Jawaban:

Penjelasan:

Untuk menentukan nilai pH larutan HS, pertama-tama kita perlu menentukan nilai konsentrasi ion hidrogen (H+) dalam larutan tersebut.

Kita dapat menggunakan persamaan ionisasi asam untuk HS:

HS ⇌ H+ + S2-

Konstanta kesetimbangan asam (Ka) untuk reaksi ini adalah:

Ka = [H+][S2-]/[HS]

Kita dapat mengekspresikan konsentrasi ion hidrogen dalam persamaan di atas sebagai:

[H+] = Ka[HS]/[S2-]

Kita diberikan bahwa larutan HS terionisasi sebanyak 50%, sehingga konsentrasi HS yang tersisa setelah ionisasi adalah 0,2 M / 2 = 0,1 M.

Kita juga dapat menganggap bahwa konsentrasi S2- tidak berubah setelah ionisasi, karena S2- adalah basa konjugat dari asam HS dan oleh karena itu sangat lemah dalam ionisasi. Oleh karena itu, [S2-] dapat dianggap konstan dan diabaikan dalam persamaan.

Maka, persamaan untuk [H+] adalah:

[H+] = Ka[HS]

Kita perlu menentukan nilai Ka untuk asam HS. Ka dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Ka = [H+][S2-]/[HS]

Untuk kasus ini, kita sudah mengetahui [HS] dan bahwa terjadi 50% ionisasi sehingga [H+] = [S2-]. Oleh karena itu, kita dapat menulis:

Ka = [H+]2/[HS]

Kita juga dapat menentukan nilai Ka dari nilai konstanta kesetimbangan basa konjugat (Kb) untuk ion sulfida (S2-). Kb dapat dihitung sebagai:

Kb = [HS][OH-]/[S2-]

Kita tahu bahwa OH- berasal dari air dan memiliki konsentrasi 10^-7 M dalam larutan. Karena kita telah asumsikan bahwa [S2-] tidak berubah setelah ionisasi, kita dapat mengekspresikan [HS] sebagai:

[HS] = Kb[S2-]/[OH-]

Substitusikan nilai Kb dan [S2-], serta [OH-] = 10^-7 M:

[HS] = (1.0 x 10^-19)/(0.1 x 10^-7) = 1.0 x 10^-13 M

Kita sekarang dapat menentukan nilai Ka:

Ka = [H+]2/[HS] = (x)2 / (1.0 x 10^-13) = 5.0 x 10^-9

Kita dapat menyelesaikan persamaan untuk [H+]:

[H+] = √(Ka[HS]) = √(5.0 x 10^-9 x 1.0 x 10^-13) = 7.1 x 10^-12 M

Akhirnya, kita dapat menghitung pH dari nilai [H+]:

pH = -log[H+] = -log(7.1 x 10^-12) = 11.15

Jadi, nilai pH larutan HS dengan konsentrasi 0,2 M dan terionisasi sebesar 50% adalah sekitar 11.15