Pada halaman ini akan dibahas mengenai Soal Elektrolisis Dihubungkan dengan pH Larutan dan Volume Gas. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
#1. Soal Konsentrasi ion, Volume gas, dan pH setelah elektrolisis
Pembahasan a. [Zn2+] yang tersisa?
Pada katoda berlangsung reaksi reduksi: Zn2+ + 2e ⟶ Zn
Tiap 1 Faraday akan mengendapkan 1 ME (massa ekuivalen) Zn atau setara dengan ½ mol Zn2+
Ingat ME = mM Zn : jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi itu
Ingat bahwa ⟶ 1 F = 96.500 Coulomb/mol elektron
Hitung jumlah muatan listrik pada reaksi Zn2+ + 2e ⟶ Zn
Muatan listrik digunakan = i × t
Muatan listrik digunakan = 0,965 A × 10 menit × 60 detik/1 menit
Muatan listrik digunakan = 579 Coulomb
Hitung jumlah Zn2+ setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
579 Coulomb setara dengan (579/96.500) F = 0,006 F = 0,006 mol elektron
Jumlah Zn2+ = ½ mol elektron
Jumlah Zn2+ = ½ × 0,006 mol
Jumlah Zn2+ = 0,003 mol
Hitung jumlah sisa [Zn2+] setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
Jumlah awal Zn2+ = 0,2 M × 0,5 L
Jumlah awal Zn2+ = 0,1 mol
Sisa jumlah Zn2+ = 0,1 mol – 0,003 mol
Sisa jumlah Zn2+ = 0,097 mol
Jadi [Zn2+] yang tersisa = 0,097 mol : 0,5 L = 0,194 M
(dengan catatan volume larutan tidak berubah setelah dielektrolisis selama 10 menit itu)
Pembahasan b. Volume gas yang dihasilkan di anoda
Anion dari ZnSO4 adalah SO42– yang tidak mungkin teroksidasi lagi, dan yang teroksidasi adalah H2O.
Reaksi oksidasi H2O di anoda: 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Hitung jumlah muatan listrik pada reaksi 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Muatan listrik digunakan = i × t
Muatan listrik digunakan = 0,965 A × 10 menit × 60 detik/1 menit
Muatan listrik digunakan = 579 Coulomb
Hitung jumlah O2 setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
579 Coulomb setara dengan 579 C / 96.500 C/F = 0,006 F = 0,006 mol elektron
Berdasarkan perbandingan koefisien O2 dengan elektron = 1 : 4 maka
Jumlah O2 = ¼ mol elektron
Jumlah O2 = ¼ × 0,006 mol
Jumlah O2 = 0,0015 mol
Hitung volume pada keadaan 27 oC (300 K), 1 atm dengan R = 0,08205 L.atm/(mol.K)
V = nRT/P
V = [0,0015 mol × 0,08205 L.atm/(mol.K) × 300 K] / 1 atm
V = 0,0369225 L atau 36,9225 mL
Jadi volume gas (O2) di sekitar anoda 36,9225 mL
Pembahasan c. pH larutan di sekitar anoda?
Seperti pada pembahasan b diketahui reaksi oksidasi H2O di
anoda: 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Pada elektroda dihasilkan ion H+ dengan jumlah setara dengan jumlah elektron. Jumlah elektron pada reaksi ini adalah 0,006 mol jadi jumlah H+ yang dihasilkan juga 0,006 mol.
Hitung [H+]
Ketika volume larutan dianggap tidak berubah ( 0,5 L) maka dapat dihitung
[H+] = 0,006 mol / 0,5 L
[H+] = 0,012 M
Hitung pH di sekitar anoda
pH = – log [H+]
pH = – log 0,012
pH = 1,92
Jadi pH di sekitar anoda sebesar 1,92
#2 Soal tentang pH dan volume total gas setelah elektrolisis
Pembahasan
Reaksi yang terjadi:
Katoda: 2H+ + 2e– ⟶ H2 (menghasilkan gas H2)
Anoda: 2Cl– ⟶ Cl2 + 2e– (menghasilkan gas Cl2)
Muatan listrik yang digunakan:
Q = i × t
Q = 1 A × 24 jam × 3600 detik/jam
Q = 86.400 Coulomb
Konversi Coulomb ke Faraday
86.400 Coulomb = 86.400 C : 96500 C/F
86.400 Coulomb = 0,895 F
Perhitungan jumlah H+
0,895 F ini setara dengan 0,895 mol elektron untuk reaksi di atas.
Karena perbandingan koefisien H+ + elektron = 1 : 1 maka
Jumlah H+ bereaksi selama elektrolisis = jumlah elektron
Jumlah H+ bereaksi selama elektrolisis = 0,895 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = jumlah H+ mula-mula dikurangi jumlah H+ yang digunakan untuk reaksi elektrolisis.
