Elektrolisis Kalium Nitrat: Volume Gas Di Anoda (STP)

by ADMIN 54 views

Oke guys, kali ini kita akan membahas soal elektrolisis larutan kalium nitrat (KNO3) yang cukup menarik. Soalnya berbunyi: pada elektrolisis larutan kalium nitrat 0,1 M selama 100 menit dengan arus 2 Faraday, berapakah jumlah volume gas yang terbentuk di anoda pada kondisi STP (Standard Temperature and Pressure)? Nah, biar makin paham, yuk kita bedah satu per satu!

Memahami Konsep Dasar Elektrolisis

Sebelum masuk ke perhitungan, penting banget untuk kita pahami dulu konsep dasar elektrolisis. Elektrolisis itu apa sih? Singkatnya, elektrolisis adalah proses penguraian suatu zat dengan menggunakan arus listrik. Dalam proses ini, kita punya dua elektroda utama: anoda dan katoda. Anoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (pelepasan elektron), sedangkan katoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi (penangkapan elektron). Ingat ya, anoda itu oksidasi, katoda itu reduksi! Biar gampang ingat, bisa kita singkat jadi “AKAR” (Anoda Katoda Reduksi).

Dalam larutan kalium nitrat (KNO3), kita punya ion kalium (K+) dan ion nitrat (NO3-). Selain itu, karena larutan berbasis air (H2O), kita juga perlu mempertimbangkan keberadaan air itu sendiri dalam reaksi elektrolisis. Nah, yang jadi pertanyaan, spesi mana yang akan bereaksi di anoda dan katoda? Di sinilah kita perlu melihat potensial reduksi standar (E°) masing-masing spesi. Spesi dengan potensial reduksi yang lebih tinggi akan lebih mudah mengalami reduksi (di katoda), sedangkan spesi dengan potensial oksidasi yang lebih tinggi (atau potensial reduksi yang lebih rendah) akan lebih mudah mengalami oksidasi (di anoda).

Reaksi di Anoda dan Katoda pada Elektrolisis KNO3

Karena larutan KNO3 adalah larutan dalam air, maka kita perlu mempertimbangkan reaksi oksidasi dan reduksi air. Berikut adalah reaksi yang mungkin terjadi di anoda dan katoda:

  • Di Katoda (Reduksi):

    • Reduksi K+: K+(aq) + e- → K(s) E° = -2.93 V
    • Reduksi Air: 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq) E° = -0.83 V

  • Di Anoda (Oksidasi):

    • Oksidasi NO3-: NO3-(aq) → NO2(g) + O2(g) + e- (Reaksi ini kompleks dan jarang terjadi)
    • Oksidasi Air: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e- E° = +1.23 V

Berdasarkan potensial reduksi standar (E°), reduksi air lebih disukai daripada reduksi ion kalium karena potensial reduksinya lebih tinggi (-0.83 V > -2.93 V). Sementara itu, oksidasi air lebih disukai daripada oksidasi ion nitrat karena potensial oksidasinya lebih rendah (atau potensial reduksinya lebih tinggi jika dibalik). Jadi, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

  • Katoda: 2H2O(l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)
  • Anoda: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

Menghitung Mol Elektron dan Mol Gas Oksigen

Dalam soal, diketahui bahwa arus yang digunakan adalah 2 Faraday. Ingat bahwa 1 Faraday itu setara dengan 1 mol elektron. Jadi, dalam kasus ini, kita punya 2 mol elektron yang terlibat dalam reaksi elektrolisis. Sekarang, kita fokus pada reaksi di anoda, karena yang ditanyakan adalah volume gas yang terbentuk di anoda.

Reaksi di anoda adalah: 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e-. Dari reaksi ini, kita bisa lihat bahwa 4 mol elektron dihasilkan untuk setiap 1 mol gas oksigen (O2) yang terbentuk. Dengan kata lain, mol O2 = (mol elektron) / 4. Karena kita punya 2 mol elektron, maka:

Mol O2 = 2 mol / 4 = 0.5 mol

Menghitung Volume Gas Oksigen pada Kondisi STP

Kondisi STP (Standard Temperature and Pressure) didefinisikan sebagai suhu 0°C (273.15 K) dan tekanan 1 atm. Pada kondisi STP, 1 mol gas ideal memiliki volume 22.4 liter. Oleh karena itu, untuk menghitung volume gas oksigen yang terbentuk, kita bisa menggunakan rumus:

Volume O2 = (mol O2) x (Volume molar gas pada STP)

Volume O2 = (0.5 mol) x (22.4 liter/mol) = 11.2 liter

Jadi, volume gas oksigen yang terbentuk di anoda pada kondisi STP adalah 11.2 liter. Dengan demikian, jawaban yang benar adalah C. 11,2 liter.

Kesimpulan dan Tips Tambahan

Guys, begitulah cara menyelesaikan soal elektrolisis larutan kalium nitrat. Kuncinya adalah memahami konsep dasar elektrolisis, menentukan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda berdasarkan potensial reduksi standar, dan kemudian menghitung mol elektron dan mol gas yang terbentuk. Jangan lupa, kondisi STP itu penting untuk menghitung volume gas!

Tips tambahan:

  • Selalu tuliskan reaksi elektrolisis dengan benar. Ini akan membantu kamu memahami stoikiometri reaksi dan menghitung mol elektron dan mol zat yang terlibat.
  • Perhatikan potensial reduksi standar (E°) untuk menentukan reaksi yang paling mungkin terjadi di anoda dan katoda.
  • Ingat rumus hubungan antara mol, volume, dan kondisi STP.
  • Latihan soal sebanyak-banyaknya! Semakin banyak latihan, semakin terbiasa kamu dengan berbagai jenis soal elektrolisis.

Semoga penjelasan ini bermanfaat ya, guys! Kalau ada pertanyaan, jangan sungkan untuk bertanya. Selamat belajar dan semoga sukses!