Soal Titrasi Asam-Basa: Ujian Latihan Kimia Orisinal

Uji pemahaman Anda tentang soal titrasi asam-basa melalui ujian latihan Kimia orisinal tutorgum dengan total 50 nilai. Mencakup asesmen 60 menit tentang perhitungan titrasi, kurva, indikator, konduktivitas, dan kesalahan eksperimen, dilengkapi pembahasan lengkap dan pedoman penilaian terperinci.

Makalah latihan orisinal tutorgum ini menilai soal-soal titrasi asam-basa dalam cakupan Kimia edisi 2017 yang ditetapkan. Materi mencakup konsentrasi yang belum diketahui, kurva titrasi, titik ekuivalen, pemilihan indikator, konduktivitas, dan kesalahan eksperimen. Ini merupakan asesmen terfokus pada topik tertentu, bukan ujian seluruh mata pelajaran ataupun naskah ujian NESA yang resmi, disahkan, berasal dari ujian terdahulu, atau merupakan prediksi.

01Petunjuk ujian

  • Waktu pengerjaan: 60 menit.
  • Waktu membaca: 5 menit.
  • Total nilai: 50.
  • Peralatan: Kalkulator ilmiah, penggaris, dan alat tulis. Catatan tidak diperlukan.
  • Pengerjaan: Tunjukkan perhitungan, sertakan satuan, dan berikan jawaban dengan tingkat ketelitian yang sesuai dengan data.

Untuk perhitungan, gunakan \(n=cV\), dengan \(n\) adalah jumlah zat dalam mol, \(c\) adalah konsentrasi dalam \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\), dan \(V\) adalah volume dalam liter. Ubah volume dari mililiter menjadi liter sebelum menggunakan persamaan ini.

Kecuali dinyatakan lain, anggap larutan berair pada suhu \(25^\circ\mathrm{C}\), volume larutan bersifat aditif, serta asam dan basa kuat terionisasi sempurna. Gunakan \(pH+pOH=14.00\) pada suhu ini.

Topik yang diujikan

  • Menentukan konsentrasi asam atau basa yang belum diketahui menggunakan data titrasi dan stoikiometri.
  • Kurva titrasi asam kuat-basa kuat, asam lemah-basa kuat, dan asam kuat-basa lemah.
  • Perilaku titik ekuivalen dan pemilihan indikator.
  • Perubahan konduktivitas dan ion-ion yang terdapat selama titrasi.
  • Kesalahan titik akhir, pemindahan larutan, dan penyiapan larutan.

Pengecualian: Perhitungan kesetimbangan kuantitatif \(K_a\) dan \(K_b\), perhitungan larutan penyangga tingkat lanjut, serta topik di luar cakupan titrasi asam-basa yang ditentukan tidak diujikan.

02Soal

Soal 1 (8 nilai)

Seorang siswa menentukan konsentrasi suatu asam diprotik yang belum diketahui, \(\ce{H2A}\).

Siswa tersebut memindahkan \(25.00\ \mathrm{mL}\) larutan asam awal ke dalam labu ukur \(250.0\ \mathrm{mL}\), kemudian mengencerkannya dengan air suling hingga tanda batas kalibrasi.

Selanjutnya, alikuot \(25.00\ \mathrm{mL}\) dari larutan asam yang telah diencerkan dititrasi dengan natrium hidroksida \(0.1200\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\). Persamaan reaksi setara untuk netralisasi sempurna adalah:

\[ \ce{H2A + 2OH^- -> A^2- + 2H2O} \]

Siswa tersebut mencatat satu hasil titrasi kasar sebesar \(19.10\ \mathrm{mL}\), diikuti tiga hasil titrasi konkordan sebesar \(18.55\ \mathrm{mL}\), \(18.60\ \mathrm{mL}\), dan \(18.65\ \mathrm{mL}\).

