Kumpulan Soal Kimia Elektrolisis Air dan Pembahasannya (Lengkap 32 Soal)

Pilihan Ganda

1. Proses penguraian senyawa kimia menggunakan energi listrik disebut…
   • A. Elektrolisis
   • B. Elektrolit
   • C. Elektrodialisis
   • D. Elektroforesis
   Jawaban: A
   Pembahasan: Elektrolisis adalah proses penguraian suatu zat dengan menggunakan arus listrik.
2. Pada elektrolisis air, gas yang dihasilkan di katoda adalah…
   • A. Oksigen
   • B. Hidrogen
   • C. Klorin
   • D. Karbon dioksida
   Jawaban: B
   Pembahasan: Di katoda, terjadi reaksi reduksi. Untuk elektrolisis air, H₂O akan tereduksi menjadi gas H₂ dan ion OH⁻.
3. Reaksi yang terjadi di anoda pada elektrolisis air adalah…
   • A. 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
   • B. 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻
   • C. 2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g)
   • D. O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l)
   Jawaban: B
   Pembahasan: Anoda adalah elektroda tempat terjadinya oksidasi. Pada elektrolisis air, air teroksidasi menjadi gas O₂ dan ion H⁺.
4. Elektrolit yang paling umum digunakan untuk elektrolisis air adalah…
   • A. Air murni
   • B. Larutan NaCl
   • C. Larutan H₂SO₄ encer
   • D. Larutan gula
   Jawaban: C
   Pembahasan: Air murni memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah. Penambahan sedikit asam (seperti H₂SO₄) atau basa akan meningkatkan konduktivitas dan mempercepat proses elektrolisis. NaCl akan menghasilkan Cl₂ di anoda.
5. Berapa perbandingan volume gas H₂ dan O₂ yang dihasilkan dari elektrolisis air?
   • A. 1:1
   • B. 1:2
   • C. 2:1
   • D. 2:3
   Jawaban: C
   Pembahasan: Dari reaksi 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g), perbandingan mol H₂:O₂ adalah 2:1. Berdasarkan hukum Avogadro, perbandingan mol sama dengan perbandingan volume untuk gas pada suhu dan tekanan yang sama.
6. Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang dihasilkan pada elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan…
   • A. Massa molar zat
   • B. Jumlah mol elektron yang terlibat
   • C. Kuat arus listrik dan waktu elektrolisis
   • D. Volume larutan elektrolit
   Jawaban: C
   Pembahasan: Hukum Faraday I menyatakan m = e × I × t / F, di mana m adalah massa, e adalah berat ekuivalen, I adalah kuat arus, t adalah waktu, dan F adalah konstanta Faraday. Jadi, massa berbanding lurus dengan kuat arus dan waktu.
7. Jika 0,5 mol elektron dialirkan dalam elektrolisis air, berapa mol gas H₂ yang dihasilkan?
   • A. 0,25 mol
   • B. 0,5 mol
   • C. 1,0 mol
   • D. 2,0 mol
   Jawaban: A
   Pembahasan: Reaksi di katoda: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻. Untuk menghasilkan 1 mol H₂, dibutuhkan 2 mol elektron. Jadi, 0,5 mol elektron akan menghasilkan 0,5/2 = 0,25 mol H₂.
8. Konstanta Faraday (F) memiliki nilai sekitar…
   • A. 96500 C/mol
   • B. 6,022 × 10²³ mol⁻¹
   • C. 8,314 J/mol·K
   • D. 1,602 × 10⁻¹⁹ C
   Jawaban: A
   Pembahasan: Konstanta Faraday adalah muatan listrik yang dibawa oleh satu mol elektron, yaitu sekitar 96500 Coulomb per mol elektron.
9. Elektrolisis air termasuk jenis reaksi…
   • A. Asam-basa
   • B. Pengendapan
   • C. Redoks
   • D. Substitusi
   Jawaban: C
   Pembahasan: Elektrolisis melibatkan transfer elektron, yaitu oksidasi (di anoda) dan reduksi (di katoda), sehingga termasuk reaksi redoks.
10. Apa fungsi penambahan elektrolit pada proses elektrolisis air?
    • A. Menurunkan titik didih air
    • B. Meningkatkan konduktivitas listrik air
    • C. Mencegah korosi elektroda
    • D. Mengubah warna larutan
    Jawaban: B
