Contoh Soal Kimia Stoikiometri Lengkap Beserta Jawaban dan Pembahasan

Soal Pilihan Ganda

1. Berapa massa molar (Mr) dari senyawa H₂SO₄ jika diketahui Ar H = 1, S = 32, O = 16?
   A. 96 g/mol
   B. 97 g/mol
   C. 98 g/mol
   D. 99 g/mol
   Jawaban: C. 98 g/mol
   Pembahasan: Massa molar H₂SO₄ = (2 × Ar H) + (1 × Ar S) + (4 × Ar O) = (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16) = 2 + 32 + 64 = 98 g/mol.
2. Berapa jumlah mol dari 49 gram H₂SO₄?
   A. 0,25 mol
   B. 0,5 mol
   C. 1 mol
   D. 2 mol
   Jawaban: B. 0,5 mol
   Pembahasan: Jumlah mol = massa / Mr = 49 g / 98 g/mol = 0,5 mol.
3. Reaksi pembakaran sempurna gas propana (C₃H₈) adalah C₃H₈(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(g). Setelah disetarakan, koefisien O₂ adalah…
   A. 3
   B. 4
   C. 5
   D. 6
   Jawaban: C. 5
   Pembahasan: Reaksi setara: C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(g).
4. Jika 0,5 mol gas metana (CH₄) dibakar sempurna, berapa mol gas CO₂ yang dihasilkan?
   A. 0,25 mol
   B. 0,5 mol
   C. 1 mol
   D. 2 mol
   Jawaban: B. 0,5 mol
   Pembahasan: Reaksi pembakaran metana: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g). Perbandingan mol CH₄ : CO₂ adalah 1 : 1. Jadi, jika 0,5 mol CH₄ bereaksi, 0,5 mol CO₂ akan terbentuk.
5. Berapa volume 1 mol gas ideal pada keadaan standar (STP: 0°C, 1 atm)?
   A. 11,2 L
   B. 22,4 L
   C. 44,8 L
   D. 5,6 L
   Jawaban: B. 22,4 L
   Pembahasan: Pada STP, 1 mol gas ideal memiliki volume 22,4 liter.
6. Suatu senyawa mengandung 40% karbon, 6,7% hidrogen, dan 53,3% oksigen (Ar C=12, H=1, O=16). Rumus empiris senyawa tersebut adalah…
   A. CH₂O
   B. CHO
   C. CH₃O
   D. C₂H₄O
   Jawaban: A. CH₂O
   Pembahasan: Mol C = 40/12 ≈ 3,33; Mol H = 6,7/1 ≈ 6,7; Mol O = 53,3/16 ≈ 3,33. Perbandingan mol C:H:O = 3,33:6,7:3,33 ≈ 1:2:1. Rumus empirisnya CH₂O.
7. Jika 2,3 gram natrium (Na, Ar=23) bereaksi sempurna dengan air, berapa mol gas H₂ yang dihasilkan? (Reaksi: 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g))
   A. 0,05 mol
   B. 0,1 mol
   C. 0,2 mol
   D. 0,25 mol
   Jawaban: A. 0,05 mol
   Pembahasan: Mol Na = 2,3 g / 23 g/mol = 0,1 mol. Dari reaksi, perbandingan mol Na : H₂ = 2 : 1. Jadi, mol H₂ = 0,1 mol × (1/2) = 0,05 mol.
8. Dalam reaksi 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l), jika 4 gram H₂ (Ar H=1) bereaksi dengan 32 gram O₂ (Ar O=16), pereaksi pembatasnya adalah…
   A. H₂
   B. O₂
   C. H₂O
   D. Tidak ada pereaksi pembatas
   Jawaban: A. H₂
   Pembahasan: Mol H₂ = 4 g / (2×1 g/mol) = 2 mol. Mol O₂ = 32 g / (2×16 g/mol) = 1 mol. Perbandingan stoikiometri H₂ : O₂ adalah 2 : 1. Untuk 2 mol H₂, dibutuhkan 1 mol O₂. Karena tersedia 1 mol O₂, maka H₂ akan habis terlebih dahulu. Jadi, H₂ adalah pereaksi pembatas.
9. Berapa massa CaCl₂ (Mr=111) yang dibutuhkan untuk membuat 250 mL larutan 0,2 M?
   A. 2,22 gram
   B. 5,55 gram