(a) Hitung rata-rata dari ketiga hasil titrasi konkordan tersebut. (1 nilai)

(b) Hitung konsentrasi asam yang telah diencerkan. Tunjukkan langkah perhitunganmu. (4 nilai)

(c) Tentukan konsentrasi larutan asam awal. (2 nilai)

(d) Jelaskan mengapa persamaan reaksi setara harus digunakan saat mengubah jumlah natrium hidroksida menjadi jumlah asam yang dinetralkan. (1 nilai)

Soal 2 (8 nilai)

Sampel \(50.00\ \mathrm{mL}\) asam klorida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) dititrasi dengan natrium hidroksida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Pembacaan pH berikut dicatat.

Volume NaOH yang ditambahkan (mL)pH
0.001.00
25.001.48
45.002.28
49.003.00
49.904.00
50.007.00
50.1010.00
51.0011.00
Kurva titrasi untuk 50.00 mL asam klorida 0.1000 mol L⁻¹ yang dititrasi dengan natrium hidroksida 0.1000 mol L⁻¹. pH meningkat secara bertahap sebelum naik tajam di sekitar 50.00 mL.
  • HCl dititrasi dengan NaOH
Kurva titrasi asam kuat-basa kuat yang dibuat berdasarkan pembacaan pH persis seperti yang diberikan dalam soal. Data tersebut merupakan nilai hasil pengukuran, bukan perkiraan skematis.

(a) Tentukan volume natrium hidroksida pada titik ekuivalen. (1 nilai)

(b) Jelaskan mengapa pH pada titik ekuivalen kira-kira 7.00 pada suhu \(25^\circ\mathrm{C}\). (2 nilai)

(c) Tersedia tiga indikator berikut:

IndikatorRentang transisi
Metil jinggapH 3.1-4.4
Bromotimol birupH 6.0-7.6
FenolftaleinpH 8.2-10.0

Pilih indikator yang rentang transisinya memiliki titik tengah paling dekat dengan pH titik ekuivalen. Berikan alasan untuk pilihanmu. (2 nilai)

(d) Hitung pH setelah \(55.00\ \mathrm{mL}\) natrium hidroksida ditambahkan. (3 nilai)

Soal 3 (9 nilai)

Sampel \(25.00\ \mathrm{mL}\) asam monoprotik lemah yang belum diketahui, \(\ce{HA}\), dititrasi dengan natrium hidroksida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Pembacaan pH berikut diperoleh.

Volume NaOH yang ditambahkan (mL)pH
0.002.88
10.004.58
12.304.74
20.005.38
24.006.34
24.507.13
24.608.72
24.7010.30
Kurva titrasi untuk sampel asam monoprotik lemah sebanyak 25.00 mL yang dititrasi dengan natrium hidroksida 0.1000 mol L⁻¹. pH meningkat secara bertahap sebelum naik tajam di sekitar 24.60 mL basa yang ditambahkan.
  • Asam lemah dititrasi dengan NaOH
Grafik numerik menggunakan pembacaan pH persis seperti yang diberikan pada Soal 3. Titik-titik tersebut merupakan data asesmen bergaya eksperimen yang disediakan dalam soal, bukan perkiraan skematis.

(a) Perkirakan volume pada titik ekuivalen berdasarkan data tersebut. (1 nilai)

(b) Hitung konsentrasi awal asam lemah tersebut. (3 nilai)

(c) Jelaskan mengapa pH pada titik ekuivalen lebih besar dari 7. Sertakan persamaan kimia untuk reaksi yang relevan dengan air. (3 nilai)

(d) Pilih indikator yang paling sesuai dari ketiga indikator di bawah ini dan berikan alasan berdasarkan rentang transisi serta data titrasi. (2 nilai)

IndikatorRentang transisi
Metil jinggapH 3.1-4.4
Bromotimol birupH 6.0-7.6
FenolftaleinpH 8.2-10.0

Soal 4 (9 nilai)

Sampel \(20.00\ \mathrm{mL}\) amonia berair, \(\ce{NH3}\), dengan konsentrasi yang belum diketahui dititrasi menggunakan asam klorida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

pH dicatat ketika asam ditambahkan.

