Halaman

Thursday, July 16, 2020

HUKUM FARADAY

Untuk Mengetahui Penjelasan dan Pembahasan Soal-Soal Hukum Faraday, Silahkan Kunjungi Beberapa Video berikut ini:






Hukum Faraday:

Hukum dasar elektrolisis ditulis oleh Michael Faraday. Hukum ini yang menyatakan

hubungan kuantitatif antara massa zat yang dihasilkan dengan jumlah listrik yang digunakan.

1. Hukum Faraday I

     Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang dihasilkan (m)

     sebanding dengan jumlah muatan listrik (Q) yang melewati

     sel elektrolisis  tersebut:

                                                        m  = Q

                                                        Q  = i x t

                                                        m  = i x t

    Keterangan : m : massa zat (gram)

                             Q : jumlah muatan listrik (Coulomb)

                             i  : jumlah arus listrik (Ampera)

                             t  : waktu (detik)

2.  Hukum Faraday II

      Hukum Faraday II menyatakan massa zat yang dihasilkan (m)

      sebanding dengan massa ekuivalen  (e) zat  tersebut pada saat elektrolisis:

      w     =   massa ekuivalen (e)

                                                        e   =  Ar / pbo

     Ket : Ar : massa atom relatif

           pbo  : perubahan bilangan bilangan oksidasi

Hubungan hukum Faraday I dan hukum Faraday  II

 

1 F = 96500 C = 1 mol

 Maka Rumus Faraday :

 

Mol  = (I x t) / 96500

 

Massa logam yang diendapkan  :

            Massa = e x F

            Molal  = ( e x I x t ) / (96500)

 

 

 

Soal:

1.  Seorang pengrajin perak ingin melapisi nampan dengan perak.

     Pelapisan tersebut digunakan dengan mengelektrolisis larutan AgNO3

     selama 1.930 detik dengan arus listrik sebesar 10 A. Jika massa jenis

     perak 10,5 gcm-3 dan ketebalan lapisan perak yang diinginkan adalah

     0,01 cm, luas permukaan nampan yang telah terlapisi perak adalah….          

     (Ar Ag = 108 gcm-3)        

     A. 51,5 cm2

     B. 103,0 cm2

     C. 206,0 cm2

     D.  309,0 cm2

     E.  412,0 cm2

Penyelesaian:

AgNO3 (aq)    →   Ag+ (aq)  +  NO3(aq)

    e     =  Ar Ag/pbo Ag

           =  108/1

           = 108

m Ag  =  e   x   i   x   t   / 96.500

         = 108 x 10 x 1.930 / 96.500      

        =  21,6 gram

Volume lapisan perak yang dihasilkan

V  =   21,6 gram/10,5 gcm-3 = 2,06 cm3

Volume lapisan perak = luas permukaan x tebal

Luas permukaan         =  volume/tebal

                                     = 2,06 cm3/0,01 cm

                                     = 206 cm2

Jadi, luas permukaan nampan yang terlapisi perak adalah 206 cm2

2.  Seorang pengrajin perhiasan ingin menyepuh cincin perak dengan emas

     agar lebih menarik. Pernyataan yang benar mengenai penyepuhan

     perhiasan tersebut adalah….

     A.  cincin perak bertindak sebagai anode

     B.  logam emas bertindak sebagai katode

     C.  logam emas akan mengendap di katode

     D.  permukaan cincin perak lama-kelamaan terkikis

     E.  reaksi yang terjadi di katode adalah Ag(s)   →  Ag+ (aq) + e

3.  Sebanyak 1 liter larutan BaCl2 0,1 M dialiri arus listrik sebesar 5 A

     selama 193 detik. Larutan yang terjadi mempunyai pH….

     A.  1

     B.  2

     C. 10

     D. 12

     E. 13

Penyelesaian:

BaCl2 (aq)  →    Ba2+ (aq)  + 2Cl (aq)

Katode  :  2H2O (l)  +  2e-    →   H(g) + 2OH– (aq)

Anode   :  2Cl(aq)     →  Cl2 (aq) + 2e

F   =   i  x  t  / 96500

     =   5  x  193 detik / 96500

     =  0,01 Faraday

mol elektron  =  F = 0,01 mol

n OH   = n elektron = 0,01 mol

[ OH]   = mol OH / Volume

            = 0,01 mol / 1L

            = 0,01 M

pOH      =  – log [ OH]  

            =  – log (0,01)

            =  2

pH        =  14 – pOH

            =  14 – 2

            = 12

4.  Proses elektrolisis larutan titanium fluorida (TiFy) dengan elektrode inert

     dan arus listrik sebesar 1,2 A selama 20 menit menghasilkan 0,179 gram

     logam titanium. Muatan titanium dalam senyawa tersebut adalah….

