Kumpulan Soal Kimia Sel Elektrolisis: Pilihan Ganda, Esai, dan Pembahasan Lengkap

By Posted on

Kumpulan Soal Kimia Sel Elektrolisis

Halo para pelajar! Siap menguasai materi sel elektrolisis? Sel elektrolisis adalah salah satu konsep penting dalam kimia yang membahas perubahan energi listrik menjadi energi kimia melalui reaksi redoks. Untuk membantu Anda memahami lebih dalam, kami telah menyiapkan kumpulan soal kimia sel elektrolisis yang komprehensif, meliputi pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan mencocokkan. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan singkat agar Anda dapat belajar secara mandiri dan efektif. Mari kita mulai!

A. Soal Pilihan Ganda

  1. Pada elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode inert, reaksi yang terjadi di katoda adalah …
    A. 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
    B. 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻
    C. Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s)
    D. 4OH⁻(aq) → O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻
    E. 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻
  2. Massa tembaga (Ar Cu = 63,5) yang diendapkan di katoda pada elektrolisis larutan CuSO₄ dengan arus 10 A selama 965 detik adalah … (1 F = 96500 C/mol)
    A. 3,175 gram
    B. 6,35 gram
    C. 12,7 gram
    D. 25,4 gram
    E. 31,75 gram
  3. Jika larutan Na₂SO₄ dielektrolisis menggunakan elektrode Pt, gas yang dihasilkan di anoda adalah …
    A. Na
    B. SO₂
    C. H₂
    D. O₂
    E. SO₃
  4. Pada elektrolisis leburan Al₂O₃, jika dihasilkan 0,9 gram Al (Ar Al = 27), maka muatan listrik yang digunakan adalah … (F = 96500 C/mol)
    A. 3216,7 C
    B. 9650 C
    C. 96500 C
    D. 289500 C
    E. 321670 C
  5. Penyepuhan logam menggunakan prinsip sel elektrolisis. Logam yang akan disepuh diletakkan sebagai …
    A. Anoda
    B. KatodaD. Jembatan garam
    E. Sumber arus
  6. Pada elektrolisis larutan KI dengan elektrode karbon, reaksi yang terjadi di anoda adalah …
    A. 2K⁺ + 2e⁻ → 2K
    B. 2I⁻ → I₂ + 2e⁻
    C. 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
    D. 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻
    E. K → K⁺ + e⁻
  7. Berapa Faraday listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 1 mol perak (Ag) dari larutan AgNO₃?
    A. 0,5 F
    B. 1 F
    C. 2 F
    D. 3 F
    E. 4 F
  8. Sel elektrolisis berbeda dengan sel Volta karena …
    A. Sel elektrolisis mengubah energi kimia menjadi listrik
    B. Sel elektrolisis memerlukan sumber listrik dari luar
    C. Sel elektrolisis menghasilkan listrik secara spontan
    D. Anoda pada sel elektrolisis bermuatan negatif
    E. Katoda pada sel elektrolisis bermuatan positif
  9. Pada elektrolisis larutan H₂SO₄ encer dengan elektrode Pt, gas yang dihasilkan di katoda adalah …
    A. SO₂
    B. O₂
    C. H₂
    D. SO₃
    E. H₂S
  10. Jika arus 0,5 A dialirkan selama 3860 detik melalui larutan NiCl₂, massa nikel (Ar Ni = 59) yang diendapkan adalah …
    A. 0,295 gram
    B. 0,59 gram
    C. 1,18 gram
    D. 2,36 gram
    E. 2,95 gram
  11. Logam berikut yang tidak dapat diperoleh melalui elektrolisis leburan garamnya adalah …
    A. Na
    B. K
    C. Al
    D. Cu
    E. Mg
  12. Pada elektrolisis larutan MgCl₂ dengan elektrode karbon, spesi yang akan teroksidasi di anoda adalah …
    A. Mg²⁺
    B. Cl⁻
    C. H₂O
    D. Mg
    E. H⁺
  13. Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan pada elektrode berbanding lurus dengan …
    A. Massa ekuivalen zat
    B. Kuadrat kuat arus listrik
    C. Waktu elektrolisis
    D. Jumlah muatan listrik yang mengalir
    E. Volume gas yang dihasilkan
  14. Jika 2 Faraday listrik dialirkan ke dalam larutan ZnSO₄, maka jumlah mol Zn (Ar Zn = 65) yang akan diendapkan adalah …
    A. 0,5 mol
    B. 1 mol
    C. 2 mol
    D. 4 mol
    E. 65 mol
  15. Proses pemurnian tembaga secara elektrolisis dikenal sebagai …
    A. Elektroplating
    B. Elektrowinning
    C. Elektrolisis air
    D. Refinasi elektrolitik
    E. Galvanisasi
  16. Pada elektrolisis larutan AgNO₃ dengan elektrode Pt, reaksi di katoda menghasilkan …
    A. Ag
    B. H₂
    C. O₂
    D. NO₂
    E. Ag₂O
  17. Berapa Coulomb muatan listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 0,1 mol aluminium (Al³⁺)? (F = 96500 C/mol)
    A. 9650 C
    B. 19300 C
    C. 28950 C
    D. 96500 C
    E. 289500 C
  18. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil elektrolisis suatu larutan, kecuali …
    A. Jenis elektrode
    B. Konsentrasi elektrolit
    C. Kuat arus listrik
    D. Waktu elektrolisis
    E. Tekanan atmosfer
  19. Pada elektrolisis leburan CaCl₂, reaksi yang terjadi di anoda adalah …
    A. Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca
    B. 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
    C. 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
    D. 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻
    E. Ca → Ca²⁺ + 2e⁻
  20. Jika elektrolisis larutan NaCl menghasilkan 11,2 liter gas Cl₂ (STP), maka volume gas H₂ yang dihasilkan (STP) adalah …
    A. 5,6 liter
    B. 11,2 liter
    C. 22,4 liter
    D. 33,6 liter
    E. 44,8 liter

