Elektrolisis Materi Kelas 12 Semester Ganjil
Pendahuluan •
•
•
Elektrolisis adalah reaksi redoks yang tidak bisa berlangsung spontan Sel elektrolisis menggunakan listrik untuk melangsungkan reaksinya. Hal ini kebalikan dari sel Volta yangberlangsung spontan dan menghasilkan energi listrik. Elektrode pada sel elektrolisis terdiri atas katode yang merupakan kutub negatif dan anode yang merupakan kutub positif.
CuSO4 → Cu2+ + SOK42 A
SO42Cu2+ SO42-
Pendahuluan
Cu2+ SO42- Cu2+
Cu2+
SO42-
Reaksi apakah yang akan terjadi di Anoda dan Katoda
Aturan Reaksi Sel Elektrolisis Reaksi di Katoda Ion H+ tereduksi menjadi gas H2 : 2H+(aq ) + 2e- H2( g ) •
→
•
•
Ion-ion logam alkali dan alkali tanah serta Al3+ , Mn2+ tidak mengalami reduksi, yang tereduksi adalah airnya 2H2O (l ) + 2e- → H2( g ) + 2OH-(aq ) Ion-ion logam tereduksi menjadi logamnya. Ln+(aq) + ne- → L(s) Contoh: Ni2+(aq ) + 2e- → Ni(s )
Aturan Reaksi Sel Elektrolisis Reaksi di Anoda (untuk elektroda C, Pt, Au) Ion OH•
4OH-(aq ) → 2H2O(l ) + O2( g ) + 4e •
Ion sisa asam halida (Cl-, Br-, I-)
2X- (aq ) → X2(l ) + 2e •
Ion sisa asam oksi (SO42-, NO3-, CO32-) yang teroksidasi adalah air nya
2H2O(l ) → 4H+(aq ) + O2( g ) + 4e Reaksi di anoda (untuk elektroda logam) Logam elektrodanya akan teroksidasi •
L
→
Ln+ + n e
Contoh Soal Sel Elektrolisis 1.
Reaksi elektrolisis larutan CaCl2 (elektroda C) A : 2Cl-(aq ) → Cl2( g ) + 2e K : 2H2O(l ) + 2e → H2( g ) + 2OH-(aq ) 2Cl-(aq ) + 2H2O(l ) → Cl2( g ) + H2( g ) + 2OH-(aq )
2. Reaksi elektrolsis larutan NaNO3 (elektroda Pt) A: 2H2O(l ) → 4H+(aq ) + O2( g ) + 4e K : 2H2O(l ) + 2e → H2( g ) + OH-(aq ) ×2 6H2O(l ) → 4H+(aq ) + O2( g ) + 2H2( g ) + 4OH-(aq ) 3.
Reaksi elektrolisis leburan NaCl A: 2Cl-(l ) → Cl2( g ) + 2e K: Na+(l ) + e → Na(s ) ×2 2Cl-(l ) + Na+(l) → Cl2( g ) + Na(s )
Contoh Soal Sel Elektrolisis 4.
Reaksi elektrolisis larutan CaCl2 (elektroda Cu) A : Cu(s ) → Cu2+(aq) + 2e K : 2H2O(l ) + 2e → H2( g ) + 2OH-(aq ) Cu(s) + 2H2O(l ) → Cu2+(aq) + H2( g ) + 2OH-(aq )
5.
Reaksi elektrolsis larutan Zn(NO3)2 (elektroda Au) A: 2H2O(l ) → 4H+(aq ) + O2( g ) + 4e x1 ×2 K: Zn2+(aq) + 2e → Zn(s ) 2Zn2+(aq + 2H2O(l ) → 2Zn(s) + 4H+(aq ) + O2( g )
6.
