Soal-soal Elektrolisis 2, Hukum Faraday dan Pembahasannya

Selasa, 16 Oktober 2018

Berikut ini pembahasan soal tentang elektrolisis dan Hukum Faraday dengan menggunakan variabel muatan, kuat arus, waktu elektrolisis, massa zat yang mengendap, volume gas yang dihasilkan untuk keadaan STP dan RTP.

Soal #1
Hitunglah massa tembaga yang diendapkan di katode pada elektrolisis larutan CuSO4 menggunakan muatan listrik sebesar 0,5 F! Ingat 1 F = 96.500 C/mol, Ar Cu = 64.

Pembahasan Soal #1:
Larutan CuSO4 terurai menurut persamaan berikut:
CuSO4 Cu2+ + SO42
Katoda (reduksi kation): Cu2+ + 2e Cu

Diketahui dari soal bahwa F = 0,5 Faraday

Massa ekuivalen (e) Cu = Ar Cu : muatan Cu = 64 : 2 = 32 g
Jadi massa Cu w = e.F = 32 × 0,5 = 16 g


Soal #2
Berapakah banyaknya gas hidrogen yang terbentuk dari elektrolisis larutan asam selama 5 menit dengan menggunakan arus listrik sebesar 965 mA? (1 F = 96.500 C/mol)

Pembahasan Soal #2:
Larutan asam mengandung kation H+
Katoda (reduksi kation): 2H+ + 2e H2

1 F = 96500 C/mol 1 mol elektron = 96500 C

t = 5 menit × 60 detik/menit = 300 detik
i = 965 mA = 965 mA × 1 A/1000 mA = 0,965 A
q = i × t = 0,965 A × 300 detik = 289,5 C

Jumlah mol e = 289,5 C : 96500 C/mol = 3×10–3 mol

Perbandingan jumlah zat = perbandingan koefisien zat
jumlah mol H2 : jumlah mol e= koefisien H2 : koefisien e
jumlah mol H2 : 3×10–3 mol = 1 : 2
jumlah mol H2 = ½ × 3×10–3 mol
jumlah mol H2 = 1,5 ×10–3 mol


Soal #3
Bila ke dalam larutan NiSO4 dialirkan listrik sebesar 0,1 F dan Ar Ni = 59, maka di katode akan diperoleh logam Ni berapa gram?

Pembahasan Soal #3:
Larutan NiSO4 terurai menurut persamaan berikut:
NiSO4 Ni2+ + SO42
Katoda (reduksi kation): Ni2+ + 2e Ni

Diketahui dari soal bahwa muatan listrik (F) = 0,1 Faraday
Massa ekuivalen (e) Ni = Ar Ni : muatan Ni = 59 : 2 = 29,5 g
Jadi massa Ni w = e.F = 29,5 × 0,1 = 2,95 g


Soal #4
Dalam elektrolisis larutan Cu(NO3)2 dengan elektroda inert, 1,27 gram Cu (Ar Cu 63,5) diendapkan, volume gas yang dihasilkan di anode pada 1 atm, 0 oC adalah ....

Pembahasan Soal #4:
Elektolisis larutan Cu(NO3)2 :
Katoda  : 2Cu2+ + 4e ⟶ 2Cu
Anoda   : 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e
2Cu2+ + 2H2O ⟶ 2Cu + 4H+ + O2
Jumlah Cu yang diendapkan dengan massa 1,27 gram = 1,27 g : 63,5 g/mol = 0,02 mol Cu

Perbandingan koefisien = perbandingan jumlah mol
Koefisien Cu : Koefisien O2 = jumlah Cu : jumlah O2
2 : 1 = 0,02 mol : jumlah O2
Jumlah O2 = ½ × 0,02 mol = 0,01 mol
Karena volume gas diukur pada keadaan STP maka
volume O2 = 0,01 mol × 22,4 L/mol = 0,224 L


Soal #5
Dalam elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektroda inert, dihasilkan 224 mL gas (STP) di anode, massa endapan yang didapat di katoda adalah ..... (Ar Cu 63,5)

Pembahasan Soal #5:
Elektolisis larutan CuSO4:
Katoda  : 2Cu2+ + 4e ⟶ 2Cu
Anoda   : 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e
2Cu2+ + 2H2O ⟶ 2Cu + 4H+ + O2

Karena gas O2 yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka
jumlah mol O2 = 0,224 L : 22,4 L/mol = 0,01 mol

Berdasarkan perbandingan koefisien = perbandingan mol maka
jumlah mol Cu = 2 × jumlah mol O2
jumlah mol Cu = 2 × 0,01 mol
jumlah mol Cu = 0,02 mol
Jadi massa Cu yang mengendap = 0,02 mol x 63,5 g/mol = 1,27 g


Soal #6
Dalam elektrolisis larutan LSO4 dengan elektrode inert, dihasilkan 448 mL gas di anode (STP), dan 2,56 gram endapan logam L di katoda Ar L adalah .....

