Contoh Soal & Pembahasan Elektrolisis & Hukum Faraday

PEMBAHASAN :
a. Elektolisis Larutan NaCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi NaCl:

NaCl → Na⁺ + Cl^–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H₂O + 2e^– → 2OH^– + H₂ (Karena larutan ada H₂O)

Anoda : 2Cl^– → Cl₂ + 2e +

2H₂O + 2Cl^– → Cl₂ + 2OH^– + H₂

f. Elektolisis Lelehan Al₂O₃ Elektrode C

Reaksi Ionisasi Al₂O₃:

Al₂O₃ → 2Al³⁺ + 3O^2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2Al³⁺ + 6e^– → 2Al (x2)

Anoda : 6O^2- → 3O₂ + 12e +

4Al³⁺ + 6O^2- → 4Al + 3O₂

Soal No.2

Tulislah reaksi elektrolisis larutan CuSO₄ dengan katode Fe dan anode Cu

PEMBAHASAN :
Elektolisis larutan CuSO₄
Reaksi Ionisasi CuSO₄:
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
(Ke Katoda) (Ke Anoda)
Reaksi Elektrolisisnya:
Katoda: Cu²⁺ + 2e^– → Cu ( Karena Cu lebih mudah mengalami reduksi dibanding Fe)
Anoda : Cu → Cu²⁺ + 2e + ( Karena Cu merupakan elektrode non inert) +
Cu → Cu

Soal No.3

LIHAT JUGA : Rangkuman Materi Elektrolisis & Faraday

Soal No.4

Tuliskan reaksi elektrolisis larutan berikut:
a. Larutan KI dengan elektrode Pt
b. Larutan Na₂SO₄ dengan elektrode alumunium
c. Larutan HCl dengan elektrode C
d. Larutan NiSO₄ dengan elektrode C
e. Larutan NaOH dengan elektrode Pt
f. Larutan KNO₃ dengan elektrode Pt
g. Larutan Zn(NO₃)₂ dengan elektrode Ag
h. Larutan CuSO₄ dengan elektrode Cu
i. Leburan NaCl dengan elektrode C
j. Leburan Al₂O₃ dengan elektrode Pt

b. Elektolisis Larutan Na₂SO₄ Elektrode Al

Reaksi Ionisasi Na₂SO₄:

Na₂SO₄ → 2Na⁺ + SO₄^2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H₂O + 2e^– → 2OH^– + H₂ (Karena larutan ada H₂O) (x3)

Anoda : Al → Al³⁺ + 3e (Karena Al Elektrode non inert) (x2) +

6H₂O + 2Al → 3H₂ + 6OH^– + 2Al³⁺

c. Elektolisis Larutan HCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi HCl:

HCl → H⁺ + Cl^–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H⁺ + 2e^– → H₂

Anoda : 2Cl^– → Cl₂ + 2e +

2H⁺ + 2Cl^– → Cl₂ + H₂

d. Elektolisis Larutan NiSO₄ Elektrode C

Reaksi Ionisasi NiSO₄:

NiSO₄ → Ni²⁺ + SO₄^2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (x2)

Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂ (x1) +

2Ni²⁺ + 2H₂O → 2Ni + 4H⁺ + O₂

f. Elektolisis Larutan KNO₃ Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi KNO₃:

KNO₃ → K⁺ + NO₃^–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H₂O + 2e^– → 2OH^– + H₂ (Karena larutan ada H₂O) (x2)

Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂ (x1) +

6H₂O → O₂ + 2H₂ + 2OH^– + 2H⁺

g. Elektolisis Larutan Zn(NO₃)₂ Elektrode Ag

Reaksi Ionisasi Zn(NO₃)₂:

Zn(NO₃)₂ → Zn²⁺ + 2NO₃^–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Zn²⁺ + 2e^– → Zn (x1)

Anoda : Ag → Ag⁺ + e (Karena Ag Elektrode non inert) (x2) +

Zn²⁺ + 2Ag → Zn + 2Ag⁺

h. Elektolisis larutan CuSO₄ Elektrode Cu

Reaksi Ionisasi CuSO₄:
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
(Ke Katoda) (Ke Anoda)
Reaksi Elektrolisisnya:
Katoda: Cu²⁺ + 2e^– → Cu
Anoda : Cu → Cu²⁺ + 2e + ( Karena Cu merupakan elektrode non inert) +
Cu → Cu

i. Elektolisis Leburan NaCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi NaCl:

NaCl → Na⁺ + Cl^–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Na⁺ + e^– → Na (x2)

Anoda : 2Cl^– → Cl₂ + 2e (x1) +

2Na⁺ + 2Cl^– → 2Na + Cl₂

j. Elektolisis Leburan Al₂O₃ Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi Al₂O₃:

Al₂O₃ → 2Al³⁺ + 3O^2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2Al³⁺ + 6e^– → 2Al (x2)

Anoda : 6O^2- → 3O₂ + 12e +

4Al³⁺ + 6O^2- → 4Al + 3O₂

Soal No.5

Hitunglah massa perak yang dapat dibebaskan oleh arus 10 ampere yang dialirkan selama 5 menit ke dalam larutan AgNO₃ (Ar Ag =108)