Reaksi elektrolisis leburan KCl (elektroda Zn) A: Zn(s) → Zn2+(l) + 2e x1 ×2 K: K+(l ) + e → K(s ) Zn(s) + 2K+(l) → Zn2+( g ) + 2K(s )
Latihan Soal Persamaan Elektrolisis Tuliskan Persamaan Reaksi Elektrolisi dari 1. Larutan FeSO4 dengan elektroda C 2. Larutan MgCl2 dengan elektroda Cu 3. Larutan HNO3 dengan elektroda C 4. Larutan NaOH dengan elektroda Pt 5. Lelehan NaCl dengan elektroda Pt 6. Larutan CaCO3 dengan elektroda Zn 7. Larutan ZnBr 2 dengan elektroda C 8. Larutan Al2(SO4)3 dengan elektroda Cu
Stoikiometri Elektrolisis •
Hukum Faraday 1. Dalam sel elektrokimia, massa zat yang diendapkan pada suatu elektrode sebanding dengan besarnya muatan listrik (aliran elektron) yang terlibat di dalam sel 2. Massa ekuivalen zat yang diendapkan pada elektrode akan setara jika muatan listrik yang dialirkan ke dalam sel yang sama
• •
Aliran listrik adalah aliran elektron. Sehingga muatan listrik yang terlibat dalam sel elektrokimia dapat ditentukan berdasar-kan muatan elektron yang terlibat dalam reaksi redoks pada sel
Stoikiometri Elektrolisis •
Harap diingat : 1 mol elektron = 1 Faraday = 96500 Coulomb
•
Persamaan Stoikiometri untuk elektrolisis : Keterangan: m = massa zat hasil elektrolisis (gram) e = Ar /n = massa ekuivalen zat hasil elektrolisis n = mol elektron yang terlibat dalam reaksi F = jumlah muatan listrik (Faraday) i = arus yang mengalir (ampere) t = lama elektrolisis (sekon)
Stoikiometri Elektrolisis •
Persamaan untuk Hukum II Faraday
Keterangan: m1 = massa zat terendap 1 m2 = massa zat terendap 2 e1 = massa ekuivalen zat 1 e2 = massa ekuivalen zat 2
Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis Arus listrik sebesar 0,2 ampere mengalir selama 2 jam melalui larutan Co(NO 3)2. Berapakah massa logam kobalt yang mengendap? (A r Co = 59, N = 14, dan O = 16) Dik : i = 0,2 A, t = 2 jam = 7200 detik, Dit : massa Co yg mengendap di Katoda : Jawab : Reaksi di katoda Co 2+ + 2e → Co e
Ar
m
n
59
2
e.i.t 96500
29,5
29,5 0,2 7200 96500
0,44 gram
Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis Berapa faraday arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 21,6 gram logam perak ( Ar Ag = 108) yang dialirkan ke dalam larutan AgNO 3? Dik : m = 21,6 gram, Dit : Faraday arus listrik Jawab : Reaksi di katoda Ag + + e → Ag e
Ar 108
n
1
108
m e. F 21,6 108. F
F
21,6 108
0,2 F
Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis Arus listrik sebesar 4825 coulomb dialirkan ke dalam larutan NiSO 4. Jika Ar Ni = 59, tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap! Dik : q = 4825 C, Dit : massa Ni yg mengendap di Katoda : Jawab : Reaksi di katoda Ni 2+ + 2e → Ni Ar 59 4825 e F 29,5 0,05 F n 2 96500
m e. F 29,5 0,05 1,475 gram
Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis Jika arus listrik dialirkan melewati larutan AgNO 3 dan larutan CuSO4 yang disusun seri, dan terendapkan Ag sebanyak 2,16 gram (A r Ag = 108, Cu = 63,5). Hitunglah massa Cu yang terendapkan! Dik : m Ag = 2,16 gram, Dit : masa Cu yg mengendap Jawab : Reaksi di katoda Cu 2+ + 2e → Cu Ag+ + e → Ag Ar 108 Ar 63,5 e Ag 108 eCu 31,75 n 1 n 2 m Ag mCu
e Ag eCu
mCu
eCu e Ag
.m Ag
31,75 108
.2,16 0,635 gram
Latihan Soal Stoikiometri Elektrolisis 1.
2.
3.
Arus listrik sebesar 0,2 ampere mengalir selama 2 jam melalui larutan Co(NO3)2 . Berapakah massa logam kobalt yang mengendap? (Ar Co = 59, N = 14, dan O = 16). Pada elektrolisis leburan MgCl2 dengan elektrode Pt, ternyata menggunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Tentukan Volume gas klor yang dihasilkan di anode jika diukur pada keadaan di mana 1 liter gas nitrogen ( Mr = 28) massanya 1,4 gram. Pada elektrolisis larutan MSO4 di katode terbentuk 0,295 gram logam M. Larutan hasil elektrolisis dapat dinetralkan oleh 50 mL larutan NaOH 0,2 M. Tentukan Ar logam M.
Latihan Soal Stoikiometri Elektrolisis 4.
5.
6.
7.
Pada elektrolisis leburan Al2O3 (Ar Al = 27 dan O = 16) diperoleh logam Al sebanyak 0,225 gram. Tentukan besar Jumlah arus listrik yang diperlukan. Arus listrik tertentu mengendapkan 0,54 gram perak (Ar Ag = 108) dari larutan Ag +. Jika arus tersebut dilewatkan melalui larutan X2+, maka berapakah massa logam X (Ar X = 40) akan mengendap? Arus listrik yang sama dialirkan ke dalam larutan CuSO4 dan AgNO3. Bila massa tembaga yang diendapkan adalah 0,3175 gram, maka massa perak yang mengendap Arus listrik sebesar 1.000 coulomb dialirkan ke dalam larutan NiSO4. Jika Ar Ni = 59,tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap!
Latihan Soal Stoikiometri Elektrolisis 8.
Ke dalam 2 sel 1 liter larutan NiSO4 dan 1 liter larutan KCl disusun secara seri, dialirkan arus listrik sampai p H larutan KCl = 12. Jika Ar Ni = 59, tentukan banyaknya logam Ni yang mengendap! 9. Sel elektrolisis larutan AgNO3 dengan katode Fe dan anode grafit, setelah dialiri listrik selama 9.650 detik menghasilkan gas O2 sebanyak 2,24 liter (STP). Berapa gram perak yang mengendap? (Ar Ag = 108) 10. Hitunglah volume gas yang terbentuk di anode, jika larutan KNO3 dielektrolisis selama 965 detik dengan kuat arus sebesar 10 ampere!
