Jawaban yang tepat adalah opsi D.
Menurut hukum Faraday I, muatan listrik (Q) yang digunakan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah mol elektron (ne) yang terlibat dalam reaksi redoks.
Q=ne×Fne=FQ=Fi×tne=96500i×t
- F adalah jumlah mol elektron dalam elektrolisis yang nilainya 96500, i adalah kuat arus listrik dan t adalah waktu elektrolisis
Analisis elektrolisis CuSO4
Berdasarkan soal, reaksi yang terjadi pada larutan CuSO4 adalah:
ionisasi : CuSO4(aq)→Cu2+(aq)+SO42−(aq)katoda : Cu2+(aq)+2e−→Cu(s)anoda : 2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e−
ne===96500i×t965001 A×60 detik0,00062
Menentukan mol Cu melalui perbandingan koefisien reaksi pada katoda
nCu : nenCu====1 : 221×ne21×0,000620,00031 mol
Massa tembaga (Cu) yaitu:
massa Cu===mol Cu×Ar0,00031×63,50,02 g
Analisis elektrolisis AgNO3
Reaksi yang terjadi pada larutan AgNO3 adalah:
ionisasi : AgNO3(aq)→Ag+(aq)+NO3−(aq)katoda : Ag+(aq)+e−→Ag(s)anoda : 2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e−
ne===96500i×t965001 A×60 detik0,00062
Menentukan mol Ag melalui perbandingan koefisien reaksi pada katoda
nAg : nenAg====1 : 111×ne11×0,000620,00062 mol
Massa perak (Ag) yaitu:
massa Ag===mol Ag×Ar0,00062×1080,067 g
- Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, berarti massa Ag yang mengendap lebih besar dari massa Cu, sehingga pernyataan nomor (1) dan (2) salah.
Langkah selanjutnya adalah menentukan volume oksigenlarutan CuSO4pada bejana A dan AgNO3 pada bejana B. Gas oksigen dihasilkan pada reaksi di anoda. Reaksi di anoda untuk larutan pada bejana A dan pada bejana B sama dengan koefisien reaksi yang sama, maka dapat ditentukan bahwa mol elektron di anoda larutan pada bejana A dan B adalah sama, sehingga jumlah gas O2 yang dihasilkan pada larutan A dan B adalah sama.
nO2 : nenO2====1 : 441×ne41×0,000620,00015 mol
Volume O2===nO2×22,40,00015×22,40,0035 L
Berdasarkan hasil di atas, dapat disimpulkan bahwa pernyataan nomor (3) salah.
Selanjutnya, untuk menguji pernyataan nomor (4) perlu dilakukan perhitungan pH larutan pada bejana A dan B melalui perhitungan konsentrasi H+ pada reaksi di anoda. Reaksi di anoda pada penulisan reaksi di awal penjelasan untuk larutan CuSO4pada bejana A dan AgNO3 pada bejana B adalah sama, begitu pula dengan koefisien reaksinya, sehingga dapat ditentukan bahwa pada larutan dalam bejana A mempunyai mol elektron yang sama dengan larutan pada bejana B dan mempunyai mol H+ sama, sehingga pH juga sama.
nO2 : nenH+====4 : 444×ne41×0,000620,00062 mol
[H+]pH======VnH+10−1 L6,2×10−4 mol6,2×10−3 M−log [H+]−log 6,2×10−3 3−log 6,2≈3−log 6
Sehingga, dapat disimpulkan bahwa yang benar hanya pernyataan nomor (4).