soal kimia dan hukum faraday 1

Hukum Faraday adalah salah satu pilar penting dalam studi elektrokimia, cabang kimia yang mempelajari hubungan antara energi listrik dan reaksi kimia. Khususnya, Hukum Faraday I atau Hukum Faraday Pertama, memberikan dasar kuantitatif untuk memahami proses elektrolisis, yaitu penggunaan energi listrik untuk mendorong reaksi kimia non-spontan. Artikel ini akan mengajak Anda untuk menjelajahi konsep-konsep kunci di balik Hukum Faraday I, termasuk bagaimana massa zat yang diendapkan atau dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir. Anda akan mempelajari tentang konstanta Faraday, arus listrik, waktu elektrolisis, serta massa ekuivalen suatu zat. Pemahaman mendalam mengenai hukum ini sangat krusial tidak hanya untuk akademisi tetapi juga dalam berbagai aplikasi industri seperti pelapisan logam (electroplating), pemurnian logam, dan produksi bahan kimia. Dengan berlatih soal-soal ini, Anda akan lebih menguasai perhitungan stoikiometri elektrolisis dan prinsip dasar yang mendasari fenomena elektrokimia. Siapkan diri Anda untuk menguji pemahaman Anda dengan berbagai jenis soal, mulai dari pilihan ganda hingga uraian, yang akan membantu Anda memahami secara komprehensif materi ini.

Kumpulan Contoh Soal soal kimia dan hukum faraday 1

Soal 1 (Pilihan Ganda)

Bunyi Hukum Faraday I adalah…

Massa zat yang diendapkan berbanding terbalik dengan waktu
Massa zat yang diendapkan berbanding terbalik dengan kuat arus
Massa zat yang diendapkan berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik
Massa zat yang diendapkan tidak bergantung pada jenis zat

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan atau dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir.

Soal 2 (Pilihan Ganda)

Berapa massa tembaga (Ar Cu = 63,5) yang diendapkan jika arus 10 A dialirkan selama 965 detik melalui larutan CuSO₄? (1 F = 96500 C/mol)

1,5875 g
3,175 g
6,35 g
12,7 g

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Untuk Cu²⁺, n = 2. Massa = (Ar × I × t) / (n × F) = (63,5 × 10 × 965) / (2 × 96500) = 3,175 g.

Soal 3 (Pilihan Ganda)

Arus listrik berapa Ampere yang diperlukan untuk mengendapkan 1,08 gram perak (Ar Ag = 108) dari larutan AgNO₃ dalam waktu 100 detik? (1 F = 96500 C/mol)

9,65 A
10 A
19,3 A
4,825 A

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Untuk Ag⁺, n = 1. Massa = (Ar × I × t) / (n × F). Jadi, I = (m × n × F) / (Ar × t) = (1,08 × 1 × 96500) / (108 × 100) = 9,65 A.

Soal 4 (Pilihan Ganda)

Apa yang dimaksud dengan elektrolisis?

Proses yang menghasilkan energi listrik dari reaksi kimia
Proses penggabungan atom-atom menjadi molekul
Proses pemisahan campuran secara fisik
Proses penggunaan energi listrik untuk reaksi kimia non-spontan

Kunci Jawaban:
D

Penjelasan: Elektrolisis adalah proses penggunaan energi listrik untuk mendorong reaksi kimia non-spontan.

Soal 5 (Pilihan Ganda)

Pada proses elektrolisis, di katoda akan terjadi…

Terjadi oksidasi
Terjadi reduksi
Tempat dilepaskannya elektron
Selalu bermuatan positif

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Katoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi (penangkapan elektron).

Soal 6 (Pilihan Ganda)

Pada proses elektrolisis, di anoda akan terjadi…

Terjadi reduksi
Menerima elektron
Terjadi oksidasi
Selalu bermuatan negatif

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Anoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (pelepasan elektron).

Soal 7 (Pilihan Ganda)

Nilai konstanta Faraday (F) adalah sekitar…

96500 C/mol
1 C/mol
1000 C/mol
6,022 × 10²³ C/mol

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Konstanta Faraday adalah muatan listrik yang dibawa oleh 1 mol elektron, sekitar 96500 Coulomb.

Soal 8 (Pilihan Ganda)

Berapa massa ekuivalen besi (Ar Fe = 56) jika diendapkan dari larutan FeCl₃?

56 g/mol
28 g/mol
18,67 g/mol
56/3 g/mol

Kunci Jawaban:
D

Penjelasan: Massa ekuivalen adalah massa zat per mol elektron yang terlibat. Untuk Fe³⁺, n = 3. Massa ekuivalen = Ar / n = 56 / 3.

Soal 9 (Pilihan Ganda)

Berapa jumlah muatan listrik yang mengalir jika arus 5 Ampere dialirkan selama 30 menit?

9000 C
150 C
1800 C
300 C

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Muatan listrik Q = I × t = 5 A × (30 × 60) s = 5 × 1800 C = 9000 C.

