12  Ksp dan Kelarutan (2025)

Soal #1–#7 OSN-K Kimia 2025. Coba dulu, pakai petunjuk/referensi, baru buka pembahasan.

12.1 Soal 1

Sebanyak 1 L larutan kalsium oksalat jenuh pada 50 °C didinginkan hingga temperatur 25 °C. Massa kalsium oksalat yang akan mengendap adalah ….. (Ksp CaC2O4 = 4,0 × 10–9 pada 50 °C dan 2,3 × 10–9 pada 25 °C)

  • A. 1,53 mg
  • B. 1,96 mg
  • C. 2,18 mg
  • D. 3,06 mg
  • E. 3,92 mg
  • Tulis persamaan kesetimbangan kelarutan \(\ce{CaC2O4 <=> Ca^{2+} + C2O4^{2-}}\) — karena rasio ion 1:1, ekspresi \(K_{sp} = s^2\), sehingga kelarutan \(s = \sqrt{K_{sp}}\).
  • Hitung nilai \(s\) pada masing-masing suhu menggunakan \(K_{sp}\) yang diberikan; perubahan suhu berarti kelarutan berubah, dan selisihnya menentukan berapa mol yang tidak lagi bisa larut.
  • Untuk volume 1 L, mol yang mengendap = \(\Delta s = s_{50°C} - s_{25°C}\); konversi ke massa dengan \(M_r(\ce{CaC2O4}) = 128{,}1\ \text{g/mol}\).

Kalsium oksalat larut 1:1, jadi \(\ce{CaC2O4 <=> Ca^2+ + C2O4^2-}\) memberi \(K_{sp}=s^2\), sehingga kelarutan \(s=\sqrt{K_{sp}}\).

Kelarutan pada tiap suhu:

\[s_{50}=\sqrt{4{,}0\times10^{-9}}=6{,}32\times10^{-5}\ \text{M}\] \[s_{25}=\sqrt{2{,}3\times10^{-9}}=4{,}80\times10^{-5}\ \text{M}\]

Saat didinginkan dari 50 °C ke 25 °C kelarutan turun, selisihnya mengendap. Untuk 1 L:

\[\Delta n=(6{,}32-4{,}80)\times10^{-5}=1{,}53\times10^{-5}\ \text{mol}\]

Massa endapan dengan \(M_{\ce{CaC2O4}}=128{,}1\ \text{g/mol}\):

\[m=1{,}53\times10^{-5}\times128{,}1=1{,}96\times10^{-3}\ \text{g}=1{,}96\ \text{mg}\]

Jawaban: B.

12.2 Soal 2

Rasio kelarutan kalsium fluorida di dalam Ca(NO3)2 0,1 M terhadap kelarutannya dalam NaF 0,1 M adalah …. (Ksp CaF2 = 5,3 × 10–9)

  • A. 1:1
  • B. 100:1
  • C. 217:1
  • D. 868:1
  • E. 2076:1
  • Tulis kesetimbangan kelarutan \(\ce{CaF2 <=> Ca^2+ + 2F-}\) dan ekspresi \(K_{sp} = [\ce{Ca^2+}][\ce{F^-}]^2\); ini adalah titik awal untuk kedua situasi.
  • Terapkan efek ion senama: di larutan \(\ce{Ca(NO3)2}\), konsentrasi \([\ce{Ca^2+}]\) sudah \(\approx 0{,}1\ \text{M}\) sebelum \(\ce{CaF2}\) larut; di larutan \(\ce{NaF}\), konsentrasi \([\ce{F^-}]\) sudah \(\approx 0{,}1\ \text{M}\) — gunakan pendekatan ini untuk menyederhanakan perhitungan \(s\).
  • Hitung kelarutan \(s_1\) (dalam \(\ce{Ca(NO3)2}\)) dan \(s_2\) (dalam \(\ce{NaF}\)) secara terpisah, lalu bandingkan rasio \(s_1/s_2\); perhatikan bahwa ion \(\ce{F^-}\) muncul dengan pangkat 2 dalam \(K_{sp}\), sehingga efeknya berbeda dibanding ion \(\ce{Ca^2+}\).

Kesetimbangan: \(\ce{CaF2 <=> Ca^2+ + 2F^-}\), dengan \(K_{sp}=[\ce{Ca^2+}][\ce{F^-}]^2=5{,}3\times10^{-9}\).

