Pada elektrolisis larutan NaNO₃, jika arus listrik 1 Ampere dialirkan dalam waktu 1,5 jam, maka volume H₂ dalam keadaan standar (STP) adalah 0,6272 Liter dan volume O₂ dalam keadaan standar (STP) adalah 0,3136 Liter.

Pembahasan

Elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta, yaitu menghasilkan arus listrik searah melalui reaksi redoks tak spontan. Pada proses elektrolisis mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Pada sel elektrolisis,

1. Katode sebagai elektrode negatif yang mengalami reaksi reduksi (penerimaan elektron)

2. Anode sebagai elektrode positif yang mengalami reaksi oksidasi (pelepasan elektron)

KNAP

Katode : Negatif

Anode : Positif

Sel Elektrolisis  Bentuk Larutan

1. Reaksi Pada Katode

Reaksi pada katode bergantung pada jenis kationnya.

a. Jika kation berasal dari Ion hidrogen (H+) maka

Ion hidrogen akan direduksi menjadi gas hidrogen.

Reaksi: 2 H+(aq) + 2 e → H2 (g)

b. Jika Ion-ion logam alkali/alkali tanah Al, Mn, seperti Li+, K+, Na+, Ba2+, Sr2+, dan Ca2+ tidak mengalami reduksi, tetapi air yang akan tereduksi hal ini dikarenakan Eo reduksi H2O > Eo logam logam alkali/alkali tanah Al, Mn.

Reaksi: H₂O(l) + 2e → H₂(g) + 2 OH⁻(aq)

c. Jika Ion-ion logam selain alkali/alkali tanah, seperti Ni2+, Cu2+, dan Zn2+ akan mengalami reduksi menjadi logam.

Mn+ + n e → M

2. Reaksi Pada Anode

Reaksi pada anode bergantung pada jenis anion dan elektrode yang digunakan.

Bila Elektorde yang digunakan adalah Elektrode Inert  (C, Pt dan Au), maka :

a. Jika Ion hidroksida (OH–) akan teroksidasi menjadi H2O dan O2.

Reaksinya: 4 OH–(aq) → 2 H2O(l) + O2(g) + 4 e

b. Ion sisa asam yang tidak mengandung oksigen, seperti Cl–, Br–, I– akan teroksidasi menjadi gasnya Cl2, Br2, I2.

Reaksi : 2 X– → X2 + 2 e

c. Ion sisa asam yaitu asam yang mengandung oksigen, seperti SO42–, NO3–, PO43– maka tidak akan teroksidasi dan yang teroksidasi adalah air. Hal ini karena Eo oksidasi H2O > Eo oksidasi ion sisa asam yang mengandung oksigen.

Reaksi: 2 H2O(l) → 4 H+(aq) + O2(g) + 4 e

d. Bila Elektrode yang digunakan bukan elektrode inert (sukar bereaksi) maka elektrode akan mengalami oksidasi menjadi ionnya.

Reaksi : L (s) -> Ln+ (aq) + ne

Faraday mengungkapkan bahwa besarnya zat yang beraksi pada sel elektrolisis dapat ditentukan berdasarkan jumlah muatan listrik yang digunakan dalam kurun waktu tertentu.

Hukum Faraday I

Massa zat yang dihasilkan pada proses elektrolisis akan berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan dalam percobaan tersebut.

1 F = 1 mol elektron = 96500 Coulomb

Rumus :

W = e x F

W = e x

W = e x

Hukum Faraday II

: = :

dengan,

W = massa (gram)

Q = muatan listrik (Coulomb)

e = Ar/jumlah ion

I = kuat arus (A)

t = waktu (detik)

Jawab :

Elektrolisis Larutan NaNO₃ dengan elektrode inert

NaNO₃ (aq) ---> Na⁺ (aq) + NO₃⁻ (aq)

Reaksi pada katode bergantung pada jenis kationnya. Kation larutan adalah Na⁺ (ion logam alkali). Jika kation merupakan ion logam alkali maka tidak akan mengalami reduksi, tetapi air yang akan tereduksi hal ini dikarenakan E° reduksi H₂O > E° logam logam alkali.

Reaksi: H₂O(l) + 2e → H₂(g) + 2 OH⁻(aq)

Sedangkan reaksi pada anode bergantung pada jenis elektrode dan anionnya. Elektrode yang digunakan adalah elektrode inert (C, Pt, Au), maka reaksi di anode tergantung jenis anionnya. Anion larutan adalah NO₃⁻ yang merupakan ion sisa asam yaitu asam yang mengandung oksigen, maka tidak akan teroksidasi dan yang teroksidasi adalah air. Hal ini karena Eo oksidasi H₂O > Eo oksidasi ion sisa asam yang mengandung oksigen.

Reaksi: 2 H₂O(l) → 4 H⁺(aq) + O₂(g) + 4 e

Diket :

I = 1 A

t = 1,5 jam = 1,5 x 3600 = 5400 detik

Hukum Faraday I

F =

F =

F = 0,056 F

n e = n F , maka

n e = 0,056 mol

Reaksi elektrolisis Larutan NaNO₃ :

Reaksi dikatode: H₂O(l) + 2e → H₂(g) + 2 OH⁻(aq)

n H₂ = x n e

n H₂ = x 0,056

n H₂ = 0,028 mol

V H₂ (STP) = n x 22,4

V H₂ (STP) = 0,028 x 22,4

V H₂ (STP) = 0,6272 Liter

Reaksi dianode: 2 H₂O(l) → 4 H⁺(aq) + O₂(g) + 4 e

n O₂ = x n e

n O₂ = x 0,056

n O₂ = 0,014 mol

V O₂ (STP) = n x 22,4

V O₂ (STP) = 0,014 x 22,4

V O₂ (STP) = 0,3136 Liter

Pelajari lebih lanjut

Hukum Faraday I yomemimo.com/tugas/18490422 , yomemimo.com/tugas/18933076

Hukum Faraday II yomemimo.com/tugas/18473680, yomemimo.com/tugas/18312503

Hubungan jumlah elektron pada hukum faraday yomemimo.com/tugas/7321773#

Penentuan gas O2 dianode yomemimo.com/tugas/18778544

Menentukan pH yomemimo.com/tugas/1217201

Menghitung muatan listrik yomemimo.com/tugas/18760712

-----------------------------------

Detil Jawaban

Mapel : Kimia

Bab : Redoks dan elektrokimia

Kelas : XII

Semester : 1

Kode : 12.7.2

Kata kunci : elektrolisis, hukum faraday, anode, katode, reduksi, oksidasi