Soal 10 (Pilihan Ganda)

Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan 2,7 gram aluminium (Ar Al = 27) dari larutan AlCl₃ dengan arus 5 Ampere? (1 F = 96500 C/mol)

9650 detik
19300 detik
38600 detik
57900 detik

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Untuk Al³⁺, n = 3. Massa = (Ar × I × t) / (n × F). t = (m × n × F) / (Ar × I) = (2,7 × 3 × 96500) / (27 × 5) = 19300 detik.

Soal 11 (Pilihan Ganda)

Menurut Hukum Faraday I, massa zat yang diendapkan pada elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan…

Massa jenis larutan
Volume larutan
Kuat arus listrik dan waktu
Suhu larutan

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Massa zat yang diendapkan berbanding lurus dengan muatan listrik (Q), dan Q = I × t. Jadi, massa berbanding lurus dengan I dan t.

Soal 12 (Pilihan Ganda)

Berapa jumlah elektron (n) yang terlibat dalam pengendapan perak (Ag) dari larutan AgNO₃?

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Reaksi di katoda adalah reduksi Ag⁺ menjadi Ag. Untuk 1 mol Ag, dibutuhkan 1 mol elektron. Jadi, n = 1.

Soal 13 (Pilihan Ganda)

Berapa jumlah elektron (n) yang terlibat dalam pengendapan tembaga (Cu) dari larutan CuSO₄?

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Reaksi di katoda adalah reduksi Cu²⁺ menjadi Cu. Untuk 1 mol Cu, dibutuhkan 2 mol elektron. Jadi, n = 2.

Soal 14 (Pilihan Ganda)

Berapa jumlah elektron (n) yang terlibat dalam pengendapan emas (Au) dari larutan AuCl₃?

Kunci Jawaban:
D

Penjelasan: Reaksi di katoda adalah reduksi Au³⁺ menjadi Au. Untuk 1 mol Au, dibutuhkan 3 mol elektron. Jadi, n = 3.

Soal 15 (Pilihan Ganda)

Jika 1 Faraday listrik dialirkan melalui suatu larutan elektrolit, maka massa zat yang diendapkan pada elektroda adalah…

Massa ekuivalen zat
Massa molar zat
Setengah massa molar zat
Dua kali massa molar zat

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Muatan 1 mol elektron adalah 1 Faraday. Massa = (Ar × Q) / (n × F). Jika Q = 1 F, maka Massa = Ar / n.

Soal 16 (Pilihan Ganda)

Hitung massa nikel (Ar Ni = 58,7) yang diendapkan jika arus 5 Ampere dialirkan selama 1930 detik melalui larutan NiSO₄. (1 F = 96500 C/mol)

1,4675 g
5,87 g
2,935 g
11,74 g

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Massa = (Ar × I × t) / (n × F). Untuk Ni²⁺, n = 2. Massa = (58,7 × 5 × 1930) / (2 × 96500) = 2,935 g.

Soal 17 (Pilihan Ganda)

Berapa waktu yang diperlukan untuk mengalirkan muatan listrik sebesar 9650 Coulomb dengan kuat arus 10 Ampere?

96,5 detik
965 detik
9650 detik
96500 detik

Kunci Jawaban:
B

Penjelasan: Muatan listrik (Q) = I × t. Jadi, t = Q / I = 9650 C / 10 A = 965 detik.

Soal 18 (Pilihan Ganda)

Perhitungan kuantitatif massa zat yang diendapkan pada elektroda saat elektrolisis didasarkan pada…

Hukum Kekekalan Massa
Hukum Boyle
Hukum Gay-Lussac
Hukum Faraday

Kunci Jawaban:
D

Penjelasan: Hukum Faraday I dan II digunakan untuk perhitungan kuantitatif dalam elektrolisis. Hukum Kekekalan Massa tidak secara spesifik membahas kuantitas zat yang diendapkan berdasarkan listrik.

Soal 19 (Pilihan Ganda)

Istilah ‘electroplating’ dalam konteks Hukum Faraday I merujuk pada…

Pelapisan logam dengan logam lain menggunakan elektrolisis
Pencampuran dua logam untuk membentuk paduan
Penghilangan karat dari permukaan logam
Pencetakan logam menjadi bentuk tertentu

Kunci Jawaban:
A

Penjelasan: Elektroplating adalah proses pelapisan suatu logam dengan logam lain menggunakan metode elektrolisis.

Soal 20 (Pilihan Ganda)

Dalam elektrolisis, jika arus dan waktu sama, zat yang memiliki kecenderungan diendapkan lebih banyak adalah zat yang memiliki…

Massa molar yang lebih tinggi
Kuat arus yang lebih besar
Jumlah elektron (n) yang terlibat lebih sedikit
Waktu elektrolisis yang lebih singkat

Kunci Jawaban:
C

Penjelasan: Massa yang diendapkan berbanding lurus dengan massa ekuivalen (Ar/n). Semakin kecil n, semakin besar massa ekuivalen, sehingga semakin banyak massa yang diendapkan untuk muatan yang sama.

Soal 21 (Isian Singkat)

Proses penguraian senyawa kimia menggunakan energi listrik disebut __________.

