Lks Faraday [PDF]

Citation preview

LEMBAR KEGIATAN SISWA



HUKUM FARADAY



Mata Pelajaran Hari/Tanggal



: KIMIA TUJU : ______________________



Kelas



:_________________________



Tujuan Pembelajaran



1. Siswa dapat menjelaskan hukum Faraday I melalui media dan bahan ajar 2. Siswa dapat menjelaskan hukum Faraday II melalui media dan bahan ajar 3. Siswa dapat menghitung jumlah muatan listrik yang mengalir pada sel elektrolisis melalui media dan bahan ajar 4. Siswa dapat menghitung massa zat yang terbentuk pada sel elektrolisis melalui media dan bahan ajar



22



KEGIATAN I



Latihan 1 Transfer Elektron



Tentukan berapa jumlah elektron yang dibutuhkan untuk membentuk logam pada endapan dibawah ini! a.



Zn+2(aq)



+ .....



Zn(s)



b.



Fe2+ (aq)



+ .....



Fe (s)



c.



Ag+(aq)



+ .....



Ag(s)



d.



Au+3(aq)



+ .....



Au(s)



e.



Cu2+(aq)



+ .....



Cu(s)



Hubungan antara massa zat (G) yang dihasilkan dalam elektrolisis dengan jumlah muatan listrik (Q) yang digunakan dapat diketahui menggunakan Hukum Faraday. Perhatikan berikut ini : Katode : Cu3+(aq) + 2e→ Cu(s) arus listrik Produk 2 mol electron 1 mol Cu



Berdasarkan gambar diatas, reaksi reduksi pada katode menunjukkan bahwa: - Untuk menghasilkan 1 mol logam Cu, diperlukan 2 mol e- Untuk menghasilkan 2 mol logam Cu, diperlukan ____ mol e- Untuk menghasilkan 3 mol logam Cu, diperlukan ____ mol e- Untuk menghasilkan 100 mol logam Cu, diperlukan ____ mol e-



23



Latihan 2



Hubungan Jumlah elektron dengan muatan listrik dalam elektron



a. Diketahui 1 mol e- membawa muatan listrik (Q) sebesar 96.500 coulomb, maka: - Untuk menghasilkan 1 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik 2 x 96.500 C - Untuk menghasilkan 2 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik ___ x 96.500 - Untuk menghasilkan 3 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik ___x 96.500 - Untuk menghasilkan 100 mol logam Cu, diperlukan muatan listrik _____ x 96.500C



Latihan 3



Muatan listrik yang digunakan



Dengan Q menunjukkan besarnya muatan listrik disuatu titik kawat jika rus listrik i ampere melewati selama t detik, maka secara matematis dapat dirumuskan : _____________



sehingga, persamaan diatas dapat ditulis menjadi : ______________



Soal : 1.



Pada lelehan NaCl dialirkan arus sebanyak 20 A selama 2 jam, tentukanlah muatan listrik yang digunakan?



24



Latihan 4



Hukum Faraday I



Dari jawaban latihan 1, 2 dan 3 diperoleh hubungan antara mol dengan muatan listrik. Oleh karena mol zat menyatakan sejumlah tertentu massa zat, dapat diperroleh hubungan antara massa zat (G) dengan muatan listrik (Q) yang dirumuskan sebagai Hukum Faraday. Sebutkan isi hukum tersebut!



Hukum Faraday I, menyatakan: ______________________________________________________________ ____________________________________________________________ _____



Latihan 5



∞



_____



Hukum Faraday II



Massa zat yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat



Di dalam hukum Faraday II dinyatakan pada electrode bahwa massa zat yang dihasilkan(G) pada electrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat(ME). ___________ ∞ _____ ∞



_________________________ _____



Massa ekivalen zat adalah massa molar (mm) dibagi dengan jumlah mol lektron yang terbentuk (e), maka dapat ditulisakan dengan : ME =



…….. …….



25



Contoh : Tembaga (Cu) mempunyai mm = 63,5 g/mol. Berapakah ekivalen untuk reaksi berikut ini? …….. +



……



→ …….



Jawab: Pada reaksi diatas, jumlah elektron adalah 2 Maka, massa ekivalen (ME) Cu adalah ME



=



……. ….



=



……..𝑔/𝑚𝑜𝑙 …..𝑚𝑜𝑙



= …… gram



Jika jumlah listrik yang sama dialirkan kedalam dua atau lebih sel elektrolisis denga eelektrolit yang berbeda, maka perbandingan massa zat yang dibebaskan sama dengan masssa ekivalen zat.