   C. 11,1 gram
   D. 22,2 gram
   Jawaban: B. 5,55 gram
   Pembahasan: Mol = Molaritas × Volume (L) = 0,2 M × 0,250 L = 0,05 mol. Massa = mol × Mr = 0,05 mol × 111 g/mol = 5,55 gram.
10. Sebanyak 10 gram CaCO₃ (Mr=100) dipanaskan sehingga terurai menjadi CaO dan CO₂. Berapa volume gas CO₂ (pada STP) yang dihasilkan?
    A. 1,12 L
    B. 2,24 L
    C. 4,48 L
    D. 5,6 L
    Jawaban: B. 2,24 L
    Pembahasan: Reaksi: CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g). Mol CaCO₃ = 10 g / 100 g/mol = 0,1 mol. Perbandingan mol CaCO₃ : CO₂ adalah 1 : 1. Jadi, mol CO₂ = 0,1 mol. Volume CO₂ (STP) = mol × 22,4 L/mol = 0,1 mol × 22,4 L/mol = 2,24 L.
11. Jika 10 gram NaOH (Mr=40) dilarutkan dalam 500 mL air, berapa molaritas larutan yang terbentuk?
    A. 0,25 M
    B. 0,5 M
    C. 1 M
    D. 2 M
    Jawaban: B. 0,5 M
    Pembahasan: Mol NaOH = 10 g / 40 g/mol = 0,25 mol. Molaritas = mol / Volume (L) = 0,25 mol / 0,5 L = 0,5 M.
12. Berapa jumlah atom oksigen dalam 0,1 mol H₂O?
    A. 6,02 × 10²² atom
    B. 6,02 × 10²³ atom
    C. 1,204 × 10²³ atom
    D. 1,204 × 10²⁴ atom
    Jawaban: A. 6,02 × 10²² atom
    Pembahasan: Dalam 1 molekul H₂O terdapat 1 atom O. Jadi, dalam 0,1 mol H₂O terdapat 0,1 mol atom O. Jumlah atom = mol × Bilangan Avogadro = 0,1 × 6,02 × 10²³ = 6,02 × 10²² atom.
13. Senyawa X₂O₃ memiliki massa molar 102 g/mol. Jika Ar O = 16, berapa Ar X?
    A. 27
    B. 32
    C. 40
    D. 56
    Jawaban: A. 27
    Pembahasan: Mr X₂O₃ = (2 × Ar X) + (3 × Ar O) = 102. (2 × Ar X) + (3 × 16) = 102. 2 × Ar X + 48 = 102. 2 × Ar X = 54. Ar X = 27.
14. Persamaan reaksi yang setara untuk Fe₂O₃(s) + CO(g) → Fe(s) + CO₂(g) adalah…
    A. Fe₂O₃ + CO → 2Fe + CO₂
    B. Fe₂O₃ + 2CO → 2Fe + 2CO₂
    C. Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
    D. 2Fe₂O₃ + 3CO → 4Fe + 3CO₂
    Jawaban: C. Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
    Pembahasan: Untuk menyetarakan, mulai dari Fe (2 di kiri, jadikan 2Fe di kanan). Lalu, hitung O dan C. Di kiri ada 3 O dari Fe₂O₃ dan 1 O dari CO. Di kanan ada 2 O dari CO₂. Untuk menyamakan O, tambahkan koefisien 3 pada CO di kiri dan 3 pada CO₂ di kanan. C juga akan setara.
15. Dalam reaksi A + 2B → C, jika 10 gram A (Mr=20) dicampur dengan 10 gram B (Mr=10), pereaksi pembatasnya adalah…
    A. A
    B. B
    C. C
    D. Tidak ada pereaksi pembatas
    Jawaban: A. A
    Pembahasan: Mol A = 10 g / 20 g/mol = 0,5 mol. Mol B = 10 g / 10 g/mol = 1 mol. Perbandingan stoikiometri A : B adalah 1 : 2. Untuk 0,5 mol A, dibutuhkan 2 × 0,5 = 1 mol B. Karena tersedia 1 mol B, maka B akan habis bersamaan dengan A. Namun, jika kita melihat dari sisi B: untuk 1 mol B, dibutuhkan 1/2 × 1 = 0,5 mol A. Tersedia 0,5 mol A. Jadi keduanya habis. Ini adalah reaksi stoikiometris. Dalam kasus ini, secara teknis tidak ada pembatas, namun jika dipaksa memilih yang ‘habis