Reaksi yang terjadi di katode pada elektrolisis larutan KI dengan electrode grafit adalah

Elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi redoks yang tidak spontan. Disini akan dibahas mengenai pengertian elektrolisis, Simak selengkapnya di bawah ini

ELEKTROLISIS

A. Pengertian elektrolisis

Berlawanan dengan pembahasan sebelumnya elektrokimia/ sel volta, yang memanfaatkan reaksi redoks spontan untuk menghasilkan energi listrik, sekarang kita akan membahas elektrolisis, yang memanfaatkan energi listrik untuk menjalankan reaksi redoks yang tidak spontan. Sel elektrolisis merupakan perangkat yang digunakan dalam proses elektrolisis, yang terdiri atas sumber arus searah serta elektrode positif dan negatif. Zat yang dielektrolisis merupakan elektrolit berupa larutan atau cairan (lelehan) zat murni.ika suatu cairan atau larutan elektrolit dialiri arus listrik searah melalui batang elektrode, ion-ion yang berada dalam cairan atau larutan tersebut akan bergerak menuju elekrode yang muatannya berlawanan. Jadi,

Sel Elektrolisis adalah sel yang menggunakan energi listrik untuk menghasilkan reaksi kimia yang tidak spontan.

Elektrolisis pada lelehan NaCl

Gambar di atas menunjukan lelehan NaCl yang dielektrolisis dengan elektrode karbon (grafit). Di dalam larutan terdapat beberapa spesi, antara lain ion Na+ dan ion Cl– dari ionisasi NaCl. Akibat pengaruh arus listrik searah yang dialirkan melalui batang elektrode, ion-ion Na+ bergerak ke kutub negatif dan ion-ion Cl–bergerak ke kutub positif. Kemudian, ion Cl– akan melepaskan elektronnya atau mengalami oksidasi.

2Cl–(l) → Cl2(g) + 2e– ……… (oksidasi)

Selanjutnya, elektron yang dilepas oleh Cl– tersebut akan mengalir melalui penghantar menuju ke elektrode negatif, yang disekitarnya terdapat ion Na+.  Elektron tersebut ditangkap oleh ion Na+, sehingga terjadi reduksi.

2Na+(l) + 2e– → 2Na(l)  ……. (reduksi)

Jadi, pada elektrolisis larutan NaCl terjadi reaksi:

Elektrode positif    : 2Cl–(l) → Cl2(g) + 2e–

Elektrode negatif   : Na+(l) + e– → Na(l)

Reaksi elektrolisis : 2Cl–(l) + 2Na+(l) → Cl2(g) + 2Na(l)

Berdasarkan contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa pada elektrolisis:

1.     Kutub positif merupakan anode dan kutub positif terjadi reaksi oksidasi.
2.     Kutub Negatif merupakan katode dan kutub negatif terjadi reaksi reduksi.

Jadi,pada elektrolisis lelehan NaCl tersebut, di anode dihasilkan gas Cl2 serta di katode dihasilkan lelehan Na.

Sebenarnya telah disinggung sebelumnya pada sel volta, sama seperti sel volta dimana anode selalu mengalami oksidasi, sedangkan katode selalu mengalami reduksi. Untuk mempermudah bisa pakai singkatan, Katode (K) mengalami Reduksi (R), disini sama-sama konsonan. Sedangkan Anode (A) mengalami Oksidasi (O), disini sama-sama huruf vokal.

KRAO

Katode Reduksi Anode Oksidasi

Nah,perbedaan dengan sel Volta adalah tanda elektrodenya. Kalau di elektrolisis Katode muatannya negatif dan Anode muatannya positif.

KNAP

Katode Negatif Anode Positif
 

B. Reaksi-reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis ditentukan oleh:

1. Ion-ion di sekitar elektrode

Pada anode, ion-ion di sekitar anode yang memiliki Eolebih negatif yang akan mengalami oksidasi. Pada katode, ion-ion di sekitar katode yaang memiliki Eo lebih positif yang akan mengalami reduksi.

Contoh:

Pada elektrolisis larutan KI digunakan elektrode grafit. Spesi yang ada di dalamnya adalah ion K+ dan I– dari hasil ionisaisi KI dan juga ada H2O sebagai pelarut (karena larutan). Oleh karena elektrodenya grafit yang inert, elektrodenya tidak mengalami reaksi apapun. Di sekitar anode terdapat H2O(l) dan ion I– yang akan teroksidasi.

2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e–     Eo= +1,23 V

2I–(aq)   → I2(g) + 2e–                           Eo= -0,54 V

Di sekitar katode terdapat ion K+ dan H2O sehingga lebih mudah mengalami reduksi adalah atom H pada H2O.