Pada gambar diatas dapat terlihat bahwa jika jumlah listrik yang sama melewati ketiga coulometer, maka massa zat H2, Cu dan Ag yang akan dihasilkan berbanding lurus dengan massa ekivalennya. 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐻2 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶𝑢𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐴𝑔 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛



= =



𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑘𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛 𝐻 2 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑘𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛 𝐶𝑢 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑘𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛 𝐶𝑢 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑘𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛 𝐴𝑔



𝑎𝑡𝑎𝑢 = 𝑎𝑡𝑎𝑢 =



𝐺 𝐻2 𝐺𝐶𝑢 𝐺𝑐𝑢 𝐺𝐴𝑔



= =



𝑀𝐸𝐻2 𝑀𝐸𝐶𝑢 𝑀𝐸𝐶𝑢 𝑀𝐸𝐴𝑔



Maka secara umum dapat dituliskan :



….. ….. = ….. ….. 26



Contoh : Jika pada rangkaian diatas terbentuk endapan Cu sebesar Cu 5 gram, berapakah massa Ag yang mengendap pada elektroda? (mm Cu = 63,5 g/mol;Ag = 108 g/mol) Jawab : Diketahui



: massa Cu = 5 gram



Ditanya



: massa Ag….?



Penyelesaian : reaksi : …….. + ……….→ …….. MeCu =



…….. ……..



𝑚𝑚 …….. + …….. → …….. MeAg = 𝑒



Maka,



𝐺𝐶𝑢 𝐺𝐴𝑔



Latihan 6



𝑀𝐸



= 𝑀𝐸𝐶𝑢 = 𝐴𝑔



=



=



……..𝑔𝑟𝑎𝑚 ……..



……..𝑔/𝑚𝑜𝑙 ……..𝑚𝑜𝑙



…… 𝑔/𝑚𝑜𝑙 …..𝑚𝑜𝑙



= ⋯ … . . 𝑔𝑟𝑎𝑚



= ⋯ … . 𝑔𝑟𝑎𝑚



……..𝑔𝑟𝑎𝑚



= ……..𝑔𝑟𝑎𝑚 = …….. gram



Hubungan Hukum Faraday I dan Hukum FaradayII



Jika digabungkan antara hukum Faraday I dan II maka akan diperoleh : G ∞ …….. x …….. x ……..



Perbandingan ini menjadi persamaan dengan penambahan factor



1 96.500



, sehingga



diperoleh :



27



Keterangan ;



G=



1 96.500



…….. x …….. x ……..



G



= massa zat yang dihasilkan (g)



i



= arus listrik (ampere)



t



= waktu (detik)



ME



= massa ekivalen zat



Contoh : Arus listrik 0,2 ampere dilewatkan selama 50 menit ke dalam sel elektrolisis yang



mengandung larutan CuCl2. Hitunglah endapan Cu yang terbentuk pada katode. (mm Cu = 63,5 g/mol) Penyelesaian :



Diketahui



;i t



= ……..ampere = …….. menit = …….. x 60 detik = ……….. detik



Ditanya



: endapan Cu (G)….?



Jawab



:



Reaksi : …….. +



……..



→ ……..ME =



……..



……..



=



……..𝑔/𝑚𝑜𝑙



……..𝑚𝑜𝑙



= …….. gram



Jadi, diperoleh massa endapan Cu yang terbentuk adalah : GCu =



1 96.500



x i x t x ME =



1 96.500 𝐶



x ……..ampere x ……..detik x ……..gram



= ……..gram



28



Diskusikanlah ! 1. Tentukan massa zat yang dihasilkan pada elektrolisis berikut. Diketahui 1 mol emembawa muatan listrik sebesar 96.500 coulomb. Kedalam lelehan CuCl2 dialirkan arus listrik sebesar 0,5 A selama 1 jam. Berapa massa Cu yang akan mengendap di katode?



Penyelesaian : Diketahui



= ……..A



:i



= …….. jam = …….. (60 menit) x 60 detik = …….. detik



t



Reaksi dikatode = …….. + …….. → …….. ; Massa zat yang dihasilkan (G)….?



Ditanya Jawab :



MeCu =



𝑚𝑚 𝑒



63,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙



=



2 𝑚𝑜𝑙



= 31,75 𝑔𝑟𝑎𝑚



Maka endapan yang dihasilkan adalah :



G



1



=



=



96.500 1 96.500



i x t x ME



…….. ampere x …….. detik x ……..gram



= ……..gram. 2. Arus listrik sebesar 1 A dilewatkan dalam sel elektrolisis yang mengandung larutan Au3+ selama 15 menit. Berapa massa Au yang mengendap dikatode? (mm Au= 197 g/mol) Penyelesaian : Diketahui



:i



= …….. A 29



= …….. menit= …….. x 60 detik = …….. detik s



t



Reaksi dikatode = …….. + ……..



→ ……..



; Massa zat yang dihasilkan (G)….?



Ditanya Jawab :



MeAu =



……..



= ……..



……..𝑔/𝑚𝑜𝑙 ……..𝑚𝑜𝑙



= ⋯ … . . 𝑔𝑟𝑎𝑚



Maka endapan yang dihasilkan adalah :



G



1



= 96.500 i x t x ME =



1 96.500



…….. ampere x …….. detik x ……..gram



= ……..gram



~~~~~~Selamat Belajar~~~~~~~



30