Jumlah H+ mula-mula = [HCl] × volume HCl
Jumlah H+ mula-mula = 1 M × 1 L
Jumlah H+ mula-mula = 1 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = 1 mol – 0,895 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = 0,105 mol
Perhitungan [H+]
[H+] setelah elektrolisis = 0,105 mol : 1 L
[H+] setelah elektrolisis = 0,105 M
Perhitungan pH
pH larutan = – log [H+]
pH larutan = – log 0,105
pH larutan = 0,979
Volume total gas
Di katoda: dihasilkan 2 elektron = 0,895 mol
⟶ karena koefisien H2 adalah 1 maka jumlah H2 = ½ 0,895 mol
Di anoda: dihasilkan 2 elektron = 0,895 mol
⟶ karena koefisien Cl2 adalah 1 maka jumlah Cl2 = ½ 0,895 mol
Jadi total mol gas = jumlah H2 + jumlah Cl2
Jadi total mol gas = ½ 0,895 mol + ½ 0,895 mol
Jadi total mol gas = 0,895 mol
Reaksi elektrolisis berlangsung pada keadaan STP (suhu 0 oC dan tekanan 1 atm) maka
volume total = 0,895 mol × 22,4 L/mol
volume total = 20,048 L
#3 Soal tentang pH larutan setelah elektrolisis
Pembahasan:
Elektrolisis larutan KCl:
Katoda: 2H2O + 2e– ⟶ H2 + 2OH– (OH– ini penentu pH)
Anoda: 2Cl– ⟶ Cl2 + 2e–
193 Coulomb = 193 C : 96500 C/F
193 Coulomb = 0,002 F
0,002 F ini untuk reaksi yang melibatkan transfer 2 elektron,
jadi 0,002 F ini setara dengan 0,002 mol.
Karena koefisien OH– sama dengan koefisien e– yang ditransfer maka jumlah OH– juga setara dengan 0,002 mol.
[OH–] = 0,002 mol : 0,1 L
[OH–] = 0,02 M
pOH = – log [OH–]
pOH = – log 0,02
pOH = 1,70
pH = 14 – 1,70
pH = 12,30
#4. Air murni setelah dielektrolisis selama 24 jam dengan arus sebesar 10 ampere, bagaimanakah suasana larutannya? Netral, asam atau basa? Silahkan jawab sendiri yah :)
Arus listrik sebesar 0,965 ampere dialirkan melalui larutan 500 mL ZnSO4 0,2 M selama 10 menit pada suhu 27 oC dan tekanan 1 atm. Anggap volume larutan tidak berubah selama proses elektrolisis. Hitunglah:
a. Konsentrasi Zn2+ yang tersisa.
b. Volume gas yang dihasilkan di anoda
c. pH larutan di sekitar anoda
a. Konsentrasi Zn2+ yang tersisa.
b. Volume gas yang dihasilkan di anoda
c. pH larutan di sekitar anoda
Pembahasan a. [Zn2+] yang tersisa?
Pada katoda berlangsung reaksi reduksi: Zn2+ + 2e ⟶ Zn
Tiap 1 Faraday akan mengendapkan 1 ME (massa ekuivalen) Zn atau setara dengan ½ mol Zn2+
Ingat ME = mM Zn : jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi itu
Ingat bahwa ⟶ 1 F = 96.500 Coulomb/mol elektron
Hitung jumlah muatan listrik pada reaksi Zn2+ + 2e ⟶ Zn
Muatan listrik digunakan = i × t
Muatan listrik digunakan = 0,965 A × 10 menit × 60 detik/1 menit
Muatan listrik digunakan = 579 Coulomb
Hitung jumlah Zn2+ setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
579 Coulomb setara dengan (579/96.500) F = 0,006 F = 0,006 mol elektron
Jumlah Zn2+ = ½ mol elektron
Jumlah Zn2+ = ½ × 0,006 mol
Jumlah Zn2+ = 0,003 mol
Hitung jumlah sisa [Zn2+] setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
Jumlah awal Zn2+ = 0,2 M × 0,5 L
Jumlah awal Zn2+ = 0,1 mol
Sisa jumlah Zn2+ = 0,1 mol – 0,003 mol
Sisa jumlah Zn2+ = 0,097 mol
Jadi [Zn2+] yang tersisa = 0,097 mol : 0,5 L = 0,194 M
(dengan catatan volume larutan tidak berubah setelah dielektrolisis selama 10 menit itu)
Pembahasan b. Volume gas yang dihasilkan di anoda
Anion dari ZnSO4 adalah SO42– yang tidak mungkin teroksidasi lagi, dan yang teroksidasi adalah H2O.
Reaksi oksidasi H2O di anoda: 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Hitung jumlah muatan listrik pada reaksi 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Muatan listrik digunakan = i × t
Muatan listrik digunakan = 0,965 A × 10 menit × 60 detik/1 menit
Muatan listrik digunakan = 579 Coulomb
Hitung jumlah O2 setelah 10 menit arus listrik dialirkan.