     (Ar Ti : 48 g mol-1)

     A.  +1

     B.  +2

     C.  +3

     D.  +4

     E.  +5

Penyelesaian

       TiFy (aq)   →   Tiy+ (aq)  + yF (aq)

       Katode :  Tiy+ (aq)  + ye    →   Ti(s)

       Anode   :  2F (aq)    →   F2 (g)  + 2e

       e  Ti  = Ar Ti / pbo Ti

                   =  40 / y

       m      =  e  x  i  x  t  / 96.500

                 =  40/y   x  1,2  x  1.200  /  96.500

      0,179  =  69.120 /  96.500y

       y         =  4

5.  Pada elektrolisis larutan CdSO4 dengan menggunakan elektrode karbon

     terbentuk endapan logam kadmium sebanyak 2,24 gram (Ar Cd = 112).

     Volume oksigen yang dihasilkan jika diukur pada keadaan standar

     adalah…

     A.  0,112 liter

     B.  0,224 liter

     C.  0,336 liter

D.  0,448 liter

     E.  0,56 liter

     Jawab :

     CdSO4    →     Cd2+    +  SO42-

      Katoda   :   Cd2+    +  2e    →         Cd                     x 2

      Anoda   :  2H2O    →            4H+   + O2   + 4e          x 1

     Katoda    :  2Cd2+      +  4e    →    2Cd

     Anoda   :  2H2O     →     4H+   + O2   + 4e

                      2Cd2+   +  2H2O    →    4H+  +  O2   + 2Cd

     mol Cd   =  massa / Mr

                  =  2,24 / 112

                  =  0,02 mol

     mol O  =  ½  x mol Cd

                  =   ½ x 0,02 mol

                  =  0,01 mol

     Volume O(STP )  =  mol O2  x 22,4

                                 =  0,01 mol  x 22, 4 L/mol

                                 = 0,224 L (B)

6.  Larutan AgNO3 dan larutan CuSO4 dielektrolisis bersama-sama dengan

     jumlah arus yang sama. Jika massa Ag yang mengendap di katoda

    sebanyak 27 gram, massa tembaga yang mengendap adalah…

    (Ar Ag: 108 dan Cu ; 64)

     A.  2

     B.  4

     C.  6

     D.  8

     E.  10

     Jawab:

     AgNO3   →    Ag+  +  NO3

     Katoda   :  Ag+    +  e   →    Ag

     e   =  Ar Ag / biloks Ag

          =  108 / 1

          =  108

     CuSO4   →    Cu2+   + SO42-

    Katoda   :  Cu2+   + 2e   →  Cu

    e   =  Ar Cu / biloks Cu

         =  64/ 2

         =  32

    (massa Ag / massa Cu)  =  ( e Ag / e Cu)

    (27 gram / massa Cu)  = (108 / 32)

                     massa Cu    =  8  (D)

7.  Arus listrik sebesar 10 ampere dialirkan selama 16 menit dalam

     larutan CuSO4 (Ar Cu: 63,5, S : 32,  O= 16) dengan elektrode karbon.

     Massa tembaga yang dapat diendapkan di katoda adalah…

     A.  1,58 gram

     B.  2,39 gram

     C.  3,16 gram

     D.  6,32 gram

     E.  8,23 gram

     Jawab:

     CuSO4    →    Cu2+   + SO42-

     Katoda   :  Cu2+   + 2e  →   Cu

     e   =  Ar Cu / biloks Cu

          =  63,5/ 2

          =  31,75

     16 menit  =  960 detik

      w   =  (  e   x i   x  t) / 96500

            =  ( 31,75  x 10  x 960 ) / 96500

            =  3,158

            =  3,16  (C)

8.  Dalam sebuah sel elektrolisis, ion perak akan direduksi menjadi perak

     pada katode dan tembaga dioksidasi menjadi ion tembaga(II) pada anode.

