Bab 7: Larutan Elektrolit dan Asam-Basa

Jawaban yang Benar: C. $1\times 10^{-4}$ Pembahasan: Tetapan ionisasi asam ($K_a$) untuk asam lemah dapat dihitung menggunakan rumus: $K_a={\alpha }^2\times M$ Langkah 1: Tentukan Konsentrasi Ion $H^{+}$ Derajat ionisasi diberikan sebagai 10%, yang berarti: $\alpha =\frac{10}{100}=0,1$ Konsentrasi ion $H^{+}$ yang terbentuk: $[H^{+}]=\alpha \times M$ $[H^{+}]=(0,1)\times (0,1)$ $[H^{+}]=0,01\text{ M}$ Langkah 2: Menghitung $K_a$ $K_a={\alpha }^2\times M$ $K_a=(0,1{)}^2\times 0,1$ $K_a=0,01\times 0,1$ $K_a=1\times 10^{-4}$

Jawaban yang Benar: D. $1\times 10^{-3}$ Pembahasan: Tetapan ionisasi asam ($K_a$) untuk asam lemah dapat dihitung menggunakan rumus: $K_a={\alpha }^2\times M$ Langkah 1: Tentukan Konsentrasi Ion $H^{+}$ Derajat ionisasi diberikan sebagai 10%, yang berarti: $\alpha =\frac{10}{100}=0,1$ Konsentrasi ion $H^{+}$ yang terbentuk: $[H^{+}]=\alpha \times M$ $[H^{+}]=(0,1)\times (0,1)$ $[H^{+}]=0,01\text{ M}$ Langkah 2: Menghitung $K_a$ $K_a={\alpha }^2\times M$ $K_a=(0,1{)}^2\times 0,1$ $K_a=0,01\times 0,1$ $K_a=1\times 10^{-3}$

Jawaban yang Benar: D. $1\times 10^{-3}$ M Pembahasan: Dalam larutan air, hubungan antara pH dan pOH diberikan oleh rumus: $pH+pOH=14$ 1. Menentukan pOH Diketahui pH = 11, maka: $pOH=14-pH$ $pOH=14-11$ $pOH=3$ 2. Menentukan Konsentrasi Ion $O{H}^{-}$ Gunakan rumus hubungan antara pOH dan konsentrasi ion hidroksida $[O{H}^{-}]$: $[O{H}^{-}]=10^{-pOH}$ $[O{H}^{-}]=10^{-3}\text{ M}$ Jadi, konsentrasi ion $O{H}^{-}$ dalam larutan adalah $1\times 10^{-3}$ M.

Jawaban yang Benar: C. 240 mL Pembahasan: 1. Menentukan mol ion $H^{+}$ dari $H_{2}S{O}_4$ Asam sulfat menghasilkan 2 ion $H^{+}$ per mole: $H_{2}S{O}_4\to 2H^{+}+S{O}_4^{2-}$ Mol ion $H^{+}$: $\text{mol }{H}^{+}=2\times M\times V$ $\text{mol }{H}^{+}=2\times 0,2\times \frac{120}{1000}$ $=2\times 0,024$ $=0,048\text{ mol}$ 2. Menentukan mol ion $O{H}^{-}$ dari $NaOH$ $NaOH$ menghasilkan 1 ion $O{H}^{-}$ per mole: $NaOH\to N{a}^{+}+O{H}^{-}$ Mol ion $O{H}^{-}$: $\text{mol }O{H}^{-}=M\times V$ Misalkan volume $NaOH$ yang diperlukan adalah $x$ mL atau $x/1000$ L, maka: $\text{mol }O{H}^{-}=0,25\times \frac{x}{1000}$ $=\frac{0,25x}{1000}\text{ mol}$ 3. Menentukan Volume $NaOH$ Agar pH = 7 Agar pH larutan menjadi netral (pH = 7), maka jumlah mol $H^{+}$ harus sama dengan jumlah mol $O{H}^{-}$: $0,048=\frac{0,25x}{1000}$ $x=\frac{0,048\times 1000}{0,25}$ $x=240\text{ mL}$

