Soal Pilihan Ganda Elektrolisis dilengkapi dengan Pembahasan

Kali ini saya membahas soal-soal tentang Elektrolisis (Part 1). Materi ini adalah materi yang diajarkan kepada kalian yang berada di kelas. Soal - soal ini melibatkan soal tentang reaksi maupun stoikiometri Hukum Faraday sehingga sering dianggap materi yang sulit oleh peserta didik. Semoga pembahasan yang saya tulis dapat dipahami.

Baca juga : Soal Pembahasan Essai Elektrolisis

1. Jika larutan Na₂SO₄ di elektrolisis dengan elektroda karbon, reaksi yang terjadi pada katoda adalah.

A. Na _(s) → Na⁺ _(aq) + e–

B. 2H₂O _(g) → 4H⁺ _(aq) + O₂ _(g) + 4e–

C. 2H₂O _(g) + 2e– → Na _(g)+ 2OH^-_(aq)

D. 2H⁺ _(aq) + 2e– → Na _(g)

E. SO₄^-2 _(aq) → SO₂ _(g) + Na _(g) + 2e–

PEMBAHASAN

Elektroda karbon bersifat inert

Yang di elektrolisis adalah larutan, sehingga ada pelarut air

Reaksi yang terjadi pada :

Katoda : reduksi Na+ atau reduksi H₂O, berdasarkan data, H₂O lebih mudah mengalami reduksi, dengan reaksi :

2H₂O → 4H⁺ + O₂+ 4e–

Anoda : oksidasi SO₄^2- atau oksidasi H₂O, berdasarkan data, H₂O lebih mudah mengalami oksidasi, dengan reaksi :

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e–

Jawaban yang tepat adalah opsi C.

2. Pada elektrolisis seperti gambar di bawah ini persamaan yang menunjukkan reaksi pada elektroda X adalah ….

A. 2H₂O _(l) → 2H⁺ _(aq) + ½ O₂ _(g) + 2e–

B. Cu²⁺_(aq) + 2e– → Cu _(s)

C. Cu _(s) → Cu²⁺_(aq) + 2e–

D. 2H₂O _(l) + 2e– → H₂ _(g) + 2OH^-_(aq)

E. 2H₂O _(l) → O₂ _(g) + 4e– + 4OH^-_(aq)

PEMBAHASAN

Pada sel Elektrolisis :

katoda (-) tempat terjadinya reaksi reduksi

anoda (+) tempat terjadinya reaksi oksidasi

Reaksi elektrolisis larutan CuSO₄ :

katoda : ion Cu²⁺ lebih mudah direduksi daripada H₂O

Cu²⁺ + 2e → Cu

anoda : Cu lebih mudah mengalami oksidasi daripada H₂O dan ion SO₄^2- (sisa asam oksi)

Cu → Cu²⁺ + 2e

Elektroda X adalah kutub positif (anoda),

Jawaban yang tepat adalah opsi C.

3. Dalam suatu percobaan dilakukan elektrolisis larutan Mg(OH)₂. Reaksi yang terjadi di anoda adalah ….

A. Mg²⁺_(aq) + 2e– → Mg _(s)

B. Mg _(s) → Mg²⁺_(aq) + 2e–

C. 2H₂O _(l) + 2e– → H₂ _(g) + 2OH^-_(aq)

D. 2H₂O _(l) → O₂ _(l) + 4e– + 4OH^-_(aq)

E. 4OH^-_(aq) → O₂ _(g) + 2H₂O _(l) + 4e–

PEMBAHASAN:

Reaksi yang terjadi,

Katoda : reduksi H₂O (karena ion Mg²⁺ ion logam aktif),

2H₂O_(l) + 2e → H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Anoda : oksdiasi ion OH- itu sendiri

4OH^-_(aq) → O_2(g) + 2H₂O_(l) + 4e

Jawaban yang tepat adalah opsi E.

4. Perhatikan reaksi elektrolisis berikut ini!

1) Elektrolisis larutan NaCl dengan elektroda C

2) Elektrolisis larutan K₂SO₄ dengan elektroda C

3) Elektrolisis leburan CaCl₂ dengan elektroda Pt

4) Elektrolisis leburan CuCl₂ dengan elektroda C

Reaksi yang sama terjadi di katoda terdapat pada reaksi nomor ….

