Sebanyak 50 gram kalsium karbonat berekasi dengan asam klorida berlebih menurut persamaan reaksi berikut: CaCO (s) + 2HCl(aq) + CaCl (aq) + H2O(l) + CO.Ag) Pada suhu dan tekanan yang sama, 5 L gas N, massanya 7 gram. Hitung volume CO, yang dihasilkan pada reaksi di atas! 

Pada soal terdapat kalsium karbonat yang bereaksi dengan asam klorida. Pertanyaannya adalah volume \(CO_2\) yang dihasilkan. Volume gas diukur dalam keadaan yang sama seperti gas \(N_2\). Melalui data yang disediakan, kita dapat menentukan volume gas karbon dioksida dengan terlebih dahulu mencari jumlah mol kemudian mengkonversikannya. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Hubungan Mol dengan Volume.

Identifikasi Konsep

Hubungan mol dengan volume dapat dinyatakan dalam volume molar. Volume molar merupakan volume suatu unsur atau senyawa sebanyak 1 mol pada suhu dan tekanan tertentu. Volume molar dapat dituliskan dalam persamaan berikut.

\(V_m= \frac{Volume\ zat}{Jumlah\ mol}\)

Kita akan menentukan volume gas karbon dioksida yang dihasilkan. Namun, jumlah mol gas harus diketahui terlebih dahulu.

Diketahui dari soal:
Massa kalsium karbonat = 50 gram
Massa \(N_2\) = 7 gram
Volume \(N_2\) = 5 L
Ar Ca  = 40; C = 12; N =14; O = 16 (gram/mol)
Mr \(CaCO_3\) = 100 gram/mol
Mr \(N_2\) = 28 gram/mol

Ditanya:
Volume gas karbon dioksida yang dihasilkan?

Sebelumnya kita harus memastikan bahwa persamaan reaksi di atas sudah setara. Persamaan reaksi setara artinya jumlah atom unsur di ruas kanan dan kiri sudah sama.

\(CaCO_3+2HCl \rightarrow CaCl_2+H_2O+CO_2\)

Nah, persamaan di atas ternyata sudah setara. Kita lanjut ke perhitungan ya. Berikut ini adalah langkah perhitungan untuk menentukan volume gas karbon dioksida.

<b>1) Menentukan mol \(CaCO_3\)</b>
Langkah pertama, kita harus mencari mol \(CaCO_3\) dengan data massa dan Mr-nya.

\(Jumlah\ mol= \frac{massa\ CaCO_3}{Mr\ CaCO_3}\)
\(Jumlah\ mol= \frac{50\ gram}{100\ gram/mol}\)
\(Jumlah\ mol=0,5\ mol\)

Kita mengetahui dari pernyataan soal bahwa asam klorida yang dipakai berlebih, sehingga senyawa \(CaCO_3\) akan habis bereaksi sebagai pereaksi pembatasnya. Kemudian, kita bisa mencari mol gas \(CO_2\) melalui perbandingan koefisien zat seperti di bawah ini.

\(Mol\ gas\ CO_2= \frac{Koef.\ CO_2}{Koef.\ CaCO_3}\ .\ mol CaCO_3\)
\(Mol\ gas\ CO_2= \frac{1}{1}\ .\ 0,5\ mol\)
\(Mol\ gas\ CO_2= 0,5\ mol\)

<b>2) Menentukan volume gas karbon dioksida</b>
Untuk mencari volume pada keadaan yang sama dengan gas \(N_2\), kita bisa mencari terlebih dahulu volume molar \(N_2\). Kemudian, kita konversikan dengan mol \(CO_2\).

\(Mol\ N_2= \frac{massa\ N_2}{Mr\ N_2}\)
\(Mol\ N_2= \frac{7\ gram}{28\ gram/mol}\)
\(Mol\ N_2= 0,25\ mol\)

\(V_m\ N_2= \frac{Volume\ zat}{Jumlah\ mol}\)
\(V_m\ N_2= \frac{5\ L}{0,25\ mol}\)
\(V_m\ N_2= 20\ L/mol\)

\(V_m\ N_2= \frac{Volume\ CO_2}{Mol\ CO_2}\)
\(20\ L/mol= \frac{Volume\ zat}{0,5\ mol}\)
\(Volume\ zat=20\ L/mol\ .\ 0,5\ mol\)
\(Volume\ zat=10\ L\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, volume gas karbon dioksida yang dihasilkan pada keadaan yang sama seperti gas \(N_2\) adalah \(10\ L\).