Soal: Apa yang dimaksud dengan Sel Elektrolisis?
Pembahasan: Sel Elektrolisis adalah perangkat elektrokimia yang menggunakan arus listrik untuk mendorong reaksi kimia yang tidak spontan. Proses ini mengubah energi listrik menjadi energi kimia.
- Soal: Jelaskan prinsip kerja Sel Elektrolisis.
Pembahasan: Sel Elektrolisis bekerja dengan cara menerapkan tegangan listrik dari luar ke dalam sel. Tegangan ini menyebabkan ion dalam larutan bergerak menuju elektroda yang berlawanan muatannya (kation menuju katoda dan anion menuju anoda) dan menjalani reaksi reduksi atau oksidasi.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan elektrolit dalam konteks Sel Elektrolisis?
Pembahasan: Elektrolit dalam konteks Sel Elektrolisis adalah larutan yang mengandung ion-ion yang bergerak bebas dan mampu melakukan konduksi listrik. Elektrolit bisa berupa larutan garam, asam, atau basa.
- Soal: Apa yang terjadi pada elektrolit NaCl ketika mengalami elektrolisis?
Pembahasan: Saat elektrolisis, NaCl akan terurai menjadi gas klorin (Cl₂) di anoda dan gas hidrogen (H₂) serta natrium hidroksida (NaOH) di katoda.
Anoda (oksidasi): 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
Katoda (reduksi): 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
Jadi, produk totalnya adalah Cl₂, H₂, dan NaOH.
- Soal: Bagaimana cara menghitung jumlah produk yang dihasilkan dari elektrolisis?
Pembahasan: Jumlah produk elektrolisis dapat dihitung menggunakan hukum Faraday. Menurut hukum ini, jumlah zat yang dihasilkan atau dikonsumsi dalam reaksi elektrokimia proporsional dengan jumlah muatan listrik yang dilewatkan.
- Soal: Jika 96500 Coulomb arus listrik dilewatkan melalui larutan NaCl, berapa mol gas klorin yang dihasilkan?
Pembahasan: Jumlah mol gas klorin yang dihasilkan dapat dihitung dengan menggunakan hukum Faraday. Menurut hukum ini, 1 mol elektron memiliki muatan sebesar 96500 Coulomb. Dalam reaksi 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻, 2 mol elektron menghasilkan 1 mol gas klorin. Maka, 96500 Coulomb akan menghasilkan 1/2 mol gas klorin.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan overvoltage atau overpotential dalam elektrolisis?
Pembahasan: Overvoltage atau overpotential merujuk pada perbedaan antara potensial sebenarnya yang diperlukan untuk melakukan elektrolisis dan potensial teoretis. Hal ini biasanya disebabkan oleh hambatan listrik, konsentrasi elektrolit, dan faktor lainnya.
- Soal: Mengapa gas hidrogen dihasilkan di katoda ketika air dielektrolisis, dan bukan gas oksigen?
Pembahasan: Saat air dielektrolisis, gas hidrogen dihasilkan di katoda dan gas oksigen di anoda. Hal ini disebabkan oleh potensial reduksi H⁺ menjadi lebih besar dibandingkan O₂, sehingga H⁺ lebih mudah direduksi menjadi H₂ dibandingkan O₂ direduksi menjadi OH⁻.
- Soal: Apa yang terjadi jika larutan NaOH dielektrolisis?
Pembahasan: Ketika larutan NaOH dielektrolisis, air (bukan ion Na⁺ atau OH⁻) mengalami oksidasi dan reduksi. Di katoda, air akan direduksi menjadi gas hidrogen dan ion OH⁻, sedangkan di anoda, air akan dioksidasi menjadi gas oksigen dan ion H⁺.
- Soal: Jika 2 mol elektron dilewatkan melalui larutan NaOH, berapa mol gas hidrogen yang dihasilkan?
Pembahasan: Dalam reaksi 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻, 2 mol elektron menghasilkan 1 mol gas hidrogen. Oleh karena itu, jika 2 mol elektron dilewatkan, akan dihasilkan 1 mol gas hidrogen.