A. 1) dan 2)

B. 1) dan 3)

C. 1) dan 4)

D. 2) dan 3)

E. 3) dan 4)

PEMBAHASAN:

Kita analisa tiap reaksi.

1) Katoda : 2H₂O_(l) + 2e → H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Anoda : 2Cl^-_(aq) → Cl_2(g)+ 2e

2) Katoda : 2H₂O_(l) + 2e → H_2(g) + 2OH^-_(aq)

Anoda : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e

3) Katoda : Ca²⁺_(l) + 2e → Ca_(s) (karena leburan)

Anoda : 2Cl^-_(aq) → Cl_2(g) + 2e

4) Katoda : Cu²⁺_(l) + 2e → Cu_(s) (karena leburan)

Anoda : 2Cl^-_(aq) → Cl_2(g) + 2e

Reaksi yang sama terjadi di katoda terdapat pada reaksi 1) dan 2)

Jawaban yang tepat adalah opsi A.

5. Pada penyepuhan logam besi dengan perak dilakukan elektrolisis selama 2 jam dengan arus 10 A. Jika larutan yang digunakan AgNO₃ (Ar Ag = 108) maka massa perak yang mengendap adalah ….

A. (2 x 96.500 x 10 x 60) /108

B. (2 x 10 x 108 x 60) / 96.500

C. (2 x 96.500 x 108) /10

D. (2 x 108 x 10 x 60 x 60) / 96.500

E. (2 x 96.500 x 108) /60 x 60 x 10

PEMBAHASAN

Reaksi yang terjadi,

di katoda : Ag⁺_(aq) + e → Ag_(s)

di anoda : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e

Massa perak yang dihasilkan dapat dicari dengan menggunakan Hukum I Faraday.

w = (i x t x Ar)/(96.500 x biloks) = (10 A x 2 x 60 x 60 detik x 108) / (96.500 x 1)

Jawaban yang tepat adalah opsi D.

6. Dalam elektrolisis larutan CuSO₄ dengan elektroda inert dihasilkan 224 mL gas (STP) di anoda. Massa endapan yang didapat di katoda adalah ....(Ar Cu = 63,5).

A. 6,35 gram

B. 1,27 gram

C. 0,64 gram

D. 0,32 gram

E. 0,127 gram

PEMBAHASAN

Reaksi yang terjadi,

di katoda : Cu²⁺_(aq) + e → Cu_(s)

di anoda : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e

Volum gas yang dimaksud adalah gas oksigen (satu-satunya gas yang ada di reaksi), dimana volumenya 224 mL STP) = 0,224 L

Jumlah mol gas O₂ = volume/Vm = (0,224 L )/(22,4 L/mol) = 0,01 mol O₂

Mol elektron (anoda) = 4 x mol O₂ (perbandingan koefisien) = 0,04 mol

Karena mol elektron baik di anoda dan katoda sama, maka mol elektron (katoda) = 0,04 mol

Maka, mol logam Cu = 1/2 x 0,04 mol = 0,02 mol

Massa logam Cu = mol Cu x Ar Cu = 0,02 x 63,5

= 1,27 gram

Jawaban yang tepat adalah opsi B.

7. Ke dalam 2 sel larutan ZnSO₄ dan larutan CuSO₄ yang dihubungkan secara seri dialirkan arus listrik ternyata diendapkan 16,25 gram seng. Jika Ar Zn = 65 dan Ar Cu = 63,5 maka banyaknya tembaga yang mengendap adalah ....

A. 7,94 gram

B. 15,88 gram

C. 23,82 gram

D. 31,75 gram

E. 39,69 gram

PEMBAHASAN

Soal ini merupakan aplikasi dari Hukum Faraday II, dimana :

massa I : massa II = massa equivalen I : massa ekuivalen II.

Misalkan istilah I untuk Zn dan II untuk Ag.

Maka,

(massa Zn)/(massa Cu)= (massa equivalen Zn)/(massa equivalen Cu)

(16,25 gram)/(massa Cu)= (65/2)/(63,5/2)

Massa Cu = 15,875 gram

Jawaban yang tepat adaah opsi B.

