Soal Matematis Campuran Asam-Basa agar Mencapai pH Tertentu
Soal berikut adalah soal sederhana namun menuntut detil analisis dan kemampuan mengolah persamaan matematika. Kemampuan mengkonversi nilai pH ke [H+], [H+] ke [H2A], mengkonversi pH ke [BOH] yang akan digunakan dalam proses hitung berikutnya.
Soal:
Berapa mL larutan H2SO4 yang pH-nya 2–log 2 harus dimasukkan ke dalam 150 mL KOH yang pH-nya 12 agar diperoleh larutan campuran yang memiliki pH 3–log 5?
Penyelesaian:
Konversi pH ke [H+], [H+] ke [H2SO4]
pH = 2–log 2 → [H+] = 2×10–2 M
→ [H2SO4] = ½ [H+]
→ [H2SO4] = ½ 2×10–2 M
→ [H2SO4] = 1×10–2 M
→ [H2SO4] = 0,01 M
Konversi pH ke pOH dan [OH–], [OH–] ke [KOH]
pH = 12 → pOH = 2 → [OH–] = 1×10–2 M
→ [KOH] = [OH–]
→ [KOH] = 1×10–2 M
→ [KOH] = 0,01 M
n KOH = 150 mL × 0,01 M = 1,5 mmol
Karena pH di bawah 7 artinya H2SO4 bersisa sementara itu KOH habis bereaksi.
pH campuran (akhir) = 3–log 5 atau
[H+] = 5×10–3 M
→ [H2SO4] = ½ [H+]
→ [H2SO4] = ½ (5×10–3 M)
→ [H2SO4] = 2,5×10–3 M
→ [H2SO4] = 0,0025 M
Dimisalkan volume H2SO4 yang harus ditambahkan/dicampurakan adalah V.
Jumlah H2SO4 yang tersisa = (0,01 V – 0,75) mmol
[H2SO4] yang tersisa = (0,01 V – 0,75) mmol ÷ volume campuran H2SO4 dan KOH
2,5×10–3 M = (0,01 V – 0,75) mmol ÷ (V+150) mL
0,0025 (V+150) = 0,01 V – 0,75
0,0025 V + 0,375 + 0,75 = 0,01 V
1,125 = 0,01 V – 0,0025 V
1,125 = 0,0075 V
V = 150 mL
Hitungan untuk pembuktian:
Bila volume H2SO4 adalah 150 mL maka:
n H2SO4 = 150 mL × 0,1 M = 1,5 mmol
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ V campuran
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ (150 + 150) mL
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ 300 mL
[H2SO4] yang tersisa = 0,0025 M
[H+] = 2 [H2SO4]
[H+] = 2 (0,0025 M)
[H+] = 0,005 M
[H+] = 5×10–3 M
pH Akhir = –log (5×10–3)
pH Akhir = 3–log 5
Terbukti.
Sumber https://www.urip.info/
Soal:
Berapa mL larutan H2SO4 yang pH-nya 2–log 2 harus dimasukkan ke dalam 150 mL KOH yang pH-nya 12 agar diperoleh larutan campuran yang memiliki pH 3–log 5?
Penyelesaian:
Konversi pH ke [H+], [H+] ke [H2SO4]
pH = 2–log 2 → [H+] = 2×10–2 M
→ [H2SO4] = ½ [H+]
→ [H2SO4] = ½ 2×10–2 M
→ [H2SO4] = 1×10–2 M
→ [H2SO4] = 0,01 M
Konversi pH ke pOH dan [OH–], [OH–] ke [KOH]
pH = 12 → pOH = 2 → [OH–] = 1×10–2 M
→ [KOH] = [OH–]
→ [KOH] = 1×10–2 M
→ [KOH] = 0,01 M
n KOH = 150 mL × 0,01 M = 1,5 mmol
Karena pH di bawah 7 artinya H2SO4 bersisa sementara itu KOH habis bereaksi.
pH campuran (akhir) = 3–log 5 atau
[H+] = 5×10–3 M
→ [H2SO4] = ½ [H+]
→ [H2SO4] = ½ (5×10–3 M)
→ [H2SO4] = 2,5×10–3 M
→ [H2SO4] = 0,0025 M
Dimisalkan volume H2SO4 yang harus ditambahkan/dicampurakan adalah V.
Reaksi | 2KOH | + | H2SO4 | → | K2SO4 | + | 2H2O |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Awal (mmol) | 1,5 | 0,01 V | |||||
Bereaksi (mmol) | –1,5 | –0,75 | +0,75 | +1,5 | |||
Akhir (mmol) | - | (0,01 V – 0,75) | 0,75 | 1,5 |
Jumlah H2SO4 yang tersisa = (0,01 V – 0,75) mmol
[H2SO4] yang tersisa = (0,01 V – 0,75) mmol ÷ volume campuran H2SO4 dan KOH
2,5×10–3 M = (0,01 V – 0,75) mmol ÷ (V+150) mL
0,0025 (V+150) = 0,01 V – 0,75
0,0025 V + 0,375 + 0,75 = 0,01 V
1,125 = 0,01 V – 0,0025 V
1,125 = 0,0075 V
V = 150 mL
Hitungan untuk pembuktian:
Bila volume H2SO4 adalah 150 mL maka:
n H2SO4 = 150 mL × 0,1 M = 1,5 mmol
Reaksi | 2KOH | + | H2SO4 | → | K2SO4 | + | 2H2O |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Awal (mmol) | 1,5 | 1,5 | |||||
Bereaksi (mmol) | –1,5 | –0,75 | +0,75 | +1,5 | |||
Akhir (mmol) | - | 0,75 | 0,75 | 1,5 |
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ V campuran
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ (150 + 150) mL
[H2SO4] yang tersisa = 0,75 mmol ÷ 300 mL
[H2SO4] yang tersisa = 0,0025 M
[H+] = 2 [H2SO4]
[H+] = 2 (0,0025 M)
[H+] = 0,005 M
[H+] = 5×10–3 M
pH Akhir = –log (5×10–3)
pH Akhir = 3–log 5
Terbukti.
Sumber https://www.urip.info/