Volume HCl yang ditambahkan (mL)pH
0.0011.06
5.009.55
7.509.25
12.008.65
14.507.79
14.907.08
15.005.31
15.103.55
15.502.85
20.001.90
Kurva titrasi untuk 20.00 mL amonia berair yang dititrasi dengan asam klorida 0.1000 mol L⁻¹. pH menurun secara bertahap sebelum turun tajam di sekitar 15.00 mL asam yang ditambahkan.
  • NH₃ dititrasi dengan HCl
Grafik numerik menggunakan pembacaan pH persis seperti yang diberikan pada Soal 4. Data yang diplot merupakan nilai asesmen, bukan perkiraan skematis.

(a) Tentukan volume pada titik ekuivalen. (1 nilai)

(b) Hitung konsentrasi awal larutan amonia. (3 nilai)

(c) Tuliskan persamaan reaksi ion amonium dengan air dan jelaskan mengapa pH pada titik ekuivalen kurang dari 7. (3 nilai)

(d) Pilih indikator yang paling sesuai dari tabel di bawah ini dan berikan alasan untuk pilihanmu. (2 nilai)

IndikatorRentang transisi
Metil jinggapH 3.1-4.4
Metil merahpH 4.4-6.2
Bromotimol birupH 6.0-7.6
FenolftaleinpH 8.2-10.0

Soal 5 (8 nilai)

Sampel \(25.00\ \mathrm{mL}\) asam klorida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) dititrasi dengan natrium hidroksida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Siswa mengukur konduktivitas campuran seiring berlangsungnya titrasi. Pembacaan di bawah ini merupakan nilai konduktivitas relatif dalam satuan arbitrer; nilai yang lebih besar menunjukkan konduktivitas yang lebih tinggi.

Volume NaOH yang ditambahkan (mL)Konduktivitas relatif
0.00100
5.0085
10.0070
15.0055
20.0040
24.0028
25.0025
26.0027
30.0033
35.0042
40.0050
Grafik konduktivitas untuk asam klorida yang dititrasi dengan natrium hidroksida. Konduktivitas relatif menurun dari 100 menjadi 25 satuan arbitrer saat 25.00 mL basa ditambahkan, kemudian meningkat seiring penambahan basa lebih lanjut.
  • HCl dititrasi dengan NaOH
Grafik nilai konduktivitas relatif persis seperti yang diberikan pada Soal 5. Konduktivitas dinyatakan dalam satuan arbitrer, dan nilai yang diplot merupakan data asesmen, bukan perkiraan skematis.

(a) Perkirakan volume pada titik ekuivalen berdasarkan data tersebut. (1 nilai)

(b) Sebutkan ion-ion terlarut utama yang ada sesaat sebelum titik ekuivalen, pada titik ekuivalen, dan sesaat setelah titik ekuivalen. (3 nilai)

(c) Jelaskan mengapa konduktivitas menurun sebelum titik ekuivalen dan meningkat setelah titik ekuivalen. (2 nilai)

(d) Seorang siswa menyatakan bahwa konduktivitas harus bernilai nol pada titik ekuivalen karena asam dan basa telah saling menetralkan. Evaluasilah pernyataan ini dengan merujuk pada ion-ion yang ada. (2 nilai)

Soal 6 (8 nilai)

Seorang siswa menentukan konsentrasi larutan natrium hidroksida dengan menitrasi alikuot \(25.00\ \mathrm{mL}\) menggunakan asam klorida \(0.1000\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Reaksinya adalah:

\[ \ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O} \]

Siswa menghitung konsentrasi natrium hidroksida menggunakan:

\[ c(\ce{NaOH})= \frac{c(\ce{HCl})V(\ce{HCl})} {V(\ce{NaOH})} \]

Untuk setiap kesalahan yang berdiri sendiri di bawah ini, nyatakan apakah konsentrasi natrium hidroksida yang dihitung atau konsentrasi asam awal yang dilaporkan akan terlalu tinggi, terlalu rendah, atau tidak berubah. Jelaskan alasanmu.