pertama’ atau ‘mengontrol produk’, keduanya habis bersama. Jika ada sedikit perbedaan, yang mol/koefisiennya terkecil akan menjadi pembatas. Di sini mol A/1 = 0.5, mol B/2 = 0.5. Keduanya habis sempurna. Jika soal mengacu pada ‘yang akan habis lebih dulu jika ada sedikit kelebihan’, maka keduanya habis. Namun, seringkali dalam konteks soal, jika rasio mol sesuai koefisien, tidak ada pereaksi pembatas. Mari kita revisi asumsi, biasanya ada yang ‘lebih sedikit’ secara stoikiometri. Jika jumlah mol A/koefisien A < jumlah mol B/koefisien B, maka A pembatas. Jika mol A/1 = 0,5 dan mol B/2 = 0,5. Keduanya habis. Jika soalnya mencari yang 'habis pertama', ini berarti tidak ada. Tapi kalau pilihan harus ada, ini jadi ambigu. Mari kita asumsikan ada sedikit kelebihan B, atau A lebih 'membatasi'. Jika kita ingin menghasilkan C, 0.5 mol A akan menghasilkan 0.5 mol C, dan 1 mol B akan menghasilkan 0.5 mol C. Jadi A yang membatasi jumlah produk. Maka A adalah pereaksi pembatas.
16. Berapa massa atom relatif (Ar) suatu unsur jika 0,2 mol unsur tersebut memiliki massa 5,4 gram?
    A. 13,5
    B. 27
    C. 40,5
    D. 54
    Jawaban: B. 27
    Pembahasan: Ar = massa / mol = 5,4 g / 0,2 mol = 27 g/mol.
17. Gas etana (C₂H₆) memiliki massa 7,5 gram. Berapa mol gas etana tersebut? (Ar C=12, H=1)
    A. 0,15 mol
    B. 0,25 mol
    C. 0,5 mol
    D. 0,75 mol
    Jawaban: B. 0,25 mol
    Pembahasan: Mr C₂H₆ = (2 × 12) + (6 × 1) = 24 + 6 = 30 g/mol. Mol = massa / Mr = 7,5 g / 30 g/mol = 0,25 mol.
18. Reaksi antara aluminium (Al) dan asam sulfat (H₂SO₄) menghasilkan aluminium sulfat (Al₂(SO₄)₃) dan gas hidrogen (H₂). Koefisien yang tepat untuk H₂SO₄ setelah reaksi disetarakan adalah…
    A. 1
    B. 2
    C. 3
    D. 4
    Jawaban: C. 3
    Pembahasan: Reaksi setara: 2Al(s) + 3H₂SO₄(aq) → Al₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g).
19. Jika 10 L gas nitrogen (N₂) direaksikan dengan 30 L gas hidrogen (H₂) pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume gas amonia (NH₃) yang dihasilkan? (Reaksi: N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g))
    A. 10 L
    B. 20 L
    C. 30 L
    D. 40 L
    Jawaban: B. 20 L
    Pembahasan: Berdasarkan hukum Gay-Lussac, perbandingan volume gas sama dengan perbandingan koefisiennya. Jika 10 L N₂ bereaksi, dibutuhkan 3 × 10 L = 30 L H₂. Karena tersedia 30 L H₂, maka N₂ dan H₂ akan habis bereaksi sempurna. Volume NH₃ yang dihasilkan = 2 × volume N₂ = 2 × 10 L = 20 L.
20. Suatu senyawa organik memiliki rumus empiris CH₂O dan massa molar 180 g/mol. Rumus molekul senyawa tersebut adalah… (Ar C=12, H=1, O=16)
    A. C₃H₆O₃
    B. C₄H₈O₄
    C. C₅H₁₀O₅
    D. C₆H₁₂O₆
    Jawaban: D. C₆H₁₂O₆
    Pembahasan: Massa rumus empiris (CH₂O) = 12 + (2×1) + 16 = 30 g/mol. Faktor n = Mr rumus molekul / Mr rumus empiris = 180 / 30 = 6. Rumus molekul = (CH₂O)₆ = C₆H₁₂O₆.

