Contoh Soal dan Pembahasan Larutan Penyangga

Contoh soal dan pembahasan tentang larutan penyangga atau buffer dan cara menghitung pH larutan penyangga materi kimia SMA 11.

Soal No. 1
Perhatikan data percobaan penambahan sedikit air, sedikit asam dan sedikit basa pada lima macam larutan berikut ini.



Dari data yang diperoleh pada percobaan di atas, tentukan larutan mana yang termasuk larutan penyangga!

Pembahasan
Ciri-ciri larutan penyangga:
- Saat ditambah sedikit air atau sedikit basa atau sedikit asam nilai pH relatif tetap, jika terjadi perubahan relatif kecil.

Yang paling mendekati adalah larutan Q dan larutan S.

Soal No. 2
Perhatikan data percobaan berikut.



Dari data tersebut yang termasuk larutan penyangga adalah....
A. I
B. II
C. III
D. IV
E. V
(un kimia 2010)

Pembahasan
Perubahan pH yang relatif kecil terjadi pada larutan IV, sehingga yang termasuk larutan penyangga adalah IV.

Soal No. 3
Dicampurkan dua larutan yaitu 50 mL NaOH 0,1 M dan 50 mL CH₃COOH 0,2 M. Tentukan apakah campuran tersebut membentuk larutan penyangga atau tidak!

Pembahasan
-Tentukan dulu jumlah mol masing-masing dengan mengalikan volume dan molaritasnya:
50 mL NaOH 0,1 M
Jumlah mol = 50 x 0,1 = 5 mmol

50 mL CH₃COOH 0,2 M
Jumlah mol = 50 x 0,2 = 10 mmol

-Setelah tahu molnya, cek reaksinya apakah ada sisa asam lemahnya atau sisa CH₃COOH



Terdapat sisa CH₃COOH sebanyak 5 mmol, berarti campuran tersebut membentuk suatu larutan penyangga.

Soal No. 4
Terdapat beberapa larutan berikut:
(1) 25 mL NaOH 0,1 M;
(2) 25 mL HCN 0,2 M;
(3) 25 mL CH₃COOH 0,1 M;
(4) 25 mL NH₄OH 0,2 M; dan
(5) 25 mL HCl 0,2 M.

Pasangan senyawa yang dapat membentuk larutan penyangga adalah...
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
E. (4) dan (5)

Pembahasan
Larutan penyangga dapat diperoleh dari reaksi asam lemah + basa kuat atau asam kuat + basa lemah yang di akhir reaksi tersisa asam lemahnya atau basa lemahnya

Cek reaksi pilihan 1 dan 2 apakah menyisakan asam lemah atau basa lemah:
Tersedia:
25 mL NaOH 0,1 M → 2,5 mmol
25 mL HCN 0,2 M → 5 mmol

Reaksinya:



Nampak tersisa HCN sebanyak 2,5 mmol yang berarti terbentuk larutan penyangga.

Soal No. 5
0,15 mol asam asetat (CH₃COOH, Ka = 2 × 10 ^{− 5}) dan 0,10 mol NaOH dilarutkan dalam air sehingga diperoleh larutan penyangga dengan volume 1 liter. Tentukan pH larutan penyangga tersebut!

Pembahasan
Data:
0,15 mol CH₃COOH direaksikan dengan 0,10 mol NaOH

Reaksi yang terjadi:



Tersisa 0,05 mol CH₃COOH (asam lemah) dan 0,10 mol CH₃COONa (garam). Dari sini dapat ditentukan [H⁺] dengan rumus berikut:



Sehingga [H⁺] nya



Terakhir, pH larutan adalah:
pH = − log [H⁺]

= − log 10 ⁻⁵
= 5

Soal No. 6
Sebanyak 200 mL larutan HCOOH 0,1 M direaksikan dengan 50 mL larutan NaOH 0,2 M. Bila Ka HCOOH = 2 × 10⁻⁴ dan log 2 = 0,3, harga pH larutan setelah reaksi adalah....
A. 2,7
B. 3,7
C. 4,3
D. 4,7
E. 5,3
(Uan 2002)

Pembahasan
Data:
200 mL larutan HCOOH 0,1 M → 20 mmol
50 mL larutan NaOH 0,2 M → 10 mmol

Reaksi yang terjadi sebagai berikut:



Tersisa 10 mmol HCOOH dan 10 mmol HCOONa

Sehingga [H⁺] nya



Terakhir, pH larutan adalah:
pH = − log [H⁺] = − log (2 × 10 ⁻⁴)
= 4 − log2 = 4 − 0,3
= 3,7

Soal No. 7
Larutan 100 mL HCOOH 0,3 M (Ka = 2 × 10⁻⁴) dicampur dengan 100 mL larutan KOH 0,1 M. Tentukan harga pH larutan!