     Bila arus sebesar 13,5 ampere  dilewatkan pada sel ini selama 60 menit,

     maka berat tembaga (Ar: 63,5) yang terlarut adalah…

     A.  63,5 gram

     B.  32,0 gram

     C.  16,0 gram

     D.  0,5 gram

     E.  0,01 gram

     Jawab :

     Katoda   :  Ag+   +  e  →  Ag

     Anoda   :  Cu   →       Cu2+   + 2e

      e   =  Ar Cu / biloks Cu

           =  63,5/ 2

           =  31,75

     60 menit  =  3600 detik

     w   =  (  e   x i   x  t) / 96500

          =  ( 31,75  x 13,5  x 3600 ) / 96500

          =  15,99

          =  16  (C)

9.  Untuk mengendapkan sebanyak 13 gram Cr (Ar Cr : 52) dari larutan CrCl3

     dengan arus 3  ampere (1F : 96500) diperlukan waktu….

     A.  67,0 jam

     B.  33,5 jam

     C.  26,8 jam

     D.  13,4 jam

     E.  6,7 jam

     Jawab :

     CrCl3  →  Cr3+   + 3Cl

      Katoda  :  Cr3+   + 3e     →     Cr

       e   =  Ar Cr / biloks Cr

            =  52/ 3

            =  17,3

      w   =  (  e   x i   x  t) / 96500

     13  =  ( 17,3  x 3 x t ) / 96500

       t  = 24171 detik

            =  6,7 jam  (E)

10. Bila ion Ag+ memerlukan 1,5 Faraday untuk mengubahnya menjadi logam

      yang terendapkan, maka kalau ion Ag+ diganti ion Cu2+ untuk

      mengendapkannya diperlukan….

      A.  0,5 Faraday

      B.  0,75 Faraday

      C.  1,5 Faraday

      D.  3 Faraday

      E.  3,5 Faraday

      Jawab:

      1 F     =  1 mol

      1,5 F  = 1,5 mol

       Cu2+  +  2e  →   Cu

       2e   =  2 x 1,5 F

              = 3 F  (D)

11.  Pada elektrolisis lelehan ZnCl2 menggunakan elektrode platina dan

      arus listrik sebesar 0,2 F akan dihasilkan….(Ar Zn : 65, Pt : 165)

       A.  endapan platina sebanyak 1,95 gram

       B.  endapan Zn sebanyak 6,5 gram

       C.  gas Cl2 sebanyak 1,12 L (STP)

       D.  gas Cl2 pada katode

       E.  gas H2 pada anode

       Jawab: 

       ZnCl2  →  Zn2+   + 2Cl

       Katoda   :  Zn2+   +  2e  →   Zn

         1 F  = 1 mol, jadi  mol e adalah 0,2

         mol Zn   = ½  x mol e

                         =  ½  x  0,2

                         =  0,1 mol

          massa Zn   = mol Zn x Ar Zn

                          =  0,1 mol x 65

                          =  6,5 gram  (B)

12.  Elektrolisis larutan Ni(NO3)2 dan Pb(NO3)2 yang disusun secara seri

       menghasilkan endapan Pb sebanyak 2,07 gram. Jika Ar Ni = 59 dan

       Ar Pb = 207, logam Ni yang mengendap sebanyak….gram

       A.  0,59

       B.  0,87

       C.  4,14

       D.  6,21

       E.  1,17

       Jawab:

       Ni(NO3)2    →  Ni2+   + 2NO3

       Katoda  :  Ni2+   + 2e   →       Ni

       e   =  Ar Ni / biloks Ni

            =  59/ 2

            =  29,5

       Pb(NO3)2   →   Pb2+   + 2NO3

       Katoda  :  Pb2+   + 2e   →      Pb

       e   =  Ar Pb / biloks Pb

            =  207/ 2

            =  103,5

    (massa Ni / massa Pb)  =  ( e Ni / e Pb)

   (massa Ni / 2,07 gram)  = (29,5 / 103,5)

                          massa Ni    =  0,59 gram (A)

 13. Dalam elektrolisis larutan CuSOdengan elektrode inert dihasilkan

      224 ml gas (STP) di anode, massa endapan yang didapat di katode

      adalah….(Ar Cu: 63,5

      A.  6,35 gram

             B.  1,27 gram

             C.  0,64 gram

             D.  0,32 gram

             E.  0,127 gram

             Jawab:

       CuSO4     →   Cu2+   +  SO42-

       Katoda  :  Cu2+   +  2e  →    Cu                x 2

       Anoda   :  2H2O    →     4H+  + 4e  +  O2    x 1

       Katoda  :  2Cu2+   +  4e →    2Cu                          

       Anoda   :  2H2O   →   4H+  + 4e  +  O2   

                       2Cu2+   +  2H2O   →  2Cu  +  4H+  +  O2

       mol   gas O2 yang dihasilkan pada anoda adalah

       mol  O2   =  V / 22,4 L

                     =  0,224 L / 22,4 L

                     =  0,01 mol

       mol Cu   =  2/1   x mol O2

                     =  2 x 0,01 mol

                     =  0,02 mol

       massa Cu  =  mol x Ar  Cu

                       =  0,02 mol x 63,5

                       =  1,27 gram  (B)

     14. Berapakah massa logam perak yang diendapkan jika arus listrik sebesar

           5 ampere dialirkan ke dalam larutan AgNO3 selama 2 jam (Ar Ag : 108)…

           A.  24,90 gram

           B.  29,40 gram

         C.  40,29 gram

           D.  42,09 gram

           E.  49,20 gram

           Jawab:

     AgNO3  →   Ag+   + NO3

      Katoda  :  Ag+   + e  →   Ag

       e   =  Ar Ag / biloks Ag

            =  108 / 1

            =  108

   2 jam = 7200 detik

      w   =  (  e   x i   x  t) / 96500

            =  ( 108  x 5 x 7200 ) / 96500

            = 40,29 gram (C)

     15. Arus yang sama dialirkan ke dalam larutan AgNO3 dan larutan CuSO4.

           Bila massa perak yang di endapkan adalah 1,08 gram, maka

           massa tembaga yang mengendap adalah….

           (Ar Ag : 108      ; Cu : 63,5)

           A.  0,3175 gram

           B.  1,08 gram

           C.  2,16 gram

           D.  3,175 gram

           E.  6,35 gram

           Jawab:

    AgNO3   →      Ag+   + NO3

    Katoda  :  Ag+   + e   →   Ag

       e   =  Ar Ag / biloks Ag

            =  108 / 1

            =  108

     CuSO4       →   Cu2+   + SO42-

   Katoda   :  Cu2+   + 2e   →        Cu

    e   =  Ar Cu / biloks Cu

         =  63,5/ 2

         =  31,75

    (massa Ag / massa Cu)  =  ( e Ag / e Cu)

    (1,08 gram / massa Cu) = (108 / 31,75)

                     massa Cu     =  0,3175 gram (A)

     16. Untuk mengendapkan 3,175 g Cu dari larutan CuSO4 2 M (Ar Cu: 63,5 ;

           S: 32, O: 16) dengan cara elektrolisis, diperlukan elektron sejumlah….

           A.  0,05 mol

           B.  0,10 mol

           C.  1,20 mol

           D.  1,00 mol

           E.   2,00 mol

           Jawab:

    CuSO4      →        Cu2+   + SO42-

    Katoda   :  Cu2+   + 2e    →       Cu

    mol Cu  = massa Cu / Ar

                =  3,175 / 63,5

                =  0,05 mol

    mol  e  = 2/1  x  mol Cu

               =  2  x  0,05 mol

               = 0,1 mol  (B)

ESAY

1.  Hitunglah massa perak yang dapat dibebaskan oleh arus 10 ampere

     yang dialirkan selama 5 menit ke dalam larutan AgNO3 (Ar Ag = 108)

     Jawab :

     AgNO3     →    Ag+  + NO3

    Katoda  :  Ag + + e  →   Ag

     e = (Ar Ag/ elektron)

        = (108 / 1)

        = 108

     waktu (t) = 5 menit x 60 = 300 s

      m =  (e i t )/96500

          =  ( 108 . 10 A . 600 s) / 96500

          =  3,35 gram

2.  Aluminium diperoleh dari elektrolisis lelehan Al2O3. Berapa aluminium

     yang dapat diperoleh setiap jam jika digunakan 100 ampere? (Ar Al = 27)

    Jawab :

    Al2O3      →     2 Al3+   + 3 O2-

    Katoda  :  Al3+  + 3e          Al

    e = (Ar Al / elektron)

       = (27 / 3)

       = 9

    waktu (t) = 1 jam = 3600 s

    m =  (e i t )/96500

        =  ( 9 . 100 A . 3600 s) / 96500

        =  33,57 gram

3.  Sejumlah arus dapat mengendapkan 1,08 gram perak dari larutan

     perak nitrat (AgNO3). Jika arus yang sama di alirkan ke dalam larutan

     nikel sulfat (NiS04), berapa garam nikel dapat diendapkan ?