2H2O(l) + 2e— → H2(g) + 2OH–(aq)   Eo = -0,83 V

K+(aq) + e–       → K(s)                            Eo= -2,93 V

Jadi,pada elektrolisis larutan KI dengan elektrode grafit, reaksi yang terjadi adalah:

                       2KI(aq) → 2K+(aq) + 2I–(aq)

Anode (+) :  2I–(aq) → Cl2(g) + 2e–

Katode (-) : 2H2O(l) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq)

———————————————————————————–  +

Reaksi total : 2KI(aq) + 2H2O(l) → I2(g) + 2K+(aq) + 2OH–(aq)

Hasil elektrolisis larutan KI adalah gas I2 di anode serta larutan KOH dan gas H2 di katode.

Jika di sekitar elektrode tidak reaktif (inert) hanya terdapat jenis zat atau ion, maka zat atau ion tersebut yang mengalami oksidasi atau reduksi.

Contoh:

Elektrolisis lelehan KI dengan elektrode grafit.

                      2KI(l) → 2K+(l) + 2I–(l)

Anode (+) : 2I–(l) → I2(g) + 2e–

Katode (-) : 2K+(l) + 2e– → 2K(l)

———————————————–  +

Reaksi total: 2KI(l) → 2K(l) + I2(g)

Hasil elektrolsis lelehan KI dengan elektrode grafit adalah gas I2 di anode dan logam kalium cair di katode.

Baca Juga :

Cara Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Cara Setengah Reaksi atau Ion Elektron

Cara Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Cara Bilangan Oksidasi (Biloks)

2. Bahan elektrode

•  Jika bahan elektrode terbuat dari grafit (C) atau logam inert (misalnya Pt atau Au),elektrode tidak mengalami oksidasi atau reduksi. Jadi yang mengalami oksidasi dan reduksi adalah spesi-spesi yang ada di sekitar elektrode.
• Jika elektrode (terutama anode) berasal darilogam aktif, anode tersebut yang akan mengalami oksidasi.

Contoh:

Kita bandingkan hasil elektrolisis larutan Na2SO4 dengan elektrode inert (misalnya grafit, C) dan dengan elektroda reaktif (misalnya Cu).

1. Reaksi elektrolisis larutan Na2SO4 encer dengan elektrode grafit

                    Na2SO4(aq) → 2Na+(aq) + SO42-(aq)

Anode (+) : 2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e–

Katode (-) : 4H­2O(l) + 4e– → 2H2(g) + 4OH–(aq)

————————————————————————  +

Reaksi total: 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Hasil elektrolisisnya adalah gas oksigen di anode dan gas hidrogen di katode.

2. Reaksi elektrolisis larutan Na2SO4 dengan elektrode tembaga.

                     Na2SO4(aq) → 2Na+(aq) + SO42-(aq)

Anode (+) : 2Cu(s) → Cu2+(aq) + 4e–

Katode (-) : 4H2O(l) + 4e–→ 2H2(g) + 4OH–(aq)

Oleh karena anodenya dari Cu (anode reaktif), maka anode tersebut mengalami oksidasi dan hasilnya adalah ion Cu2+ di anode dan gas hidrogen di katode.

OK itu konsep intinya, jika ingin lebih ringkas bisa gunakan bagan berikut ini untuk memprediksi reaksi yang akan terjadi pada sel elektrolisis.

OK deh kita coba pada contoh soal elektrolisis :

Contoh soal Elektrolisis

Tuliskan reaksi elektrolisis berikut!

1.     Lelehan NaCl dengan elektrode Pt
2.     Larutan BaSO4 dengan elektrode C
3.     Larutan CuCl2 dengan elektrode Au

Penyelesaian;

1. NaCl(l) → Na+(l) + Cl–(l)

Katode (-) : Na+(l) + e–→ Na(l)            x2

Anode (+) ; 2Cl–(l) → Cl2(g) + 2e–        x1

——————————————————-  +

2Na+(l) + 2Cl–(l) → 2Na(l) + Cl2(g)

2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl2(g)

2. BaSO4(aq) → Ba2+(aq) + SO42-(aq), jangan lupa ada air sebagai pelarutnya

Katode (-) : 2H2O(l) + 2e– → 2OH–(aq) + H2(g)     x2

Anode (+): 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e–         x1

———————————————————————  +

4H2O(l) + 2H2O(l) → 4OH–(aq) + 2H2(g) + O2(g) + 4H+(aq)

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

3. CuCl2(aq) → Cu2+(aq) + 2Cl–(aq)

Katode (-) : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

Anode (+): 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e–

———————————————————– +

Cu2+(aq) + 2Cl–(aq) → Cu(s) + Cl2(g)

CuCl2(aq) → Cu(s) + Cl2(g)

Demikian pembahasan mengenai elektrolisis. Jika ada masukan, saran, ataupun pertanyaan silahkan berkomentar ya. Semoga bermanfaat….

