Contoh Soal Kimia Volume Molar Lengkap dengan Jawaban dan Penjelasan

Soal Pilihan Ganda

1. Satu mol gas ideal pada Suhu dan Tekanan Standar (STP) memiliki volume sebesar…
   A. 22.4 L
   B. 24.0 L
   C. 22.7 L
   D. 24.4 L
   Jawaban: A. 22.4 L
   Penjelasan: Pada STP (0°C atau 273 K dan 1 atm), volume molar gas ideal adalah 22.4 liter per mol.
2. Berapakah volume yang ditempati oleh 2.5 mol gas oksigen (O₂) pada kondisi STP?
   A. 22.4 L
   B. 44.8 L
   C. 56.0 L
   D. 67.2 L
   Jawaban: C. 56.0 L
   Penjelasan: Volume = jumlah mol × volume molar = 2.5 mol × 22.4 L/mol = 56.0 L.
3. Jika 11.2 L gas hidrogen (H₂) diukur pada STP, berapakah jumlah mol gas tersebut?
   A. 0.25 mol
   B. 0.50 mol
   C. 1.00 mol
   D. 2.00 mol
   Jawaban: B. 0.50 mol
   Penjelasan: Jumlah mol = volume ÷ volume molar = 11.2 L ÷ 22.4 L/mol = 0.50 mol.
4. Massa dari 5.6 L gas karbon dioksida (CO₂) pada STP adalah… (Ar C=12, O=16)
   A. 11 gram
   B. 22 gram
   C. 33 gram
   D. 44 gram
   Jawaban: A. 11 gram
   Penjelasan: Mᵣ CO₂ = 12 + (2 × 16) = 44 g/mol. Jumlah mol = 5.6 L ÷ 22.4 L/mol = 0.25 mol. Massa = mol × Mᵣ = 0.25 mol × 44 g/mol = 11 gram.
5. Pada Suhu dan Tekanan Ruang (RTP), volume molar gas ideal adalah…
   A. 22.4 L
   B. 24.0 L
   C. 22.7 L
   D. 24.4 L
   Jawaban: B. 24.0 L
   Penjelasan: Pada RTP (25°C atau 298 K dan 1 atm), volume molar gas ideal adalah 24.0 liter per mol.
6. Berapakah volume yang ditempati oleh 0.75 mol gas nitrogen (N₂) pada kondisi RTP?
   A. 18.0 L
   B. 24.0 L
   C. 32.0 L
   D. 36.0 L
   Jawaban: A. 18.0 L
   Penjelasan: Volume = jumlah mol × volume molar = 0.75 mol × 24.0 L/mol = 18.0 L.
7. Jika 36 L gas amonia (NH₃) diukur pada RTP, berapakah jumlah mol gas tersebut?
   A. 1.0 mol
   B. 1.25 mol
   C. 1.5 mol
   D. 2.0 mol
   Jawaban: C. 1.5 mol
   Penjelasan: Jumlah mol = volume ÷ volume molar = 36 L ÷ 24.0 L/mol = 1.5 mol.
8. Menurut Hukum Avogadro, pada suhu dan tekanan yang sama, dua gas yang berbeda dengan volume yang sama akan memiliki…
   A. Massa yang sama
   B. Jumlah molekul yang sama
   C. Kepadatan yang sama
   D. Massa molar yang sama
   Jawaban: B. Jumlah molekul yang sama
   Penjelasan: Hukum Avogadro menyatakan bahwa volume gas berbanding lurus dengan jumlah molnya pada suhu dan tekanan yang sama. Karena 1 mol selalu mengandung Bilangan Avogadro molekul, maka volume yang sama berarti jumlah molekul yang sama.
9. Reaksi pembentukan air adalah 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g). Jika 10 L gas hidrogen bereaksi dengan gas oksigen pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume gas oksigen yang dibutuhkan?
   A. 5 L
   B. 10 L
   C. 15 L
   D. 20 L
   Jawaban: A. 5 L
   Penjelasan: Berdasarkan koefisien stoikiometri, 2 volume H₂ bereaksi dengan 1 volume O₂. Jadi, 10 L H₂ membutuhkan (1/2) × 10 L = 5 L O₂.
10. Berapa volume gas nitrogen (N₂) yang dihasilkan dari dekomposisi 3.4 gram amonia (NH₃) pada STP? (Ar N=14, H=1)
    Reaksi: 2NH₃(g) → N₂(g) + 3H₂(g)
    A. 1.12 L
    B. 2.24 L
    C. 3.36 L
    D. 4.48 L
    Jawaban: B. 2.24 L
    Penjelasan: Mᵣ NH₃ = 14 + (3 × 1) = 17 g/mol. Mol NH₃ = 3.4 g ÷ 17 g/mol = 0.2 mol. Dari reaksi, 2 mol NH₃ menghasilkan 1 mol N₂. Jadi, 0.2 mol NH₃ menghasilkan 0.1 mol N₂. Volume N₂ = 0.1 mol × 22.4 L/mol = 2.24 L.
11. Suatu gas menempati volume 10 L pada suhu 27°C dan tekanan 1 atm. Jika jumlah mol gas adalah 0.4 mol, berapakah nilai konstanta gas ideal (R) yang digunakan dalam perhitungan ini? (Dalam L atm mol⁻¹ K⁻¹)
    A. 0.082
    B. 8.314
    C. 0.062
    D. 62.4
    Jawaban: A. 0.082
    Penjelasan: Suhu T = 27°C + 273 = 300 K. Menggunakan PV = nRT, maka R = PV / nT = (1 atm × 10 L) / (0.4 mol × 300 K) = 10 / 120 = 0.0833… ≈ 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹.
12. Berapakah volume 0.5 mol gas pada tekanan 2 atm dan suhu 127°C? (R = 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹)
    A. 8.2 L
    B. 16.4 L
    C. 4.1 L
    D. 24.6 L
    Jawaban: A. 8.2 L
    Penjelasan: T = 127°C + 273 = 400 K. PV = nRT → V = nRT/P = (0.5 mol × 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹ × 400 K) / 2 atm = 16.4 / 2 = 8.2 L.
13. Suatu gas X memiliki massa 8 gram dan menempati volume 5.6 L pada STP. Berapakah massa molar (Mᵣ) gas X?
    A. 16 g/mol
    B. 32 g/mol
    C. 44 g/mol
    D. 64 g/mol
    Jawaban: B. 32 g/mol
    Penjelasan: Mol gas X = 5.6 L ÷ 22.4 L/mol = 0.25 mol. Mᵣ = massa / mol = 8 g / 0.25 mol = 32 g/mol.
14. Kondisi STP (Suhu dan Tekanan Standar) didefinisikan sebagai…
    A. 0°C dan 1 atm
    B. 25°C dan 1 atm
    C. 0 K dan 1 atm
    D. 25°C dan 760 mmHg
    Jawaban: A. 0°C dan 1 atm
    Penjelasan: STP adalah 0°C (273 K) dan tekanan 1 atmosfer.
15. Kondisi RTP (Suhu dan Tekanan Ruang) didefinisikan sebagai…
    A. 0°C dan 1 atm
    B. 25°C dan 1 atm
    C. 0 K dan 1 atm
    D. 25°C dan 760 mmHg
    Jawaban: B. 25°C dan 1 atm
    Penjelasan: RTP adalah 25°C (298 K) dan tekanan 1 atmosfer.
16. Gas ideal paling mendekati perilaku gas nyata pada kondisi…
    A. Suhu tinggi dan tekanan rendah
    B. Suhu rendah dan tekanan tinggi
    C. Suhu tinggi dan tekanan tinggi
    D. Suhu rendah dan tekanan rendah
    Jawaban: A. Suhu tinggi dan tekanan rendah
    Penjelasan: Pada suhu tinggi, energi kinetik molekul gas cukup besar untuk mengatasi gaya antarmolekul. Pada tekanan rendah, jarak antarmolekul jauh sehingga volume molekul sendiri dapat diabaikan. Kedua kondisi ini membuat gas nyata berperilaku lebih mirip gas ideal.
17. Sebuah balon berisi 4.48 L gas metana (CH₄) pada STP. Berapa massa gas metana dalam balon tersebut? (Ar C=12, H=1)
    A. 1.6 gram
    B. 3.2 gram
    C. 4.8 gram
    D. 6.4 gram
    Jawaban: B. 3.2 gram
    Penjelasan: Mᵣ CH₄ = 12 + (4 × 1) = 16 g/mol. Mol CH₄ = 4.48 L ÷ 22.4 L/mol = 0.2 mol. Massa = mol × Mᵣ = 0.2 mol × 16 g/mol = 3.2 gram.
18. Jika 0.1 mol gas X dicampur dengan 0.2 mol gas Y pada STP, berapakah total volume campuran gas tersebut?
    A. 2.24 L
    B. 4.48 L
    C. 6.72 L
    D. 8.96 L
    Jawaban: C. 6.72 L
    Penjelasan: Total mol = 0.1 mol + 0.2 mol = 0.3 mol. Total volume = 0.3 mol × 22.4 L/mol = 6.72 L.
19. Dalam reaksi 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g), jika 3 L gas SO₂ bereaksi sempurna pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume gas SO₃ yang dihasilkan?
    A. 1.5 L
    B. 3 L
    C. 4.5 L
    D. 6 L
    Jawaban: B. 3 L
    Penjelasan: Berdasarkan koefisien stoikiometri, 2 volume SO₂ menghasilkan 2 volume SO₃. Jadi, 3 L SO₂ akan menghasilkan 3 L SO₃.
20. Berapakah volume 1.5 mol gas hidrogen pada suhu 0°C dan tekanan 2 atm? (R = 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹)
    A. 16.8 L
    B. 22.4 L
    C. 33.6 L
    D. 44.8 L
    Jawaban: A. 16.8 L
    Penjelasan: T = 0°C + 273 = 273 K. V = nRT/P = (1.5 mol × 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹ × 273 K) / 2 atm = 33.609 / 2 = 16.8045 L ≈ 16.8 L.

