epanrita.net – Jika kamu sedang mempelajari kimia di kelas 12, kamu pasti sudah belajar tentang Hukum Faraday. Hukum Faraday adalah hukum fisika yang penting dalam kimia. Dalam artikel ini, kita akan membahas contoh soal Hukum Faraday Kimia kelas 12.
Apa itu Hukum Faraday?
Sebelum kita mulai dengan contoh soal, mari kita bahas terlebih dahulu apa itu Hukum Faraday. Hukum Faraday menyatakan bahwa muatan listrik yang terbentuk selama elektrolisis sebanding dengan jumlah zat yang teroksidasi atau direduksi. Dengan kata lain, Hukum Faraday menghubungkan kuantitas listrik dengan kuantitas zat dalam sebuah reaksi kimia.
Contoh Soal Hukum Faraday Kimia Kelas 12
Berikut adalah beberapa contoh soal Hukum Faraday Kimia Kelas 12 beserta penjelasannya:
Soal 1
Sebuah larutan AgNO3 0,1 M dialirkan melalui larutan elektrolit melalui elektroda sel elektrolisis. Selama elektrolisis, 0,1 g Ag diperoleh. Hitung volume gas yang dihasilkan pada elektrolisis.
Penjelasan Soal 1
Dalam soal ini, kita diberikan informasi tentang elektrolisis larutan AgNO3 0,1 M. Kita juga diberikan informasi bahwa 0,1 g Ag telah diperoleh selama elektrolisis. Kita diminta untuk menghitung volume gas yang dihasilkan selama elektrolisis.
Jawaban Soal 1
AgNO3 → Ag+ + NO3-
Pada katode: Ag+ + e- → Ag
1 mol Ag memerlukan 1 mol elektron
0,1 g Ag = 0,1/107,9 = 0,000925 mol
Jumlah elektron yang dibutuhkan: 0,000925 x 1 = 0,000925 C
Pada anode: 2NO3- – 4e- → O2 + 2NO2
4 mol elektron memerlukan 1 mol O2
0,000925 C memerlukan (0,000925/4) mol O2
V = nRT/P = (0,000925/4) x 0,0821 x 298/1 = 0,0054 L = 5,4 mL
Soal 2
Sebuah sel elektrolisis terdiri dari dua elektroda Pt dan 1 liter larutan CuSO4 0,5 M. Berapa lama arus 5 A harus dialirkan agar muatan listrik yang dilewatkan melalui sel tersebut sebesar 96500 C?
Penjelasan Soal 2
Dalam soal ini, kita diberikan informasi tentang sebuah sel elektrolisis yang terdiri dari dua elektroda Pt dan larutan CuSO4 0,5 M. Kita diminta untuk menghitung berapa lama arus 5 A harus dialirkan agar muatan listrik yang dilewatkan melalui sel tersebut sebesar 96500 C.
Jawaban Soal 2
CuSO4 → Cu2+ + SO42-
Pada katode: Cu2+ + 2e- → Cu
1 mol Cu memerlukan 2 mol elektron
Pada anode: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
4 mol elektron memerlukan 1 mol O2
Jumlah elektron yang dibutuhkan: 96500/96500 = 1 C
0,5 M CuSO4 = 0,5 mol/liter
Dalam 1 liter terdapat 0,5 mol CuSO4
Jumlah elektron yang dibutuhkan untuk mereaksikan 1 mol Cu2+ menjadi Cu:
1 mol Cu2+ memerlukan 2 mol elektron
0,5 mol Cu2+ memerlukan 1 mol elektron
Jadi, jumlah elektron yang dibutuhkan untuk menghasilkan 96500 C:
96500 C x (1 mol/96500 C) x (0,5 mol/1 L) x (2 mol/1 mol) = 1 L
Jadi, lama arus yang harus dialirkan agar muatan listrik yang dilewatkan melalui sel tersebut sebesar 96500 C adalah 1 jam atau 3600 detik.