Dalam \(\ce{Ca(NO3)2}\) 0,1 M (ion senama \(\ce{Ca^2+}\)). Misal kelarutan \(s_1\), maka \([\ce{Ca^2+}]\approx0{,}1\) dan \([\ce{F^-}]=2s_1\): \[0{,}1\,(2s_1)^2 = 5{,}3\times10^{-9} \implies s_1=\sqrt{\frac{5{,}3\times10^{-9}}{0{,}4}}=1{,}15\times10^{-4}\ \text{M}.\]

Dalam \(\ce{NaF}\) 0,1 M (ion senama \(\ce{F^-}\)). Misal kelarutan \(s_2\), maka \([\ce{F^-}]\approx0{,}1\): \[s_2\,(0{,}1)^2 = 5{,}3\times10^{-9} \implies s_2=\frac{5{,}3\times10^{-9}}{0{,}01}=5{,}3\times10^{-7}\ \text{M}.\]

Rasio: \[\frac{s_1}{s_2}=\frac{1{,}15\times10^{-4}}{5{,}3\times10^{-7}}\approx 217.\]

Jadi rasionya \(\approx 217:1\) (pilihan C).

12.3 Soal 3

Magnesium hidroksida dikenal sebagai obat antasida, yaitu obat yang digunakan untuk menetralkan kelebihan asam lambung. Magnesium hidroksida memiliki kelarutan yang kecil dalam air, dengan nilai Ksp = 5,6 × 10–12. Padatan magnesium hidroksida yang tepat larut sempurna setelah bereaksi dengan asam lambung menghasilkan larutan dengan pH sebesar….

  • A. 3,66
  • B. 5,63
  • C. 10,34
  • D. 11,94
  • E. 12,37
  • Tulis kesetimbangan kelarutan \(\ce{Mg(OH)2 <=> Mg^2+ + 2OH^-}\), lalu nyatakan \([\ce{Mg^2+}]\) dan \([\ce{OH^-}]\) dalam satu variabel kelarutan \(s\) — perhatikan koefisien stoikiometri!
  • Substitusikan ke rumus \(K_{sp} = [\ce{Mg^2+}][\ce{OH^-}]^2\) dan selesaikan untuk \(s\), sehingga kamu mendapat konsentrasi ion \(\ce{OH^-}\) dalam larutan jenuh.
  • Dari \([\ce{OH^-}]\), hitung \(\text{pOH} = -\log[\ce{OH^-}]\), kemudian gunakan hubungan \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\) untuk menemukan pH larutan.

Magnesium hidroksida larut menurut kesetimbangan:

\[\ce{Mg(OH)2 <=> Mg^2+ + 2OH^-}\]

Misal kelarutan \(= s\). Maka \([\ce{Mg^2+}]=s\) dan \([\ce{OH^-}]=2s\), sehingga

\[K_{sp}=[\ce{Mg^2+}][\ce{OH^-}]^2 = s(2s)^2 = 4s^3.\]

Cari \(s\):

\[4s^3 = 5{,}6\times10^{-12} \;\Rightarrow\; s^3 = 1{,}4\times10^{-12} \;\Rightarrow\; s = 1{,}12\times10^{-4}\ \text{M}.\]

Hitung \([\ce{OH^-}]\) lalu pH:

\[[\ce{OH^-}] = 2s = 2{,}24\times10^{-4}\ \text{M}.\]

\[\text{pOH} = -\log(2{,}24\times10^{-4}) = 3{,}65 \;\Rightarrow\; \text{pH} = 14 - 3{,}65 = 10{,}34.\]

Jadi larutan jenuh memberi pH \(\approx 10{,}34\) (jawaban C).

12.4 Soal 4

Magnesium fosfat memiliki kelarutan dalam air sebesar 1,03 mg/L pada 298 K. Konstanta hasil kali kelarutan (Ksp) magnesium fosfat adalah ….

  • A. 1,54 × 10⁻¹¹
  • B. 2,43 × 10⁻¹⁶
  • C. 6,44 × 10⁻²¹
  • D. 1,01 × 10⁻²⁵
  • E. 4,57 × 10⁻²⁸
  • Ubah satuan kelarutan dari mg/L ke mol/L terlebih dahulu menggunakan massa molar \(\ce{Mg3(PO4)2}\) (hitung dari tabel periodik: \(M_r \approx 262{,}9\) g/mol).
  • Tulis persamaan ionisasi \(\ce{Mg3(PO4)2 <=> 3Mg^{2+} + 2PO4^{3-}}\), lalu nyatakan konsentrasi setiap ion dalam \(s\) (kelarutan dalam mol/L).
  • Gunakan rumus \(K_{sp} = [\ce{Mg^{2+}}]^3[\ce{PO4^{3-}}]^2\), substitusi \((3s)^3\) dan \((2s)^2\), sederhanakan koefisiennya menjadi \(108\,s^5\), lalu substitusi nilai \(s\).