Soal Jawaban Singkat

1. Sebutkan nilai volume molar gas pada kondisi STP dan RTP.

Jawaban: Pada STP (0°C, 1 atm), volume molar adalah 22.4 L/mol. Pada RTP (25°C, 1 atm), volume molar adalah 24.0 L/mol.

2. Apa perbedaan utama antara kondisi STP dan RTP?

Jawaban: Perbedaan utamanya terletak pada suhu. STP menggunakan suhu 0°C (273 K), sedangkan RTP menggunakan suhu 25°C (298 K). Tekanan keduanya sama-sama 1 atm.

3. Jelaskan mengapa volume 1 mol gas hidrogen sama dengan volume 1 mol gas oksigen pada suhu dan tekanan yang sama.

Jawaban: Hal ini sesuai dengan Hukum Avogadro, yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas (ideal) yang bervolume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Karena 1 mol zat selalu mengandung jumlah molekul yang sama (Bilangan Avogadro), maka volume yang ditempati oleh 1 mol gas, terlepas dari jenis gasnya, akan sama pada kondisi P dan T yang sama.

4. Hitunglah jumlah mol gas CO₂ jika volumenya 11.2 L pada STP.

Jawaban: Jumlah mol = volume ÷ volume molar STP = 11.2 L ÷ 22.4 L/mol = 0.5 mol.

5. Jika 0.25 mol gas metana (CH₄) memiliki volume 6.0 L pada suhu dan tekanan tertentu, berapakah volume molar gas tersebut pada kondisi tersebut?

Jawaban: Volume molar = volume ÷ jumlah mol = 6.0 L ÷ 0.25 mol = 24.0 L/mol.