B. Soal Isian Singkat

  1. Perubahan energi yang terjadi pada sel elektrolisis adalah dari energi listrik menjadi energi ____.
  2. Pada sel elektrolisis, elektrode yang mengalami reaksi oksidasi disebut ____.
  3. Jumlah zat yang diendapkan pada elektrode pada elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum ____.
  4. Untuk elektrolisis larutan NaCl, jika digunakan elektrode aktif seperti Cu, maka Cu akan mengalami ____ di anoda.
  5. Jika larutan AgNO₃ dielektrolisis, maka logam ____ akan mengendap di katoda.

C. Soal Uraian

  1. Jelaskan perbedaan mendasar antara sel elektrolisis dan sel volta, termasuk arah aliran elektron dan jenis reaksi yang terjadi.
  2. Hitunglah massa perak (Ar Ag = 108) yang diendapkan di katoda jika arus sebesar 5 A dialirkan selama 1930 detik ke dalam larutan AgNO₃. (F = 96500 C/mol)
  3. Jelaskan mengapa pada elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode inert, gas H₂ dihasilkan di katoda dan bukan logam Na. Tuliskan reaksinya.
  4. Bagaimana pengaruh jenis elektrode (inert vs. aktif) terhadap reaksi yang terjadi di anoda pada elektrolisis larutan? Berikan contoh.
  5. Suatu larutan CrCl₃ dielektrolisis dengan arus 10 A selama 965 detik. Hitunglah volume gas Cl₂ yang dihasilkan di anoda pada keadaan STP. (Ar Cl = 35,5; 1 mol gas pada STP = 22,4 L)

D. Soal Mencocokkan

Pasangkan istilah berikut dengan definisi yang tepat:

  1. Istilah:

    1. Anoda
    2. Katoda

    Definisi:

    1. Elektrode tempat terjadinya reduksi.
    2. Elektrode tempat terjadinya oksidasi.

    Pasangan yang tepat adalah: a-___, b-___

  2. Istilah:

    1. Hukum Faraday I
    2. Hukum Faraday II

    Definisi:

    1. Massa zat yang diendapkan berbanding lurus dengan massa ekuivalennya jika dialiri arus yang sama.
    2. Massa zat yang diendapkan berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir.