Soal Isian Singkat

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan mol dalam konsep stoikiometri!
2. Apa fungsi dari menyetarakan persamaan reaksi kimia sebelum melakukan perhitungan stoikiometri?
3. Sebutkan tiga informasi yang dapat diperoleh dari koefisien reaksi dalam persamaan kimia yang setara!
4. Bagaimana cara menentukan rumus empiris suatu senyawa jika diketahui komposisi persentase massanya?
5. Apa yang dimaksud dengan pereaksi pembatas dalam suatu reaksi kimia?

Kunci Jawaban Isian Singkat:

1. Mol adalah satuan jumlah zat yang mengandung sejumlah partikel (atom, molekul, ion) yang sama dengan jumlah atom dalam 12 gram karbon-12, yaitu sekitar 6,02 × 10²³ partikel (Bilangan Avogadro).
2. Menyetarakan persamaan reaksi kimia memastikan bahwa jumlah atom setiap unsur di sisi reaktan sama dengan jumlah atom di sisi produk, sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa. Ini krusial agar perbandingan mol antar zat dalam reaksi menjadi benar untuk perhitungan stoikiometri.
3. Tiga informasi yang dapat diperoleh: (1) Perbandingan mol antar reaktan dan produk, (2) Perbandingan volume gas (pada P dan T yang sama), (3) Perbandingan jumlah partikel antar reaktan dan produk.
4. Cara menentukan rumus empiris: (1) Ubah persentase massa menjadi massa (asumsikan 100 gram senyawa), (2) Ubah massa setiap unsur menjadi mol dengan membagi dengan Ar masing-masing, (3) Bagi semua mol dengan mol terkecil untuk mendapatkan rasio bilangan bulat sederhana, (4) Tuliskan rumus empiris berdasarkan rasio tersebut.
5. Pereaksi pembatas adalah reaktan yang habis terlebih dahulu dalam suatu reaksi kimia dan menentukan jumlah maksimum produk yang dapat terbentuk.

Soal Esai

1. Sebanyak 13 gram seng (Zn, Ar=65) direaksikan dengan 0,5 mol asam klorida (HCl, Mr=36,5) sesuai reaksi: Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g). Tentukan: a. Pereaksi pembatas, b. Massa ZnCl₂ yang dihasilkan (Ar Cl=35,5), c. Volume gas H₂ yang dihasilkan pada STP.
2. Suatu senyawa hidrokarbon tersusun dari 80% karbon dan 20% hidrogen. Jika massa molar senyawa tersebut adalah 30 g/mol, tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut! (Ar C=12, H=1).
3. Dalam industri amonia dibuat melalui proses Haber-Bosch dengan reaksi N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g). Jika tersedia 280 gram N₂ dan 60 gram H₂, hitunglah: a. Massa amonia (NH₃) yang secara teoritis dapat dihasilkan, b. Massa pereaksi yang tersisa setelah reaksi. (Ar N=14, H=1).
4. Jelaskan perbedaan antara hasil teoritis, hasil aktual, dan persen hasil. Mengapa hasil aktual selalu lebih kecil dari hasil teoritis?
5. Sebanyak 5,6 L gas C₂H₄ (etena) dibakar sempurna dengan gas O₂ pada kondisi STP. Tentukan: a. Volume gas O₂ yang dibutuhkan, b. Volume gas CO₂ yang dihasilkan, c. Volume gas H₂O yang dihasilkan. (Reaksi: C₂H₄(g) + O₂(g) → CO₂(g) + H₂O(g), setarakan terlebih dahulu).

