Soal Olimpiade Kimia (OSN) Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

Kelarutan dan hasil kali kelarutan adalah materi kimia kelas 11 yang dianggap siswa sebagai materi yang memiliki tingkat kesulitan yang tinggi, ditambah dengan angka-angka yang cukup rumit dalam perhitungannya. Di tulisan kali ini saya lampirkan soal dan pembahasan OSN yang berhubungan dengan kelarutan.

Baca juga : hubungan kelarutan dan hasil kali kelarutan

1.  Suatu larutan mengandung  NaCl, MgCl₂, dan AlCl₃. Dalam larutan tersebut, molaritas ion klorida (Cl^-) adalah  1,00 M, sedangkan molaritas ion Na⁺ dan Mg²⁺ masing masing adalah 0,200 M  dan 0,300 M.
a. Tentukanlah berapa molaritas  ion  Al³⁺ dalam larutan.
b. Dengan melarutnya tiga garam klorida, setelah diukur ternyata pH nya bersifat asam. Jelaskan apa 
yang menyebabkan larutan bersifat asam?
c. Bila ke dalam 1 liter larutan tersebut ditambahkan sejumlah NaOH padat sehingga pH nya 12. Bila diketahui Ksp Al(OH)₃ =  1,9 x 10^-33 dan  Ksp Mg(OH)₂ = 1,5 x 10^-11, maka ramalkanlah apakah terjadi endapan  Mg(OH)₂ dan/atau Al(OH)_3.                    

Pembahasan :
a. Langkah 1 : buat reaksi ion masing-masing garam beserta data konsentrasi yang diketahui
NaCl  ® Na⁺ + Cl^-        .......................1)

                0,2      0,2

MgCl₂ ® Mg²⁺ + 2Cl^-  ........................2)

                  0,3        0,6

AlCl₃  ® Al³⁺ + 3Cl^-     _.........................3)

                 ?           ?

Total mol Cl^- = 1 mol

mol Cl^- pada .....3) = 1 – (0,2 + 0,6) = 0,2 mol

Konsentrasi Al³⁺  = 1/3 x 0,2 mol

                              = 0,067 mol

Karena volume     = 1 liter, maka molaritas Al³⁺ = 0,067 mol/L atau 0,067 M

b.     Garam NaCl tidak terhidrolisis, sifat asam muncul dari hidrolisi kation Mg²⁺ dan Al³⁺.

Ion Al³⁺  cenderung terhidrolisis sehingga larutan bersifat asam dengan reaksi sebagai berikut.

Al³⁺ + H₂O" Al(OH)²⁺ + H⁺        atau: 

Al³⁺ + 3 H₂O" Al(OH)₃ + 3H⁺

sedangkan ion Mg²⁺mengalami hidrolisis dengan reaksi sebagai beikut :

Mg²⁺ + 2H₂O" Mg(OH)₂ + 2H⁺ 

c.     Tuliskan reaksi kesetimbangan jenuh masing-masing.

Al(OH)₃  D  Al³⁺ + 3OH^-                 Ksp Al(OH)₃ =  1,9 x 10^-33

Mg(OH)₂ D  Mg²⁺ + 2OH^-              Ksp Mg(OH)₂ = 1,5 x 10^-11

pH = 12

pOH =14 - 12 = 2             

[OH^-] = 10^-2 = 0,01 M                  

Untuk Al(OH)₃

Ksp Al(OH)₃  .......  Qc Al(OH)₃

Ksp Al(OH)₃  .......  [Al³⁺] [OH^-]³

1,9 x 10^-33  .......  (0,067) (0,01)³

1,9 x 10^-33   <   6,7 x10^-8

Karena Ksp < Qc, maka terjadi endapan Al(OH)₃

Untuk Mg(OH)₂

Ksp Mg(OH)₂  .......  Qc Mg(OH)₂

Ksp Mg(OH)₂  .......  [Mg²⁺] [OH^-]²

1,5 x 10^-11    .......  (0,200) (0,01)²

1,9 x 10^-11     <     2 x 10^-5

Karena Ksp < Qc, maka terjadi endapan Mg(OH)₂

2.   Garam rangkap adalah garam yang dalam kisi kristalnya mengandung dua kation yang berbeda dengan proporsi tertentu. Garam rangkap biasanya lebih mudah membentuk kristal besar dibandingkan dengan garam garam  tunggal penyusunnya.