    Pasangan yang tepat adalah: a-___, b-___

Kunci Jawaban dan Pembahasan

A. Kunci Jawaban Pilihan Ganda

  1. A. 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
    Pembahasan: Pada elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode inert, ion Na⁺ adalah kation golongan IA yang sukar direduksi. Oleh karena itu, air yang akan direduksi di katoda.
  2. A. 3,175 gram
    Pembahasan: Muatan listrik (Q) = I × t = 10 A × 965 s = 9650 C. Mol elektron = Q / F = 9650 C / 96500 C/mol = 0,1 mol e⁻. Reaksi di katoda: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. Jadi, mol Cu = mol e⁻ / 2 = 0,1 / 2 = 0,05 mol. Massa Cu = mol × Ar = 0,05 mol × 63,5 g/mol = 3,175 gram.
  3. D. O₂
    Pembahasan: Larutan Na₂SO₄ mengandung anion SO₄²⁻ (sisa asam oksi) dan kation Na⁺ (golongan IA). Elektrode Pt adalah inert. Di katoda, air direduksi (karena Na⁺ sukar direduksi). Di anoda, karena SO₄²⁻ sukar dioksidasi dan elektrode inert, maka air yang akan dioksidasi menghasilkan O₂.
  4. B. 9650 C
    Pembahasan: Reaksi di katoda: Al³⁺ + 3e⁻ → Al. Mol Al = massa / Ar = 0,9 g / 27 g/mol = 1/30 mol. Mol elektron = 3 × mol Al = 3 × (1/30) = 0,1 mol e⁻. Muatan listrik (Q) = mol e⁻ × F = 0,1 mol × 96500 C/mol = 9650 C.
  5. B. Katoda
    Pembahasan: Pada penyepuhan, benda yang akan disepuh (dilapisi logam lain) diletakkan sebagai katoda agar terjadi reaksi reduksi dan pengendapan logam pelapis di permukaannya.
  6. B. 2I⁻ → I₂ + 2e⁻
    Pembahasan: Pada elektrolisis larutan KI dengan elektrode karbon (inert), kation K⁺ sukar direduksi, sehingga air direduksi di katoda. Anion I⁻ lebih mudah dioksidasi dibandingkan air, sehingga I⁻ akan teroksidasi di anoda.
  7. B. 1 F
    Pembahasan: Reaksi di katoda untuk AgNO₃: Ag⁺ + e⁻ → Ag. Untuk mengendapkan 1 mol Ag, diperlukan 1 mol elektron, yang setara dengan 1 Faraday.
  8. B. Sel elektrolisis memerlukan sumber listrik dari luar
    Pembahasan: Sel elektrolisis adalah sel non-spontan yang memerlukan energi listrik dari luar untuk menjalankan reaksi redoks. Sel Volta adalah sel spontan yang menghasilkan energi listrik.
  9. C. H₂
    Pembahasan: Larutan H₂SO₄ encer mengandung H⁺ dan SO₄²⁻. Elektrode Pt inert. Di katoda, H⁺ akan direduksi menjadi H₂ (2H⁺ + 2e⁻ → H₂). Jika konsentrasi H⁺ sangat rendah, air juga bisa direduksi.
  10. B. 0,59 gram
    Pembahasan: Muatan listrik (Q) = I × t = 0,5 A × 3860 s = 1930 C. Mol elektron = Q / F = 1930 C / 96500 C/mol = 0,02 mol e⁻. Reaksi di katoda: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni. Mol Ni = mol e⁻ / 2 = 0,02 / 2 = 0,01 mol. Massa Ni = mol × Ar = 0,01 mol × 59 g/mol = 0,59 gram.
  11. D. Cu
    Pembahasan: Logam-logam golongan IA (Na, K), IIA (Mg), dan Al dapat diperoleh melalui elektrolisis leburan garamnya karena potensial reduksinya sangat rendah dan tidak dapat direduksi dari larutan berair. Cu memiliki potensial reduksi yang lebih tinggi dan dapat direduksi dari larutan berair.
  12. B. Cl⁻
    Pembahasan: Pada elektrolisis larutan MgCl₂ dengan elektrode karbon (inert), kation Mg²⁺ sukar direduksi, sehingga air direduksi di katoda. Anion Cl⁻ lebih mudah dioksidasi dibandingkan air, sehingga Cl⁻ akan teroksidasi di anoda.
  13. D. Jumlah muatan listrik yang mengalir
    Pembahasan: Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan (w) berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik (Q) yang mengalir: w = (e × Q) / F.
  14. B. 1 mol
    Pembahasan: Reaksi di katoda: Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn. Untuk mengendapkan 1 mol Zn, diperlukan 2 mol elektron. Jika dialirkan 2 Faraday (setara dengan 2 mol elektron), maka akan mengendapkan 1 mol Zn.
  15. D. Refinasi elektrolitik
    Pembahasan: Refinasi elektrolitik adalah proses pemurnian logam, seperti tembaga, menggunakan prinsip elektrolisis.
  16. A. Ag
    Pembahasan: Pada elektrolisis larutan AgNO₃ dengan elektrode Pt, kation Ag⁺ lebih mudah direduksi dibandingkan air, sehingga Ag⁺ akan direduksi menjadi logam perak (Ag) di katoda.
  17. C. 28950 C
    Pembahasan: Reaksi: Al³⁺ + 3e⁻ → Al. Untuk mengendapkan 0,1 mol Al, diperlukan 3 × 0,1 = 0,3 mol elektron. Muatan listrik (Q) = mol e⁻ × F = 0,3 mol × 96500 C/mol = 28950 C.
  18. E. Tekanan atmosfer
    Pembahasan: Tekanan atmosfer umumnya tidak mempengaruhi hasil elektrolisis secara signifikan, kecuali jika produk berupa gas yang kelarutannya dipengaruhi tekanan. Faktor utama adalah jenis elektrode, konsentrasi, kuat arus, dan waktu.
  19. B. 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
    Pembahasan: Pada elektrolisis leburan CaCl₂, tidak ada air. Kation Ca²⁺ direduksi di katoda, dan anion Cl⁻ dioksidasi di anoda.
  20. B. 11,2 liter
    Pembahasan: Reaksi elektrolisis NaCl:
    Katoda: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
    Anoda: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
    Perbandingan mol Cl₂ : H₂ = 1 : 1. Jika volume Cl₂ = 11,2 L (STP), maka volume H₂ juga 11,2 L (STP).

