2. Perbandingan massa besi (Fe) dan belerang (S) dalam senyawa besi belerang (FeS) adalah 7: 4. a. Berapa gram besi dapat bereaksi dengan 16 gram belerang? b. Jika 35 gram besi direaksikan dengan 25 gram belerang, berapa gram belerang yang tidak bereaksi? c. Berapa gram besi dan belerang yang harus direaksikan untuk membentuk 44 gram senyawa besi belerang? 

Pada soal ini diketahui unsur Fe dan S yang membentuk senyawa FeS dengan perbandingan 7 : 4. Pertanyaannya seputar massa unsur jika direaksikan sejumlah massa unsur lainnya. Massa unsur ini dapat ditentukan dengan hukum perbandingan tetap dan kekekalan massa yang merupakan hukum dasar kimia. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Hukum Dasar Kimia.

Identifikasi Konsep

Hukum perbandingan tetap yang dikemukakan oleh Proust menyatakan bahwa “Senyawa terdiri dari unsur-unsur yang memiliki perbandingan yang selalu sama (komposisinya tetap)”. Kita akan menentukan massa unsur dari data yang telah tersedia.

Diketahui dari soal:
Perbandingan Fe : S = 7 : 4
A. Massa S = 16 gram
B. Massa Fe = 35 gram
Massa S = 25 gram
C. Massa FeS = 44 gram

Ditanya:
A. Massa besi yang bereaksi dengan 16 gram belerang?
B. Massa belerang yang tidak bereaksi?
C. Massa besi dan belerang untuk membentuk 44 gram senyawa besi belerang?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan massa unsur dengan hukum perbandingan tetap.

A. Massa besi
Massa besi yang bereaksi dengan 16 gram belerang dapat dicari dengan persamaan berikut.

\(Massa\ Fe = \frac{Perbandingan\ Fe}{Perbandingan\ S}\ .\ Massa\ S\)
\(Massa\ Fe = \frac{7}{4}\ .\ 16\ gram\)
\(Massa\ Fe = 28\ gram\)

B. Massa belerang yang tidak bereaksi
Sebelumnya, kita harus menentukan pereaksi pembatas, yaitu zat yang habis bereaksi antara Fe atau S. Jika S yang berperan sebagai pereaksi pembatas, maka sebanyak 25 gram S akan bereaksi. Jumlah massa Fe dan S yang bereaksi harus memiliki perbandingan 7 : 4. Berarti, dibutuhkan Fe dengan perhitungan berikut.

Massa Fe yang diperlukan = \(\frac{7}{4}\) . massa S
Massa Fe yang diperlukan = \(\frac{7}{4}\) . 25 gram
Massa Fe yang diperlukan = 43,75 gram

Tentunya, hal tersebut tidak mungkin karena Fe hanya tersedia 35 gram pada kondisi mula-mula. Jadinya, kita tahu bahwa Fe yang berperan sebagai pereaksi pembatas. Jika Fe yang bereaksi sebanyak 35 gram, maka massa S yang bereaksi adalah sebagai berikut.

Massa S yang diperlukan = \(\frac{4}{7}\) . massa Fe
Massa S yang diperlukan = \(\frac{4}{7}\) . 35 gram
Massa S yang diperlukan = 20 gram

Berdasarkan perhitungan, massa Fe yang bereaksi sebanyak 35 gram, sementara S yang bereaksi adalah 20 gram. 

Untuk menentukan salah satu zat yang tersisa atau yang tidak bereaksi dalam suatu reaksi, kita harus menuliskan keadaan massa mula-mula, bereaksi, dan sisa untuk setiap zatnya. Berikut ini adalah tabel berisi massa zat tersebut.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21HJFQCMAG8/47.png" />

Nah, unsur S yang tersisa berarti ada 5 gram yang diperoleh dari pengurangan massa mula-mula dengan yang bereaksi. Kemudian, FeS yang dihasilkan dari reaksi ini adalah 55 gram, yaitu hasil penjumlahan massa Fe dan S yang bereaksi. Massa hasil mengikuti hukum kekekalan massa yang menyatakan bahwa massa zat yang bereaksi sama dengan massa zat yang dihasilkan.

Jadinya, massa belerang yang tidak bereaksi sebesar 5 gram.

C. Massa besi dan belerang
Massa besi dan belerang agar dapat membentuk 44 gram senyawa besi belerang (FeS) dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

\(Massa\ Fe = \frac{Perbandingan\ Fe}{Perbandingan\ FeS}\ .\ Massa\ FeS\)
\(Massa\ Fe = \frac{7}{7+4}\ .\ 44\ gram\)
\(Massa\ Fe = \frac{7}{11}\ .\ 44\ gram\)
\(Massa\ Fe =28\ gram\)

\(Massa\ S = \frac{Perbandingan\ S}{Perbandingan\ FeS}\ .\ Massa\ FeS\)
\(Massa\ S = \frac{4}{7+4}\ .\ 44\ gram\)
\(Massa\ S = \frac{4}{11}\ .\ 44\ gram\)
\(Massa\ S =16\ gram\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, massa besi yang bereaksi dengan 16 gram belerang adalah \(28\ gram\). Massa belerang yang tidak bereaksi adalah \(5\ gram\). Massa besi dan belerang agar dapat membentuk 44 gram senyawa besi belerang berturut-turut adalah \(28\ gram\) dan \(16\ gram\).

Konsep terkait:
Pereaksi Pembatas