Magnesium fosfat adalah \(\ce{Mg3(PO4)2}\) dengan massa molar \(\approx 262{,}9\) g/mol (\(3\times24{,}3 + 2\times94{,}97\)).

1. Ubah kelarutan ke mol/L. \[s = \frac{1{,}03\times10^{-3}\ \text{g/L}}{262{,}9\ \text{g/mol}} = 3{,}92\times10^{-6}\ \text{mol/L}\]

2. Tulis kesetimbangan dan konsentrasi ion. \[\ce{Mg3(PO4)2 <=> 3Mg^{2+} + 2PO4^{3-}}\] \([\ce{Mg^{2+}}] = 3s\) dan \([\ce{PO4^{3-}}] = 2s\).

3. Susun rumus \(K_{sp}\). \[K_{sp} = (3s)^3(2s)^2 = 27s^3 \cdot 4s^2 = 108\,s^5\]

4. Hitung. \[K_{sp} = 108\,(3{,}92\times10^{-6})^5 \approx 1{,}0\times10^{-25}\]

Jawaban: D. \(1{,}01\times10^{-25}\).

12.5 Soal 5

Suatu larutan diketahui mengandung Br– dan Cl– dengan konsentrasi masing-masing 0,01 M. Ke dalam larutan tersebut dilakukan penambahan larutan AgNO3 secara bertahap. Persentase Br– yang mengendap saat Cl– mulai ikut mengendap adalah …. (Ksp AgBr = 3,3 × 10–13, Ksp AgCl = 1,8 × 10–10)

  • A. 81,70%
  • B. 96,70%
  • C. 98,17%
  • D. 99,82%
  • E. 99,98%
  • Karena \(K_{sp}\) berbeda jauh, ion yang mengendap lebih dulu adalah yang membutuhkan \([\ce{Ag+}]\) paling kecil untuk mulai mengendap — bandingkan keduanya menggunakan \([\ce{Ag+}] = K_{sp} / [\text{anion}]\).
  • Gunakan kondisi tepat saat ion kedua mulai mengendap (\(Q = K_{sp}\) ion kedua) untuk mendapatkan \([\ce{Ag+}]\) kritis pada titik itu.
  • Dengan \([\ce{Ag+}]\) kritis tersebut, hitung sisa konsentrasi ion pertama via \(K_{sp}\) ion pertama, lalu bandingkan dengan konsentrasi awalnya untuk mendapat persentase yang sudah mengendap.

Larutan mengandung dan masing-masing \(0{,}01\ \text{M}\). Saat ditambah perlahan, mengendap lebih dulu karena \(K_{sp}\) jauh lebih kecil. Pertanyaannya: berapa persen sudah mengendap tepat ketika mulai ikut mengendap.

Langkah 1 — Cari \([\ce{Ag+}]\) saat mulai mengendap. mulai mengendap ketika \(Q = K_{sp}\) : \[[\ce{Ag+}] = \frac{K_{sp}\,\ce{AgCl}}{[\ce{Cl-}]} = \frac{1{,}8\times10^{-10}}{0{,}01} = 1{,}8\times10^{-8}\ \text{M}\]

Langkah 2 — Hitung sisa \([\ce{Br-}]\) pada \([\ce{Ag+}]\) tersebut. \[[\ce{Br-}]_{sisa} = \frac{K_{sp}\,\ce{AgBr}}{[\ce{Ag+}]} = \frac{3{,}3\times10^{-13}}{1{,}8\times10^{-8}} = 1{,}83\times10^{-5}\ \text{M}\]

Langkah 3 — Hitung persentase yang mengendap. \[\%\,\text{mengendap} = \frac{0{,}01 - 1{,}83\times10^{-5}}{0{,}01}\times100\% = (1 - 0{,}00183)\times100\% \approx 99{,}82\%\]

Jadi saat baru mulai mengendap, sekitar 99,82% sudah terendapkan. Jawaban D.

12.6 Soal 6

Nilai Ksp Hg2Cl2 pada 298 K adalah ….

