latihan soal penyangga

1. Berapakah pH larutan penyangga yang terbuat dari campuran larutan CH3COOH 0,2 M sebanyak 100 mL dengan larutan CH3COONa 0,2 M sebanyak 100 mL? (Ka CH3COOH = 1 . 10^-5)
Penyelesaian :
Saat 100 mL larutan CH3COOH 0,2 M dicampurkan dengan 100 mL larutan CH3COONa 0,2 M, terjadi peristiwa pengenceran larutan.
Konsentrasi larutan CH3COOH setelah diencerkan :
V1 M1 = V2 M2
100 . 0,2 = 200 . M2
M2 = 0,1 M
Konsentrasi larutan CH3COONa setelah diencerkan :
V1 M1 = V2 M2
100 . 0,2 = 200 . M2
M2 = 0,1 M
Dengan demikian, pH larutan buffer tersebut menjadi :
[H3O⁺] = Ka {[Asam Lemah] / [Basa Konyugasi]}
[H3O⁺] = 1 . 10^-5 {0,1 /0,1}
[H3O⁺] = 1 . 10^-5
pH = 5 – log 1
2. Larutan buffer yang tersusun atas larutan NH4OH 0,05 M dengan larutan NH4Cl 0,1 M memiliki pH sebesar 9. Berapakah perbandingan volume larutan basa lemah terhadap larutan asam konyugasinya? (Kb NH4OH = 10^-5 )
Penyelesaian :
Persamaan untuk menghitung pH larutan buffer basa adalah sebagai berikut :
[OH^-] = Kb {[NH4OH] / [NH4⁺]}
[OH^-] = Kb {mol NH4OH / mol NH4⁺}
[OH^-] = Kb {Vbasa . Mbasa / Vasam konyugasi . Masam konyugasi}
pH = 9, berarti pOH = 14 – pH = 14 – 9 = 5
Sehingga : [OH-] = 10^-5 M
Dengan demikian : 10^-5 = 10^-5 {Vbasa . 0,05 / Vasam konyugasi . 0,1}
Vbasa / Vasam konyugasi = 0,1 / 0,05 = 2/1
Jadi, perbandingan volume larutan basa lemah terhadap larutan asam konyugasinya adalah 2 : 1
3. Berapakah pH campuran yang terbentuk saat larutan amonia 0,1 M sebanyak 300 mL dicampurkan dengan 100 mL larutan asam klorida 0,1 M? (Kb amonia = 10^-5 dan log 2 = 0,3)
Penyelesaian :
Reaksi yang terjadi adalah reaksi netralisasi (asam + basa → garam + air)
NH3 + HCl → NH4Cl
Mol NH3 yang disediakan = V.M = 300.0,1 = 30 mmol
Mol HCl yang disediakan = V.M = 100.0,1 = 10 mmol
Perbandingan stoikiometri NH3 : HCl = 1 : 1
Dengan demikian, sebanyak 10 mmol NH3 tepat bereaksi dengan 10 mmol HCl dan menghasilkan 10 mmol NH4Cl.Pada akhir reaksi, masih tersisa 20 mmol NH3 dan 10 mmol NH4Cl. Campuran tersebut membentuk sistem buffer basa.
Jadi, perhitungan pH larutan buffer basa di atas dapat menggunakan persamaan berikut :
[OH^-] = Kb {mol basa lemah / mol asam konyugasi}
[OH^-] = 10^-5 {20/10}
[OH^-] = 2 . 10^-5 M
pOH = – log [OH^-] = 5 – log 2
pH = 14 – pOH = 14 – (5 – log 2) = 9 + log 2 = 9 + 0,3 = 9,3
4. Berapakah volume larutan NaOH 0,1 M yang diperlukan ditambahkan ke dalam 40 mL larutan asam asetat 0,1 M (Ka = 1.10^-5) agar diperoleh larutan penyangga dengan pH = 5?
Penyelesaian :
Reaksi kimia yang terjadi adalah sebagai berikut :
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Mol CH3COOH yang disediakan = V.M = 40.0,1 = 4 mmol
Mol NaOH yang disediakan = x mmol
Perbandingan stoikiometri CH3COOH : NaOH = 1 : 1
Agar membentuk larutan penyangga, seluruh mol NaOH harus tepat habis bereaksi. Dengan demikian, sebanyak x mmol NaOH memerlukan x mmol CH3COOH. Pada akhir reaksi, masih tersisa (4 – x) mmol CH3COOH dan terbentuk x mmol CH3COONa.
Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
[H3O⁺] = Ka {mol asam lemah / mol basa konyugasi}
pH = 5, berarti [H3O⁺] = 10^-5 M
10^-5 = 10^-5 {4 – x / x}
4 – x = x
x = 2 mmol
Mol NaOH yang dibutuhkan sebanyak 2 mmol.
Dengan demikian, volume larutan NaOH 0,1 M yang dibutuhkan adalah sebanyak 2/0,1 = 20 mL
reaksi penggaraman atau reaksi netralisasi) :
HCl_(aq) +  NaOH_(aq) →  NaCl_(aq) +  H₂O_(l)
H₂SO_4(aq) +  2 NH₄OH_(aq) →  (NH₄)₂SO_4(aq) +  2 H₂O_(l)
2 HCN_(aq) +  Ba(OH)_2(aq) →  Ba(CN)_2(aq) +  2 H₂O_(l)
H₂CO_3(aq) +  Mg(OH)_2(aq) →  MgCO_3(s) +  2 H₂O_(l)
HBr_(aq) +  KOH_(aq) →  KBr_(aq) +  H₂O_(l)
 HNO_3(aq) +  NH₄OH_(aq) →  NH₄NO_3(aq) +  H₂O_(l)
NH₄⁺_(aq) +  H₂O_(l) <——>  NH₄OH_(aq) +  H⁺_(aq)
HCN_(aq) +  NaOH_(aq) →  NaCN_(aq) +  H₂O_(l)
CN^-_(aq) +  H₂O_(l) <——>  HCN_(aq) +  OH^-_(aq)
HF_(aq) +  NH₄OH_(aq) →  NH₄F_(aq) +  H₂O_(l)
2. Berapakah pH larutan dari 200 mL larutan barium asetat 0,1 M? (K_a CH₃COOH = 2.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan barium asetat terbentuk dari campuran basa kuat (Ba(OH)₂) dengan asam lemah (CH₃COOH). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.
Ba(CH₃COO)_2(aq) →  Ba⁺²_(aq) +  2 CH₃COO^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion CH₃COO^-. Konsentrasi ion CH₃COO^- adalah 0,2 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[OH^-]  =  {(K_w /K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
[OH^-]  =  {(10^-14 / 2.10^-5)(0,2)}^1/2
[OH^-]  =  10^-5 M
Dengan demikian, pOH larutan adalah 5. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 9.
3. Hitunglah pH larutan NH₄Cl 0,42 M! (K_b NH₄OH = 1,8.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan amonium klorida terbentuk dari campuran basa lemah (NH₄OH) dengan asam kuat (HCl). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat asam.
NH₄Cl_(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  Cl^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion NH₄⁺. Konsentrasi ion NH₄⁺ adalah 0,42 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[H⁺]  =  {(K_w /K_b)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
[H⁺]  =  {(10^-14 / 1,8.10^-5)(0,42)}^1/2
[H⁺]  =  1,53.10^-5 M
Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 4,82.
4. Hitunglah pH larutan NH₄CN 2,00 M! (K_a HCN = 4,9.10^-10 dan K_b NH₄OH = 1,8.10^-5)
Penyelesaian :
Larutan amonium sianida terbentuk dari campuran basa lemah (NH₄OH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis total.
NH₄Cl_(aq) →  NH₄⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
Ion yang terhidrolisis adalah ion NH₄⁺ dan ion CN^-. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[H⁺]  =  {K_w (K_a/K_b)}^1/2
[H⁺]  =  {10^-14 (4,9.10^-10 / 1,8.10^-5)}^1/2
[H⁺]  =  5,22.10^-10 M
Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 9,28.
5. Berapakah massa garam NaCN yang harus dilarutkan untuk membentuk 250 mL larutan dengan pH sebesar 10? (K_a HCN = 10^-10 dan Mr NaCN = 49)
Penyelesaian :
Larutan natrium sianida terbentuk dari campuran basa kuat (NaOH) dengan asam lemah (HCN). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa.
NaCN_(aq) →  Na⁺_(aq) +  CN^-_(aq)
pH = 10, berarti pOH = 4
Dengan demikian, [OH^-] = 10^-4 M
Perhitungan pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut :
[OH^-]  =  {(K_w/K_a)([ion yang terhidrolisis])}^1/2
10^-4 =  {(10^-14 / 10^-10)[ion yang terhidrolisis]}^1/2
[ion yang terhidrolisis]  =  10^-4 M
Konsentrasi garam NaCN yang diperlukan sebesar 10^-4 M. Volume larutan sebanyak 250 mL = 0,25 L. Dengan demikian, mol garam NaCN yang dibutuhkan adalah :
Mol = Volume x Molar
Mol = 0,25 x 10^-4 = 2,5 x 10^-5 mol
Jadi, massa garam NaCN yang dibutuhkan sebanyak 2,5 x 10^-5 x 49 = 1,225 x 10^-3 gram = 1,225 mg.