8. Pada elektrolisis larutan timbal (II) klorida digunakan arus listrik sebesar 2 ampere dan menghasilkan sebanyak 2,07 gram endapan timbal di katoda. Waktu yang dibutuhkan pada proses elektrolisis tersebut adalah …. (Ar Pb = 207 g/mol, 1 Faraday = 96.500 C)

A. 193 detik

B. 482,5 detik

C. 965 detik

D. 4825 detik

E. 9650 detik

PEMBAHASAN

Sesuai dengan Hukum Faraday I:

Massa zat dihasilkan (w) = Q/F

Maka, w = (i x t x Ar)/(96.500 x biloks)

= (2 x t x 207)/(96.500 x 2)

t = (2 x 96.500 x 2,07)/(2 x 207)

= 965 detik

Jawaban yang tepat adalah opsi C.

9. Sebanyak 5 L larutan CdSO₄ dielektrolisis menggunakan elektroda karbon dengan muatan listrik 965 C. Besarnya pH yang dihasilkan pada elektrolisis tersebut adalah ….

A. 2 – log 2

B. 3 – log 2

C. 4 – log 2

D. 10 + log 2

E. 11 + log 2

PEMBAHASAN

Reaksi yang terjadi,

di katoda : Cd²⁺_(aq) + 2e → Cd_(s)

di anoda : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e

Untuk menentukan pH, kita ingat rumusnya terlebih dahulu, pH = - log ([H⁺], artinya untuk menjawab pertanyaan ini, kita cukup menganalisa dari reaksi yang terjadi di anoda.

Langkah-langkahnya:

tentukan mol elektron, dimana mol = Q/F,

= (965 C)/(96500 C/mol) = 0,01 mol H⁺

berdarkan reaksi : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e, terlihat bahwa mol elektron = mol ion H⁺ karena memiliki koefisien yang sama, jadi mol ion H+ = 0,01 mol. Lalu lanjutkan dengan menentkan konsentrasi ion H⁺, dimana [H⁺] = mol /volume = (0,01 mol) / (5 L) = 2 x 10^-3 mol/L

maka, pH larutan yang terjadi adalah – log 2 x 10^-3 = 3 – log 2

Jawaban yang tepat adalah opsi B.

10. Pada elektrolisis larutan MSO₄ menggunakan elektroda karbon ,terbentuk endapan logam M sebanyak 0,295 gram. Apabila larutan hasil elektrolisis dapat dinetralkan oleh 50 mL larutan NaOH 0,2 M, maka massa atom realtif (Ar) logam M adalah ….

A. 23

B. 40

C. 52

D. 59

E. 65

PEMBAHASAN

Reaksi yang terjadi,

di katoda : M²⁺_(aq) + 2e → M_(s)

di anoda : 2H₂O_(l) → 4H⁺_(aq) + O_2(l) + 4e

Kita analisa datanya dari bagian akhir. Dikatakan bahwa hasil elektrolisis dinetralkan dengan NaOH (OH^-), artinya spesi yang dapat dinetralkan oleh ion OH^- yang berasal dari NaOH adalah ion H⁺. Ion H⁺ sendiri dihasilkan pada reaksi di anoda.

mol NaOH = 50 mL x 0,2 M = 10 mmol = 0,01 mol

maka mol ion H⁺ = 0,01 mol (dinetralkan)

karena ion H⁺ = 0,01 mol, maka mol e (pada anoda) = 0,01 mol. (koefisien sama).

perlu diingat, pada eletrolisis, mol elektron di anoda = mol elektron di katoda, sehingga mol elektron di katoda = 0,01 mol.

mol logam M = 1/2 mol e = 1/2 x 0,01 = 0,005 mol

Ar logam M = massa M/mol M = 0,295/0,005 = 59 gram/mol

Jawaban yang tepat adalah opsi D.

Sumber soal : buku Paket Kimia Erlangga - Unggul Sudarmo

Demikian soal pembahasan tentang elektrolisis. Semoga bermanfaat terutama buat kalian yang sedang mempelajari materi ini. Terima kasih.

Salam.

5NChemistry