     (Ar Ni = 59, Ag = 108)

     Jawab :

     AgNO3     →    Ag+  + NO3

     Katoda  :  Ag+ + e   →    Ag

     e Ag  = (Ar Ag/elektron)

             = (108 / 1)

             = 108

      NiSO4     →    Ni2+   +  SO42-

      Katoda  :  Ni2+  + 2e   →    Ni

      e Ni = (Ar Ni/elektron)

             = (59 / 2)

             = 29,5

       (massa Ag / massa Ni) = (e Ag / e Ni)

               (1,08/ massa Ni) = (108/63,5)

                          massa Ni = 0,295 gram

4.  Pada elektrolisis larutan CuSO4 dihasilkan 25,4 gram endapan Cu

     pada katode. Hitunglah volume gas H2 (0C, 1 atm) yang dibebaskan

     pada elektrolisis larutan H2SO4 encer dengan jumlah arus yang sama.

     (Ar Cu = 63,5 ; O = 16)

     Jawab :

     1 F = 1 mol

     CuSO4     →    Cu2+   +  SO42-

     mol Cu  = massa Cu / Ar Cu

                 = 25,4 / 63,5

                 = 0,4 mol

     Katode  :  Cu2+  + 2e  →    Cu

     maka mol e = 0,8 mol

     H2SO4      →    2H+   +  SO42-

     Katode   :  2H+  + 2e   →    H2

     maka mol H2 = 0,4 mol

     Jadi Volume H2 =  mol H2 x V (STP)

                             =  0,4 mol  x 22,4 L/mol

                             =  8,96 L

5.   Arus sebesar i ampere dapat mengendapkan 2,16 gram perak dari

      larutan perak nitrat dalam 1 jam. Berap liter gas oksigen yang dapat

      dihasilkan jika arus yang sama dialirkan ke dalam larutan asam sulfat

      selama 2 jam? (Ar Ag = 108)

     Jawab : 

     AgNO3   →     Ag+  + NO3

     Katoda  :  Ag+ + e    →    Ag

     mol Ag = massa Ag / Ar Ag

                = (2,16 / 108 )

                = 0,02 mol

      waktu = 1 jam = 3600 s

      maka mol e = 0,02 mol

      mol e = ( i . t) / 96.500

      0,02   = ( i . 3600) / 96.500

          i     =  0,536 A

      H2SO4  →   2H+   +  SO42-

      Katode   :  2H+  + 2e   →    H2

      Anode    :  2H2O   →    4H+  + 4e + O2

      mol e   = ( 0,536 A . 7200 s) / 96.500

                 = 0,04 mol

     mol O2  = 0,01 mol

      Jadi Volume O2 (STP)  = mol O2 x 22,4

                                        =  0,01 mol x 22,4 L/mol

                                        =  0,224 L

6.  H2S dapat dioksidasi oleh KMnO4 menghasilkan senyawa K2SO4

     dan MnO2.  Dalam reaksi tersebut setiap mol H2S melepaskan

     berapa elektron?

     Jawab :

     H2S + KMnO4  →   K2SO4  +  MnO2

     H2S + 4H2O  →    K2SO4 + 10H+ + 10e

     Jadi elektron yang dihasilkan 1 mol H2S adalah 10 elektron

7.  Arus listrik sebesar 5 ampere dialirkan ke dalam 500 mL larutan

     Cu(NO3)2 selama 2 jam. Hitunglah massa tembaga yang diendapkan

     dan pH larutan setelah percobaan!

     Jawab :

     Cu(NO3)2   →   Cu2+  + 2 NO3

     K  :  Cu2+   + 2e   →    Cu                     x 2

     A  :  2H2O  → 4e  +  4H+  +  O            x 1

     Hasilnya :

     K  :  2Cu2+   + 4e   →     2Cu                    

     A  :  2H2O  →    4e  +  4H+  +  O            

         :  2H2O + 2Cu2+    →    4H+   +  2Cu + O2

             e Cu = Ar Cu/ elektron

                     = 63,5 /2

                     =  31,75

      massa Cu = (e i t) / 96.500

                     = (31,75 x 5 A x 7200) / 96.500

                     = 11, 84 gram

         mol Cu = massa Cu / Ar Cu

                    =  11,84 / 63,5

                    =  0,18 mol

         mol H+ = 0,36 mol

         [H+]     = mol / volume

                    = 0,36 mol / 0,5 M

                    = 7,2 x 10-1

               pH = – log [H+]

                    = – log 7,2 x 10-1

                    = 1 – log 7,2

                    = 1,8

 


No comments:

Post a Comment