Pembahasan Soal #6:
Elektolisis larutan LSO4 :
Katoda  : 2L2+ + 4e ⟶ 2L
Anoda   : 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e
2L2+ + 2H2O ⟶ 2L + 4H+ + O2
Karena gas O2 yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka
jumlah mol gas O2 yang dihasilkan = 0,448 L : 22,4 L/mol = 0,02 mol
Berdasarkan perbandingan koefisien = perbandingan mol maka
jumlah mol L = 2 × jumlah mol O2
jumlah mol L = 2 × 0,02 mol
jumlah mol L = 0,04 mol
Massa molar L = massa endapan L : mol L = 2,56 g : 0,04 mol = 64 g/mol
Jadi Ar L = 64.


Soal #7
Fluorin dapat diperoleh dari elektrolisis leburan KHF2, sesuai dengan reaksi,
HF2 ⟶ HF + ½ F2 + e. Waktu yang diperlukan untuk memperoleh 23,2 liter F2 (pada 0oC, 1 atm) dengan arus 10 ampere adalah .... (Ar F = 19)

Pembahasan Soal #7:
Karena gas F2 yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka
Jumlah mol F2 = 23,2 L : 22,4 L/mol = 1,036 mol

Jumlah mol elektron = 2 × mol F2
Jumlah mol elektron = 2 × 1,036 mol = 2,072 mol

Jumlah mol elektron = (i × t) : 96500
2,072 mol = (10 ampere × t) : 96500
t = (2,072 × 96.500) : 10
t = 19994,8 detik = 333,25 menit ≈ 333 menit


Soal #8
Fluorin dapat diperoleh dari elektrolisis leburan KHF2, sesuai persamaan reaksi,
HF2 ⟶ HF + ½ F2 + e. Jika arus listrik yang digunakan 20 A selama 30 menit, volume gas fluorin yang dihasilkan adalah .... (diukur pada 0oC, 1 atm) Ar F = 19.

Pembahasan Soal #8:
Jumlah mol elektron = (20 × 30 × 60) : 96500
Jumlah mol elektron = 0,373 mol

Karena gas F2 yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka
Jumlah mol F2 = ½ × jumlah mol elektron
Jumlah mol F2 = ½ × 0,373 mol = 0,1865 mol
Volume F2 = 0,1865 mol × 22,4 L/mol = 4,18 L


Soal #9
Fluorin dapat diperoleh dari elektrolisis leburan KHF2, sesuai persamaan reaksi,
HF2 ⟶ HF + ½ F2 + e. Untuk menghasilkan gas fluorin sebanyak 2,24 liter (STP), muatan listrik yang diperlukan adalah .... (1F = 96500C)

Pembahasan Soal #9:
Karena gas F2 yang dihasilkan diukur pada keadaan STP maka
jumlah mol F2 = 2,24 L : 22,4 L = 0,1 mol

Jumlah mol elektron = 2 × mol F2
Jumlah mol elektron = 2 × 0,1 mol = 0,2 mol

Muatan listrik = 0,2 mol × 96500 C/mol = 19.300 C


Soal #10
Dalam elektrolisis, sejumlah 3,28 gram Cu (Ar Cu = 63,5) diendapkan di katoda yang tersusun atas larutan Cu2+ (aq) dengan elektroda inert. Jika jumlah listrik yang digunakan sama, volume gas H2 yang dihasilkan dari elektrolisis larutan H2SO4 encer pada 27 oC, 760 mmHg adalah .... (R = 0,08)

Pembahasan Soal #10:
Elektrolisis larutan Cu2+
Katoda  : Cu2+ + 2e ⟶ Cu

Elektrolisis larutan H2SO4
Katoda  : 2H+ + 2e ⟶ H2

Jumlah mol Cu yang diendapkan = 3,28 g : 63,5 g/mol = 0,05165 mol

Karena jumlah listrik yang digunakan sama dan elektron yang ditangkap juga sebanding maka jumlah mol gas H2 sama dengan jumlah mol Cu yaitu sebesar 0,05165 mol.

V = (nRT):P
V = (0,05165 × 0,08 × 300) : 1
V = 1,24 L
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2018 Urip dot Info | Disain Template Oleh Herdiansyah Hamzah Dimodivikasi Urip.Info