(a) Setelah alikuot natrium hidroksida \(25.00\ \mathrm{mL}\) dipindahkan ke dalam labu Erlenmeyer, siswa membilas labu tersebut dengan air suling sebelum memulai titrasi. (2 nilai)

(b) Pipet dibilas dengan air suling, tetapi tidak dikondisikan terlebih dahulu dengan larutan natrium hidroksida sebelum alikuot dipindahkan. (2 nilai)

(c) Dalam percobaan pengenceran asam yang terpisah, \(25.00\ \mathrm{mL}\) asam stok diencerkan di dalam labu ukur \(250.0\ \mathrm{mL}\). Siswa membiarkan meniskus berada di atas tanda batas kalibrasi, tetapi tetap menggunakan faktor pengenceran 10.00 untuk menghitung konsentrasi asam awal. (2 nilai)

(d) Selama titrasi natrium hidroksida, siswa melewati titik akhir indikator dengan menambahkan asam klorida secara berlebihan. (2 nilai)

03Pembahasan dan pedoman penilaian

Berikan nilai untuk langkah atau gagasan yang ditentukan. Metode lain yang benar dan setara dapat diterima. Jika perhitungan lanjutan dilakukan dengan benar berdasarkan kesalahan numerik sebelumnya, berikan nilai lanjutan yang sesuai selama metodenya tetap valid.

Pembahasan 1

(a) Volume titrasi rata-rata (1 nilai)

Hitung rata-rata menggunakan ketiga hasil titrasi konkordan, tanpa menyertakan hasil titrasi kasar.

\[ \begin{aligned} V_{\text{rata-rata}} &=\frac{18.55+18.60+18.65}{3}\\ &=18.60\ \mathrm{mL} \end{aligned} \]

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk rata-rata yang benar, yaitu \(18.60\ \mathrm{mL}\).

(b) Konsentrasi asam yang telah diencerkan (4 nilai)

Pertama, hitung jumlah ion hidroksida yang ditambahkan.

\[ \begin{aligned} n(\mathrm{OH}^{-}) &=cV\\ &=0.1200\times0.01860\\ &=2.232\times10^{-3}\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Persamaan reaksi setara menunjukkan bahwa 2 mol \(\mathrm{OH}^{-}\) bereaksi dengan 1 mol \(\ce{H2A}\).

\[ \begin{aligned} n(\ce{H2A}) &=\frac{2.232\times10^{-3}}{2}\\ &=1.116\times10^{-3}\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Volume alikuot adalah \(25.00\ \mathrm{mL}=0.02500\ \mathrm{L}\).

\[ \begin{aligned} c_{\text{encer}} &=\frac{n(\ce{H2A})}{V}\\ &=\frac{1.116\times10^{-3}}{0.02500}\\ &=0.04464\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Konsentrasi asam yang telah diencerkan adalah \(0.04464\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\).

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menghitung jumlah \(\mathrm{OH}^{-}\).
  • 1 nilai untuk menerapkan perbandingan mol hidroksida terhadap asam sebesar 2:1.
  • 1 nilai untuk menghitung jumlah \(\ce{H2A}\).
  • 1 nilai untuk menghitung konsentrasi asam yang telah diencerkan beserta satuannya.

(c) Konsentrasi asam awal (2 nilai)

Faktor pengencerannya adalah:

\[ \frac{250.0}{25.00}=10.00 \]

Pengenceran mengubah konsentrasi, tetapi tidak mengubah jumlah asam yang dipindahkan ke dalam labu ukur.

Oleh karena itu,

\[ \begin{aligned} c_{\text{awal}} &=10.00\times0.04464\\ &=0.4464\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk mengidentifikasi faktor pengenceran sebesar 10.00.
  • 1 nilai untuk konsentrasi awal yang benar beserta satuannya.

(d) Pentingnya persamaan reaksi setara (1 nilai)

Persamaan reaksi setara menetapkan perbandingan mol. Setiap 1 mol \(\ce{H2A}\) memerlukan 2 mol \(\mathrm{OH}^{-}\) untuk netralisasi sempurna, sehingga jumlah asam tidak dapat ditentukan dengan mengasumsikan perbandingan 1:1.

