10 Contoh Soal Pereaksi Pembatas dan Pereaksi Berlebih

Pereaksi pembatas dan pereaksi berlebih dalam reaksi kimia dapat ditemukan ketika kita mereaksikan dua zat atau lebih, namun ada salah satu zat yang habis terlebih dahulu. Zat yang habis terlebih dahulu itu dinamakan sebagai pereaksi pembatas dan zat yang tidak sepenuhnya habis bereaksi dinamakan pereaksi berlebih. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal pereaksi pembatas dan pereaksi berlebih berikut ini!

Soal No. 1

108 gram aluminium dibakar dengan 160 gram gas oksigen untuk membentuk aluminium oksida Al₂O₃. Berapa gram Al₂O₃ terbentuk ddan massa unsur yang tersisa? (A_r Al = 27, O = 16)

Pembahasan:

Reaksi: 4 Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s)

n Al = gr/Ar = 108/27 = 4 mol

n O₂ = gr/Ar = 160/32 = 5 mol

4 mol Al akan tepat bereaksi dengan 3 mol O₂ menghasilkan 2 mol Al₂O₃

Itu artinya,

O₂ yang tersisa = 5 mol – 3 mol = 2 mol

massa O₂ yang tersisa = n O₂ x Mr O₂ = 2 x 32 = 64 gram

massa Al₂O₃ yang terbentuk = n Al₂O₃ x Mr Al₂O₃ = 2 x 102 = 204 gram

Jadi, massa Al₂O₃  yang terbentuk sebanyak 204 gram dan massa O₂ yang tersisa sebanyak 64 gram

Soal No. 2

Di dalam bejana tertutup, 44,8 L gas NH₃ direaksikan dengan 89,6 L gas O₂ pada STP dengan reaksi: 4NH₃(g) + 3O₂(g) → 2N₂(g) + 6H₂O(g)

1. Hitung volume gas N₂ yang dihasilkan
2. Hitung volume H₂O yang dihasilkan
3. Hitung volume gas yang tersisa

Pembahasan:

1. Volume gas N₂ hasil = 1 x 22,4 L = 22,4 L
2. Volume gas H₂O hasil = 3 x 22,4 L = 67,2 L
3. Volume gas O₂ sisa = 2,5 x 22,4 L = 56 L

Soal No. 3

Sebanyak 10 gram tembaga direaksikan dengan 20 gram belerang dengan reaksi:

Cu(s) + S(s) → CuS(s)

(A_r Cu = 63,5 dan S = 32)

1. Manakah pereaksi pembatasnya?
2. Berapa gram CuS yang terbentuk?
3. Manakah zat yang tersisa dan berapa gram massanya?

Pembahasan:

n Cu = gr/Ar = 10/63,5 = 0,157 mol

n S = gr/Ar = 20/32 = 0,625

Karena koefisien Cu dan S dalam persamaan reaksi kimia di atas sama-sama bernilai 1 maka:

Cu : S = (0,157/1) : (0,625/1)

Cu : S = 0,157 : 0,625

Itu artinya Cu akan habis bereaksi terlebih dahulu sebelum S sehingga Cu berperan sebagai pereaksi pembatas.

n CuS = (koefisien CuS/koefisien Cu) x n Cu

n CuS = (1/1) x 0,157 = 0,157 mol

massa CuS = 0,157 x 95,5 = 14,99 gram

n S yang bereaksi = 0,157 mol

massa S yang bereaksi = 0,157 x 32 = 5,024 gram

massa S yang tersisa = 20 – 5,024 = 14,976 gram

1. Pereaksi pembatas adalah Cu
2. Massa CuS yang terbentuk sebanyak 14,99 gram
3. Zat yang tersisa adalah S dan massa S yang tersisa = 14,976 gram

Soal No. 4

Senyawa H₂SO₄ yang mempunyai massa 49 gram direaksikan dengan 20 gram NaOH. Berapakah Na₂SO₄ yang dihasilkan? Diketahui Ar H =1, S = 32, O = 16.

Pembahasan:

Reaksi:

H₂SO₄(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l)

Jumlah mol Na₂SO₄ = 49/98 = 0,5 mol

Jumlah mol NaOH = 20/40 = 0,5 mol

Perbandingan jumlah mol NaOH dengan H₂SO₄ adalah (5/2) : (5/1).

NaOH : H₂SO₄ = 2,5 : 5

Jadi, NaOH akan habis bereaksi dan berperan sebagai pereaksi pembatas. Sehingga kita dapat menghitung massa Na₂SO₄ yang dihasilkan.

Massa  Na­­₂SO₄ = 0,25 x Mr Na₂SO₄ = 0,25 x 142 = 35,5 gram.

Jadi, massa Na₂SO₄ yang dihasilkan sebanyak 35,5 gram.

Soal No. 5

Gas ammonia sebanyak 2,24 L (STP) direaksikan dengan 3,2 gram gas oksigen. Reaksinya:

NH₃(g) + O₂(g) → NO(g) + H₂O(g)

(Ar N = 14, H = 1, O = 16)

Tentukan:

1. Persamaan reaksi setara!
2. Pereaksi pembatas!
3. Massa pereaksi tersisa!
4. Voluume NO yang terbentuk pada STP!

Pembahasan:

1. Persamaan reaksi setara!

Persamaan reaksi setara:

4NH₃(g) + 5O₂(g) → 4NO(g) + 6H₂O(g)

2. Pereaksi Pembatas

Jumlah mol NH₃ = 2,24/22,4 = 0,1 mol

Jumlah mol O₂ = 3,2/32 = 0,1 mol

Perbandingan jumlah mol

NH₃ : O₂ = (0,1/4) : (0,1/5) = 0,025 : 0,02

Karena O₂ lebih kecil maka O₂ berperan sebagai pereaksi pembatas. Sehingga NH₃ mempunyai sisa.