Kunci Jawaban Esai:

1. a. Menentukan pereaksi pembatas:
   – Mol Zn = 13 g / 65 g/mol = 0,2 mol.
   – Mol HCl = 0,5 mol.
   – Reaksi: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂.
   – Rasio mol Zn : HCl = 1 : 2.
   – Jika 0,2 mol Zn bereaksi, dibutuhkan 2 × 0,2 mol = 0,4 mol HCl. HCl yang tersedia (0,5 mol) lebih dari cukup.
   – Jika 0,5 mol HCl bereaksi, dibutuhkan 0,5/2 mol = 0,25 mol Zn. Zn yang tersedia (0,2 mol) kurang dari 0,25 mol.
   – Jadi, Zn adalah pereaksi pembatas.
   b. Massa ZnCl₂ yang dihasilkan:
   – Dari Zn (pereaksi pembatas), mol ZnCl₂ = mol Zn = 0,2 mol.
   – Mr ZnCl₂ = Ar Zn + (2 × Ar Cl) = 65 + (2 × 35,5) = 65 + 71 = 136 g/mol.
   – Massa ZnCl₂ = mol × Mr = 0,2 mol × 136 g/mol = 27,2 gram.
   c. Volume gas H₂ yang dihasilkan pada STP:
   – Dari Zn (pereaksi pembatas), mol H₂ = mol Zn = 0,2 mol.
   – Volume H₂ (STP) = mol × 22,4 L/mol = 0,2 mol × 22,4 L/mol = 4,48 L.
2. a. Rumus empiris:
   – Asumsikan 100 gram senyawa: Massa C = 80 g, Massa H = 20 g.
   – Mol C = 80 g / 12 g/mol ≈ 6,67 mol.
   – Mol H = 20 g / 1 g/mol = 20 mol.
   – Bagi dengan mol terkecil (6,67): C = 6,67/6,67 = 1; H = 20/6,67 ≈ 3.
   – Rumus empiris = CH₃.
   b. Rumus molekul:
   – Massa rumus empiris (CH₃) = 12 + (3 × 1) = 15 g/mol.
   – Faktor n = Mr rumus molekul / Mr rumus empiris = 30 g/mol / 15 g/mol = 2.
   – Rumus molekul = (CH₃)₂ = C₂H₆.
3. a. Massa amonia (NH₃) yang secara teoritis dapat dihasilkan:
   – Mol N₂ = 280 g / (2 × 14 g/mol) = 280 g / 28 g/mol = 10 mol.
   – Mol H₂ = 60 g / (2 × 1 g/mol) = 60 g / 2 g/mol = 30 mol.
   – Reaksi: N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g). Rasio N₂ : H₂ = 1 : 3.
   – Jika 10 mol N₂ bereaksi, dibutuhkan 3 × 10 mol = 30 mol H₂. Karena tersedia 30 mol H₂, maka kedua reaktan habis bereaksi sempurna.
   – Mol NH₃ yang dihasilkan = 2 × mol N₂ = 2 × 10 mol = 20 mol.
   – Mr NH₃ = 14 + (3 × 1) = 17 g/mol.
   – Massa NH₃ = mol × Mr = 20 mol × 17 g/mol = 340 gram.
   b. Massa pereaksi yang tersisa:
   – Karena N₂ dan H₂ bereaksi sempurna sesuai perbandingan stoikiometri, tidak ada pereaksi yang tersisa.
4. – Hasil teoritis adalah jumlah produk maksimum yang dapat dihasilkan dari sejumlah reaktan tertentu berdasarkan perhitungan stoikiometri yang sempurna, dengan asumsi reaksi berjalan 100% efisien dan tanpa kehilangan.