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk mengidentifikasi perbandingan mol asam terhadap hidroksida yang diperlukan, yaitu 1:2.

Pembahasan 2

(a) Volume pada titik ekuivalen (1 nilai)

Titik ekuivalen tercapai ketika \(50.00\ \mathrm{mL}\) natrium hidroksida telah ditambahkan.

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk \(50.00\ \mathrm{mL}\).

(b) pH pada titik ekuivalen (2 nilai)

Asam klorida dan natrium hidroksida sama-sama merupakan asam dan basa kuat, sehingga keduanya terionisasi hampir sempurna dalam air. Pada titik ekuivalen, ion hidronium dan ion hidroksida telah bereaksi dalam jumlah yang sesuai dengan stoikiometri.

Persamaan ion netto adalah:

\[ \ce{H3O+ + OH^- -> 2H2O} \]

Ion terlarut yang tersisa terutama adalah \(\mathrm{Na}^{+}\) dan \(\mathrm{Cl}^{-}\). Ion-ion ini tidak bereaksi secara signifikan dengan air sehingga mengubah pH-nya. Oleh karena itu, larutan bersifat hampir netral pada suhu \(25^\circ\mathrm{C}\).

Dengan demikian, \(pH\approx7.00\).

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menjelaskan netralisasi ion hidronium dan hidroksida.
  • 1 nilai untuk menjelaskan bahwa ion garam yang tersisa tidak memengaruhi pH secara signifikan.

(c) Pemilihan indikator (2 nilai)

Bromotimol biru merupakan pilihan terbaik dari ketiga opsi. Rentang transisinya, pH 6.0-7.6, memiliki titik tengah yang paling dekat dengan pH titik ekuivalen, yaitu 7.00.

Kurva juga menunjukkan perubahan pH yang tajam di sekitar titik ekuivalen, sehingga penambahan titran dalam jumlah kecil menghasilkan perubahan warna indikator yang jelas.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk memilih bromotimol biru.
  • 1 nilai untuk menghubungkan rentang transisinya dengan pH titik ekuivalen.

(d) pH setelah \(55.00\ \mathrm{mL}\) natrium hidroksida ditambahkan (3 nilai)

Pertama, hitung jumlah asam dan basa.

\[ \begin{aligned} n(\ce{HCl}) &=0.1000\times0.05000\\ &=0.005000\ \mathrm{mol}\\[4pt] n(\ce{NaOH}) &=0.1000\times0.05500\\ &=0.005500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Natrium hidroksida berada dalam jumlah berlebih.

\[ n_{\text{berlebih }\mathrm{OH}^{-}} =0.005500-0.005000 =0.000500\ \mathrm{mol} \]

Volume totalnya adalah:

\[ V_{\text{total}}=0.05000+0.05500 =0.10500\ \mathrm{L} \]

Oleh karena itu,

\[ \begin{aligned} [\mathrm{OH}^{-}] &=\frac{0.000500}{0.10500}\\ &=0.004762\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Hitung pOH, kemudian pH.

\[ \begin{aligned} pOH&=-\log_{10}(0.004762)\\ &=2.322\\ pH&=14.00-2.322\\ &=11.68 \end{aligned} \]

Nilai pH adalah \(11.68\).

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menghitung jumlah ion hidroksida yang berlebih.
  • 1 nilai untuk menghitung konsentrasi hidroksida menggunakan volume total.
  • 1 nilai untuk memperoleh pOH dan pH yang benar.

Pembahasan 3

(a) Volume pada titik ekuivalen (1 nilai)

Perubahan pH yang tajam terjadi di sekitar \(24.60\ \mathrm{mL}\).

Volume pada titik ekuivalen adalah \(24.60\ \mathrm{mL}\).

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk volume yang benar.

