8 Contoh Soal Hukum Faraday 1 dan 2 beserta Jawabannya

tirto.id - Contoh soal Hukum Faraday 1 dan 2 beserta jawabannya bisa digunakan untuk bahan pembelajaran siswa. Hukum elektrolisis ini menyatakan hubungan antara massa zat yang dihasilkan di elektroda dengan muatan listrik yang disuplai pada elektrolisis.

Aspek kuantitatif dari sel elektrolisis meliputi massa zat hasil, volume gas hasil, jumlah mol elektron, kuat arus, waktu elektrolisis. Adapun Faraday dilambangkan melalui “F” dengan tetapan satuan Coulomb/mol.

Dilansir dari Modul Pembelajaran Kimia Kelas XII, bunyi Hukum Faraday 1 menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan atau dilarutkan sebanding dengan muatan yang dilewatkan dalam sel dan massa ekuivalen zat tersebut.

Sementara bunyi Hukum Faraday 2 menyatakan bahwa massa zat yang dihasilkan pada suatu elektroda selama elektrolisis (W) berbanding lurus dengan massa ekuivalen (e) zatnya.

Rumus Hukum Faraday 1 dan 2

Contoh soal Hukum Faraday 1 dapat diselesaikan menggunakan rumus persamaan massa zat yang dilarutkan atau diendapkan dengan muatan yang dilewatkan pada sel dan massa ekuivalennya.

Berdasarkan persamaan di atas, rumus Hukum Faraday 1 adalah:

𝑊 = 𝑒 × 𝑖 × 𝑡 / 𝐹

atau

W / e = i x t / F

Keterangan:

W: Massa zat yang dihasilkan (gram)

e: Massa ekuivalen

i: Kuat arus (ampere)

t: Waktu (secon).

F: Tetapan Faraday = 96.500 Coulomb/mol

Berbeda dengan itu, contoh soal Hukum Faraday dapat diselesaikan melalui persamaan zat yang dihasilkan dengan massa ekuivalennya.

Sebut sel elektrolisis disusun secara seri atau arus listrik sama, di mana jumlah muatan listriknya bernilai serupa. Maka, perbandingan massa zat-zat yang dihasilkan akan sama dengan perbandingan massa setiap ekuivalennya.

Berikut rumus Hukum Faraday 2:

𝑊1 / W2 = 𝑒1 / e2

Keterangan:

W1: Massa zat yang dihasilkan 1

W2: Massa zat yang dihasilkan 2

e1: Ekuivalen 1

e2: Ekuivalen 2

Contoh Soal Hukum Faraday 1 dan 2 beserta Jawabannya

Terdapat sejumlah contoh soal Hukum Faraday 1 dan 2 yang bisa dijadikan sebagai bahan pembelajaran oleh peserta didik, sebelum menghadapi ujian.

Berikut contoh soal Hukum Faraday dan pembahasannya masing-masing.

Contoh Soal Hukum Faraday 1

1. Tentukan Jumlah Faraday untuk mereduksi ion Ca2+ dalam bentuk leburan (Ar Ca= 40) sebanyak 12 gram.

Penyelesaian:

Diketahui bahwa:

W = 12 gram

Ar Ca = 40

Ditanya: Jumlah Faraday =?

Jawaban:

Jumlah Faraday = mol elektron.

Dari soal diketahui massa (W) dan Ar spesi yang terlibat dalam reaksi reduksi, maka jumlah Faraday dihitung dari rumus:

Jumlah 𝐹𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑦 = 𝑊 / 𝑒

Dengan:

𝑒 = 𝐴𝑟 / 𝑛

𝑒 = 40 / 2

= 20 gram / mol

Sehingga diperoleh:

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎h 𝐹𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎𝑦 = 12 / 20 = 0,6

Jadi untuk mereduksi ion Ca2+ (Ar Ca= 40) sebanyak 12 gram adalah 0,6 Faraday.

2. Suatu benda perak yang massanya dibebaskan arus 10 ampere, dialirkan selama lima menit ke larutan AgN03 (Ar Ag = 108). Sesuai ilustrasi narasi tersebut, berapa massa perak?

Penyelesaian:

Diketahui:

i = 10 A

t = 5 menit atau 300 s

Oleh sebab itu, dirumuskan:

e = Ar / n

e = 108 / 1

e = 108

W = (108 x 10 A x 300 s) / 96.500

W = 3,36 gram

3. Coba hitung banyaknya kalsium yang bisa dihasilkan ketika elektroliisis CaCl2 dengan elektroda grafit digunakan satu jam dan kekuatan arusnya 10 A! (Ar Ca = 40)

Penyelesaian:

Diketahui:

i = 10 A

t = 1 jam atau 3.600 s

Ditanya: GCa = ?

