Berikut adalah pembahasan soal-soal terkait perhitungan konsentrasi larutan, kadar, massa jenis larutan pekat, serta pengenceran larutan pekat tersebut. Soal diberikan dalam konteks tertentu seperti ditulis pada header setiap soal.
Rumus yang digunakan dalam perhitungan pembahasan soal:
|
$n_{zat} = \dfrac{m_{zat}}{mM_{zat}}$ $m_{zat} = n_{zat} \cdot mM_{zat}$ $mM_{zat} = \dfrac{m_{zat}}{n_{zat}}$ $[larutan] = \dfrac{n_{zat~ terlarut}}{V_{larutan}}$ $[larutan] = \dfrac{m_{zat~ terlarut}}{mM_{zat~ terlarut} \cdot V_{larutan}}$ $[pekat] = \dfrac{\% \cdot 10 \cdot \rho}{mM_{zat}}$ $[pekat] \cdot V_{pekat}= [encer] \cdot V_{encer}$ |
Keterangan variabel: $n_{zat}$ = jumlah zat (mol)$m_{zat}$ = massa zat (g) $m_{zat~terlarut}$ = massa zat terlarut(g) $mM_{zat}$ = massa molar zat (g/mol) $[larutan]$ = konsentrasi larutan (M) V = volume $\%$ = persen atau kadar $\rho$ = massa jenis (g/mL atau kg/L) [pekat] = konsentrasi larutan pekat [encer] = konsentrasi larutan encer |
Kalkulator terkait perhitungan konsentrasi, kadar, massa jenis dapat dilihat di sini atau di sini.
Soal 1: Persiapan Larutan Fisiologis
Seorang apoteker perlu menyiapkan 500 mL larutan garam fisiologis (NaCl) 0,15 M. Di rak penyimpanan tersedia NaCl padat dengan kemurnian 99% dan massa molar 58,5 g/mol. Berapa gram NaCl padat yang harus ditimbang apoteker untuk keperluan ini?
Pembahasan Soal 1
Rumus yang digunakan:
$$ n_{\text{NaCl}} = [\text{NaCl}] \times V_{\text{larutan}} $$
$$ m_{\text{NaCl}} = n_{\text{NaCl}} \times mM_{\text{NaCl}} $$
Langkah 1: Menghitung mol NaCl yang diperlukan
$$ \begin{aligned} n_{\text{NaCl}} &= [\text{NaCl}] \times V_{\text{larutan}} \\ &= 0,15 \text{ mol/L} \times 0,5 \text{ L} \\ &= 0,075 \text{ mol} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung massa NaCl murni yang diperlukan
$$ \begin{aligned} m_{\text{NaCl murni}} &= n_{\text{NaCl}} \times mM_{\text{NaCl}} \\ &= 0,075 \text{ mol} \times 58,5 \text{ g/mol} \\ &= 4,3875 \text{ g} \end{aligned} $$
Langkah 3: Menyesuaikan dengan kemurnian 99%
$$ \begin{aligned} m_{\text{NaCl ditimbang}} &= \frac{m_{\text{NaCl murni}}}{0,99} \\ &= \frac{4,3875 \text{ g}}{0,99} \\ &= 4,4318 \text{ g} \end{aligned} $$
Soal 2: Analisis Cairan Aki Kendaraan
Sebuah bengkel memeriksa cairan aki mobil yang merupakan larutan asam sulfat (H2SO4) berkadar 37% massa dengan massa jenis 1,28 g/mL. Jika massa molar asam sulfat 98 g/mol, berapakah molaritas asam sulfat dalam cairan aki tersebut?
Pembahasan Soal 2
Rumus yang digunakan:
$$ [H_2SO_4] = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{H_2SO_4}} $$
Langkah 1: Menghitung molaritas menggunakan rumus
$$ \begin{aligned} [H_2SO_4] &= \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{H_2SO_4}}~M \\ &= \frac{37 \times 1,28 \times 10}{98}~M \end{aligned} $$
Langkah 2: Menyelesaikan perhitungan
$$ \begin{aligned} [H_2SO_4] &= \frac{473,6}{98}~M\\ &= 4,8327 \text{ M} \end{aligned} $$
Soal 3: Perhitungan Bahan Baku di Pabrik Sirup
Suatu pabrik minuman sirup menggunakan larutan gula sukrosa (C12H22O11) berkadar 20% massa dengan massa jenis 1,08 g/mL. Dengan massa molar sukrosa 342 g/mol, berapa mol sukrosa yang terkandung dalam 100 liter larutan gula tersebut?