Pembahasan
Data:
100 mL HCOOH 0,3 M → 30 mmol
100 mL larutan KOH 0,1 M → 10 mmol

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:



Tersisa 20 mmol HCOOH dan 10 mmol HCOOK

Sehingga [H⁺] nya



Terakhir, pH larutan adalah:
pH = − log [H⁺] = − log (4 × 10⁻⁴)
= 4 − log 4

Soal No. 8
100 mL NH₄OH 0,1 M (Kb = 10⁻⁵) dicampurkan dengan 50 mL HCl 0,1 M. Tentukan pH larutan!

Pembahasan
Data:
100 mL NH₄OH 0,1 M → 10 mmol
50 mL HCl 0,1 M → 5 mmol

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:



Tersisa 5 mmol NH₄OH (basa lemah) dan 5 mmol NH₄Cl.

Menentukan [OH⁻] dari rumus:


sehingga [OH⁻]


pOH larutan = − log [OH⁻]
= −log 10⁻⁵
= 5

Jadi pH = 14 − 5 = 9

Soal No. 9
150 mL NH₃ 0,2 M (Kb = 10⁻⁵) dicampurkan dengan 100 mL HNO₃ 0,1 M. Tentukan pH larutan jika log 2 = 0,3!

Pembahasan
Data:
150 mL NH₃ 0,2 M → 30 mmol
100 mL HNO₃ 0,1 M → 10 mmol

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:



Tersisa 20 mmol NH₃ dan 10 mmol NH₄NO₃.

Menentukan [OH⁻]


pOH larutan = − log [OH⁻]
= −log (2 × 10⁻⁵)
= 5 − log 2 = 5 − 0,3 = 4,7

Jadi pH = 14 − 4,7 = 9,3

Soal No. 10
pH larutan dari campuran 100 mL larutan NH₄OH 0,1 M dengan 100 ml larutan NH₄Cl 0,1 M (Kb NH₄OH = 10⁻⁵) adalah....
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
E. 9
(unas 2004)
Pembahasan
Data:
100 mL NH₄OH 0,1 M → 10 mmol
100 mL NH₄Cl 0,1 M → 10 mmol

[OH⁻] dan pOH nya:


pH larutan = 14 − 5
= 9

Soal No. 11
Diberikan campuran dari beberapa larutan sebagai berikut:
(1) 200 mL CH₃COOH 0,1 M dan 200 mL NaOH 0,1 M
(2) 200 mL CH₃COOH 0,2 M dan 200 mL NaOH 0,1 M
(3) 200 mL NH₄OH 0,1 M dan 200 mL HCl 0,1 M
(4) 200 mL NH₄OH 0,1 M dan 200 mL HCl 0,05 M

Campuran yang membentuk larutan penyangga adalah...
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. 4
E. 1, 2, 3, dan 4

Pembahasan
Asam-asam maupun basa yang terlibat memiliki valensi yang sama, satu. Tinggal dilihat dari masing-masing campuran perbandingan molnya untuk melihat ada tidaknya sisa dari asam lemah atau basa lemahnya.



Jawab 2 dan 4.

Soal No. 12
Larutan penyangga berikut yang memiliki pH terkecil adalah....
A. 10 mL CH₃COOH 0,20 M + 10 mL NaOH 0,05 M
B. 10 mL CH₃COOH 0,25 M + 10 mL NaOH 0,15 M
C. 10 mL CH₃COOH 0,15 M + 10 mL NaOH 0,10 M
D. 10 mL CH₃COOH 0,35 M + 10 mL NaOH 0,25 M
E. 10 mL CH₃COOH 0,30 M + 10 mL NaOH 0,15 M

Pembahasan
Larutan penyangga yang terbentuk dari asam lemah dan garamnya. pH yang paling kecil adalah yang memiliki perbandingan mol dari sisa asam dan garam paling besar. Mol garam di sini akan sama banyak dengan mol basanya  jadi bisa diambil dari mol  NaOH nya.



Yang paling besar nilai perbandingannya adalah A, dengan demikian pHnya paling kecil adalah A.