Jawaban yang Benar: A. 192 mL Pembahasan: Untuk mencari volume larutan NaOH yang diperlukan, kita akan mengikuti langkah-langkah berikut: 1. Menghitung jumlah mol H₂SO₄ yang ada: ${\text{Mol H}}_2{\text{SO}}_4=M_{{\text{H}}_2{\text{SO}}_4}\times V_{{\text{H}}_2{\text{SO}}_4}$ ${\text{Mol H}}_2{\text{SO}}_4=0,2\text{M}\times 120\text{mL}\times \frac{1}{1000}\text{L/mL}=0,024\text{mol}$ 2. Menghitung jumlah mol NaOH yang diperlukan: Dari persamaan reaksi netralisasi: $H_{2}S{O}_4+2NaOH\to N{a}_{2}S{O}_4+2H_{2}O$ Diketahui bahwa 1 mol H₂SO₄ membutuhkan 2 mol NaOH, maka jumlah mol NaOH yang dibutuhkan adalah: $\text{Mol NaOH}=2\times {\text{Mol H}}_2{\text{SO}}_4=2\times 0,024\text{mol}=0,048\text{mol}$ 3. Menghitung volume larutan NaOH yang diperlukan: Dengan rumus: $V_{\text{NaOH}}=\frac{\text{Mol NaOH}}{M_{\text{NaOH}}}$ $V_{\text{NaOH}}=\frac{0,048\text{mol}}{0,25\text{M}}=0,192\text{L}=192\text{mL}$

Jawaban yang Benar: C. 80% Pembahasan: 1. Menentukan Mol $K_{2}O$ dalam Cuplikan Mol $K_{2}O$ dalam 1 L larutan: $\text{mol }{K}_{2}O=\frac{\text{massa}}{M_r}$ $\text{mol }{K}_{2}O=\frac{15,7}{94}$ $\text{mol }{K}_{2}O=0,167\text{ mol}$ Reaksi disosiasi kalium oksida ($K_{2}O$) dalam air: $K_{2}O+H_{2}O\to 2K^{+}+2O{H}^{-}$ Dari reaksi ini, setiap 1 mol $K_{2}O$ menghasilkan 2 mol $O{H}^{-}$, sehingga mol $O{H}^{-}$ dalam 1 L larutan adalah: $\text{mol }O{H}^{-}=2\times 0,167=0,334\text{ mol}$ Karena total volume larutan adalah 1 L, maka konsentrasi ion $O{H}^{-}$ dalam larutan: $[O{H}^{-}]=\frac{0,334}{1}=0,334\text{ M}$ 2. Menentukan Mol $O{H}^{-}$ dalam 20 mL Larutan Karena 20 mL larutan diambil dari 1 L, maka mol ion $O{H}^{-}$ dalam 20 mL: $\text{mol }O{H}^{-}=0,334\times \frac{20}{1000}$ $=0,00668\text{ mol}$ 3. Menentukan Mol $H^{+}$ dari $H_{2}S{O}_4$ Reaksi disosiasi asam sulfat: $H_{2}S{O}_4\to 2H^{+}+S{O}_4^{2-}$ Mol $H_{2}S{O}_4$ dalam 25 mL larutan dihitung dengan: $\text{mol }{H}_{2}S{O}_4=M\times V$ $\text{mol }{H}_{2}S{O}_4=0,15\times \frac{25}{1000}$ $=0,00375\text{ mol}$ Karena 1 mol $H_{2}S{O}_4$ menghasilkan 2 mol $H^{+}$, maka: $\text{mol }{H}^{+}=2\times 0,00375$ $=0,0075\text{ mol}$ 4. Menentukan Persentase Kemurnian $K_{2}O$ Ion $O{H}^{-}$ yang seharusnya ada dalam 20 mL larutan murni adalah: \text{mol OH^- murni} = 0,00668 \text{ mol} Namun, OH⁻ yang bereaksi dengan H⁺ dari $H_{2}S{O}_4$ hanya 0,00534 mol, yang berarti hanya 80% dari OH⁻ dalam cuplikan yang berasal dari $K_{2}O$ murni. Sehingga, kadar $K_{2}O$ dalam cuplikan: $\%K_{2}O=\left(\frac{0,00534}{0,00668}\right)\times 100\%$ $=80\%$

Jawaban yang Benar: C. 80% Pembahasan: 1. Menentukan Mol $K_{2}O$ dalam Cuplikan Mol $K_{2}O$ dalam 1 L larutan: $\text{mol }{K}_{2}O=\frac{\text{massa}}{M_r}$ $\text{mol }{K}_{2}O=\frac{15,7}{94}$ $\text{mol }{K}_{2}O=0,167\text{ mol}$ Reaksi disosiasi kalium oksida ($K_{2}O$) dalam air: $K_{2}O+H_{2}O\to 2K^{+}+2O{H}^{-}$ Dari reaksi ini, setiap 1 mol $K_{2}O$ menghasilkan 2 mol $O{H}^{-}$, sehingga mol $O{H}^{-}$ dalam 1 L larutan adalah: $\text{mol }O{H}^{-}=2\times 0,167=0,334\text{ mol}$ Karena total volume larutan adalah 1 L, maka konsentrasi ion $O{H}^{-}$ dalam larutan: $[O{H}^{-}]=\frac{0,334}{1}=0,334\text{ M}$ 2. Menentukan Mol $O{H}^{-}$ dalam 20 mL Larutan Karena 20 mL larutan diambil dari 1 L, maka mol ion $O{H}^{-}$ dalam 20 mL: $\text{mol }O{H}^{-}=0,334\times \frac{20}{1000}$ $=0,00668\text{ mol}$ 3. Menentukan Mol $H^{+}$ dari $H_{2}S{O}_4$ Reaksi disosiasi asam sulfat: $H_{2}SO$_4 $\to$ 2H^+ + S$O_4$^{2-}/latex] Mol $H_{2}S{O}_4$ dalam 25 mL larutan dihitung dengan: $\text{mol }{H}_{2}S{O}_4=M\times V$ $\text{mol }{H}_{2}S{O}_4=0,15\times \frac{25}{1000}$ $=0,00375\text{ mol}$ Karena 1 mol $H_{2}S{O}_4$ menghasilkan 2 mol $H^{+}$, maka: $\text{mol }{H}^{+}=2\times 0,00375$ $=0,0075\text{ mol}$ 4. Menentukan Persentase Kemurnian $K_{2}O$ Ion $O{H}^{-}$ yang seharusnya ada dalam 20 mL larutan murni adalah: ${\text{mol OH}}^{-}\text{murni}=0,00668\text{ mol}$ Namun, OH⁻ yang bereaksi dengan $H^{+}$ dari $H_{2}S{O}_4$ hanya 0,00534 mol, yang berarti hanya 80% dari OH⁻ dalam cuplikan yang berasal dari $K_{2}O$ murni. Sehingga, kadar $K_{2}O$ dalam cuplikan: $\%K_{2}O=\left(\frac{0,00534}{0,00668}\right)\times 100\%$ $=80\%$

Jawaban yang Benar: C. $2,3\times 10^{-3}$ M Pembahasan: 1. Menggunakan Rumus Kesetimbangan Asam Lemah Asam asetat $C{H}_{3}COOH$ mengalami ionisasi parsial sesuai reaksi: $C{H}_{3}COOH\rightleftharpoons C{H}_{3}CO{O}^{-}+H^{+}$ Tetapan ionisasi asam lemah: $K_a=\frac{[H^{+}][C{H}_{3}CO{O}^{-}]}{[C{H}_{3}COOH]}$ Karena derajat ionisasi kecil, maka: $K_a\approx \frac{x^2}{M}$ di mana: - $x$ adalah konsentrasi ion $H^{+}$ - $M=0,3$ M (konsentrasi awal CH₃COOH) 2. Menentukan Konsentrasi Ion $H^{+}$ Substitusi nilai ke rumus: $1,75\times 10^{-5}=\frac{x^2}{0,3}$ $x^2=(1,75\times 10^{-5})\times 0,3$ $x^2=5,25\times 10^{-6}$ $x=\sqrt{5,25\times 10^{-6}}$ $x=2,3\times 10^{-3}\text{ M}$

