. 5. Diketahui 5 liter campuran CH4(g) dan C2H6(g) dibakar sempurna menghasilkan CO2(g) dan H2O(g) Jika campuran tersebut mengandung 20% CH4(g) dan 80% C2H6(g), maka volume gas O2 dan CO2 yang dihasilkan diukur pada suhu dan tekanan yang sama adalah ... A. 2 liter dan 14 liter D. 9 liter dan 16 liter B. 14 liter dan 8 liter E. 16 liter dan 9liter C. 2 liter dan 8 liter 

Jika gas-gas bereaksi pada suhu dan tekanan tetap, maka volume gas-gas tersebut akan sebanding dengan jumlah molekul gasnya. Ini adalah hasil percobaan Gay-Lussac dan Avogadro mengenai reaksi gas yang selanjutnya disebut dengan hukum perbandingan volume dan hipotesis Avogadro. 

Pada soal ini, terdapat campuran gas \(CH_4\) dan \(C_2H_6\) yang dibakar sempurna sehingga menghasilkan gas \(CO_2\) dan \(H_2O\). Kita diminta buat nentuin volume gas \(O_2\) dan \(CO_2\) yang dihasilkan pada suhu dan tekanan yang sama. Oleh karena itu, ini adalah soal tentang hukum dasar kimia.


Penjelasan Konsep

Hukum perbandingan volume yang dikemukakan oleh Gay-Lussac berbunyi:
<b>“Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi merupakan bilangan bulat yang sederhana.”</b>

Misal 1 liter gas nitrogen bereaksi dengan 3 liter gas hidrogen menghasilkan 2 liter gas amonia sesuai persamaan reaksi berikut:
\(N_2 + 3H_2 → 2 NH_3\)

Jadi, perbandingan volume gas \(N_2\) : \(H_2\) : \(NH_3\) adalah 1:3:2

Kemudian seorang ilmuan kimia bernama Amedeo Avogadro melanjutkan eksperimen dari Gay Lussac dan berhasil menjelaskannya melalui hipotesis berikut:
<b>“Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang volumenya sama akan memiliki jumlah partikel yang sama pula.”
</b>

Avogadro menyatakan kalau bentuk partikel bukan hanya atom tunggal yang berdiri sendiri, tapi bisa juga dalam bentuk molekul unsur. Dari hipotesis Avogadro kita mendapat kesimpulan kalau perbandingan koefisien reaksi sama dengan perbandingan volume gas-gas dalam reaksi dan perbandingan jumlah partikel gas-gas dalam reaksi seperti persamaan berikut:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IRJQDKUFP/avogadro.png" />
Diketahui:
Volume campuran gas = 5 L
% \(CH_4\) = 20%
% \(C_2H_6\) = 80%

Untuk menjawab soal ini, kita perlu membuat persamaan reaksi yang setara dari pembakaran sempurna gas \(CH_4\) dan \(C_2H_6\):

\(CH_4 (g) + 2O_2 (g) → CO_2 (g) + 2H_2O (g)\)

\(2C_2H_6 (g) + 7O_2 (g) → 4CO_2 (g) + 6H_2O (g)\)

Untuk menjawab soal ini, hitung volume dari gas \(CH_4\) dan \(C_2H_6\) terlebih dahulu:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IRJQDKUFP/V CH4 C2H6.png" />
Pada pembakaran gas \(CH_4\):
\(CH_4 (g) + 2O_2 (g) → CO_2 (g) + 2H_2O (g)\)
Sesuai hipotesis Avogadro, pada P,T sama:
Volume gas-gas dalam reaksi sebanding dengan koefisiennya
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IRJQDKUFP/v o2 co2 1.png" />
Pada pembakaran gas \(C_2H_6\):
\(2C_2H_6 (g) + 7O_2 (g) → 4CO_2 (g) + 6H_2O (g)\)
Sesuai hipotesis Avogadro, pada P,T sama:
Volume gas-gas dalam reaksi sebanding dengan koefisiennya
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IRJQDKUFP/v o2 co2 2.png" />
Jadi:
V \(O_2\) total = 2 L + 14 L = 16 L
V \(CO_2\) total = 1 L + 8 L = 9 L


Pembahasan