579 Coulomb setara dengan 579 C / 96.500 C/F = 0,006 F = 0,006 mol elektron
Berdasarkan perbandingan koefisien O2 dengan elektron = 1 : 4 maka
Jumlah O2 = ¼ mol elektron
Jumlah O2 = ¼ × 0,006 mol
Jumlah O2 = 0,0015 mol
Hitung volume pada keadaan 27 oC (300 K), 1 atm dengan R = 0,08205 L.atm/(mol.K)
V = nRT/P
V = [0,0015 mol × 0,08205 L.atm/(mol.K) × 300 K] / 1 atm
V = 0,0369225 L atau 36,9225 mL
Jadi volume gas (O2) di sekitar anoda 36,9225 mL
Pembahasan c. pH larutan di sekitar anoda?
Seperti pada pembahasan b diketahui reaksi oksidasi H2O di
anoda: 2H2O ⟶ 4H+ + O2 + 4e–
Pada elektroda dihasilkan ion H+ dengan jumlah setara dengan jumlah elektron. Jumlah elektron pada reaksi ini adalah 0,006 mol jadi jumlah H+ yang dihasilkan juga 0,006 mol.
Hitung [H+]
Ketika volume larutan dianggap tidak berubah ( 0,5 L) maka dapat dihitung
[H+] = 0,006 mol / 0,5 L
[H+] = 0,012 M
Hitung pH di sekitar anoda
pH = – log [H+]
pH = – log 0,012
pH = 1,92
Jadi pH di sekitar anoda sebesar 1,92
#2 Soal tentang pH dan volume total gas setelah elektrolisis
Arus sebesar 1 ampere dialirkan melalui 1 liter larutan HCl 1 M selama 24 jam. Dari reaksi elektrolisis ini dihasilkan gas. Hitunglah total pH larutan dan volume gas bila elektrolisis tersebut berlangsung pada suhu 0 oC dan tekanan 1 atm.
Pembahasan
Reaksi yang terjadi:
Katoda: 2H+ + 2e– ⟶ H2 (menghasilkan gas H2)
Anoda: 2Cl– ⟶ Cl2 + 2e– (menghasilkan gas Cl2)
Muatan listrik yang digunakan:
Q = i × t
Q = 1 A × 24 jam × 3600 detik/jam
Q = 86.400 Coulomb
Konversi Coulomb ke Faraday
86.400 Coulomb = 86.400 C : 96500 C/F
86.400 Coulomb = 0,895 F
Perhitungan jumlah H+
0,895 F ini setara dengan 0,895 mol elektron untuk reaksi di atas.
Karena perbandingan koefisien H+ + elektron = 1 : 1 maka
Jumlah H+ bereaksi selama elektrolisis = jumlah elektron
Jumlah H+ bereaksi selama elektrolisis = 0,895 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = jumlah H+ mula-mula dikurangi jumlah H+ yang digunakan untuk reaksi elektrolisis.
Jumlah H+ mula-mula = [HCl] × volume HCl
Jumlah H+ mula-mula = 1 M × 1 L
Jumlah H+ mula-mula = 1 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = 1 mol – 0,895 mol
Jumlah H+ mol yang tersisa = 0,105 mol
Perhitungan [H+]
[H+] setelah elektrolisis = 0,105 mol : 1 L
[H+] setelah elektrolisis = 0,105 M
Perhitungan pH
pH larutan = – log [H+]
pH larutan = – log 0,105
pH larutan = 0,979
Volume total gas
Di katoda: dihasilkan 2 elektron = 0,895 mol
⟶ karena koefisien H2 adalah 1 maka jumlah H2 = ½ 0,895 mol
Di anoda: dihasilkan 2 elektron = 0,895 mol
⟶ karena koefisien Cl2 adalah 1 maka jumlah Cl2 = ½ 0,895 mol
Jadi total mol gas = jumlah H2 + jumlah Cl2
Jadi total mol gas = ½ 0,895 mol + ½ 0,895 mol
Jadi total mol gas = 0,895 mol
Reaksi elektrolisis berlangsung pada keadaan STP (suhu 0 oC dan tekanan 1 atm) maka
volume total = 0,895 mol × 22,4 L/mol
volume total = 20,048 L
#3 Soal tentang pH larutan setelah elektrolisis
Ke dalam 100 mL larutan KCl dialirkan arus listrik sebesar 193 Coulomb. Tentukan pH setelah elektrolisis berakhir.
Pembahasan:
Elektrolisis larutan KCl:
Katoda: 2H2O + 2e– ⟶ H2 + 2OH– (OH– ini penentu pH)
Anoda: 2Cl– ⟶ Cl2 + 2e–
193 Coulomb = 193 C : 96500 C/F
193 Coulomb = 0,002 F
0,002 F ini untuk reaksi yang melibatkan transfer 2 elektron,
jadi 0,002 F ini setara dengan 0,002 mol.
Karena koefisien OH– sama dengan koefisien e– yang ditransfer maka jumlah OH– juga setara dengan 0,002 mol.
[OH–] = 0,002 mol : 0,1 L
[OH–] = 0,02 M
pOH = – log [OH–]
pOH = – log 0,02
pOH = 1,70
pH = 14 – 1,70
pH = 12,30
#4. Air murni setelah dielektrolisis selama 24 jam dengan arus sebesar 10 ampere, bagaimanakah suasana larutannya? Netral, asam atau basa? Silahkan jawab sendiri yah :)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar