Suatu sel Galvani yang terdiri dari dua setengah reaksi sebagai berikut:
Ag+(aq) + e- → Ag(s) E0 = +0,800 V
Fe3+(aq) + e- → Fe2+(aq) E0 = +0,770 V (elektroda Pt)
Konsentrasi masing-masing ion pada sel Galvani tersebut adalah 0,100 M, dengan volume larutan masing-masing adalah 100 mL.
| Bagian-1 | Bagian-6 |
| Bagian-2 | Bagian-7 |
| Bagian-3 | Bagian-8 |
| Bagian-4 | Bagian-9 |
| Bagian-5 | Bagian-10 |
Soal a.
Zat yang berperan sebagai anode adalah ....
zat yang berperan sebagai katode adalah ....
Soal b.
Nilai E_sel pada suhu 25 deg C adalah .... V
Soal c.
Nilai tetapan kesetimbangan reaksi sel tersebut pada suhu 25 deg C adalah sebesar ....
Soal d.
Konsentrasi ion Fe^3+ setelah sel Galvani tersebut menghasilkan arus tetap sebesar 100 mA selama 1 jam adalah .... M
Soal e.
Kapasitas maksimum sel tersebut adalah ... mAh
Gunakan data berikut ini:
R = 0,082 L.atm/mol.K = 8,314 j/mol.K
F = 96485 C/mol
Zat yang berperan sebagai anode adalah ....
zat yang berperan sebagai katode adalah ....
Soal b.
Nilai E_sel pada suhu 25 deg C adalah .... V
Soal c.
Nilai tetapan kesetimbangan reaksi sel tersebut pada suhu 25 deg C adalah sebesar ....
Soal d.
Konsentrasi ion Fe^3+ setelah sel Galvani tersebut menghasilkan arus tetap sebesar 100 mA selama 1 jam adalah .... M
Soal e.
Kapasitas maksimum sel tersebut adalah ... mAh
Gunakan data berikut ini:
R = 0,082 L.atm/mol.K = 8,314 j/mol.K
F = 96485 C/mol
a. Zat yang berperan sebagai anode dan katode
Anode: Pt (tempat terjadinya oksidasi Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻)
Katode: Ag (tempat terjadinya reduksi Ag⁺ + e⁻ → Ag)
$\begin{aligned}
\text{Reaksi anode (oksidasi)} &: \text{Fe}^{2+}(aq) \rightarrow \text{Fe}^{3+}(aq) + e^- \\
\text{Reaksi katode (reduksi)} &: \text{Ag}^+(aq) + e^- \rightarrow \text{Ag}(s)
\end{aligned}$
Alasan:
Fe²⁺/Fe³⁺ memiliki E° lebih kecil (+0,770 V) sehingga teroksidasi di anode,
sedangkan Ag⁺/Ag memiliki E° lebih besar (+0,800 V) sehingga tereduksi di katode.
Elektroda Pt diperlukan sebagai konduktor inert untuk reaksi Fe²⁺/Fe³⁺.
b. Nilai Esel pada suhu 25°C
$\begin{aligned}
E^\circ_{\text{sel}} &= E^\circ_{\text{katode}} - E^\circ_{\text{anode}} \\\\ &= 0,800\,\text{V} - 0,770\,\text{V} \\\\ &= 0,030\,\text{V}
\end{aligned}$
c. Nilai tetapan kesetimbangan (K)
$\begin{aligned}
\ln K &= \frac{nFE^\circ_{\text{sel}}}{RT} \\ \\&= \frac{1 \times 96485\,\text{C/mol} \times 0,030\,\text{V}}{8,314\,\text{J/mol} \cdot \text{K} \times 298\,\text{K}} \\\\ &\approx 1,168 \\\\ K &= e^{1,168} \approx 3,22
\end{aligned}$
d. Konsentrasi ion Fe³⁺ setelah 1 jam
$\begin{aligned}
Q &= I \times t = 100\,\text{mA} \times 1\,\text{jam} = 360\,\text{C} \\\\ n_e &= \frac{Q}{F} = \frac{360\,\text{C}}{96485\,\text{C/mol}} \approx 0,00373\,\text{mol} \\\\ \Delta[\text{Fe}^{3+}] &= \frac{0,00373\,\text{mol}}{0,1\,\text{L}} = 0,0373\,\text{M} \\\\ [\text{Fe}^{3+}]_{\text{akhir}} &= 0,100\,\text{M} + 0,0373\,\text{M} = 0,137\,\text{M}
\end{aligned}$
e. Kapasitas maksimum sel
$\begin{aligned}
n_{\text{Ag}^+} &= 0,100\,\text{M} \times 0,1\,\text{L} = 0,01\,\text{mol} \\\\ Q_{\text{max}} &= n_e \times F = 0,01\,\text{mol} \times 96485\,\text{C/mol} = 964,85\,\text{C} \\\\ \text{Kapasitas} &= \frac{964,85\,\text{C}}{3,6\,\text{C/mAh}} \approx 268\,\text{mAh}
\end{aligned}$
Tidak ada komentar:
Posting Komentar