Soal: Jelaskan apa itu Hukum Faraday Pertama dan Kedua dalam elektrokimia. Pembahasan: Hukum Faraday Pertama menyatakan bahwa jumlah substansi yang dihasilkan atau dikonsumsi dalam proses elektrokimia berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui sel. Hukum Faraday Kedua menyatakan bahwa jumlah listrik yang dibutuhkan untuk memproduksi atau mengkonsumsi suatu substansi adalah berbanding lurus dengan ekivalen kimia dari substansi tersebut.
- Soal: Berapakah jumlah mol elektron yang mengalir dalam 1 Faraday listrik? Pembahasan: 1 Faraday listrik setara dengan jumlah mol elektron yang mengalir dalam 1 mol elektron. Oleh karena itu, 1 Faraday listrik setara dengan 1 mol elektron.
- Soal: Sebuah proses elektrolisis menggunakan arus konstan sebesar 2 A selama 1 jam. Berapakah muatan listrik yang melewati sel elektrolisis? Pembahasan: Muatan listrik dapat dihitung menggunakan rumus Q = It, di mana I adalah arus dalam ampere dan t adalah waktu dalam detik. Oleh karena itu, Q = 2 A x (1 jam x 3600 detik/jam) = 7200 C.
- Soal: Pada elektrolisis air, berapakah muatan yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol gas oksigen? Pembahasan: Pada elektrolisis air, reaksi reduksi adalah 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺ + 4e⁻. Oleh karena itu, dibutuhkan 4 mol elektron untuk menghasilkan 1 mol O₂. Karena 1 mol elektron setara dengan 1 Faraday atau 96485 C, maka dibutuhkan 4 x 96485 C = 385940 C untuk menghasilkan 1 mol O₂.
- Soal: Sebuah sel elektrolisis melibatkan reaksi Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn. Jika sel tersebut diberi arus 1 A selama 1 jam, berapakah mol Zn yang dihasilkan? Pembahasan: Dengan menggunakan Hukum Faraday Pertama, kita dapat mengetahui bahwa muatan yang mengalir adalah 1 A x 3600 s = 3600 C. Karena reaksi membutuhkan 2 mol elektron per mol Zn, maka jumlah Zn yang dihasilkan adalah (3600 C / 96485 C/mol-e) x (1 mol-Zn / 2 mol-e) = 0.0187 mol Zn.
- Soal: Pada elektrolisis larutan CuSO₄ dengan arus konstan sebesar 0.5 A selama 30 menit, berapakah mol Cu yang dihasilkan? Pembahasan: Pertama, hitung muatan yang mengalir: Q = It = 0.5 A x 1800 s = 900 C. Reaksi yang terjadi adalah Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, jadi dibutuhkan 2 mol elektron untuk setiap mol Cu yang dihasilkan. Oleh karena itu, mol Cu yang dihasilkan adalah (900 C / 96485 C/mol-e) x (1 mol-Cu / 2 mol-e) = 0.00467 mol Cu.
- Soal: Elektrolisis larutan AgNO₃ dengan arus 2 A selama 15 menit menghasilkan berapa gram perak (Ag)? Pembahasan: Muatan yang mengalir adalah Q = It = 2 A x 900 s = 1800 C. Reaksi yang terjadi adalah Ag⁺ + e⁻ → Ag, jadi dibutuhkan 1 mol elektron untuk setiap mol Ag yang dihasilkan. Jadi, mol Ag yang dihasilkan adalah 1800 C / 96485 C/mol-e = 0.0187 mol Ag. Berat Ag yang dihasilkan adalah 0.0187 mol x 107.87 g/mol = 2.02 g.
- Soal: Apa perbedaan antara Hukum Faraday dan Hukum Ohm? Pembahasan: Hukum Faraday berkaitan dengan elektrokimia dan menghubungkan jumlah substansi yang direaksikan dengan jumlah muatan listrik yang mengalir. Sementara itu, Hukum Ohm berkaitan dengan listrik dan menghubungkan arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor dengan beda potensial di ujung-ujung konduktor.
- Soal: Mengapa Hukum Faraday penting dalam proses elektroplating? Pembahasan: Hukum Faraday memungkinkan kita untuk menghitung berapa banyak metal yang diperlukan untuk proses elektroplating. Dengan mengetahui berapa banyak muatan listrik yang mengalir, kita dapat menghitung berapa banyak mol metal yang diendapkan pada objek.
Soal: Dalam elektrolisis larutan NaCl, berapa mol gas klorin (Cl₂) yang dihasilkan dengan arus 3 A selama 2 jam? Pembahasan: Muatan yang mengalir adalah Q = It = 3 A x 7200 s = 21600 C. Reaksi yang terjadi adalah 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻, jadi dibutuhkan 2 mol elektron untuk setiap mol Cl₂ yang dihasilkan. Oleh karena itu, mol Cl₂ yang dihasilkan adalah (21600 C / 96485 C/mol-e) x (1 mol-Cl₂ / 2 mol-e) = 0.112 mol Cl₂.