3. Massa Pereaksi Tersisa

Jumlah mol NH₃ yang bereaksi = (koefisien NH₃/koefisien O₂) x n O₂ = (4/5) x 0,1 = 0,08 mol

Jumlah mol NH₃ yang tersisa = 0,1 – 0,08 = 0,02 mol

Massa NH₃ yang tersisa = n NH₃ sisa x Mr = 0,02 x 17 = 0,34 gram

4. Volume NO yang terbentuk pada STP

Jumlah mol NO = (Koefisien NO/Koefisien O₂) x n O₂ = (4/5) x 0,1 = 0,08 mol

V NO (STP) = n NO x Vm = 0,08 x 22,4 = 1,792 L

Soal No. 6

Satu mol laruutan natrium hidroksida (NaOH) direaksikan dengan 1 mol larutan asam sulfat (H₂SO₄) sesuai reaksi:

2NaOH(aq) + H₂SO₄(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l)

Tentukan:

1. Pereaksi pembatas
2. Pereaksi yang sisa
3. Mol Na₂SO₄ dan mol H₂O yang dihasilkan

Pembahasan:

1. Pereaksi Pembatas

Karena NaOH habis terlebih dahulu maka NaOH adalah pereaksi pembatas.

2. Pereaksi yang sisa adalah H₂SO₄

3. Mol Na₂SO₄ dan mol H₂O yang dihasilkan

Jumlah mol Na₂SO₄ yang dihasilkan = 0,5 mol

Jumlah mol H₂O yang dihasilkan = 1 mol

Soal No. 7

100 mL larutan Ca(OH)₂ 0,1 M direaksikan dengan 100 mL larutan HCl 0,1 M sesuai reaksi:

Ca(OH)₂(aq) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + 2H₂O(l)

Tentukan pereaksi pembatas!

Pembahasan:

Jumlah mol Ca(OH)₂ = M x V = 0,1 M x 0,1 L = 0,01 mol

Jumlah mol HCl = M x V = 0,1 M x 0,1 L = 0,01 mol

Ca(OH)₂ : HCl = (0,01/1) : (0,01/2)

Ca(OH)₂ : HCl = 0,01 : 0,005

Dari perbandingan tersebut, maka HCl akan habis bereaksi terlebih dahulu sehingga HCl berperan sebagai pereaksi pembatas.

Soal No. 8

Perhatikan persamaan reaksi berikut.

N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(s)

Jika 1 mol N₂ direaksikan dengan 2 mol H₂, tentukan:

1. Pereaksi pembatas
2. Jumlah mol yang tersisa
3. Jumlah mol NH₃

Pembahasan:

1. Pereaksi Pembatas

Jumlah mol N₂/Koefisien reaksi N₂ = 1/1 = 1 mol

Jumlah mol H₂/koefisien reaksi H₂ = 2/3 = 0,67 mol

N₂ : H₂ = 1 : 0,67

Jadi, H₂ akan habis bereaksi terlebih dahulu sehingga H₂ berperan sebagai pereaksi pembatas.

2. Jumlah mol yang tersisa

Jumlah mol N₂ yang tersisa = 1 – 0,67 = 0,33 mol

3. Jumlah mol NH₃

Jumlah mol NH₃ = (koefisien NH₃/koefisien H₂) x mol H₂

Jumlah mol NH­₃ = (2/3) x 2 = 1,33 mol

Soal No. 9

Perhatikan persamaan reaksi berikut.

4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

Jika 2 mol Fe direaksikan dengan 4 mol O₂. Tentukan:

1. Pereaksi pembatas
2. Jumlah mol Fe₂O₃
3. Jumlah mol tersisa

Pembahasan:

1. Pereaksi Pembatas

Jumlah mol Fe /Koefisien reaksi Fe = 2/4 = 0,5 mol

Jumlah mol O₂/koefisien reaksi O₂ = 4/3 = 1,33 mol

Fe : O₂ = 0,5 : 1,33

Jadi, Fe akan habis bereaksi terlebih dahulu sehingga Fe berperan sebagai pereaksi pembatas.

2. Jumlah mol Fe₂O₃

Jumlah mol Fe₂O₃ = (koefisien Fe₂O₃/koefisien Fe) x mol Fe

Jumlah mol Fe₂O₃ = (2/4) x 0,5 = 0,25 mol

3. Jumlah mol yang tersisa

Jumlah mol O₂ yang tersisa = 1,33 – 0,5 = 0,83 mol

Soal No. 10

Logam magnesium dengan massa 3 gram direaksikan dengan larutan asam klorida yang mengandung HCl 40 gram. Reaksi yang terjadi adalah:

Mg(s) + HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g) (belum setara)

Tentukan:

1. Pereaksi pembatas
2. Gas hydrogen yang dihasilkan, diukur pada 27⁰C, 1 atm.

Pembahasan:

Reaksi setara:

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)

1. Pereaksi pembatas

Jumlah mol Mg = 3/24 = 0,125

Jumlah mol HCl = 40/36,5 = 1,095

Jumlah mol Mg/Koefisien reaksi Mg = 0,125/1 = 0,125

Jumlah mol HCl/Koefisien reaksi HCl = 1,095/2 = 0,5475

Mg : HCl = 0,125 : 0,5475

Jadi, Mg akan habis bereaksi terlebih dahulu sehingga Mg berperan sebagai pereaksi pembatas.

2. Gas Hidrogen yang dihasilkan pada suhu 27⁰C, 1 atm

T = 27⁰C = 300K

PV = nRT

1 x V = 0,125 x 0,082 x 300

V = 3,075 L