Contoh kristal garam rangkap adalah garam Mohr, ammonum besi(II) sulfat, (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂·6H₂O, Ammonium cobalt(II) sulfat, (NH₄)₂Co(SO₄)₂.6H₂O, dan ammonium nickel sulfat, (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄.6H₂O.

Ketiga garam rangkap tersebut dilarutkan dalam air dan dibuat larutan yang konsentrasinya masing masing 0,1M,  maka:

a.     Tuliskanlah reaksi ionisasinya dalam air                                            

b.     Manakah larutan yang daya hantar listriknya paling besar? Jelaskan mengapa.   (anggaplah tidak terjadi hidrolisis)                               

c.   Menurut anda, bagaimana pH larutan (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂? Asam atau Basa? Jelaskan pendapat anda. 

Bila sebanyak 1 mL larutan garam (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄ yang konsentrasinya 0,1 M tersebut ditambahkan kedalam  1 liter larutan BaCl₂ 0,1 M maka:

d.   Apakah terjadi pembentukan endapan  BaSO₄  (anggap volume larutan tidak berubah).  Diketahui K_sp BaSO₄= 1,1 x 10^-10.                            

Pembahasan :

a.  (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂·6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂(Fe)(SO₄)_{2 (aq)}

    (NH₄)₂(Fe)(SO₄)_{2 (aq)} →  2NH₄⁺ _(aq) + Fe²⁺ _(aq) + 2SO₄^2- _(aq)      

    (NH₄)₂Co(SO₄)₂.6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂Co(SO₄)_{2 (aq)}

    (NH₄)₂Co(SO₄)_{2 (aq)} → 2 NH₄⁺ _(aq)+ Co²⁺ _(aq)+ 2 SO₄^2- _(aq)          

    (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄.6H₂O_(s) + H₂O_(l) →(NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} 

    (NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} →2NH₄⁺ _(aq)+ 2Ni³⁺_(aq) + 4SO₄^2- _(aq)            

b.     Untuk menentukan daya hantar mana yang paling besar, bisa dilihat dari jumlah ionnya. Semakin banyak jumlah ion, daya hantar semakin kuat.

Daya hantar paling besar adalah larutan (NH₄)₂Ni₂(SO₄)₄  karena mengandung jumlah ion yang paling banyak

(NH₄)₂Ni₂(SO₄)_{4 (aq)} → 2NH₄⁺ _(aq)+ 2Ni³⁺_(aq) + 4SO₄^2- _(aq)

c.      pH larutan (NH₄)₂(Fe)(SO₄)₂ bersifat asam atau < 7. Hal ini terjadi karena hidrolisis ion NH₄⁺ dan Fe²⁺  menghasilkan ion H⁺

Reaksi:    

NH₄⁺ + H₂O D NH₄OH + H⁺                                                               

Fe²⁺ + H₂O D Fe(OH)₂ + 2H⁺                                               

d.    Kita cari dulu [SO₄^2-]

= (1 x 4 x 0,1) /1000

= 0,0004 M

Cari harga Qc untuk kemundian dibandingkan dengan harga Ksp

Qc = [Ba²⁺][ SO₄^2-] = (0,1) (0,0004) = 4 x10^-5 > K_sp (1,1 x 10^-10)

Karena Qc > Ksp, maka BaSO₄ akan mengendap                  

Baca juga : Pengaruh ion senama terhadap kelarutan

Terima kasih, semoga bermanfaat bagi kalian yang sedang mencari-cari soal OSN yang berhubungan dengan hasil kali kelarutan.
5NChemistry

Location: Indonesia

Berbagi :