Pembahasan Soal 3
Rumus yang digunakan:
$$ m_{\text{larutan}} = \rho \times V_{\text{larutan}} $$
$$ m_{\text{sukrosa}} = \% \times m_{\text{larutan}} $$
$$ n_{\text{sukrosa}} = \frac{m_{\text{sukrosa}}}{mM_{\text{sukrosa}}} $$
Langkah 1: Menghitung massa larutan
$$ \begin{aligned} m_{\text{larutan}} &= \rho \times V_{\text{larutan}} \\ &= 1,08 \text{ g/mL} \times 100.000 \text{ mL} \\ &= 108.000 \text{ g} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung massa sukrosa
$$ \begin{aligned} m_{\text{sukrosa}} &= 20\% \times m_{\text{larutan}} \\ &= 0,2 \times 108.000 \text{ g} \\ &= 21.600 \text{ g} \end{aligned} $$
Langkah 3: Menghitung mol sukrosa
$$ \begin{aligned} n_{\text{sukrosa}} &= \frac{m_{\text{sukrosa}}}{mM_{\text{sukrosa}}} \\ &= \frac{21.600 \text{ g}}{342 \text{ g/mol}} \\ &= 63,1579 \text{ mol} \end{aligned} $$
Soal 4: Identifikasi Zat dalam Investigasi Laboratorium
Sebuah cairan tak berlabel di laboratorium memiliki massa jenis 0,79 g/mL dan konsentrasi 17,2 M. Apabila diduga kuat cairan ini merupakan etanol murni, hitunglah massa molar zat tersebut dan tentukan apakah hasil perhitungan mendukung dugaan tersebut!
Pembahasan Soal 4
Rumus yang digunakan:
$$ [\text{etanol}] = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{\text{etanol}}} $$
Untuk zat murni (100%), rumus menjadi:
$$ [\text{etanol}] = \frac{100 \times \rho \times 10}{mM_{\text{etanol}}} $$
Langkah 1: Menyusun ulang rumus untuk mencari massa molar
$$ \begin{aligned} mM_{\text{etanol}} &= \frac{100 \times \rho \times 10}{[\text{etanol}]} \\ &= \frac{100 \times 0,79 \times 10}{17,2} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menyelesaikan perhitungan
$$ \begin{aligned} mM_{\text{etanol}} &= \frac{790}{17,2} \\ &= 45,93 \text{ g/mol} \end{aligned} $$
Langkah 3: Membandingkan dengan massa molar etanol (C2H5OH)
$$ \begin{aligned} mM_{\text{etanol teori}} &= (2 \times 12) + (6 \times 1) + 16 \\ &= 24 + 6 + 16 \\ &= 46 \text{ g/mol} \end{aligned} $$
Soal 5: Formulasi Larutan Desinfektan
Untuk membuat 2 liter desinfektan alkohol 70% volume, berapa volume alkohol teknis 96% volume yang diperlukan jika diketahui massa jenis alkohol 96% adalah 0,81 g/mL dan massa jenis alkohol 70% adalah 0,89 g/mL?
Pembahasan Soal 5
Rumus yang digunakan:
$$ V_{\text{pekat}} \times [\text{alkohol}]_{\text{pekat}} = V_{\text{encer}} \times [\text{alkohol}]_{\text{encer}} $$
keterangan variabel:
\( V_{\text{pekat}} \) = volume alkohol 96% yang dibutuhkan
\( [\text{alkohol}]_{\text{pekat}} \) = konsentrasi alkohol 96% = 96%
\( V_{\text{encer}} \) = volume desinfektan yang akan dibuat = 2 L
\( [\text{alkohol}]_{\text{encer}} \) = konsentrasi desinfektan = 70%
Langkah 1: Menggunakan rumus pengenceran
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} \times 96\% &= 2 \text{ L} \times 70\% \\ V_{\text{pekat}} \times 0,96 &= 1,4 \end{aligned} $$
Langkah 2: Menyelesaikan persamaan untuk \( V_{\text{pekat}} \)
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} &= \frac{1,4}{0,96} \\ &= 1,4583 \text{ L} \end{aligned} $$
Langkah 3: Mengkonversi ke mL
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} &= 1,4583 \text{ L} \times 1000 \\ &= 1458,3 \text{ mL} \end{aligned} $$
Soal 6: Pembuatan Larutan Asam Klorida dari Pekat
Seorang teknisi laboratorium akan membuat 2 L larutan HCl 0,5 M dari HCl pekat yang memiliki kadar 37% dan massa jenis 1,19 g/mL. Diketahui massa molar HCl adalah 36,5 g/mol. Berapa volume HCl pekat yang harus diambil?