PEMBAHASAN :
Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday I, dengan rumusan:

diketahui : i = 10 A, t = 5 menit = 300 s

LIHAT JUGA : Contoh Soal Elektrolisis Bagian II

Soal No.6

Alumunium diperoleh dari elektrolisis lelehan Al₂O₃. Berapa alumunium dapat diperoleh setiap jam jika digunakan arus 100 ampere

PEMBAHASAN :
Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday I, dengan rumusan:

diketahui : i = 100 A, t = 1 jam = 3600 s

Soal No.7

Sejumlah arus dapat mengendapkan 1,08 gram perak dari larutan perak nitrat (AgNO₃). Jika arus yang sama dialirkan ke dalam nikel sulfat (NiSO₄), berapa gram nikel dapat diendapkan? (Ar Ni = 59; Ag = 108)

PEMBAHASAN :
Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday II karena dua sel elektrolisis menggunakan arus yang sama, dengan rumusan:

diketahui : w_Ag = 1,08 gram

Soal No.8

Pada elektrolisis larutan CuSO₄ dihasilkan 25,4 gram endapan Cu pada katode. Hitunglah volume gas H₂ (0 ^oC, 1 atm) yang dibebaskan pada elektrolisis larutan H₂SO₄ encer dengan jumlah arus yang sama (Ar Cu = 63,5; O = 16)

PEMBAHASAN :
menentukan jumlah mol elektron dari elektrolisis CuSO₄
Reaksi Elektrolisis CuSO₄:
CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2-
Katoda : Cu²⁺ + 2e → Cu (x2)
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
Karena reaksi di katoda dikali 2, maka:
Katoda : 2Cu²⁺ + 4e → 2Cu
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
menghitung mol Cu

maka berdasarkan perbandingan koefisien, mol elektron:

Menentukan mol H₂ dari elektrolisis H₂SO₄ dengan arus yang sama/mol e sama
Reaksi Elektrolisis H₂SO₄:
H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-
Katoda : 2H⁺ + 2e → H₂ (x2)
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
Karena reaksi di katoda dikali 2, maka:
Katoda : 4H⁺ + 4e → 2H₂
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
maka berdasarkan perbandingan koefisien dengan mol e, mol H₂:

Volume H₂ pada keadaan STP (0 ^oC, 1 atm):

Soal No.9

Arus sebesar i ampere dapat mengendapkan 2,16 gram perak dari larutan perak nitrat dalam 1 jam. Berapa liter gas oksigen dapat dihasilkan jika arus yang sama dialirkan ke dalam larutan asam sulfat selama 2 jam? (Ar Ag = 108)

PEMBAHASAN :
menentukan jumlah mol elektron dari elektrolisis AgNO₃
Reaksi Elektrolisis AgNO₃:
AgNO₃ → Ag⁺ + NO₃^–
Katoda : Ag⁺ + e → Ag (x4)
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
Karena reaksi di katoda dikali 4, maka:
Katoda : 4Ag⁺ + 4e → 4Ag
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
menghitung mol Ag

menghitung mol e melalui perbandingan koefisien dengan mol Ag:

menentukan jumlah arus (i) yang digunakan


Menentukan mol elektron dari elektrolisis H₂SO₄


Menentukan volume oksigen
Reaksi Elektrolisis H₂SO₄:
H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2-
Katoda : 2H⁺ + 2e → H₂ (x2)
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
Karena reaksi di katoda dikali 2, maka:
Katoda : 4H⁺ + 4e → 2H₂
Anoda : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂
maka berdasarkan perbandingan koefisien dengan mol e, mol O₂:

Volume O₂ jika dianggap pada keadaan STP (0 ^oC, 1 atm):

Soal No.10

Hitunglah massa klorin dan NaOH yang terbentuk dari elektrolisis larutan NaCl jika digunakan arus 10.000 ampere selama 12 jam. (Ar H = 1; O = 16; Na = 23; Cl = 35,5)

PEMBAHASAN :
menentukan jumlah mol elektron (t = 12 jam = 43200 s)

Menentukan mol NaOH dan Cl₂ dari elektrolisis larutan NaCl
Reaksi Elektrolisis NaCl:
NaCl → Na⁺ + Cl^–
Katoda : 2H₂O + 2e → 2OH^– + H₂
Anoda : 2Cl^– → Cl₂ + 2e
menghitung mol NaOH dari OH^– diperoleh dari perbandingan dengan mol e. Karena koefisien elektron dengan OH^– sama, maka molnya pun sama. mol NaOH = 4476,68 mol
Menghitung mol Cl₂ melalui perbandingan dengan koefisien elektron. Karena koefisien Cl₂ 1/2 dari koefisien elektron maka mol Cl₂ = 1/2 x 4476,68 = 2238,34 mol
menghitung massa NaOH
Gr = n x Mr = 4476,68 mol x 40 = 179067,2 gram
menghitung massa Cl₂
Gr = n x Mr = 2238,34 mol x 71 = 158922,14 gram

Sumber Soal : Kimia Kelas XII Pengarang Michael Purba Penerbit Erlangga