Berikut adalah 6 contoh soal hukum Faraday kimia kelas 12 beserta jawabannya:
1. Sebuah sel elektrolisis mengandung 0,10 mol CuSO4 dalam 500 mL larutan. Selama elektrolisis, arus 10 A dialirkan selama 30 menit. Berapa banyak Cu yang terdeposisi pada katoda? (Ar Cu = 63,5 g/mol)
Jawaban:
n = it/F
n = (10 A x 1800 s) / (96500 C/mol)
n = 0,0186 mol
Jumlah massa Cu yang terdeposisi = 0,0186 mol x 63,5 g/mol
Jumlah massa Cu yang terdeposisi = 1,18 g
2. Berapa banyak elektrode positif yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1000 L gas H2 dengan arus 2 A selama 3 jam? (Andaikan 100% efisiensi sel)
Jawaban:
1 mol H2 memerlukan 2 mol elektron, sehingga:
2 A = 2 C/s = 2/96500 mol/s
Selama 3 jam = 3 x 60 x 60 s = 10800 s
Jumlah mol H2 yang dihasilkan = (2/96500) x 10800 x 1000 L = 2,24 mol Untuk menghasilkan 2,24 mol H2, diperlukan 4,48 mol elektron.
Setiap elektrode positif melepas 2 elektron, sehingga dibutuhkan 2,24/2 = 1,12 elektrode positif.
Jadi, dibutuhkan 2 elektrode positif.
3. Berapa banyak energi listrik yang dibutuhkan untuk mereaksikan 100 g Al melalui elektrolisis Al2O3 jika efisiensi sel 80%? (Ar Al = 27 g/mol, Faraday = 96500 C/mol)
Jawaban:
Mol Al yang terbentuk = 100 g / 27 g/mol = 3,70 mol
Setiap mol Al memerlukan 3 mol elektron, sehingga jumlah elektron yang dibutuhkan = 3,70 x 3 x 96500 C/mol = 105495 C
Energi yang dibutuhkan = (105495 C / (0,80)) x (1 V) = 131869,4 J
Jadi, energi listrik yang dibutuhkan untuk mereaksikan 100 g Al adalah sekitar 131869,4 J.
4. Sebuah sel elektrolisis menggunakan elektroda Pt dan Al. Selama elektrolisis, arus 0,5 A dialirkan selama 2 jam. Berapa banyak massa Al yang terbentuk? (Andaikan efisiensi sel 100% dan Ar Al = 27 g/mol)
Jawaban:
Jumlah mol Al yang terbentuk = (0,5 A x 2 x 60 x 60 s) / (96500 C/mol) = 0,00552 mol
Jumlah massa Al yang terbentuk = 0,00552 mol x 27 g/mol = 0,149 g Jadi, massa Al yang terbentuk adalah sekitar 0,149 g.
5. Sebuah sel elektrolisis menggunakan elektroda perak dan tembaga. Selama elektrolisis, arus 2,0 A dialirkan selama 10 menit. Berapa banyak massa perak yang terdeposisi pada katoda? (Andaikan efisiensi sel 100% dan Ar Ag = 108 g/mol)
Jawaban:
Jumlah mol Ag yang terdeposisi = (2,0 A x 10 x 60 s) / (96500 C/mol) = 0,00260 mol
Jumlah massa Ag yang terdeposisi = 0,00260 mol x 108 g/mol = 0,281 g Jadi, massa Ag yang terdeposisi pada katoda adalah sekitar 0,281 g.
6. Sebuah sel elektrolisis menggunakan elektroda besi dan timbal. Selama elektrolisis, arus 3,0 A dialirkan selama 1 jam. Berapa banyak massa timbal yang terdeposisi pada katoda? (Andaikan efisiensi sel 100% dan Ar Pb = 207 g/mol)
Jawaban:
Jumlah mol Pb yang terdeposisi = (3,0 A x 3600 s) / (96500 C/mol) = 0,105 mol
Jumlah massa Pb yang terdeposisi = 0,105 mol x 207 g/mol = 21,7 g Jadi, massa Pb yang terdeposisi pada katoda adalah sekitar 21,7 g.
Kesimpulan
Hukum Faraday adalah salah satu konsep penting dalam kimia dan sering diuji dalam ujian kelas 12. Dalam artikel ini, kita telah membahas contoh soal Hukum Faraday Kimia kelas 12 dan memberikan penjelasan serta jawabannya. Dengan memahami konsep Hukum Faraday, kamu dapat dengan mudah menyelesaikan masalah elektrokimia dan mempersiapkan diri untuk ujianmu.
FAQs
1. Apa itu Hukum Faraday dalam kimia?
Hukum Faraday adalah hukum fisika yang penting dalam kimia yang menghubungkan kuantitas listrik dengan kuantitas zat dalam sebuah reaksi kimia.
2. Apa yang dimaksud dengan elektrolisis?
Elektrolisis adalah proses kimia di mana listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi kimia.
3. Bagaimana cara menghitung muatan listrik yang dilewatkan melalui sebuah sel elektrolisis?