Soal Esai

1. Jelaskan konsep volume molar dan kaitannya dengan hipotesis Avogadro. Bagaimana konsep ini membantu dalam perhitungan stoikiometri gas?

Jawaban: Volume molar adalah volume yang ditempati oleh satu mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Konsep ini sangat erat kaitannya dengan hipotesis Avogadro, yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas (ideal) yang bervolume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Karena satu mol zat selalu mengandung jumlah partikel yang sama (Bilangan Avogadro, 6.022 × 10²³), maka volume molar gas akan konstan pada kondisi suhu dan tekanan yang sama, tanpa memandang jenis gasnya. Dalam stoikiometri gas, volume molar memungkinkan kita untuk mengkonversi langsung antara volume gas dan jumlah mol gas, atau bahkan antar volume gas yang bereaksi/dihasilkan, tanpa perlu mengetahui massa molar gas. Misalnya, pada STP, 22.4 L gas apa pun berarti 1 mol gas tersebut. Ini menyederhanakan perhitungan kuantitatif dalam reaksi yang melibatkan gas.

2. Turunkan nilai volume molar gas ideal pada STP (0°C, 1 atm) menggunakan persamaan gas ideal (PV = nRT). Tuliskan langkah-langkah perhitungannya. (Gunakan R = 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹)

Jawaban:
Langkah-langkah penurunan volume molar pada STP:
1. Tuliskan persamaan gas ideal: PV = nRT.
2. Identifikasi kondisi STP:
* Suhu (T) = 0°C = 0 + 273 = 273 K
* Tekanan (P) = 1 atm
3. Identifikasi jumlah mol (n) untuk volume molar: n = 1 mol
4. Gunakan nilai konstanta gas ideal (R) = 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹.
5. Susun ulang persamaan untuk mencari volume (V): V = nRT / P.
6. Substitusikan nilai-nilai ke dalam persamaan:
V = (1 mol × 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹ × 273 K) / 1 atm
V = 22.386 L
7. Pembulatan: V ≈ 22.4 L.
Jadi, volume molar gas ideal pada STP adalah sekitar 22.4 L/mol.

3. Suatu sampel gas X memiliki massa 4.4 gram dan menempati volume 2.24 L pada STP. Tentukanlah massa molar (Mᵣ) gas X tersebut dan identifikasi kemungkinan gasnya (misal: CO₂, O₂, N₂).

Jawaban:
1. Hitung jumlah mol gas X pada STP:
Jumlah mol = Volume / Volume molar STP
Jumlah mol = 2.24 L / 22.4 L/mol = 0.1 mol
2. Hitung massa molar (Mᵣ) gas X:
Mᵣ = Massa / Jumlah mol
Mᵣ = 4.4 gram / 0.1 mol = 44 g/mol
3. Identifikasi kemungkinan gas:
* Mᵣ CO₂ = (1 × 12) + (2 × 16) = 12 + 32 = 44 g/mol
* Mᵣ O₂ = (2 × 16) = 32 g/mol
* Mᵣ N₂ = (2 × 14) = 28 g/mol
Berdasarkan perhitungan, gas X memiliki massa molar 44 g/mol, yang sesuai dengan massa molar gas karbon dioksida (CO₂).

4. Dalam reaksi pembakaran propana (C₃H₈), C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g). Jika 5 L gas propana dibakar sempurna pada suhu dan tekanan yang sama, hitunglah volume gas oksigen yang dibutuhkan dan volume gas CO₂ yang dihasilkan.

Jawaban:
Berdasarkan Hukum Gay-Lussac (perbandingan volume gas sama dengan perbandingan koefisiennya pada suhu dan tekanan yang sama):
1. Volume gas oksigen (O₂) yang dibutuhkan:
Dari persamaan reaksi, 1 mol C₃H₈ membutuhkan 5 mol O₂.
Maka, Volume O₂ = (koefisien O₂ / koefisien C₃H₈) × Volume C₃H₈
Volume O₂ = (5 / 1) × 5 L = 25 L
2. Volume gas CO₂ yang dihasilkan:
Dari persamaan reaksi, 1 mol C₃H₈ menghasilkan 3 mol CO₂.
Maka, Volume CO₂ = (koefisien CO₂ / koefisien C₃H₈) × Volume C₃H₈
Volume CO₂ = (3 / 1) × 5 L = 15 L
Jadi, dibutuhkan 25 L gas oksigen dan dihasilkan 15 L gas CO₂.