Pembahasan Soal 6
Rumus yang digunakan:
$$ [\text{HCl}]_{\text{pekat}} = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{\text{HCl}}} $$
$$ V_{\text{pekat}} \times [\text{HCl}]_{\text{pekat}} = V_{\text{encer}} \times [\text{HCl}]_{\text{encer}} $$
Langkah 1: Menghitung konsentrasi HCl pekat
$$ \begin{aligned} [\text{HCl}]_{\text{pekat}} &= \frac{37 \times 1,19 \times 10}{36,5} \\ &= \frac{440,3}{36,5} \\ &= 12,06 \text{ M} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung volume HCl pekat yang diperlukan
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} \times 12,06 &= 2 \times 0,5 \\ V_{\text{pekat}} \times 12,06 &= 1 \\ V_{\text{pekat}} &= \frac{1}{12,06} \\ &= 0,0829 \text{ L} = 82,9 \text{ mL} \end{aligned} $$
Soal 7: Penentuan Kadar Asam Nitrat dari Pengenceran
Sebanyak 10 mL asam nitrat pekat diencerkan menjadi 250 mL. Dari larutan encer ini, diambil 25 mL dan dititrasi dengan NaOH 0,1 M, membutuhkan 32 mL NaOH untuk mencapai titik ekuivalen. Jika massa jenis asam nitrat pekat adalah 1,42 g/mL, tentukan kadar HNO_3 dalam asam nitrat pekat tersebut! ($mM_{HNO_3}$ = 63 g/mol)
Pembahasan Soal 7
Rumus yang digunakan:
$$ n_{HNO_3} = n_{NaOH} $$
$$ [HNO_3]_{\text{pekat}} = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{HNO_3}} $$
Langkah 1: Menghitung mol NaOH yang digunakan
$$ \begin{aligned} n_{NaOH} &= [NaOH] \times V_{NaOH} \\ &= 0,1 \times 0,032 \\ &= 0,0032 \text{ mol} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung mol HNO_3 dalam 25 mL larutan encer
$$ \begin{aligned} n_{HNO_3 dalam 25 mL} &= n_{NaOH} \\ &= 0,0032 \text{ mol} \end{aligned} $$
Langkah 3: Menghitung mol HNO_3 dalam 250 mL larutan encer
$$ \begin{aligned} n_{HNO_3~total} &= 0,0032 \times \frac{250}{25} \\ &= 0,032 \text{ mol} \end{aligned} $$
Langkah 4: Menghitung konsentrasi HNO_3 pekat
$$ \begin{aligned} [HNO_3]_{pekat} &= \frac{n_{HNO_3~total}}{V_{pekat}} \\ &= \frac{0,032}{0,01} \\ &= 3,2 ~ M \end{aligned} $$
Langkah 5: Menghitung kadar HNO_3
$$ \begin{aligned} [HNO_3] &= \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{HNO_3}} \\ 3,2 &= \frac{\% \times 1,42 \times 10}{63} \\ 3,2 &= \frac{14,2 \times \%}{63} \\ \% &= \frac{3,2 \times 63}{14,2} \\ &= \frac{201,6}{14,2} \\ &= 14,2\% \end{aligned} $$
Soal 8: Penentuan Massa Jenis Asam Sulfat
Sebanyak 5 mL H_2SO_4 pekat dengan kadar 98% diencerkan hingga 500 mL. Larutan encer ini memiliki konsentrasi 0,1 M. Tentukan massa jenis H_2SO_4 pekat tersebut! ($mM_{H_2SO_4}$ = 98 g/mol)
Pembahasan Soal 8
Rumus yang digunakan:
$$ V_{\text{pekat}} \times [H_2SO_4]_{\text{pekat}} = V_{\text{encer}} \times [H_2SO_4]_{\text{encer}} $$
$$ [H_2SO_4]_{\text{pekat}} = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{H_2SO_4}} $$
Langkah 1: Menghitung konsentrasi H_2SO_4 pekat
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} \times [H_2SO_4]_{\text{pekat}} &= V_{\text{encer}} \times [H_2SO_4]_{\text{encer}} \\ 0,005 \times [H_2SO_4]_{\text{pekat}} &= 0,5 \times 0,1 \\ 0,005 \times [H_2SO_4]_{\text{pekat}} &= 0,05 \\ [H_2SO_4]_{\text{pekat}} &= \frac{0,05}{0,005} \\ &= 10 \text{ M} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung massa jenis H_2SO_4 pekat
$$ \begin{aligned} [H_2SO_4]_{\text{pekat}} &= \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{H_2SO_4}} \\ 10 &= \frac{98 \times \rho \times 10}{98} \\ 10 &= 10 \times \rho \\ \rho &= 1 \text{ g/mL} \end{aligned} $$
Soal 9: Identifikasi Zat dari Data Pengenceran
Sebanyak 2 mL suatu asam organik pekat dengan massa jenis 1,2 g/mL diencerkan menjadi 100 mL. Larutan encer ini memiliki konsentrasi 0,2 M. Jika asam tersebut memiliki kadar 90%, tentukan massa molar asam organik tersebut!