- Soal: Jelaskan perbedaan antara elektrolisis dalam larutan dan elektrolisis leburan.
Pembahasan: Elektrolisis dalam larutan melibatkan larutan yang mengandung ion-ion dari solut dan air, sehingga air juga dapat mengalami reaksi elektrokimia. Di sisi lain, elektrolisis leburan hanya melibatkan ion-ion dari suatu zat yang dilelehkan, dan biasanya digunakan untuk mendapatkan unsur-unsur murni.
- Soal: Jika 5 Faraday arus listrik dilewatkan melalui larutan CuSO₄, berapa mol Cu yang dihasilkan?
Pembahasan: Dalam reaksi Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, 2 mol elektron menghasilkan 1 mol Cu. Oleh karena itu, jika 5 Faraday (5 mol) elektron dilewatkan, akan dihasilkan 5/2 = 2,5 mol Cu.
- Soal: Jelaskan peran anoda dan katoda dalam elektrolisis.
Pembahasan: Anoda adalah elektroda di mana terjadi reaksi oksidasi (penyerahan elektron) dalam sel elektrolisis, sedangkan katoda adalah elektroda di mana terjadi reaksi reduksi (penerimaan elektron).
- Soal: Jika 1 mol gas hidrogen memiliki volume 22,4 L pada kondisi standar, berapa volume gas hidrogen yang dihasilkan jika 3 Faraday arus dilewatkan melalui air?
Pembahasan: Dalam reaksi 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻, 2 mol elektron menghasilkan 1 mol gas hidrogen. Jadi, 3 Faraday (3 mol) elektron akan menghasilkan 3/2 = 1,5 mol gas hidrogen. Oleh karena itu, volumenya adalah 1,5 mol x 22,4 L/mol = 33,6 L.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan elektrolisis pemurnian (refining)?
Pembahasan: Elektrolisis pemurnian adalah proses elektrolisis yang digunakan untuk memurnikan logam dari kontaminan. Logam yang belum murni dijadikan anoda, dan katoda dibuat dari logam murni atau bahan lain. Selama elektrolisis, logam dari anoda akan bergerak menuju katoda dan menempel di sana dalam bentuk murni.
- Soal: Berapa mol gas oksigen yang dihasilkan jika 4 Faraday arus dilewatkan melalui air?
Pembahasan: Dalam reaksi 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻, 4 mol elektron menghasilkan 1 mol gas oksigen. Jadi, 4 Faraday (4 mol) elektron akan menghasilkan 4/4 = 1 mol gas oksigen.
- Soal: Mengapa larutan elektrolit harus berada dalam keadaan leburan atau larutan dalam elektrolisis?
Pembahasan: Elektrolisis membutuhkan gerakan bebas ion untuk melakukan konduksi listrik dan reaksi kimia. Dalam keadaan padat, ion tidak dapat bergerak bebas, sehingga elektrolisis tidak dapat terjadi.
- Soal: Jika 6 Faraday arus listrik dilewatkan melalui larutan AgNO₃, berapa mol Ag yang dihasilkan?
Pembahasan: Dalam reaksi Ag⁺ + e⁻ → Ag, 1 mol elektron menghasilkan 1 mol Ag. Oleh karena itu, jika 6 Faraday (6 mol) elektron dilewatkan, akan dihasilkan 6 mol Ag.
- Soal: Jelaskan mengapa ion logam biasanya bergerak menuju katoda dalam elektrolisis.
Pembahasan: Ion logam adalah kation (ion bermuatan positif), dan katoda adalah elektroda bermuatan negatif dalam sel elektrolisis. Oleh karena itu, ion logam akan tertarik menuju katoda, di mana mereka menerima elektron dan menjalani reaksi reduksi.
Soal: Apa yang dimaksud dengan hukum elektrolisis kedua Faraday?
Pembahasan: Hukum elektrolisis kedua Faraday menyatakan bahwa ketika arus yang sama dilewatkan melalui beberapa larutan elektrolit, jumlah zat yang dikeluarkan atau terdeposit pada elektroda sebanding dengan berat ekivalen zat tersebut (berat atom dibagi valensi).
