Pembahasan Soal Terapan Sel Elektrolisis

Rabu, 14 Oktober 2020 edit

Berikut ini adalah soal disertai pembahasan tentang terapan sel elektrokimia (sel elektrolisis). Soal diadaptasi dari beberapa sumber.

Soal-1 terapan sel elektrolisis
Sebuah amperemeter dan voltmeter tembaga dihubungkan secara seri dalam sirkuit listrik dengan arus searah konstan mengalir. Amperemeter menunjukkan 0,525 amper. Jika 0,6354 g Cu diendapkan dalam satu jam, berapa persentase kesalahan amperemeter? Massa atom Cu = 63,54.


urip.info
Pembahasan soal-1 terapan sel elektrolisis
Arus yang mengalir = 0,525 A seperti yang ditunjukkan oleh amperemeter.
Arus aktual (i) = $\mathsf{\dfrac{massa~Cu \times 96500)}{ME~Cu \times t}}$
urip.info
Arus aktual (i) = $\mathsf{\dfrac{0{,}6354 \times 96500)}{63{,}54/2 \times 60 \times 60}}$
urip.info
Arus aktual (i) = 0,536 A
urip.info
Eror pengukuran = arus aktual – arus terukur
Eror pengukuran = (0,536 – 0,525) A
Eror pengukuran = 0,011 A
urip.info
% eror amperemeter = $\mathsf{\dfrac{eror~pengukuran~arus}{arus~aktual} \times 100 \%}$
urip.info
% eror amperemeter = $\mathsf{\dfrac{0{,}011}{0{,}536} \times 100 \%}$
urip.info
% eror amperemeter = 2,05%

 
Soal-2 terapan sel elektrolisis
Suatu uji untuk menghilangkan ion Cu2+ secara total dari larutan Cu2+(aq) dilakukan dengan menambahkan NH3(aq). Warna biru menandakan pembentukan kompleks [Cu(NH3)4]2+ yang memiliki Kf = 1,1 × 1013 . Warna biru tersebut menegaskan keberadaan Cu2+ dalam larutan.
urip.info
250 mL CuSO4(aq) 0,1 M dielektrolisis dengan melewatkan arus 3,512 amper selama 1368 detik. Setelah itu, sejumlah NH3 (aq) dalam jumlah cukup ditambahkan ke larutan yang dielektrolisis untuk mempertahankan [NH3] = 0,10 M.
Jika [Cu(NH3)4]2+ dapat dideteksi hingga konsentrasinya paling rendah 1 x 10–5 M, apakah warna biru akan ditunjukkan oleh larutan elektrolisis dengan penambahan NH3 tersebut?
urip.info
Pembahasan soal-2 terapan sel elektrolisis
Reaksi pembentukan [Cu(NH3)4]2+
Cu2+ + 4NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+
urip.info
Tetapan kesetimbangan pembentukan [Cu(NH3)4]2+
$\mathsf{K_f = \dfrac{[Cu(NH_3)_4]^{2+}}{[Cu^{2+}][NH_3]^4}}$
urip.info
Warna biru akan terlihat hingga [Cu(NH3)4]2+ = 1 × 10–5 M
Jadi, pada tahap ini,
Jumlah Cu2+ = 250 mL × 0,1 M
Jumlah Cu2+ = 25 mmol

Jumlah Cu2+ mengendap = $\mathsf{\dfrac{i \times t \times 1000~mmol/mol}{n_{elektron} \times 96500}}$ 
urip.info
Jumlah Cu2+ mengendap = $\mathsf{\dfrac{3{,}512~A \times 1382~detik \times 1000~mmol/mol}{2~mol \times 96500~C/mol}}$
Jumlah Cu2+ mengendap = 24,89 mmol
urip.infourip.info
Jumlah Cu2+ yang tersisa dalam larutan (tidak terendapkan)
Jumlah Cu2+ yang tersisa = (25 – 24,89) mmol 
Jumlah Cu2+ yang tersisa = 0,11 mmol

[Cu2+] = $\mathsf{\dfrac{0{,}11~mmol}{250~mL}}$
[Cu2+] = 4,4 × 10–4 M

Karena Kf sangat tinggi (1,1 × 1013) sehingga hampir semua [Cu2+] yang tersisa akan digunakan untuk membentuk ion kompleks [Cu(NH3)4]2+ dan [Cu(NH3)4]2+ = 4,4 × 10–4 M > 1 × 10–5 M yang berarti masih di atas ambang batas deteksi.
Jadi, larutan akan menunjukkan warna biru karena akan menghasilkan Cu2+ yang cukup besar  untuk membentuk kompleks.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2020 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info