Pembahasan Soal 9
Rumus yang digunakan:
$$ V_{\text{pekat}} \times [\text{asam}]_{\text{pekat}} = V_{\text{encer}} \times [\text{asam}]_{\text{encer}} $$
$$ [\text{asam}]_{\text{pekat}} = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{\text{asam}}} $$
Langkah 1: Menghitung konsentrasi asam pekat
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} \times [\text{asam}]_{\text{pekat}} &= V_{\text{encer}} \times [\text{asam}]_{\text{encer}} \\ 0,002 \times [\text{asam}]_{\text{pekat}} &= 0,1 \times 0,2 \\ 0,002 \times [\text{asam}]_{\text{pekat}} &= 0,02 \\ [\text{asam}]_{\text{pekat}} &= \frac{0,02}{0,002} \\ &= 10 \text{ M} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung massa molar asam
$$ \begin{aligned} [\text{asam}]_{\text{pekat}} &= \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{\text{asam}}} \\ 10 &= \frac{90 \times 1,2 \times 10}{mM_{\text{asam}}} \\ 10 &= \frac{1080}{mM_{\text{asam}}} \\ m_{M,\text{asam}} &= \frac{1080}{10} \\ &= 108 \text{ g/mol} \end{aligned} $$
Soal 10: Pembuatan Larutan dengan Variasi Konsentrasi
Seorang apoteker memiliki HCl pekat dengan kadar 36,5% dan massa jenis 1,18 g/mL. Ia ingin membuat 500 mL larutan HCl dengan konsentrasi 0,2 M. Namun, ia hanya memiliki labu ukur 250 mL. Bagaimana cara membuat larutan yang diinginkan? ($mM_{HCl}$ = 36,5 g/mol)
Pembahasan Soal 10
Rumus yang digunakan:
$$ [\text{HCl}]_{\text{pekat}} = \frac{\% \times \rho \times 10}{mM_{\text{HCl}}} $$
$$ V_{\text{pekat}} \times [\text{HCl}]_{\text{pekat}} = V_{\text{encer}} \times [\text{HCl}]_{\text{encer}} $$
Langkah 1: Menghitung konsentrasi HCl pekat
$$ \begin{aligned} [\text{HCl}]_{\text{pekat}} &= \frac{36,5 \times 1,18 \times 10}{36,5} \\ &= 11,8 \text{ M} \end{aligned} $$
Langkah 2: Menghitung volume HCl pekat untuk 500 mL larutan 0,2 M
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat}} \times 11,8 &= 0,5 \times 0,2 \\ V_{\text{pekat}} \times 11,8 &= 0,1 \\ V_{\text{pekat}} &= \frac{0,1}{11,8} \\ &= 0,00847 \text{ L} = 8,47 \text{ mL} \end{aligned} $$
Langkah 3: Strategi pengenceran dengan labu 250 mL
Karena hanya ada labu 250 mL, buat larutan dengan konsentrasi 2× lebih pekat, lalu encerkan:
$$ \begin{aligned} V_{\text{pekat untuk 250 mL 0,4 M}} \times 11,8 &= 0,25 \times 0,4 \\ V_{\text{pekat}} \times 11,8 &= 0,1 \\ V_{\text{pekat}} &= 8,47 \text{ mL} \end{aligned} $$
Ambil 8,47 mL HCl pekat, masukkan ke labu 250 mL, tambah air hingga tanda. Hasilnya adalah 250 mL HCl 0,4 M. Ambil 250 mL dari larutan ini dan tambah 250 mL air, diperoleh 500 mL HCl 0,2 M.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar