Penyelesaian Soal Kimia Analitik

1. Analisis Gravimetri dan Stoikiometri

a. Kemurnian Senyawa Alum

Diketahui:

• Massa sampel alum = 1.2931 g
• Rumus alum: K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O
• Massa Al₂O₃ hasil pemijaran = 0.1357 g

Penyelesaian:

1. Hitung massa Al dalam Al₂O₃:
   • Mr Al₂O₃ = (2 × 27) + (3 × 16) = 54 + 48 = 102 g/mol
   • Mr Al = 27 g/mol
   • Massa Al = (54/102) × 0.1357 g = 0.0718 g
2. Hitung Mr alum:
   • K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O
   • Mr = (2×39) + (32+64) + (2×27) + 3×(32+64) + 24×(2+16)
   • Mr = 78 + 96 + 54 + 288 + 432 = 948 g/mol
3. Hitung massa Al dalam 1 mol alum:
   • Massa Al per mol alum = 2 × 27 = 54 g/mol
4. Hitung massa alum murni yang mengandung 0.0718 g Al:
   • Massa alum murni = (0.0718 g Al) × (948 g alum/54 g Al) = 1.260 g
5. Hitung kemurnian:
   • % kemurnian = (1.260/1.2931) × 100% = 97.44%

b. Persentase K₂SO₄ dalam Campuran

Diketahui:

• Massa sampel = 516.7 mg
• Massa BaSO₄ = 863.5 mg
• Campuran: K₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

Penyelesaian:

1. Hitung mol BaSO₄ terbentuk:
   • Mr BaSO₄ = 137.33 + 32 + 64 = 233.33 g/mol
   • mol BaSO₄ = 0.8635 g / 233.33 g/mol = 0.003701 mol
2. Hitung mol SO₄²⁻ total:
   • mol SO₄²⁻ = mol BaSO₄ = 0.003701 mol
3. Misalkan mol K₂SO₄ = x dan mol (NH₄)₂SO₄ = y:
   • x + y = 0.003701 mol (karena setiap senyawa memberikan 1 mol SO₄²⁻)
   • Massa total: 174.26x + 132.14y = 0.5167 g
4. Selesaikan sistem persamaan:
   • Dari persamaan pertama: y = 0.003701 - x
   • Substitusi: 174.26x + 132.14(0.003701 - x) = 0.5167
   • 174.26x + 0.4890 - 132.14x = 0.5167
   • 42.12x = 0.0277
   • x = 0.000658 mol
5. Hitung massa K₂SO₄:
   • Massa K₂SO₄ = 0.000658 mol × 174.26 g/mol = 0.1147 g = 114.7 mg
6. Hitung persentase:
   • % K₂SO₄ = (114.7/516.7) × 100% = 22.2%

2. Analisis Kualitatif Ion-ion

a. Identifikasi Ion Logam

Berdasarkan hasil pengamatan:

1. Langkah 1 - HCl: Endapan putih larut dalam air panas
   • Menunjukkan adanya Pb²⁺ (PbCl₂ putih, larut dalam air panas)
2. Langkah 2 - H₂S dalam asam: Endapan hitam
   • Menunjukkan adanya Cu²⁺ (CuS hitam) atau Pb²⁺ (PbS hitam)
3. Langkah 3 - NH₄OH: Larutan biru tua
   • Menunjukkan adanya Cu²⁺ (kompleks [Cu(NH₃)₄]²⁺ biru tua)
4. Langkah 4 - NaOH berlebih: Endapan putih larut
   • Menunjukkan adanya Al³⁺ atau Zn²⁺ (membentuk kompleks aluminat atau zinkat)

Kesimpulan: Sampel mengandung Pb²⁺, Cu²⁺, dan Al³⁺ (atau Zn²⁺)

b. Klasifikasi Kation

• Golongan I: Pb²⁺ (mengendap dengan HCl)
• Golongan II: Cu²⁺ (mengendap dengan H₂S dalam suasana asam)
• Golongan III: Al³⁺ (mengendap dengan NH₄OH, larut dalam NaOH berlebih)

c. Uji Anion

3. Perhitungan pH dan Titrasi

a. pH Titik Ekuivalen CH₃NH₂ dengan HCl

Diketahui:

• CH₃NH₂ 0.1 M, 50 mL
• HCl 0.2 M
• Kb CH₃NH₂ = 4.4 × 10⁻⁴

Penyelesaian:

1. Hitung volume HCl yang diperlukan:
   • mol CH₃NH₂ = 0.1 × 0.05 = 0.005 mol
   • Volume HCl = 0.005 mol / 0.2 M = 0.025 L = 25 mL
2. Di titik ekuivalen terbentuk CH₃NH₃Cl:
   • Volume total = 50 + 25 = 75 mL
   • [CH₃NH₃⁺] = 0.005 mol / 0.075 L = 0.0667 M
3. Hitung Ka dari CH₃NH₃⁺:
   • Ka = Kw/Kb = 1×10⁻¹⁴ / 4.4×10⁻⁴ = 2.27×10⁻¹¹
4. Hitung pH:
   • [H⁺] = √(Ka × C) = √(2.27×10⁻¹¹ × 0.0667) = 1.23×10⁻⁶ M
   • pH = -log(1.23×10⁻⁶) = 5.91

b. Titrasi HCl dengan Ba(OH)₂

Diketahui:

• HCl 0.1 M, 50 mL
• Ba(OH)₂ 0.1 M

Penambahan 10 mL Ba(OH)₂:

1. mol HCl awal = 0.1 × 0.05 = 0.005 mol
2. mol Ba(OH)₂ = 0.1 × 0.01 = 0.001 mol
3. mol OH⁻ = 2 × 0.001 = 0.002 mol
4. HCl sisa = 0.005 - 0.002 = 0.003 mol
5. [H⁺] = 0.003 mol / 0.06 L = 0.05 M
6. pH = 1.30

Penambahan 25 mL Ba(OH)₂:

1. mol Ba(OH)₂ = 0.1 × 0.025 = 0.0025 mol
2. mol OH⁻ = 2 × 0.0025 = 0.005 mol
3. Titik ekuivalen tercapai (mol OH⁻ = mol H⁺)
4. pH = 7.00

c. Buffer H₃PO₄/Na₂HPO₄

Diketahui:

• H₃PO₄ 0.16 M, 750 mL
• pH buffer = 7.30
• Ka₂ H₃PO₄ = 6.2 × 10⁻⁸

Penyelesaian:

1. Gunakan persamaan Henderson-Hasselbalch:
   • pH = pKa₂ + log([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻])
   • 7.30 = 7.21 + log([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻])
   • log([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]) = 0.09
   • [HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] = 1.23
2. Hitung mol yang diperlukan:
   • mol H₃PO₄ awal = 0.16 × 0.75 = 0.12 mol
   • Misalkan x mol Na₂HPO₄ ditambahkan
   • mol HPO₄²⁻ = x
   • mol H₂PO₄⁻ = 0.12 (dari H₃PO₄ yang menerima 1 proton)
   • x/0.12 = 1.23
   • x = 0.1476 mol
3. Hitung massa Na₂HPO₄·2H₂O:
   • Mr Na₂HPO₄·2H₂O = (2×23) + 1 + 31 + (4×16) + (2×18) = 178 g/mol
   • Massa = 0.1476 mol × 178 g/mol = 26.3 g