Jawaban yang Benar: C. $12+\log 6.2$ Pembahasan: 1. Menentukan Mr $Ca(OH{)}_2$ $M_r=40+(2\times (16+1))=74$ 2. Menentukan Mol $Ca(OH{)}_2$ $\text{mol }Ca(OH{)}_2=\frac{\text{massa}}{M_r}=\frac{0,92}{74}=0,01243\text{ mol}$ 3. Menentukan Konsentrasi $Ca(OH{)}_2$ $\text{Molaritas}=\frac{\text{mol}}{\text{Volume (L)}}=\frac{0,01243}{0,4}=0,0311\text{ M}$ 4. Menentukan Konsentrasi Ion $O{H}^{-}$ Karena $Ca(OH{)}_2$ menghasilkan 2 ion $O{H}^{-}$ per mole, maka: $[O{H}^{-}]=2\times 0,0311=0,0622\text{ M}$ 5. Menentukan pOH $pOH=-\log [O{H}^{-}]$ $pOH=-\log (0,0622)$ $pOH=-\log (6.22\times 10^{-2})$ $pOH=-(\log 6.22+\log 10^{-2})$ $pOH=-\log 6.22+2$ 6. Menentukan pH $pH=14-pOH$ $pH=14-(2-\log 6.22)$ $pH=12+\log 6.2$

Jawaban yang Benar: B. $4,4<pH<6,0$ Pembahasan: Berdasarkan hasil pengujian indikator, berikut analisis pH larutan: 1. Indikator MM berwarna jingga. MM akan berubah warna dari merah menjadi kuning pada pH 4,4 – 6,2, sehingga pH larutan X berada dalam kisaran 4,4 – 6,2. 2. Indikator BTB berwarna kuning. BTB berubah warna dari kuning menjadi biru pada pH 6,0 – 7,6, yang berarti pH larutan X lebih kecil dari 7,6. 3. Indikator MO berwarna kuning. MO akan berubah dari merah menjadi kuning pada pH 3,1 – 4,4, yang menunjukkan pH larutan X lebih besar dari 3,1 dan lebih kecil dari 4,4. 4. Indikator PP tidak berwarna. PP akan tetap tidak berwarna dalam kisaran pH 8,3 – 10,0, yang menunjukkan pH larutan X lebih kecil dari 8,3. Dengan demikian, pH larutan X harus berada dalam kisaran 4,4 < pH < 6,0, yang merupakan hasil kombinasi dari hasil pengujian indikator MM dan MO.

Jawaban yang Benar: B. $4,4<pH<6,0$ Pembahasan: Berdasarkan hasil pengujian indikator, berikut analisis pH larutan: 1. Indikator MM berwarna jingga. MM akan berubah warna dari merah menjadi kuning pada pH 4,4 – 6,2, sehingga pH larutan X berada dalam kisaran 4,4 – 6,2. 2. Indikator BTB berwarna kuning. BTB berubah warna dari kuning menjadi biru pada pH 6,0 – 7,6, yang berarti pH larutan X lebih kecil dari 7,6. 3. Indikator MO berwarna kuning. MO akan berubah dari merah menjadi kuning pada pH 3,1 – 4,4, yang menunjukkan pH larutan X lebih besar dari 3,1 dan lebih kecil dari 4,4. 4. Indikator PP tidak berwarna. PP akan tetap tidak berwarna dalam kisaran pH 8,3 – 10,0, yang menunjukkan pH larutan X lebih kecil dari 8,3. Dengan demikian, pH larutan X harus berada dalam kisaran 4,4 < pH < 6,0, yang merupakan hasil kombinasi dari hasil pengujian indikator MM dan MO.