    Pembahasan: Air murni adalah konduktor listrik yang buruk. Penambahan elektrolit (seperti asam, basa, atau garam) menyediakan ion-ion bergerak yang diperlukan untuk menghantarkan arus listrik.
11. Dalam sel elektrolisis, elektroda positif disebut…
    • A. Katoda
    • B. Anoda
    • C. Garam jembatan
    • D. Jembatan volta
    Jawaban: B
    Pembahasan: Anoda adalah elektroda positif dalam sel elektrolisis, tempat terjadinya reaksi oksidasi.
12. Jika kuat arus 2 A dialirkan selama 965 detik pada elektrolisis air, berapa mol elektron yang terlibat?
    • A. 0,01 mol
    • B. 0,02 mol
    • C. 0,05 mol
    • D. 0,1 mol
    Jawaban: B
    Pembahasan: Muatan listrik (Q) = I × t = 2 A × 965 s = 1930 C. Jumlah mol elektron = Q / F = 1930 C / 96500 C/mol = 0,02 mol.
13. Salah satu aplikasi elektrolisis air adalah untuk produksi…
    • A. Pupuk
    • B. Bahan bakar hidrogen
    • C. Plastik
    • D. Baja
    Jawaban: B
    Pembahasan: Elektrolisis air menghasilkan gas hidrogen, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar bersih.
14. Jika suatu larutan elektrolit menghasilkan gas Cl₂ di anoda, maka kemungkinan elektrolit tersebut mengandung ion…
    • A. OH⁻
    • B. SO₄²⁻
    • C. Cl⁻
    • D. NO₃⁻
    Jawaban: C
    Pembahasan: Ion Cl⁻ akan teroksidasi di anoda membentuk gas Cl₂ (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻). Ion-ion lain seperti OH⁻, SO₄²⁻, dan NO₃⁻ akan sulit teroksidasi dibandingkan air jika konsentrasi Cl⁻ tinggi.
15. Elektrolisis leburan NaCl akan menghasilkan…
    • A. H₂ di katoda, O₂ di anoda
    • B. Na di katoda, Cl₂ di anoda
    • C. Na di katoda, O₂ di anoda
    • D. H₂ di katoda, Cl₂ di anoda
    Jawaban: B
    Pembahasan: Dalam leburan NaCl, tidak ada air. Ion Na⁺ akan direduksi di katoda menjadi Na, dan ion Cl⁻ akan dioksidasi di anoda menjadi Cl₂.
16. Volume gas H₂ yang dihasilkan pada STP (Standard Temperature and Pressure) jika 0,1 mol elektron dialirkan dalam elektrolisis air adalah… (Volume molar gas pada STP = 22,4 L/mol)
    • A. 1,12 L
    • B. 2,24 L
    • C. 0,56 L
    • D. 4,48 L
    Jawaban: A
    Pembahasan: Reaksi di katoda: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻. Untuk menghasilkan 1 mol H₂, dibutuhkan 2 mol elektron. Jadi, 0,1 mol elektron akan menghasilkan 0,1/2 = 0,05 mol H₂. Volume H₂ = 0,05 mol × 22,4 L/mol = 1,12 L.
17. Mengapa elektroda inert (misalnya platina atau grafit) sering digunakan dalam elektrolisis?
    • A. Agar tidak bereaksi dengan elektrolit
    • B. Agar harganya murah
    • C. Agar konduktivitasnya tinggi
    • D. Agar mudah dibentuk
    Jawaban: A
    Pembahasan: Elektroda inert tidak ikut serta dalam reaksi kimia, hanya berfungsi sebagai penghantar elektron, sehingga produk elektrolisis murni berasal dari elektrolit.
18. Jika reaksi di katoda adalah Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s), maka proses ini adalah…
    • A. Elektrolisis air
    • B. Penyepuhan tembaga
    • C. Pemurnian air
    • D. Produksi oksigen
    Jawaban: B
    Pembahasan: Reaksi ini menunjukkan deposisi tembaga dari ion Cu²⁺, yang merupakan prinsip dasar penyepuhan tembaga.
19. Berapa elektron yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol O₂ dari elektrolisis air?
    • A. 1 mol
    • B. 2 mol
    • C. 3 mol
    • D. 4 mol
    Jawaban: D
    Pembahasan: Reaksi di anoda: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻. Untuk menghasilkan 1 mol O₂, dibutuhkan 4 mol elektron.
20. Jika elektrolisis air dilakukan dengan larutan H₂SO₄ encer, ion apakah yang akan tereduksi di katoda?
    • A. H₂O
    • B. SO₄²⁻
    • C. H⁺
    • D. O₂
    Jawaban: C
    Pembahasan: Dalam larutan asam, konsentrasi H⁺ tinggi. H⁺ akan lebih mudah direduksi di katoda dibandingkan air (2H⁺ + 2e⁻ → H₂(g)).