Jawaban:

Meca = Ar x Ca / 2

Meca = 4gmol -1 / 2

MeCa = 20 gmol -1

Maka, dihasilkan persamaan berikut:

GCa = 10 A X 3.600 / 96.500Cmol-1 x 20gmol-1

GCa = 7, 161 g

4. Larutan AgNo mendapatkan kekuatan arus 5 ampere dalam jangka waktu 20 menit atau 1.2000 detik, coba hitung massa yang mengendapnya!

Penyelesaian:

Diketahui:

I = 5 A

T = 20 menit atau 1.200 detik

Ditanya: G = ?

Jawaban:

G = Me x I x t / 96.500

G = 107,9 x 5 A x 1.200 /96.500

G = 6,71 g

Contoh Soal Hukum Faraday 2

1. Sejumlah arus listrik dialirkan melalui larutan AgNO3 dan larutan CuSO4 . Bila logam perak yang diendapkan sebanyak 21, 6 gram, berapa gram logam tembaga yang diendapkan?

Penyelesaian:

Diketahui

Ar Ag = 108

Ar Cu = 6 3,5

W Ag = 21,6 gram

Ditanya: W Cu = ?

Jawaban:

Dari soal diketahui bahwa terdapat dua buah sel elektrolisis dengan masing- masing berisi larutan AgNO3 dan larutan CuSO4. Hubungan massa hasil reaksi kedua sel tersebut adalah

𝑊𝐶𝑢 / 𝑊𝐴𝑔 = 𝑒𝐶𝑢 / 𝑒𝐴𝑔

Reaksi reduksi Ag+ dari larutan AgNO3 adalah sebagai berikut: Ag (aq) + e → Ag (s) dari ini didapat n= 1

𝑒𝐴𝑔 = 𝐴𝑟 𝐴𝑔/𝑛

𝑒𝐴𝑔 = 𝐴𝑟 108 / 1 = 108

Reaksi reduksi Cu2+ dari larutan CuSO4 adalah sebagai berikut: Cu2+ (aq) + 2e → Ag (s) dari ini di dapat n = 2.

𝑒𝐶𝑢 = 𝐴𝑟 𝐶𝑢 / 𝑛

𝑒𝐶𝑢 = 𝐴𝑟 63,5/ 2 = 31,75

Maka untuk menghitung massa Cu yang diendapkan adalah:

𝑊𝐶𝑢 / 𝑊𝐴𝑔 = 𝑒𝐶𝑢 / 𝑒𝐴𝑔

𝑊𝐶𝑢 / 21,6 = 31,75 / 108

𝑊𝐶𝑢 = 31,75 𝑥 21,6 108

WCu = 6,35 gram

Jadi dari kasus tersebut dihasilkan Cu sebanyak 6,35 gram.

2. Terdapat 1.08 g endapan perak yang bisa dihasilkan arus larutan perak nitral (AgNO3). Seandainya arus itu dialirkan ke nikel sulfat (NiSO4), hitung gram nikel yang bisa mengalami pengendapan! (Ar Ni = 59, Ag = 108)

Penyelesaian:

Diketahui bahwa:

Wag = 1,08 gram

Ditanyakan:

WNi = ?

Jawaban:

eAg = Ar / n

eAg = 108 / 1 = 108

eNi = Ar / n

eNi = 59 / 2 = 29,5

Jika dietapkan dalam rumus Hukum Faraday 2, maka ditemukan persamaan:

1,08 / 108 = WNi / 29,5

WNi = 0, 01 x 29,5

WNi = 0,295 gram

3. Kemampuan suatu arus bisa mengendapkan sebanyak 1,56 gram perak dari larutan AgNo3. Seandainya arus itu dialirkan ke alumunium AlCh, berapa banyak yang bisa mengalami pengendapan? (Ar Ag = 108, Al = 27)

Penyelesaian:

Diketahui:

Gag = 1,56 gram

Ditanya: Gal = ?

Jawaban:

Mek.Ag = 108 gmol-1 / 1 = 108 gmol-1

Oleh sebab itu, ditemukan persamaan:

GAl / 1, 56 g = 9 gmol-1 : 108gmol-1

GAl = 9/108 x 1,56 g

GAl = 0,13 g

4. Disebutkan terdapat arus 0,2 ampere yang mengalir sepanjang 50 menit dalam elektrolisis CuCl2. Coba tentukan berapa endapannya? (Ar Cu = 63,5)

Penyelesaian:

Diketahui:

i = 0,2 A

t = 3.000 detik

Maka, MeCu = Ar/x

MeCu = 63,5 / 2

MeCu = 31/75

Untuk menghitung besaran endapannya, dirumuskan sebagai berikut:

G = 1/96.500 x 0,2 x 3.000 x 31,75

G = 0,197 gram