Soal Essay Tentang Menghitung pH Larutan Penyangga + Pembahasan
Di dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai macam contoh soal essay yang berkaitan dengan menhtung pH larutan penyangga. Karena bertipe essay, maka kalian tentunya tidak akan bisa menjawab jika tidak mengerti cara pH larutan penyangga. Oleh karena itu, perhatikanlah penjelasan saya tentang cara menentukan pH larutan penyangga melalui pembahasan contoh – contoh soal esaay dibawah ini.
Contoh Soal 1
Tentukanlah pH campuran 100 mL NH4OH 0,5 M dan 50 mL HCl 0,5 M (Kb NH4OH = 2 x 10^-5)!
Pembahasan:
Soal ini adalah soal dasar tentang menghitung pH larutan penyangga. Jadi pastikan kalian pahami penjelasan saya dibawah ini!
NH4OH dan HCl secara berturut – turut adalah BL + AK. Campuran ini hanya dapat membentuk larutan penyangga jka pada akhir reaksi terdapat sisa mol dari basa lemahnya.
Mol NH4OH mula – mula = M x V = 0,5 M x 100 mL = 50 mmol
Mol HCl mula – mula = M x V = 0,5 M x 50 mL = 25 mmol
Reaksi yang terjadi di dalam campuran adalah sebagai berikut:
NH4OH + HCl ==> NH4Cl
M 50 mmol 25 mmol -
R 25 mmol 25 mmol 25 mmol
S 25 mmol - 25 mmol
Nah, dari stoikimetri reaksi diatasdapat kalian lihat bahwa pada kahir reaksi ada sisa dari NH4OH-nya sebanyak 25 mmol. Oleh karena itulah, campuran tersebut membentuk larutan penyangga. Sifat dari larutan penyangganya adalah basa karena di dalam campuran akan terdapat komponen penyangga basa yaitu BL NH4OH dan asam konjugasinya yaitu NH4+ yang dihasilkan dari reaksi ionisasi garam NH4Cl.
Garam NH4Cl menagalai reaksi ionisasi sebagai berikut:
NH4Cl ==> NH4+ + Cl-
25 mmol 25 mmol
Mol NH4OH sisa = 25 mmol
Mol asam koonjugasi NH4+ = 25 mmol
Maka, konsentrasi OH- yang terdapat di dalam campuran adalah:
[OH-] = Kb x mol BL/mol asam konjugasi = 2 x 10^-5 x 25 mmol/25 mmol = 2 x 10^-5 M
pOH = - log 2 x 10^-5 = 5 – log 2
pH = 14 – (5 – log 2) = 9 + log 2
Jadi, pH dari campuran tersebut adalah 9 + log 2
Contoh Soal 2
Tentukanlah perbandingan volume antara larutan asam sianida 0,04 M yang harus dicampurkan ke dalam larutan kalsium sianida 0,01 M agar membentuk larutan penyangga dengan pH = 5 (diketahui Ka HCN = 2,5 x 10^-5)!
Pembahasan:
Asam sianida (HCN) adalah Al dan kalsium sianida (Ca(CN)2) adalah garamnya. Tidak seperti campuran pertama, campuran AL dan garamnya dapat langsung memebntuk larutan penyangga. Jadi, kita tidak perlu menggunakan stoikiometri reaksi untuk menjawab soal ini.
Karena yang ditanyakan adalah perbandingan volume, maka kita perlu memisalakan volume kedua zat yang bercampur tersebut. Misalkan:
Volume AL = x mL
Volume garam = y mL
Mol AL = M x V = 0,04 M . x mL = 0,04x mmol
Mol garam = M x V = 0,01M . y mL = 0,01y mmol
Garam Ca(CN)2 mengion mernutu persamaan reaksi:
Ca(CN)2 ==> Ca^2+ + 2CN-
Yang merupakan komponen penyangga dari garam adalah CN- (basa konjugasi dari HCN). Dapat kalian lihat pada reaksi diatas bahwa mol CN = 2 x mol Ca(CN)2 = 2 x 0,01x mmol = 0,02x mmol
Campuran HCN dan garamnya membentuk larutan penyangga bersifat asam.
pH = 5
[H=] = 1 x 10^-5 M
[H+] = Ka x mol Al/mol basa konjugasinya
10^-5 = 2,5 x 10^-5 x 0,04x/0,02y
x/y = 10^-5/5 x 10^-5
x/y = 1/5
Jadi, perbandingan volume HCN dan Ca(CN)2 yang harus dicampurkan adalah 1 : 5.
Contoh Soal 3
Berapa gram (NH4)2SO4 yang harus dilarutkan ke dalam 200 mL NH4OH 0,1 M agar terbentuk larutan penyangga dengan pH = 9 –+log 3 (Kb NH4OH = 1,5 x 01^-5 dan Mr (NH4)2SO4 = 132)!
Pembahasan:
Campuran NH4OH dan garamnya yaitu (NH4)2 SO4 dapat langung mmbentuk larutan penyangga yang bersifat basa.
pH = 9 + log 3
pOH = 5 – log 3
[OH-] = 3 x 10^-5
Mol BL NH4OH = M x V = 0,2 L x 0,1 M = 0,02 mol
[OH-] = Kb x mol BL/mol asam konjugasi
3 x 10^-5 = 1,5 x 10^-5 x 0,02 mol/mol asam konjugasi
Mol asam konjugasi = 3 x 10^-7/3 x 10^-5
Mol asam konjugasi = 10^-2 mol atau 0,01 mol
Yang merupakan asam konjugasi dari NH4OH adalah NH4+ yang dihasilkan dari reaksi ionisasi garam.
(NH4)2SO4 ==> 2NH4+ + SO4^2-
Dapat kalian lihat dari reaksi ini, mol garam = 1.2 mol basa konjugasi = ½ x 0,01 M = 0,005 mol
Massa garam = mol x Mr = 0,005 mol x 132 = 0,66 gram
Jadi, massa garam yang harus dilarutkan adalah 0,66 gram.
Contoh Soal 4
Sebanyak 2 L HF (Ka = 10^-5) 4 M dicamprkan dengan 2 L NaF 2 M. berdasarkan data tersebut, tentukanlah:
1. pH larutan penyangganya
2. pH larutan penyangga setelah penambahan 10 mL HCl 0,1M
3. pH larutan penyangga setelah penambahan10 mL NaOH 0,1 M
Pembahasan:
Menghitung pH larutan penyangga
Campuran HF dan NaF dapat langsung membentuk larutan penyangga asam.
Mol AL = M x V = 4 M x 2 L = 8 mol
Mol garam = mol basa konjugasi = M x V = 2 L x 2 M = 4 mol
[H+] = Ka x mol AL/mol basa konjugasi = 10^-5 x 8/4 = 2 x 10^-5
pH = - log 2 x 10^-5 = 5 – log 2
Menghitung pH larutan penyanggasetelah ditambhaakan 10 mL HCl 0,1 M
Menambahkan HCl ke dalam larutan penyangga berarti kita menambah jumlah H+ ke dalam larutan. Karena sifat larutan penyangga yang dapat mempertahankan pH, maka penambahan H+ dalam jumlah yang sedikit tidak akan merubah pH penyangga secara signifikan. Perhitungan dibawah ini akan membuktikannya.
Ketika kita menambahkan H+ ke dalam larutan penyangga pada soal ini, maka basa konjugasi larutan penyangga akan bereaksi dengan H+ dari HCl. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Mol H+ dari HCl = M x V = 10 mL x 0,1 M = 1 mmol
F- + H+ ==> HF
M 4 mol 1 mmol 8 mmol
R -1 mmol -1 mmol +1 mmol
S 3 mmol - 9 mmol
Setelah penambahan 10 mL HCl 0,1 M tersebut terbentuk kesetimbangan baru dimana:
Mol AL HF = 9 mmol
Mol basa konjugasi F - = 3 mmol
[H+] = Ka x molAL/mol basa konjugasi = 10^-5 x 9 mmol/3 mmol = 3 x 10^-5
pH = - log 3 x 10^-5 = 5 – log 3
Dapat kalian lihat bahwa perubahan pH larutan penyangga setelah ditambah 10 mL HCl 0,1 M hanya mengalami sedikit perubahan dari 5 – log 2 menjadi 5 – log 3 atau bisa dikatakan pH larutan penyangganya tidak berubah akibat penambahan sedikit asam.
Menghitung pH setelah penambahan 10 mL NaOH 0,1 M
Jika ke dalam alrutan penyangga ditambahankan basa, maka artinya kita memasukkan OH- ke dalam larutan tersebut. Jika jumlahnya masih sedikit, maka pH larutan penyangga tidak akan berubah. Berikut adalah perhitungan yang membuktikan hal tersebut.
Jika ke dalam larutan penyangga pada soal ini dimasukkan sedikit basa, maka komponen asam dari larutan penyangganya yaitu HF akan berekasi dengan OH- dari basa menurut persamaan reaksi dibawah ini:
Mol OH- yang ditambahkan = M x V = 10 mL x 0,1 M = 1 mmol
HF + OH- ==> F- + H2O
M 8 mmol 1 mmol 4 mmol
R -1 mmol -1 mmol +1 mmol
S 7 mmol - 5 mmol
Setelah ditambah sedikit basa, didalam larutan penyangga tersebut terdapat:
Mol asam lemah HF = 7 mmol
Mol basa konjugasi F- = 5 mmol
[H+] = Ka x mol AL/mol basa konjugasi = 10^-5 x 7/5 = 1,4 x 10^-5
pH = 5 – log 1,4
Nah, terlihat bukan, perubahan pH larutan penyangga pada soal ini hanya mengalami perubahan pH yang sangat kecil yaitu dari 5 – log 2 menjadi 5 – log 1,4. Inilah yang membuktikan bahwa larutan penyangga dapat mempertahankan pH walaupun ditambah basa dalam jumlah yang sedikit.
Contoh Soal 5
Suatu larutan penyangga dibuat dengan cara mencampurkan 0,62 gram asam karbonat (H2CO3) ke dalam 20 mL larutan KOH 0,25 M. Jika Ka dari H2CO3 adalah 2 x 10^-5, dan Mr-nya = 62, tentukanlah pH dari larutan penyangganya!
Pembahasan:
Campuran H2CO3 dan KOH hanya adapat membentuk larutan penyangga jika pada akhir reaksi ada mol H2CO3 yang bersisa.
Mol H2CO3 = gr/Mr = 0,62/62 = 0,01 mol atau 10 mmol
Mol KOH = M x V = 20 mL x 0,125 = 2,5 mmol
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
H2CO3 + 2KOH ==> K2CO3 + 2H2O
M 10 mmol 5 mmol - -
R 2,5 mmol 5 mmol 2,5 mmol 5 mmol
S 7,5 mmol - 2,5 mmol 5 mmol
Nah, terlihat dari stoikiometri reaksi diatas bahwa ada 7,5 mmol H2CO3 yang bersisa sehingga bisa dikatakan bahwa campuran tersebut membentuk larutan penyangga. Sifat dari larutan penyangganya adalah asam.
Garam K2CO3 mengalami ionisasi menurut persamaan reaksi:
K2CO3 ==> 2K+ + CO3^2-
Mol garam = mol basa konjugasi = 2,5 mmol
[H+] = Ka x mol AL sisa/mol basa konjugasi = 2 x 10^-5 x 7,5 mmol/2,6 mmol = 6 x 10^-5
pH = - log 6 x 10^-5 = 5 – log 6
Jadi, pH dari campuran tersebut adalah 5 – log 6.
Contoh Soal 6
Suatu basa lemah MOH (Mr = 30) sebanyak 1,5 gram dan garamnya MCl (Mr = 48) sebanyak 0,6 gram dilarutkan ke dalam 100 mL air sehingga terbentuklah larutan penyangga. Tentukanlah perubahan pH dari larutan penyangga tersebut jika ke dalam larutan fitambahkan lagi air sebnyak 100 mL! (Kb = 10^-5)
Pembahasan:
Dikatakan pada soal bahwa campuran MOH dan MCl membentuk larutan penyangga.