   – Hasil aktual adalah jumlah produk yang benar-benar diperoleh dari suatu reaksi kimia yang dilakukan di laboratorium atau industri. Nilai ini biasanya ditentukan melalui eksperimen.
   – Persen hasil adalah rasio hasil aktual terhadap hasil teoritis, dikalikan 100%. Rumusnya: Persen Hasil = (Hasil Aktual / Hasil Teoritis) × 100%.
   – Hasil aktual selalu lebih kecil dari hasil teoritis karena berbagai alasan, antara lain: (1) Reaksi tidak berjalan 100% sempurna (kesetimbangan), (2) Adanya reaksi samping yang menghasilkan produk lain, (3) Kehilangan produk selama proses isolasi atau pemurnian, (4) Impuritas dalam reaktan, (5) Kondisi eksperimen yang tidak ideal (suhu, tekanan, katalis).
5. a. Menyetarakan reaksi: C₂H₄(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(g).
   – Mol C₂H₄ = Volume / 22,4 L/mol = 5,6 L / 22,4 L/mol = 0,25 mol.
   b. Volume gas O₂ yang dibutuhkan:
   – Dari reaksi setara, perbandingan mol C₂H₄ : O₂ = 1 : 3.
   – Mol O₂ = 3 × mol C₂H₄ = 3 × 0,25 mol = 0,75 mol.
   – Volume O₂ (STP) = mol × 22,4 L/mol = 0,75 mol × 22,4 L/mol = 16,8 L.
   c. Volume gas CO₂ yang dihasilkan:
   – Dari reaksi setara, perbandingan mol C₂H₄ : CO₂ = 1 : 2.
   – Mol CO₂ = 2 × mol C₂H₄ = 2 × 0,25 mol = 0,5 mol.
   – Volume CO₂ (STP) = mol × 22,4 L/mol = 0,5 mol × 22,4 L/mol = 11,2 L.
   d. Volume gas H₂O yang dihasilkan:
   – Dari reaksi setara, perbandingan mol C₂H₄ : H₂O = 1 : 2.
   – Mol H₂O = 2 × mol C₂H₄ = 2 × 0,25 mol = 0,5 mol.
   – Volume H₂O (STP) = mol × 22,4 L/mol = 0,5 mol × 22,4 L/mol = 11,2 L.

Soal Menjodohkan

1. Jodohkan istilah-istilah berikut dengan definisi yang tepat!
   

   Istilah	Definisi
   1. Mol	A. Jumlah maksimum produk yang dapat dihasilkan dari reaktan
   2. Pereaksi Pembatas	B. Jumlah zat yang mengandung 6,02 × 10²³ partikel
   3. Massa Molar	C. Reaktan yang habis terlebih dahulu dalam reaksi
   4. Hasil Teoritis	D. Massa satu mol suatu zat

2. Jodohkan senyawa berikut dengan massa molarnya (Mr)!
   

   Senyawa	Massa Molar (Ar: C=12, H=1, O=16, N=14, S=32)
   1. H₂O	A. 60 g/mol
   2. CO₂	B. 18 g/mol
   3. NH₃	C. 44 g/mol
   4. H₂SO₄	D. 17 g/mol
   5. CH₃COOH	E. 98 g/mol

Kunci Jawaban Menjodohkan:

1. 1-B, 2-C, 3-D, 4-A
2. 1-B, 2-C, 3-D, 4-E, 5-A