Isian Singkat

1. Proses elektrolisis mengubah energi listrik menjadi energi __________.
   Jawaban: Kimia
2. Elektrolisis air menghasilkan gas hidrogen di elektroda __________.
   Jawaban: Katoda
3. Massa zat yang dihasilkan pada elektroda berbanding lurus dengan muatan listrik yang dialirkan, ini adalah bunyi Hukum Faraday ke-__________.
   Jawaban: Satu (atau I)
4. Jika arus listrik 5 A dialirkan selama 10 menit, total muatan listrik yang mengalir adalah __________ Coulomb.
   Jawaban: 3000
5. Pada elektrolisis air, pH larutan di sekitar anoda akan cenderung __________.
   Jawaban: Menurun

Uraian

1. Jelaskan prinsip dasar elektrolisis air lengkap dengan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda!
   Jawaban: Elektrolisis air adalah proses penguraian molekul air (H₂O) menjadi gas hidrogen (H₂) dan gas oksigen (O₂) menggunakan energi listrik. Proses ini terjadi dalam sel elektrolisis yang terdiri dari dua elektroda (anoda dan katoda) yang dicelupkan dalam larutan elektrolit (biasanya air yang ditambahkan sedikit asam/basa untuk meningkatkan konduktivitas) dan dihubungkan ke sumber arus searah. Di Katoda (elektroda negatif): Terjadi reaksi reduksi. Molekul air menerima elektron dan tereduksi menjadi gas hidrogen dan ion hidroksida. Reaksi: 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq). Di Anoda (elektroda positif): Terjadi reaksi oksidasi. Molekul air kehilangan elektron dan teroksidasi menjadi gas oksigen dan ion hidrogen. Reaksi: 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻. Reaksi keseluruhan: 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g).
2. Mengapa air murni tidak dapat dielektrolisis secara efisien tanpa penambahan elektrolit? Jelaskan peran elektrolit dalam proses ini.
   Jawaban: Air murni adalah konduktor listrik yang sangat buruk karena hanya sebagian kecil molekul air yang terionisasi menjadi H⁺ dan OH⁻. Tanpa adanya ion-ion bergerak dalam jumlah yang memadai, arus listrik tidak dapat mengalir secara efektif. Penambahan elektrolit (seperti asam sulfat encer, KOH, atau NaCl) akan menyediakan ion-ion bebas yang dapat bergerak dalam larutan. Ion-ion ini akan membawa muatan listrik, memungkinkan sirkuit listrik tertutup dan proses elektrolisis dapat berjalan dengan efisien. Elektrolit berfungsi sebagai media penghantar arus listrik.
3. Hitunglah massa tembaga (Ar = 63,5) yang mengendap di katoda jika arus 5 A dialirkan selama 30 menit ke dalam larutan CuSO₄. (F = 96500 C/mol).
   Jawaban: Muatan listrik (Q) = I × t = 5 A × (30 × 60) s = 5 A × 1800 s = 9000 C. Reaksi di katoda: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s). (Jumlah elektron = 2 mol per mol Cu). Mol elektron = Q / F = 9000 C / 96500 C/mol ≈ 0,09326 mol. Dari reaksi, 2 mol elektron menghasilkan 1 mol Cu. Mol Cu = Mol elektron / 2 = 0,09326 mol / 2 ≈ 0,04663 mol. Massa Cu = Mol Cu × Ar Cu = 0,04663 mol × 63,5 g/mol ≈ 2,96 g. Jadi, massa tembaga yang mengendap adalah sekitar 2,96 gram.
4. Sebutkan dan jelaskan dua aplikasi penting dari proses elektrolisis di industri selain produksi hidrogen.
   Jawaban: 1. Penyepuhan Logam (Electroplating): Proses elektrolisis digunakan untuk melapisi permukaan suatu benda (biasanya logam) dengan lapisan tipis logam lain. Tujuannya bisa untuk mencegah korosi, meningkatkan kekerasan, atau memperindah tampilan. Benda yang akan disepuh bertindak sebagai katoda, dan logam pelapis bertindak sebagai anoda (atau sumber ion logam). Contoh: penyepuhan perhiasan dengan emas atau perak. 2. Pemurnian Logam (Electrorefining): Proses ini digunakan untuk memurnikan logam mentah (impur) menjadi logam murni dengan kemurnian tinggi. Logam impur dijadikan anoda, sedangkan logam murni dijadikan katoda. Contoh: pemurnian tembaga, aluminium, atau seng. Logam impur akan teroksidasi di anoda, dan ion logam murni akan tereduksi dan mengendap di katoda.
5. Dalam elektrolisis air, jika volume gas hidrogen yang dihasilkan adalah 100 mL, berapa volume gas oksigen yang dihasilkan pada suhu dan tekanan yang sama? Jelaskan alasannya.
   Jawaban: Reaksi keseluruhan elektrolisis air adalah 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g). Dari persamaan stoikiometri ini, terlihat bahwa perbandingan mol gas hidrogen (H₂) terhadap gas oksigen (O₂) adalah 2:1. Berdasarkan Hukum Avogadro, pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan mol gas sama dengan perbandingan volume gas. Oleh karena itu, jika volume gas hidrogen yang dihasilkan adalah 100 mL, maka volume gas oksigen yang dihasilkan adalah setengahnya, yaitu 100 mL / 2 = 50 mL.

Menjodohkan

1. Pasangkan istilah berikut dengan definisinya yang tepat.
   Elektrolisis

   Proses penguraian senyawa dengan listrik

   Katoda

   Elektroda tempat reduksi

   Anoda

   Elektroda tempat oksidasi

   Hukum Faraday I

   Massa zat sebanding dengan Q
   Kunci: Lihat matchingPairs
2. Pasangkan produk elektrolisis berikut dengan elektroda tempat terbentuknya pada elektrolisis air.
   Gas H₂

   Katoda

   Gas O₂

   Anoda

   Ion H⁺

   Anoda

   Ion OH⁻

   Katoda
   Kunci: Lihat matchingPairs