Mol basa lemah MOH = gr/Mr = 1,5/30 = 0,05 mol
Mol garam MCl = gr/Mr = 0,6/48 = 0,0125 mol
MCl ==> M+ + Cl-
Mol garam = mol asam konjugasi dari MOH yaitu M+ = 0,00125 mol
Campuran MOH dan garamnya akan membentuk larutan penyangga yang bersifat basa.
[OH-] = Kb x mol BL/mol asam konjugasi = 10^-5 x 0,05/0,0125 = 4 x 10^-5
pH = - 5 – log 4
5 – log 4 merupakan pH awal dari larutan penyangga tersebut.
Contoh Soal 7
Sebanyak 50 mL suatu asam lemah HA 0,3 M direaksikan dengan 50 mL Ca(OH)2 0,1 M sehingga terbentuk larutan penyangga dngan pH = 5. Tentukanlah harga Ka dari asam lemah tersebut!
Pembahasan:
Dari harga pHnya, kita bisa mengetahui bahwa campuran tersebut mementuk larutan penyangga bersifat asam.
pH = 5
[H+] = 10^-5
Mol AL mula – mula = M x V = 50 mL x 0,3 = 15 mmol
Mol BK mula – mula = M x V = 0,1 M x 50 mL = 5 mmol
Reaksi yang terjadi:
2HA + Ca(OH)2 ==> CaA2 + 2H2O
M 15 5 - -
R 10 5 5 10
S 5 - 5 19
Dari toikimetri reaksi diatas didapatkan:
Mol AL sisa = 5 mmol
Mol garam CaA2 = 5 mmol
CaA2 mengion menurut persamaan reaksi:
CaA2 ==> Ca^2+ + 2A-
Mol basa konjugasi A- = 2 x mol garam = 2 x 5 mmol = 10 mmol
[H+ ] = Ka x mol AL/mol basa konjugasi
Ka = mol basa konjugasi x [H+}/mol AL = 10 x 10^_5/5 = 2 x 10^-5
Jadi, harga Ka dari asam lemah tersebut adalah 2 x 10^-5.
Contoh Soal 8
Terdapat 200 mL larutan natrium hidroksida (Kb = 1 x 10^-5) dengan pH = 11. Larutan tersebut akan diatur pHnya menjadi 9 dengan cara menambahkan garam amonium nitrat.(Mr = 80) Tentukanlah massa garam amonium nitrat yang harus diatambahkan!
Pembahasan:
Pada keadaan mula – mula terdapat:
100 mL larutan NH4OH dengan pH = 11
pH = 11 ==> pOH = 3
[OH-] = 10^-3 M
[OH-] = akar Ka x M
[(OH-)]^2 = Ka x M
M = (10^-3)^2/10^-5
M = 0,1 M
Jadi, larutan NH4OH tersebut memiliki konsentrasi 0,1 M.
Jika ke dalam larutan ditambahkan garam amonium nitrat (NH4NO3), maka akan terbentuk larutan penyangga. Larutan penyangga tersebut memiliki pH = 9.
pOH = 5
[OH-] = 10^-5
Mol BL NH4OH = M x V = 200 mL x 0,1 = 20 mmol
Karena NH4NO3 mengion menjadi:
NH4NO3 ==> NH4+ + NO3-
Maka, mol garam = mol asam konjugasi NH4+
[OH-} penyangga = Ka x mol AL/mol basa konjugasi
10^-5 = 10^-5 x20 mmol/mol garam
Mol garam = 20 mmol
Massa garam = mol x Mr = 20 mmol x 80 = 1600 mg atau 1,6 gram
Jika kalian perhatikan rumus mencari konsentrasi OH- diatas, ternyata tidak mengikutkan data volume. Jadi, walaupun ke dalam alrutan ditambahkan air (diencerkan), maka tentunya tidak akan merubah konsentrasi dri OH-nya. Jadi, pengenceran juga tidak berpengaruh mengubah pH larutan penyangga.
Posting Komentar untuk "Soal Essay Tentang Menghitung pH Larutan Penyangga + Pembahasan"