Kemurnian Zat dalam Reaksi Kimia dan Titrasi Asam-Basa serta Penentuan Ka Berdasar Perbandingan Warna Indikator

Soal 1 — Kemurnian CaCO₃ dalam Reaksi Penguraian

Pada pemanasan sempurna 75 gram kalsium karbonat dengan reaksi:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

Pada keadaan standar (STP) volume gas CO₂ yang terbentuk adalah 11,2 liter. Kemurnian kalsium karbonat tersebut adalah…

(A_r Ca = 40, C = 12, O = 16)

• 33,3%
• 40,0%
• 50,0%
• 66,7%
• 80,0%

Lihat Pembahasan Soal 1

Diketahui:

\(m_{\ce{CaCO3}}~\text{sampel} = 75 g\)
\( \begin{aligned} \text{Mm}_{\ce{CaCO3}} &= (A_r Ca + A_r C + (A_r O \times 3))~g/mol\\ &= (40 + 12 + (16 \times 3))~g/mol\\ &= (40 + 12 + 48)~g/mol\\ &= 100~g/mol \end{aligned}\)

V molar gas keadaan STP = 22,4 L

Langkah 1: Hitung n (mol) CO₂ yang terbentuk
Pada STP, volume molar gas = 22,4 L/mol dengan kata lain 1 mol gas = 22,4 L.

\(\begin{aligned} n_{\ce{CO2}} &= \dfrac{V_{\ce{CO2}}}{22,4~L/mol}\\[10pt] &= \dfrac{11,2~L}{22,4~L/mol}\\[10pt] &= 0,5~mol \end{aligned}\)

Langkah 2: Hitung mol CaCO₃ murni
Perbandingan koefisien reaksi CaCO₃ : CO₂ = 1 : 1, sehingga:

\(\begin{aligned} n_{\ce{CaCO3}} &= n_{\ce{CO2}}\\ &= 0,5~mol \end{aligned}\)

Langkah 3: Hitung massa CaCO₃ murni
M_r CaCO₃ = 40 + 12 + (3 × 16) = 100 g/mol

\(\begin{aligned} n_{\ce{CaCO3}}~murni &= n_{\ce{CaCO3}} \times Mm_{\ce{CaCO3}} \\[6pt] &= 0,5~mol \times 100~g/mol\\[6pt] &= 50~g \end{aligned}\)

Langkah 4: Hitung kemurnian

\(\begin{aligned} Kemurnian_{\ce{CaCO3}} &= \dfrac{m_{\ce{CaCO3}}~hitung}{m_{\ce{CaCO3}}~sampel} \times 100\%\\[10pt] &= \dfrac{50~g}{75~g} \times 100\%\\[10pt] &= 66,7\% \end{aligned}\)

Jawaban: D. 66,7%

Soal 2 — Kemurnian Kristal NaOH dengan Titrasi

Ditimbang 2 gram kristal NaOH dilarutkan sampai volume 1 liter. Kemudian larutan ini digunakan untuk menitrasi larutan HCl 0,1 M. Setiap 10 mL larutan HCl rata-rata membutuhkan 25 mL larutan NaOH tersebut. Berapa % kemurnian kristal NaOH itu?

(A_r Na = 23, O = 16, H = 1)

• 7,5%
• 8,0%
• 75%
• 80%
• 90%

Lihat Pembahasan Soal 2

Langkah 1: Tentukan konsentrasi NaOH dari data titrasi
Pada titrasi asam kuat – basa kuat berlaku: n H⁺ = n OH⁻

\(\begin{aligned} n_{H^+} &= n_{OH^-}\\ V_{\ce{HCl}} \times [\ce{HCl}] &= V_{\ce{NaOH}} \times [\ce{NaOH}]\\ 10~mL \times 0,1~M &= 25~mL \times [\ce{NaOH}]\\ [\ce{NaOH}] &= \dfrac{1~mmol}{25~mL}\\& = 0,04~M \end{aligned}\)

Langkah 2: Hitung mol dan massa NaOH murni dalam 1 liter larutan

\(\begin{aligned} n_{\ce{NaOH}~murni} &= [\ce{NaOH}] \times V_{\ce{NaOH}}\\ &= 0,04~M \times 1~L\\ &= 0,04~mol \end{aligned}\)

\(\begin{aligned} M_r~ {\ce{NaOH}} &= (A_r~\ce{Na} + A_r~\ce{O} + A_r~\ce{H})~g/mol \\ &= (23 + 16 + 1)~g/mol\\ &= 40~g/mol \end{aligned}\)

\(\begin{aligned} m_{\ce{NaOH}~murni} &= n_{\ce{NaOH}~murni} \times M_r~ {\ce{NaOH}} \\ &= 0,04~mol \times 40~g/mol\\ &= 1,6~g \end{aligned}\)

Langkah 3: Hitung kemurnian kristal

Kemurnian = (1,6 g ÷ 2 g) × 100% = 80%

Jawaban: D. 80%

Soal 3 — Penentuan K_a Berdasarkan Perbandingan Warna Indikator

Terdapat gelas kimia masing-masing berisi 10 mL HCl 0,02 M dan 15 mL CH₃COOH 0,1 M. Ke dalam masing-masing larutan ditetesi indikator metil merah, ternyata mempunyai warna yang sama. Harga K_a CH₃COOH adalah…

• 2 × 10⁻³
• 2 × 10⁻⁵
• 4 × 10⁻⁵
• 4 × 10⁻⁸
• 4 × 10⁻⁹

Lihat Pembahasan Soal 3

Prinsip utama: Jika dua larutan menunjukkan warna yang sama dengan indikator yang sama, maka keduanya memiliki [H⁺] yang sama.

Langkah 1: Tentukan [H⁺] HCl
HCl adalah asam kuat monoprotik, terionisasi sempurna:

[H⁺] = [HCl] = 0,02 M

Catatan: volume larutan (10 mL atau 15 mL) tidak mempengaruhi konsentrasi, yang dibandingkan adalah konsentrasi [H⁺], bukan jumlah mol.

Langkah 2: Gunakan kesamaan [H⁺] untuk CH₃COOH
Karena warna sama, [H⁺] CH₃COOH = 0,02 M.
Untuk asam lemah dengan konsentrasi C:

\(\begin{aligned} [H^+] &= \sqrt{K_a \times C}\\ 0,02~M &= \sqrt{K_a \times 0,1~M}\\ \end{aligned}\)

Langkah 3: Selesaikan persamaan untuk K_a

(0,02)² = K_a × 0,1
0,0004 = K_a × 0,1
\(\begin{aligned} K_a &= \dfrac{0,0004}{0,1} \\&= 0,004 \\&= 4 \times 10^{-3} \end{aligned}\)

Jawaban: A. 4 × 10⁻³