  • A. \(2{,}6 \times 10^{-17}\)
  • B. \(2{,}8 \times 10^{-12}\)
  • C. \(3{,}3 \times 10^{-11}\)
  • D. \(5{,}1 \times 10^{-9}\)
  • E. \(5{,}7 \times 10^{-6}\)
  • Ksp tidak selalu bisa diukur langsung dari kelarutan — untuk garam merkuri seperti \(\ce{Hg2Cl2}\), gunakan hubungan elektrokimia: susun reaksi pelarutan dari dua setengah-reaksi reduksi standar yang tersedia (potensial elektrode \(E^\circ\)).
  • Setelah mendapat \(E^\circ_\text{sel}\) (hati-hati tanda dan arah!), hubungkan ke konstanta kesetimbangan dengan rumus Nernst–kesetimbangan: \(\log K = \dfrac{n\,E^\circ}{0{,}0592}\), di mana \(n\) adalah jumlah elektron yang dipindahkan.
  • Tentukan dulu persamaan ionisasi \(\ce{Hg2Cl2}\) yang benar — perhatikan bahwa ion merkuro adalah \(\ce{Hg2^2+}\) (dimer), bukan \(\ce{Hg^+}\) — karena ini menentukan nilai \(n\) dan ekspresi \(K_{sp}\)-nya.

Reaksi pelarutan yang Ksp-nya dicari:

\[\ce{Hg2Cl2(s) <=> Hg2^2+(aq) + 2Cl^-(aq)}, \qquad K_{sp}\]

Langkah 1 — Susun dari dua setengah-reaksi. Reaksi pelarutan = (reduksi \(\ce{Hg2Cl2}\)) dikurangi (reduksi \(\ce{Hg2^2+}\)):

\[E^\circ_{sel} = E^\circ_{(\ce{Hg2Cl2/Hg})} - E^\circ_{(\ce{Hg2^2+/Hg})} = 0{,}31 - 0{,}80 = -0{,}49\ \text{V}\]

dengan jumlah elektron \(n = 2\).

Langkah 2 — Hubungkan \(E^\circ\) ke \(K\). Pakai \(\log K = \dfrac{n\,E^\circ}{0{,}0592}\):

\[\log K_{sp} = \frac{2 \times (-0{,}49)}{0{,}0592} = -16{,}55\]

Langkah 3 — Hitung Ksp.

\[K_{sp} = 10^{-16{,}55} \approx 2{,}8 \times 10^{-17}\]

Nilai ini paling dekat dengan opsi A (\(2{,}6 \times 10^{-17}\)); selisih kecil hanya karena pembulatan tetapan \(0{,}0592\).

Jawaban: A.

12.7 Soal 7

Soal 7 2025 (halaman asli)

Suatu hidroksida memiliki kelarutan dalam air seperti pada gambar berikut: Hidroksida yang mungkin adalah ….

  • A. Al(OH)₃ dan Sn(OH)₂
  • B. Fe(OH)₂ dan Zn(OH)₂
  • C. Zn(OH)₂ dan Ca(OH)₂
  • D. Sn(OH)₂ dan Fe(OH)₂
  • E. Fe(OH)₂ dan Al(OH)₃
  • Perhatikan bentuk grafik kelarutan vs pH: jika kelarutan turun lalu naik lagi (membentuk “lembah”), ini ciri khas sifat amfoter — senyawa yang dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa.
  • Di suasana basa kuat berlebih, hidroksida amfoter larut kembali membentuk hidroksokompleks (misalnya \(\ce{[M(OH)_n]^{x-}}\)). Coba tuliskan reaksi \(\ce{M(OH)_n + OH^- ->}\) untuk masing-masing kandidat.
  • Saring pilihan: identifikasi mana saja hidroksida yang bersifat amfoter (larut di asam sekaligus larut di basa kuat) dan mana yang hanya larut di asam saja — jawaban yang benar harus memuat keduanya amfoter.

Grafik menunjukkan kelarutan tinggi di pH rendah (asam) maupun pH tinggi (basa) dengan minimum di pH sedang. Pola “lembah” ini khas senyawa amfoter: larut dalam asam (sebagai kation) dan larut kembali dalam basa kuat berlebih (membentuk hidroksokompleks).

Larut di asam (berlaku untuk semua hidroksida): \[\ce{M(OH)2 + 2H+ -> M^{2+} + 2H2O}\]

Larut di basa berlebih (hanya yang amfoter): \[\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\qquad \ce{Sn(OH)2 + 2OH- -> [Sn(OH)4]^{2-}}\]

Maka kedua hidroksida pada jawaban harus amfoter.

  • Amfoter: \(\ce{Al(OH)3}\), \(\ce{Zn(OH)2}\), \(\ce{Sn(OH)2}\).
  • Tidak amfoter: \(\ce{Fe(OH)2}\), \(\ce{Ca(OH)2}\).

Cek opsi:

  • A. \(\ce{Al(OH)3}\) + \(\ce{Sn(OH)2}\) -> dua-duanya amfoter. Cocok.
  • B, D, E -> ada \(\ce{Fe(OH)2}\) (tak amfoter). Gugur.
  • C -> ada \(\ce{Ca(OH)2}\) (tak amfoter). Gugur.

Jawaban: A.