Kunci Jawaban:
Elektrolisis

Soal 22 (Isian Singkat)

Elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi dalam sel elektrolisis adalah __________.

Kunci Jawaban:
Katoda

Soal 23 (Isian Singkat)

Reaksi yang terjadi di anoda selama elektrolisis adalah reaksi __________.

Kunci Jawaban:
Oksidasi

Soal 24 (Isian Singkat)

Nilai konstanta Faraday (dalam Coulomb per mol elektron) adalah sekitar __________.

Kunci Jawaban:
96500

Soal 25 (Isian Singkat)

Massa zat yang diendapkan oleh 1 Faraday listrik disebut __________ zat tersebut.

Kunci Jawaban:
Massa ekuivalen

Soal 26 (Uraian)

Jelaskan bunyi Hukum Faraday I dan berikan contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari atau industri.

Kunci Jawaban:
Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan atau dibebaskan pada suatu elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir melalui larutan. Rumusnya adalah m = (Ar × I × t) / (n × F) atau m = (E × Q) / F, di mana m adalah massa, Ar adalah massa atom relatif, I adalah kuat arus, t adalah waktu, n adalah jumlah elektron yang terlibat, F adalah konstanta Faraday, E adalah massa ekuivalen, dan Q adalah muatan listrik. Contoh penerapannya adalah pelapisan sendok garpu dengan perak (electroplating) atau pemurnian tembaga.

Soal 27 (Uraian)

Hitung waktu yang dibutuhkan untuk mengendapkan 63,5 gram tembaga (Ar Cu = 63,5) dari larutan CuSO₄ jika dialiri arus sebesar 5 Ampere. (1 F = 96500 C/mol)

Kunci Jawaban:
Untuk mengendapkan 1 mol Cu dari CuSO₄ (Cu²⁺), diperlukan 2 mol elektron. Massa 1 mol Cu = 63,5 g. Total muatan listrik = n × F = 2 × 96500 C = 193000 C. Jika arus 5 A, maka waktu = Q / I = 193000 C / 5 A = 38600 detik.

Soal 28 (Uraian)

Jelaskan apa yang dimaksud dengan massa ekuivalen dalam konteks Hukum Faraday I dan bagaimana cara menghitungnya.

Kunci Jawaban:
Massa ekuivalen adalah massa zat yang diendapkan atau dibebaskan oleh satu mol elektron (atau 1 Faraday listrik). Massa ekuivalen dihitung dengan rumus E = Ar / n, di mana Ar adalah massa atom relatif zat dan n adalah jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi atau oksidasi zat tersebut. Contohnya, massa ekuivalen Ag (Ag⁺) adalah Ar Ag / 1 = 108 / 1 = 108 g/F, sedangkan Cu (Cu²⁺) adalah Ar Cu / 2 = 63,5 / 2 = 31,75 g/F.

Soal 29 (Uraian)

Bagaimana Hukum Faraday I dapat digunakan untuk menjelaskan hubungan antara massa zat yang diendapkan pada dua sel elektrolisis yang dihubungkan secara seri?

Kunci Jawaban:
Jika dua sel elektrolisis atau lebih dihubungkan secara seri, maka jumlah muatan listrik (Q) yang mengalir melalui setiap sel adalah sama. Menurut Hukum Faraday I, massa zat yang diendapkan berbanding lurus dengan massa ekuivalennya (m = (E × Q) / F). Karena Q dan F konstan untuk semua sel, maka perbandingan massa zat yang diendapkan di setiap sel akan sama dengan perbandingan massa ekuivalennya. Ini adalah dasar dari Hukum Faraday II.

Soal 30 (Uraian)

Arus listrik yang sama dialirkan melalui larutan ZnSO₄ dan CuSO₄. Jika diendapkan 1,62 gram seng (Ar Zn = 65), berapa gram tembaga (Ar Cu = 63,5) yang diendapkan? (1 F = 96500 C/mol)

Kunci Jawaban:
Untuk mengendapkan 1,62 gram Zn (Ar Zn = 65), kita perlu menghitung muatan listrik (Q). Reaksi Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn, jadi n = 2. Q = (m × n × F) / Ar = (1,62 × 2 × 96500) / 65 = 4825,2 C. Karena arus yang sama digunakan pada Cu (n = 2), massa Cu = (Ar Cu × Q) / (n Cu × F) = (63,5 × 4825,2) / (2 × 96500) = 1,5875 gram.

Soal 31 (Menjodohkan)

Jodohkan istilah di kolom kiri dengan definisi atau konsep yang tepat di kolom kanan.

Pasangkan pernyataan berikut:

Anoda — [ … ]
Katoda — [ … ]
Elektrolit — [ … ]
1 Faraday — [ … ]

Kunci Jawaban:

Anoda = Elektroda tempat oksidasi terjadi
Katoda = Elektroda tempat reduksi terjadi
Elektrolit = Larutan penghantar listrik
1 Faraday = Muatan 1 mol elektron

Soal 32 (Menjodohkan)

Jodohkan rumus atau satuan di kolom kiri dengan pengertiannya di kolom kanan.