi, volume O2 yang diperlukan pada keadaan STP adalah 56 liter. 13

2) RRTP Volume O2 (RTP) = mol O2 × 24 liter = 2,5 mol × 24 liter = 60 liter Jadi, volume O2 yang diperlukan pada keadaan RTP adalah 60 liter. 3) Tekanan 5 atm dan suhu 27°C T (K) = 27 + 273 = 300 K P = 5 atm R = 0,082 L.atm/mol.K Dengan demikian, diperoleh: PV = nRT ⇔ V = nRT P ⇔ V = 2,5mol× 0, 082L.atm / mol.K × 300 K 5 atm ⇔ V = 12,3L Jadi, volume O2 yang diperlukan pada tekanan 5 atm dan suhu 27oC adalah 12,3 L. 4) Diketahui: volume NO = 1 liter massa NO = 1,5 gram Tentukan dahulu massa molekul relatif dan mol NO. Mr NO = 1 × Ar N + 1 × Ar O = 14 + 16 = 30 Mol NO = massa NO Mr NO = 1, 5 30 = 0,05 mol 14

Dengan demikian, diperoleh: mol O2 = molNO volume O2 volume NO ⇔ 2, 5 mol = 0, 05mol volume O2 1L ⇔ volume O2 = 2, 5 mol × 1L 0, 05mol ⇔ volume O2 = 50 L Jadi, volume O2 yang diukur pada keadaan yang sama ketika volume 1,5 gram gas NO 1 liter adalah 50 liter. 15