(b) Konsentrasi awal asam (3 nilai)

Persamaan netralisasi untuk asam monoprotik adalah:

\[ \ce{HA + OH^- -> A^- + H2O} \]

Perbandingan molnya adalah 1:1. Pada titik ekuivalen, jumlah awal asam sama dengan jumlah natrium hidroksida yang ditambahkan.

\[ \begin{aligned} n(\ce{NaOH}) &=cV\\ &=0.1000\times0.02460\\ &=0.002460\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Dengan demikian, jumlah awal \(\ce{HA}\) juga sebesar \(0.002460\ \mathrm{mol}\).

\[ \begin{aligned} c(\ce{HA}) &=\frac{0.002460}{0.02500}\\ &=0.09840\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menghitung jumlah natrium hidroksida pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk menerapkan perbandingan mol 1:1.
  • 1 nilai untuk konsentrasi asam yang benar beserta satuannya.

(c) Mengapa pH pada titik ekuivalen lebih besar dari 7 (3 nilai)

Pada titik ekuivalen, asam lemah awal telah dinetralkan sehingga larutan mengandung basa konjugatnya, \(\mathrm{A}^{-}\).

Basa konjugat tersebut bereaksi dengan air:

\[ \ce{A^- + H2O <=> HA + OH^-} \]

Reaksi ini menghasilkan ion hidroksida. Keberadaan ion tersebut membuat larutan bersifat basa, sehingga pH pada titik ekuivalen lebih besar dari 7.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk mengidentifikasi basa konjugat sebagai spesies utama yang berasal dari asam pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk persamaan kesetimbangan yang benar.
  • 1 nilai untuk menghubungkan pembentukan ion hidroksida dengan pH di atas 7.

(d) Pemilihan indikator (2 nilai)

Fenolftalein merupakan pilihan yang paling sesuai. Rentang transisinya adalah pH 8.2-10.0, yang berada dalam rentang perubahan pH yang tajam di sekitar titik ekuivalen.

pH terukur meningkat dari 7.13 pada \(24.50\ \mathrm{mL}\) menjadi 10.30 pada \(24.70\ \mathrm{mL}\). Oleh karena itu, indikator seharusnya berubah warna dalam rentang volume yang sempit di sekitar titik ekuivalen.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk memilih fenolftalein dan menyebutkan rentang transisinya.
  • 1 nilai untuk menghubungkan rentang tersebut dengan bagian kurva yang mengalami perubahan tajam.

Pembahasan 4

(a) Volume pada titik ekuivalen (1 nilai)

Titik ekuivalen tercapai ketika \(15.00\ \mathrm{mL}\) asam klorida telah ditambahkan.

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk \(15.00\ \mathrm{mL}\).

(b) Konsentrasi awal amonia (3 nilai)

Amonia bereaksi dengan asam klorida dalam perbandingan mol 1:1:

\[ \ce{NH3 + HCl -> NH4Cl} \]

Pada titik ekuivalen, jumlah asam klorida yang ditambahkan sama dengan jumlah awal amonia.

\[ \begin{aligned} n(\ce{HCl}) &=0.1000\times0.01500\\ &=0.001500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

Oleh karena itu,

\[ \begin{aligned} c(\ce{NH3}) &=\frac{0.001500}{0.02000}\\ &=0.07500\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menghitung jumlah asam klorida pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk menerapkan perbandingan mol 1:1.
  • 1 nilai untuk konsentrasi amonia yang benar beserta satuannya.

(c) Mengapa pH pada titik ekuivalen kurang dari 7 (3 nilai)

Amonia merupakan basa lemah. Pada titik ekuivalen, amonia telah bereaksi dengan asam klorida sehingga larutan mengandung ion amonium.

Ion amonium bereaksi dengan air menurut persamaan berikut:

\[ \ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+} \]

Reaksi ini menghasilkan ion hidronium sehingga larutan menjadi asam. Oleh karena itu, pH pada titik ekuivalen kurang dari 7.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk mengidentifikasi \(\ce{NH4+}\) sebagai spesies yang relevan pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk persamaan kesetimbangan yang benar.
  • 1 nilai untuk menjelaskan bahwa pembentukan ion hidronium menurunkan pH hingga di bawah 7.