5. Diskusikan batasan penggunaan konsep volume molar untuk gas nyata. Faktor-faktor apa saja yang menyebabkan gas nyata menyimpang dari perilaku gas ideal, terutama pada kondisi ekstrem?

Jawaban:
Konsep volume molar, terutama nilai 22.4 L/mol pada STP atau 24.0 L/mol pada RTP, didasarkan pada asumsi gas ideal. Gas ideal adalah model teoritis yang mengabaikan beberapa karakteristik gas nyata. Batasan penggunaan konsep volume molar untuk gas nyata muncul karena gas nyata memiliki perilaku yang menyimpang dari gas ideal, terutama pada kondisi ekstrem.
Faktor-faktor yang menyebabkan penyimpangan:
1. Volume Molekul Sendiri: Gas ideal diasumsikan memiliki volume molekul yang dapat diabaikan. Namun, gas nyata memiliki volume molekul yang sebenarnya, yang menjadi signifikan pada tekanan tinggi (di mana jarak antarmolekul sangat dekat) dan suhu rendah (di mana volume total gas mengecil).
2. Gaya Tarik-Menarik Antarmolekul: Gas ideal diasumsikan tidak memiliki gaya tarik-menarik antarmolekul. Pada gas nyata, terdapat gaya van der Waals (gaya dispersi London, dipol-dipol, ikatan hidrogen) yang signifikan pada tekanan tinggi (molekul berdekatan) dan suhu rendah (energi kinetik rendah sehingga gaya tarik-menarik lebih dominan). Gaya ini mengurangi tekanan yang diberikan gas pada dinding wadah dan juga mengurangi volume yang efektif ditempati gas.
Pada kondisi ekstrem seperti tekanan sangat tinggi dan suhu sangat rendah, penyimpangan ini menjadi sangat besar, sehingga perhitungan menggunakan volume molar gas ideal tidak lagi akurat untuk gas nyata.

Soal Menjodohkan

Menjodohkan 1: Cocokkan istilah di kolom kiri dengan nilai atau deskripsinya di kolom kanan.

Kolom Kiri:
A. Volume molar pada STP
B. Volume molar pada RTP
C. Konstanta gas ideal (R)
D. Suhu pada STP
E. Tekanan pada STP

Kolom Kanan:
1. 24.0 L/mol
2. 0°C
3. 22.4 L/mol
4. 1 atm
5. 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹

Jawaban:
A. Volume molar pada STP → 3. 22.4 L/mol
B. Volume molar pada RTP → 1. 24.0 L/mol
C. Konstanta gas ideal (R) → 5. 0.082 L atm mol⁻¹ K⁻¹
D. Suhu pada STP → 2. 0°C
E. Tekanan pada STP → 4. 1 atm

Menjodohkan 2: Cocokkan konsep di kolom kiri dengan definisinya di kolom kanan.

Kolom Kiri:
A. Volume Molar
B. Hipotesis Avogadro
C. Massa Molar
D. Bilangan Avogadro

Kolom Kanan:
1. Jumlah partikel (molekul/atom) dalam satu mol zat.
2. Volume yang ditempati oleh satu mol gas pada suhu dan tekanan tertentu.
3. Massa satu mol zat.
4. Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama.

Jawaban:
A. Volume Molar → 2. Volume yang ditempati oleh satu mol gas pada suhu dan tekanan tertentu.
B. Hipotesis Avogadro → 4. Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama.
C. Massa Molar → 3. Massa satu mol zat.
D. Bilangan Avogadro → 1. Jumlah partikel (molekul/atom) dalam satu mol zat.