Materi Elektrolisis

18
Elektrolis is Materi Kelas 12 Semester Ganjil

description

Elektrolisis adalah reaksi redoks yang tidak bisa berlangsung spontanSel elektrolisis menggunakan listrik untuk melangsungkan reaksinya. Hal ini kebalikan dari sel Volta yangberlangsung spontan dan menghasilkan energi listrik.

Transcript of Materi Elektrolisis

ElektrolisisMateri 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.

Pendahuluan

Cu2+

CuSO4 → Cu2+ + SO4

2-

SO42-

AK

SO42-

SO42-

SO42-

Cu2+

Cu2+

Cu2+

Reaksi apakah yang akan terjadi di Anoda dan Katoda ?

Aturan Reaksi Sel ElektrolisisReaksi 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 Elektrolisis1. 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 NaClA : 2Cl-(l) → Cl2(g) + 2e

K : Na+(l) + e → Na(s) ×2

2Cl-(l) + Na+(l) → Cl2(g) + Na(s)

Contoh Soal Sel Elektrolisis4. 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

K : Zn2+(aq) + 2e → Zn(s) ×2

2Zn2+(aq + 2H2O(l) → 2Zn(s) + 4H+

(aq) + O2(g)

6. Reaksi elektrolisis leburan KCl (elektroda Zn)A : Zn(s) → Zn2+

(l) + 2e x1

K : K+(l) + e → K(s) ×2

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 Pt5. Lelehan NaCl dengan elektroda Pt6. Larutan CaCO3 dengan elektroda Zn

7. Larutan ZnBr2 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 elektrokimia

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 elektrolisisn = mol elektron yang terlibat dalam reaksiF = 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 1m2 = massa zat terendap 2e1 = massa ekuivalen zat 1e2 = massa ekuivalen zat 2

Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis

5,292

59

n

Are

Arus listrik sebesar 0,2 ampere mengalir selama2 jam melalui larutan Co(NO3)2. Berapakah massalogam kobalt yang mengendap? (Ar 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 Co2+ + 2e → Co

gramtie

m 44,096500

72002,05,29

96500

..

Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis

1081

108

n

Are

Berapa faraday arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 21,6 gram logam perak (Ar Ag = 108) yang dialirkan ke dalam larutan AgNO3?Dik : m = 21,6 gram, Dit : Faraday arus listrikJawab : Reaksi di katoda Ag+ + e → Ag

FF

F

Fem

2,0108

6,21

.1086,21

.

Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis

FFn

Are 05,0

96500

48255,29

2

59

Arus listrik sebesar 4825 coulomb dialirkan ke dalam larutan NiSO4. 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 Ni2+ + 2e → Ni

gramFem 475,105,05,29.

Contoh Soal Stoikiometri Elektrolisis

75,312

5,63108

1

108

n

Are

n

Are CuAg

Jika arus listrik dialirkan melewati larutan AgNO3 danlarutan CuSO4 yang disusun seri, dan terendapkan Ag sebanyak 2,16 gram (Ar Ag = 108, Cu = 63,5). Hitunglah massa Cu yang terendapkan!Dik : mAg = 2,16 gram, Dit : masa Cu yg mengendap Jawab : Reaksi di katoda Cu2+ + 2e → Cu

Ag+ + e → Ag

gramme

em

e

e

m

mAg

Ag

CuCu

Cu

Ag

Cu

Ag 635,016,2.108

75,31.

Latihan Soal Stoikiometri Elektrolisis

1. 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).

2. 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.

3. 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. Pada elektrolisis leburan Al2O3 (Ar Al = 27 dan O = 16) diperoleh logam Al sebanyak 0,225 gram. Tentukan besar Jumlah arus listrik yang diperlukan.

5. 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?

6. 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

7. 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 pH 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!