Soal No.1 Tulislah reaksi elektrolisis berikut (elektrode grafit) a. Larutan NaCl

b. Larutan H2SO4

e. Larutan MgCl2

PEMBAHASAN :
a. Elektolisis Larutan NaCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi NaCl:

NaCl → Na+ + Cl–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O)

Anoda : 2Cl– → Cl2 + 2e +

2H2O + 2Cl– → Cl2 + 2OH– + H2

b. Elektolisis Larutan H2SO4 Elektrode C

Reaksi Ionisasi H2SO4:

H2SO4 → 2H+ + SO42-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H+ + 2e– → H2 (x2)

Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 (x1) +

2H2O → O2 + 2H2

c. Elektolisis Larutan Na2SO4 Elektrode C

Reaksi Ionisasi Na2SO4:

NaSO4 → 2Na+ + SO42-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O) (x2)

Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 (x1) +

6H2O → O2 + 2H2 + 4OH– + 4H+

d. Elektolisis Larutan KI Elektrode C

Reaksi Ionisasi KI:

KI → K+ + I–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O)

Anoda : 2I– → I2 + 2e +

2H2O + 2I– → 2OH– + H2 + I2

e. Elektolisis Lelehan MgCl2 Elektrode C

Reaksi Ionisasi MgCl2:

MgCl2 → Mg2+ + 2Cl–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Mg2+ + 2e– → Mg

Anoda : 2Cl– → Cl2 + 2e +

Mg2+ + 2Cl– → Mg + Cl2

f. Elektolisis Lelehan Al2O3 Elektrode C

Reaksi Ionisasi Al2O3:

Al2O3 → 2Al3+ + 3O2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2Al3+ + 6e– → 2Al (x2)

Anoda : 6O2- → 3O2 + 12e +

4Al3+ + 6O2- → 4Al + 3O2

Soal No.2

Tulislah reaksi elektrolisis larutan CuSO4 dengan katode Fe dan anode Cu

PEMBAHASAN :
Elektolisis larutan CuSO4
Reaksi Ionisasi CuSO4:
CuSO4 → Cu2+ + SO42- (Ke Katoda) (Ke Anoda) Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Cu2+ + 2e– → Cu ( Karena Cu lebih mudah mengalami reduksi dibanding Fe)

Soal No.3

Tulislah reaksi elektrolisis larutan AgNO3 dengan katode Fe dan anode Ag

PEMBAHASAN :
Elektolisis Lelehan AgNO3
Reaksi Ionisasi AgNO3:
AgNO3 → Ag+ + NO3– (Ke Katoda) (Ke Anoda) Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Ag+ + e– → Ag ( Karena Ag lebih mudah mengalami reduksi dibanding Fe)

LIHAT JUGA : Rangkuman Materi Elektrolisis & Faraday

Soal No.4

Tuliskan reaksi elektrolisis larutan berikut: a. Larutan KI dengan elektrode Pt

b. Larutan Na2SO4 dengan elektrode alumunium

d. Larutan NiSO4 dengan elektrode C

f. Larutan KNO3 dengan elektrode Pt

j. Leburan Al2O3 dengan elektrode Pt

PEMBAHASAN :
a. Elektolisis Larutan KI Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi KI Elektrode Pt:

KI → K+ + I–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O)

Anoda : 2I– → I2 + 2e +

2H2O + 2I– → 2OH– + H2 + I2

b. Elektolisis Larutan Na2SO4 Elektrode Al

Reaksi Ionisasi Na2SO4:

Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O) (x3)

Anoda : Al → Al3+ + 3e (Karena Al Elektrode non inert) (x2) +

6H2O + 2Al → 3H2 + 6OH– + 2Al3+

c. Elektolisis Larutan HCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi HCl:

HCl → H+ + Cl–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H+ + 2e– → H2

Anoda : 2Cl– → Cl2 + 2e +

2H+ + 2Cl– → Cl2 + H2

d. Elektolisis Larutan NiSO4 Elektrode C

Reaksi Ionisasi NiSO4:

NiSO4 → Ni2+ + SO42-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Ni2+ + 2e– → Ni (x2)

Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 (x1) +

2Ni2+ + 2H2O → 2Ni + 4H+ + O2

e. Elektolisis Larutan NaOH Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi NaOH:

NaOH → Na+ + OH–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O)

Anoda : 2Cl– → Cl2 + 2e +

Mg2+ + 2Cl– → Mg + Cl2

f. Elektolisis Larutan KNO3 Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi KNO3:

KNO3 → K+ + NO3–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2H2O + 2e– → 2OH– + H2 (Karena larutan ada H2O) (x2)

Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 (x1) +

6H2O → O2 + 2H2 + 2OH– + 2H+

g. Elektolisis Larutan Zn(NO3)2 Elektrode Ag

Reaksi Ionisasi Zn(NO3)2:

Zn(NO3)2 → Zn2+ + 2NO3–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Zn2+ + 2e– → Zn (x1)

Anoda : Ag → Ag+ + e (Karena Ag Elektrode non inert) (x2) +

Zn2+ + 2Ag → Zn + 2Ag+

h. Elektolisis larutan CuSO4 Elektrode Cu

Reaksi Ionisasi CuSO4:
CuSO4 → Cu2+ + SO42- (Ke Katoda) (Ke Anoda) Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Cu2+ + 2e– → Cu

i. Elektolisis Leburan NaCl Elektrode C

Reaksi Ionisasi NaCl:

NaCl → Na+ + Cl–

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: Na+ + e– → Na (x2)

Anoda : 2Cl– → Cl2 + 2e (x1) +

2Na+ + 2Cl– → 2Na + Cl2

j. Elektolisis Leburan Al2O3 Elektrode Pt

Reaksi Ionisasi Al2O3:

Al2O3 → 2Al3+ + 3O2-

(Ke Katoda) (Ke Anoda)

Reaksi Elektrolisisnya:

Katoda: 2Al3+ + 6e– → 2Al (x2)

Anoda : 6O2- → 3O2 + 12e +

4Al3+ + 6O2- → 4Al + 3O2

LIHAT JUGA : Video Pembelajaran elektrolisis & Faraday

Soal No.5

Hitunglah massa perak yang dapat dibebaskan oleh arus 10 ampere yang dialirkan selama 5 menit ke dalam larutan AgNO3 (Ar Ag =108)

PEMBAHASAN : Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday I, dengan rumusan:

LIHAT JUGA : Contoh Soal Elektrolisis Bagian II

Soal No.6

Alumunium diperoleh dari elektrolisis lelehan Al2O3. Berapa alumunium dapat diperoleh setiap jam jika digunakan arus 100 ampere

PEMBAHASAN : Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday I, dengan rumusan:

Soal No.7

Sejumlah arus dapat mengendapkan 1,08 gram perak dari larutan perak nitrat (AgNO3). Jika arus yang sama dialirkan ke dalam nikel sulfat (NiSO4), berapa gram nikel dapat diendapkan? (Ar Ni = 59; Ag = 108)

PEMBAHASAN : Soal ini diselesaikan dengan hukum Faraday II karena dua sel elektrolisis menggunakan arus yang sama, dengan rumusan:

Soal No.8

Pada elektrolisis larutan CuSO4 dihasilkan 25,4 gram endapan Cu pada katode. Hitunglah volume gas H2 (0 oC, 1 atm) yang dibebaskan pada elektrolisis larutan H2SO4 encer dengan jumlah arus yang sama (Ar Cu = 63,5; O = 16)

PEMBAHASAN :
menentukan jumlah mol elektron dari elektrolisis CuSO4
Reaksi Elektrolisis CuSO4:
CuSO4 → Cu2+ + SO42-
Katoda : Cu2+ + 2e → Cu (x2)
Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 Karena reaksi di katoda dikali 2, maka:

Katoda : 2Cu2+ + 4e → 2Cu

Katoda : 4H+ + 4e → 2H2

Soal No.9

Arus sebesar i ampere dapat mengendapkan 2,16 gram perak dari larutan perak nitrat dalam 1 jam. Berapa liter gas oksigen dapat dihasilkan jika arus yang sama dialirkan ke dalam larutan asam sulfat selama 2 jam? (Ar Ag = 108)

PEMBAHASAN :
menentukan jumlah mol elektron dari elektrolisis AgNO3
Reaksi Elektrolisis AgNO3:
AgNO3 → Ag+ + NO3–
Katoda : Ag+ + e → Ag (x4)
Anoda : 2H2O → 4H+ + 4e + O2 Karena reaksi di katoda dikali 4, maka:

Katoda : 4Ag+ + 4e → 4Ag

Reaksi Elektrolisis H2SO4:

Katoda : 4H+ + 4e → 2H2

Soal No.10

Hitunglah massa klorin dan NaOH yang terbentuk dari elektrolisis larutan NaCl jika digunakan arus 10.000 ampere selama 12 jam. (Ar H = 1; O = 16; Na = 23; Cl = 35,5)

PEMBAHASAN : menentukan jumlah mol elektron (t = 12 jam = 43200 s)

NaCl → Na+ + Cl–

menghitung massa Cl2

Sumber Soal : Kimia Kelas XII Pengarang Michael Purba Penerbit Erlangga