(d) Pemilihan indikator (2 nilai)

Metil merah merupakan pilihan yang paling sesuai. Rentang transisinya adalah pH 4.4-6.2, yang mencakup pH titik ekuivalen sebesar 5.31.

Rentang transisi ini juga berada dalam bagian kurva yang mengalami perubahan pH dengan cepat di sekitar titik ekuivalen, sehingga cocok untuk mendeteksi titik akhir titrasi.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk memilih metil merah dan menyebutkan rentang transisinya.
  • 1 nilai untuk menghubungkan rentang transisi dengan pH titik ekuivalen dan bagian kurva yang mengalami perubahan tajam.
Perbandingan tiga kurva skematis titrasi asam-basa yang menunjukkan pH titik ekuivalen mendekati 7 untuk titrasi asam kuat-basa kuat, di atas 7 untuk titrasi asam lemah-basa kuat, dan di bawah 7 untuk titrasi asam kuat-basa lemah.
  • Asam kuat-basa kuat (pH ≈ 7)
  • Asam lemah-basa kuat (pH > 7)
  • Asam kuat-basa lemah (pH < 7)
Kurva skematis yang menggambarkan nilai karakteristik pH titik ekuivalen. Volume relatif titran dinormalisasi sehingga titik ekuivalen terjadi pada 1.0; bentuk kurva dan pembacaan pH hanya bersifat ilustratif, bukan data eksperimen.

Perbandingan utama yang perlu diperhatikan adalah bahwa pH pada titik ekuivalen bergantung pada asam dan basa yang terlibat. Reaksi netralisasi tidak selalu menghasilkan larutan dengan pH 7.

Pembahasan 5

(a) Volume pada titik ekuivalen (1 nilai)

Konduktivitas mencapai nilai minimum pada volume sekitar \(25.00\ \mathrm{mL}\).

Volume pada titik ekuivalen adalah \(25.00\ \mathrm{mL}\).

Pedoman penilaian: 1 nilai untuk volume yang benar.

(b) Ion-ion utama pada setiap tahap (3 nilai)

  • Sesaat sebelum titik ekuivalen: \(\ce{H3O+}\), \(\mathrm{Na}^{+}\), dan \(\mathrm{Cl}^{-}\). Asam klorida masih berlebih.
  • Pada titik ekuivalen: \(\mathrm{Na}^{+}\) dan \(\mathrm{Cl}^{-}\). Larutan mengandung natrium klorida terlarut.
  • Sesaat setelah titik ekuivalen: \(\mathrm{Na}^{+}\), \(\mathrm{Cl}^{-}\), dan \(\mathrm{OH}^{-}\) berlebih. Natrium hidroksida kini berada dalam jumlah berlebih.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk ion-ion utama sebelum titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk ion-ion utama pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk ion-ion utama setelah titik ekuivalen.

(c) Mengapa konduktivitas menurun lalu meningkat (2 nilai)

Sebelum titik ekuivalen, ion hidroksida yang ditambahkan menetralkan ion hidronium yang sangat mudah bergerak. Ion hidronium tersebut secara bertahap digantikan oleh ion natrium, yang mobilitas ioniknya lebih rendah. Oleh karena itu, konduktivitas menurun.

Setelah titik ekuivalen, penambahan natrium hidroksida menghasilkan ion hidroksida berlebih dan lebih banyak ion natrium. Ion-ion yang mudah bergerak ini meningkatkan konduktivitas.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menghubungkan penurunan konduktivitas dengan berkurangnya ion hidronium yang sangat mudah bergerak.
  • 1 nilai untuk menghubungkan peningkatan konduktivitas dengan keberadaan ion hidroksida berlebih dan tambahan ion natrium.

(d) Konduktivitas pada titik ekuivalen (2 nilai)

Pernyataan tersebut tidak benar. Netralisasi menghilangkan kelebihan ion hidronium dan ion hidroksida, tetapi tidak menghilangkan ion natrium dan klorida dari larutan.

Ion-ion ini tetap dapat bergerak dan membawa muatan listrik, sehingga konduktivitas mencapai nilai minimum, bukan nol.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menyatakan bahwa konduktivitas tidak bernilai nol pada titik ekuivalen.
  • 1 nilai untuk mengidentifikasi ion \(\mathrm{Na}^{+}\) dan \(\mathrm{Cl}^{-}\) yang tetap dapat bergerak di dalam larutan.

Pembahasan 6

(a) Penambahan air suling ke dalam labu Erlenmeyer (2 nilai)

Konsentrasi natrium hidroksida yang dihitung tidak berubah.

Alikuot yang diukur sudah mengandung jumlah natrium hidroksida yang tetap. Penambahan air suling meningkatkan volume total dan menurunkan konsentrasi di dalam labu, tetapi tidak mengubah jumlah mol natrium hidroksida yang harus bereaksi.

Oleh karena itu, volume titrasi pada titik ekuivalen tidak berubah.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menyatakan bahwa konsentrasi yang dihitung tidak berubah.
  • 1 nilai untuk menjelaskan bahwa jumlah natrium hidroksida dalam alikuot tetap konstan.

(b) Pipet tidak dikondisikan dengan natrium hidroksida (2 nilai)

Konsentrasi natrium hidroksida yang dihitung terlalu rendah.

Air yang tersisa mengencerkan natrium hidroksida yang dipindahkan menggunakan pipet. Akibatnya, alikuot yang seharusnya memiliki volume nominal mengandung lebih sedikit mol natrium hidroksida daripada yang diperkirakan, sehingga diperlukan lebih sedikit asam klorida untuk mencapai titik ekuivalen.

Penggunaan volume titrasi yang lebih kecil ini dalam perhitungan menyebabkan konsentrasi natrium hidroksida terhitung terlalu rendah.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menyatakan bahwa konsentrasi yang dihitung terlalu rendah.
  • 1 nilai untuk menghubungkan air yang tersisa dengan berkurangnya jumlah mol yang dipindahkan dan volume titrasi yang lebih kecil.

(c) Labu ukur diisi melewati tanda batas kalibrasi (2 nilai)

Konsentrasi asam stok awal yang dilaporkan terlalu rendah.

Volume akhir yang sebenarnya melebihi \(250.0\ \mathrm{mL}\), sehingga asam yang disiapkan lebih encer daripada yang seharusnya. Konsentrasinya lebih rendah daripada nilai yang diharapkan untuk pengenceran sepuluh kali.

Oleh karena itu, mengalikan konsentrasi asam hasil pengenceran yang terukur dengan faktor pengenceran nominal 10.00 akan menghasilkan perkiraan konsentrasi awal yang terlalu rendah.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menyatakan bahwa konsentrasi awal yang dilaporkan terlalu rendah.
  • 1 nilai untuk menjelaskan volume akhir yang lebih besar dan penggunaan faktor pengenceran nominal yang tidak tepat.

(d) Titik akhir terlewati (2 nilai)

Konsentrasi natrium hidroksida yang dihitung terlalu tinggi.

Melewati titik akhir berarti lebih banyak asam klorida tercatat daripada yang diperlukan untuk mencapai kesetaraan stoikiometri. Perhitungan memperlakukan kelebihan asam tersebut seolah-olah semuanya telah bereaksi dengan natrium hidroksida, sehingga jumlah basa dalam alikuot diperkirakan terlalu besar.

Karena volume alikuot tetap, konsentrasi yang dihitung menjadi terlalu tinggi.

Pedoman penilaian:

  • 1 nilai untuk menyatakan bahwa konsentrasi yang dihitung terlalu tinggi.
  • 1 nilai untuk menjelaskan bahwa volume titrasi berlebih menyebabkan perkiraan jumlah natrium hidroksida menjadi terlalu besar.

Akhir soal

Ringkasan nilai: Soal 1: 8 nilai; Soal 2: 8 nilai; Soal 3: 9 nilai; Soal 4: 9 nilai; Soal 5: 8 nilai; Soal 6: 8 nilai. Total: 50 nilai.