B. Kunci Jawaban Isian Singkat

  1. kimia
  2. anoda
  3. Faraday I
  4. oksidasi (atau teroksidasi)
  5. perak (Ag)

C. Kunci Jawaban Uraian

  1. Perbedaan Sel Elektrolisis dan Sel Volta:
    • Sel Elektrolisis: Mengubah energi listrik menjadi energi kimia (reaksi non-spontan). Membutuhkan sumber listrik dari luar. Anoda bermuatan positif (tempat oksidasi), katoda bermuatan negatif (tempat reduksi). Elektron mengalir dari sumber listrik ke katoda, dan dari anoda ke sumber listrik.
    • Sel Volta: Mengubah energi kimia menjadi energi listrik (reaksi spontan). Menghasilkan listrik. Anoda bermuatan negatif (tempat oksidasi), katoda bermuatan positif (tempat reduksi). Elektron mengalir dari anoda ke katoda melalui sirkuit luar.
  2. Perhitungan massa perak:
    • Muatan listrik (Q) = I × t = 5 A × 1930 s = 9650 C.
    • Mol elektron = Q / F = 9650 C / 96500 C/mol = 0,1 mol e⁻.
    • Reaksi di katoda: Ag⁺ + e⁻ → Ag.
    • Dari reaksi, 1 mol e⁻ menghasilkan 1 mol Ag. Jadi, 0,1 mol e⁻ menghasilkan 0,1 mol Ag.
    • Massa Ag = mol × Ar = 0,1 mol × 108 g/mol = 10,8 gram.
  3. Penjelasan produksi H₂ di katoda:
    Pada elektrolisis larutan NaCl, kation yang ada adalah Na⁺. Na⁺ merupakan ion golongan IA yang memiliki potensial reduksi sangat negatif (E°red Na⁺/Na = -2,71 V), yang berarti sangat sulit direduksi. Dalam larutan berair, air (H₂O) memiliki potensial reduksi yang lebih tinggi (E°red H₂O/H₂ = -0,83 V pada pH 7). Karena air lebih mudah direduksi dibandingkan Na⁺, maka air akan direduksi di katoda menghasilkan gas H₂ dan ion OH⁻.
    Reaksi di katoda: 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
  4. Pengaruh jenis elektrode di anoda:
    • Elektrode inert (misal Pt, C): Elektrode inert tidak ikut bereaksi. Yang teroksidasi di anoda adalah anion (kecuali sisa asam oksi seperti SO₄²⁻, NO₃⁻) atau molekul air.
      • Contoh: Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode Pt. Anion Cl⁻ akan teroksidasi: 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻.
      • Contoh: Elektrolisis larutan Na₂SO₄ dengan elektrode Pt. Air akan teroksidasi (karena SO₄²⁻ sukar dioksidasi): 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻.
    • Elektrode aktif (misal Cu, Ni, Ag): Elektrode aktif akan ikut bereaksi (teroksidasi) jika potensial oksidasinya lebih rendah (lebih mudah teroksidasi) daripada anion atau air dalam larutan.
      • Contoh: Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode anoda Cu. Logam Cu akan teroksidasi: Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻.
  5. Perhitungan volume gas Cl₂:
    • Muatan listrik (Q) = I × t = 10 A × 965 s = 9650 C.
    • Mol elektron = Q / F = 9650 C / 96500 C/mol = 0,1 mol e⁻.
    • Reaksi di anoda (CrCl₃, elektrode inert): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻.
    • Dari reaksi, 2 mol e⁻ menghasilkan 1 mol Cl₂.
    • Mol Cl₂ = mol e⁻ / 2 = 0,1 mol / 2 = 0,05 mol.
    • Volume Cl₂ pada STP = mol × 22,4 L/mol = 0,05 mol × 22,4 L/mol = 1,12 liter.

D. Kunci Jawaban Mencocokkan

  1. Pasangan yang tepat adalah: a-ii, b-i
  2. Pasangan yang tepat adalah: a-ii, b-i

Related posts:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *