Indikator Pencapaian Kompetensi LatihanKasusTugas

PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: HUKUM FARADAY I DAN HUKUM FARADAY II KELOMPOK KOMPETENSI D 14

2. Hukum II Faraday

Jika sejumlah sel elektrolisis dirangkaikan secara seri, seperti ditunjukkan pada gambar 2. Bagaimanakah hubungan muatan dan berat ekivalen zat? Gambar 1.4 Elektrolisis beberapa larutan yang dihubungkan seri Sumber: Yayan 2009 Menurut Hukum II Faraday, apabila dua sel elektrolisis atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah yang sama, maka perbandingan massa zat – zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekivalen zat – zat tersebut. Jika sel elektrolisis terdiri dari tiga sel yang disusun seri dialiri listrik dengan jumlah listrik yang sama, maka perbandingan massanya adalah: ∶ ∶ = � ∶ � ∶ � Keterangan : w 1, 2, 3 = massa zat 1, 2, dan 3 e 1, 2, 3 = massa ekivalen zat 1, 2, dan 3 Oleh karena pada rangkaian sel secara seri, arus listrik yang mengalir ke dalam sel tetap, kita dapat menentukan berat zat dalam setiap sel elektrolisis dengan zat yang berbeda. Contoh Soal Hukum II Faraday: 1. Dua buah sel elektrolisis dirangkaikan secara seri. Sel pertama mengandung CuSO 4 1 M dan sel kedua mengandung CuSO 4 2 M. Hitunglah massa Cu yang diendapkan pada setiap sel jika arus yang dialirkan sebesar 0,5 A selama 10 menit. A r Cu = 63,5 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: HUKUM FARADAY I DAN HUKUM FARADAY II KELOMPOK KOMPETENSI D Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Kimia SMA 15 2. Jika arus listrik dialirkan melalui larutan AgNO 3 perak nitrat dan NiCl 2 nikel klorida yang disusun secara seri maka akan terjadi endapan perak sebanyak 27 gram. Hitunglah massa endapan nikel yang terjadi Ar Ag = 108, Ar Ni = 59 Penyelesaian soal: 1. Menurut Hukum II Faraday: Oleh karena sel dirangkaikan secara seri, arus yang mengalir tetap sehingga massa ekivalen Cu sama dalam setiap sel. Endapan Cu dalam kedua sel sama sebab arus yang mengalir tetap. Reaksi yang terjadi: Cu 2+ aq + 2e - Cus �� � � = �� � � 5 = ,5 ,5 � 5 � − = , � 2. Ag + aq + 1 e - Ag s Ni 2+ aq + 2 e - Ni s z Ag = 1 z Ni = 2 w Ag : w Ni = e Ag : e Ni 27 : w Ni = ∶ � = ,5 � = ,5 � � w Ni = 7,38 gram PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: HUKUM FARADAY I DAN HUKUM FARADAY II KELOMPOK KOMPETENSI D 16

D. Aktivitas Pembelajaran

1. Kegiatan IN 1

Setelah mengkaji materi tentang Struktur Atom, Anda dapat mengerjakan Lembar Kegiatan. Untuk materi Hukum Faraday I dan II, Anda dapat merancang kegiatan pembelajaran secara kreatif kemudian lakukan uji coba rancangan. Anda dapat bekerjasama dalam kelompok masing-masing.

2. Kegiatan ON

Setelah mengkaji materi tentang konsep Hukum I dan II Faraday, Anda dapat berlatih membuat soal –soal mengenai Hukum I dan II Faraday secara kreatif dan bertanggung jawab, yang disertai dengan kunci jawabannya. Buat dan diskusikanlah soal –soal tersebut bersama teman sekelompok Anda. Ini sangat berguna bagi Anda untuk mengimplementasikannya di sekolah.

E. LatihanKasusTugas

E.1. Latihan Soal Setelah mempelajari topik Elektrolisis, silahkan Anda mencoba mengerjakan LatihanKasusTugas secara mandiri selanjutnya diskusikan dalam kelompok. Kumpulkan hasil kerja tepat waktu sesuai jadwal yang ditentukan. 1. Elektrolisis larutan AgNO3 menggunakan elektroda platina, dengan kuat arus 5 ampere selama 20 menit. Hitung massa perak yang mengendap pada katoda 2. Diberikan reaksi sebagai berikut. Zn 2+ aq + 2 e¯ Zns Jika arus sebesar 10 ampere mengalir ke katoda selama 10 menit, berapa banyak Zn yang terbentuk? A r Zn = 65 3. Arus listrik sebesar 965 mA dialirkan melalui suatu larutan asam selama 5 menit. Banyaknya gas hidrogen yang terbentuk adalah.... A. 1,0 × 10 −3 mol B. 1,5 × 10 −3 mol KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: HUKUM FARADAY I DAN HUKUM FARADAY II KELOMPOK KOMPETENSI D Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Kimia SMA 17 C. 2,0 × 10 −3 mol D. 2,5 × 10 −3 mol E. 30 × 10 −3 mol 4. Arus listrik sebesar I dialirkan ke dalam suatu sel ion Ag + A r = 108 dan dalam waktu tertentu mengendapkan sebanyak 1,08 gram perak pada katoda. Jika jumlah listrik yang sama dialirkan melalui larutan yang mengandung ion X 2+ A r = 40, maka jumlah logam X yang diendapkan pada katoda adalah.... A. 0,10 gram B. 0,20 gram C. 0,27 gram D. 0,54 gram E. 2,16 gram 5. Pada dua elektrolisis, dengan sejumlah arus tertentu dalam waktu 2 jam dibebaskan 0,504 gram gas hidrogen A r H = 1. Hitung banyaknya gas oksigen A r = 16 yang dapat dibebaskan oleh arus yang sama dalam waktu yang sama E.2. Pengembangan Soal Setelah Anda menjawab soal-soal di atas, buatlah soal-soal HOTS untuk topik Hukum Faraday I dan II mengacu pada kisi-kisi UNUSBN. Gunakan modul pedagogik KK G yang berjudul Pengembangan Instrumen Penilaian dan Pedoman Penilaian SMA yang berlaku. Kerjakan pada kegiatan ON. Lakukan telaah soal menggunakan instrumen telaah soal HOTS, perbaiki soal berdasarkan hasil telah. Dokumenkan hasil pekerjaan Anda sebagai bahan portofolio dan sebagai bahan laporan pada IN-2. PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: HUKUM FARADAY I DAN HUKUM FARADAY II KELOMPOK KOMPETENSI D 18

F. Rangkuman

1. Hukum I Faraday, jika muatan listrik dapat dihitung maka massa zat yang bereaksi di elektroda dapat ditentukan. 2. Hukum II Faraday, apabila dua sel elektrolisis atau lebih dialiri arus listrik dalam jumlah yang sama, maka perbandingan massa zat –zat yang dihasilkan sebanding dengan massa ekivalen zat –zat tersebut.

G. Umpan Balik Dan Tindak Lanjut

Setelah menyelesaikan soal latihan ini, anda dapat memperkirakan tingkat keberhasilan Anda dengan melihat kuncirambu-rambu jawaban yang terdapat pada bagian akhir modul ini. Jika Anda memperkirakan bahwa pencapaian Anda sudah melebihi 80, silakan Anda terus mempelajari kegiatan pembelajaran berikutnya. Namun jika Anda menganggap pencapaian Anda masih kurang dari 80, sebaiknya Anda ulangi kembali kegiatan pembelajaran ini dengan kerjakeras, kreatif, disiplin dan kerjasama. KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 : TERMOKIMIA 2 KELOMPOK KOMPETENSI D 19 Pada umumnya reaksi-reaksi kimia berlangsung dengan disertai oleh perubahan energi. Perubahan energi itu dapat berupa kalor yang dilepaskan maupun yang diserap selama reaksi berlangsung. Setiap reaksi yang melibatkan kalor diikuti oleh perubahan entalpi H = q. Jika perubahan entalpi bertanda positif, berarti reaksi tersebut membutuhkan atau menyerap kalor, sebaliknya jika bertanda negatif, reaksi menghasilkan atau melepaskan kalor. Perubahan entalpi yang bertanda positif menunjukkan terjadinya penambahan entalpi materi. Perubahan entalpi yang bertanda negatif menyatakan pengurangan entalpi materi tersebut. Gambar 2.1 Proses pembakaran kalium dan air sumber: Petrucci, 2011 Pada gambar 2.1 ini, menunjukkan proses reaksi antara kalium dan air yang menimbulkan ledakan nyala api yang terang. Pada proses ini reaksi melepaskan kalorpanas dan menghasilkan hidrogen. Adanya perpindahan panas antara zat dalam reaksi kimia merupakan hal penting dalam termokimia. Perubahan entalpi terjadi H0, reaksi melepaskan panas. Gambar 2.2 Proses pelelehan es yang dibiarkan di udara sumber: science park Uk Perhatikan pada gambar 2.2, menunjukkan es yang dingin secara perlahan mencair akibat suhu di sekitarnya yang lebih hangat. Pada proses ini pun terjadi perpindahan panas dari lingkungan ke es yang dibiarkan di udara terbuka. Pada proses ini reaksi menyerap panas dari lingkungan, perubahan entalpi terjadi H 0 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 PERUBAHAN ENTALPI REAKSI BERDASARKAN KALORIMETER, HUKUM HESS DAN ENERGI IKATAN PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN2 : TERMOKIMIA 2 KELOMPOK KOMPETENSI D 20 Besarnya perubahan entalpi suatu reaksi bergantung pada jumlah zat yang bereaksi, wujud zat, suhu, dan tekanan, maka perubahan entalpi dihitung berdasarkan keadaan standar, yaitu keadaan pada suhu dan tekanan standar pada suhu 25 C 298 K dan tekanan 1 atm. Perubahan entalpi reaksi terdiri atas perubahan entalpi pembentukan H f , perubahan entalpi penguraian H d , perubahan entalpi pembakaran Hc , dan perubahan entalpi netralisasi H n . Penentuan ΔH suatu reaksi, selain dapat diukur melalui percobaan juga dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi standar suatu zat. Apa yang dimaksud dengan perubahan entalpi standar? Terdiri atas apa saja perubahan entalpi suatu reaksi? Bagaimanakah cara menentukan ΔH reaksi? Oleh karena itu, Anda akan mempelajarinya melalui modul ini.

A. Tujuan

Setelah belajar dengan modul ini, diharapkan Anda akan dapat: 1. memahami konsep perubahan entalpi, perubahan entalpi menggunakan Hukum Hess, dan energi ikatan; 2. merancang percobaan untuk penentuan kalor pembakaran berbagai bahan bakar dalam kehidupan sehari-hari.

B. Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi yang diharapkan adalah: 1. menjelaskan konsep perubahan entalpi reaksi pada tekanan tetap dalam persamaan termokimia 2. menjelaskan jenis entalpi reaksi 3. menentukan perubahan entalpi berdasarkan kalorimeter. 4. menentukan perubahan entalpi standar berdasarkan data perubahan entalpi standar lainnya. 5. menghitung perubahan entalpi berdasarkan Hukum Hess. 6. menentukan perubahan entalpi reaksi berdasarkan diagram energi 7. menghitung perubahan entalpi berdasarkan data energi ikatan 8. menjelaskan konsep kalor pembakaran dan dampak pembakaran bahan bakar LISTRIK untuk SMP KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 : TERMOKIMIA 2 KELOMPOK KOMPETENSI D Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Kimia SMA 21

C. Uraian Materi

Materi yang dipelajari dalam modul ini adalah perubahan entalpi reaksi ΔH dalam berbagai perubahan meliputi perubahan entalpi pembentukan standar  H f , perubahan entalpi penguraian  H d , perubahan entalpi pembakaran  H c , dan perubahan entalpi netralisasi  H n . Dalam menentuk an ΔH suatu reaksi, selain dapat diukur melalui percobaan juga dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi standar suatu zat dan data energi ikatan. Sebelum mempelajari lebih spesifik mengenai perubahan entalpi, Anda perlu mempelajari hubungan energi dalam dan perubahan entalpi. Energi dalam telah dipelajari pada saat termokimia 1 dalam modul KK C. Jika terjadi suatu reaksi kimia sebagaimana berikut. Reaktan Produk Keadaan awal keadaan akhir Ui Uf Sehingga: ∆U = Uf- Ui, Perubahan energi internal ditentukan oleh keadaan akhir dan keadaan awal ΔU = Uakhir – Uawal. Berdasarkan Hukum Termodinamika 1 diperoleh bahwa ∆U = q + w. Setiap materi mengandung energi yang disebut energi internal U. Besarnya energi ini tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahannya. Mengapa energi internal tidak dapat diukur? Sebab materi harus bergerak dengan kecepatan sebesar kuadrat kecepatan cahaya sesuai persamaan Einstein E = mc 2 . Perubahan energi internal ditentukan oleh keadaan akhir dan keadaan awal ΔU = Uakhir – Uawal.

1. Konsep Perubahan Entalpi

Perubahan energi internal dalam bentuk panas dinamakan kalor. Kalor adalah energi panas yang ditransfer mengalir dari satu materi ke materi lain. Jika tidak ada energi yang ditransfer, tidak dapat dikatakan bahwa materi mengandung kalor. Jadi, Anda dapat mengukur kalor jika ada aliran energi dari satu materi ke materi lain. Besarnya kalor ini, ditentukan oleh selisih keadaan akhir dan keadaan awal. Tinjau air panas dalam termos. Anda tidak dapat mengatakan bahwa air dalam termos mengandung banyak kalor sebab panas yang terkandung dalam air termos bukan kalor, tetapi energi internal PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN2 : TERMOKIMIA 2 KELOMPOK KOMPETENSI D 22 Jika terjadi perpindahan panas dari air dalam termos ke lingkungan sekitarnya atau dicampur dengan air dingin maka akan terbentuk kalor. Besarnya kalor ini diukur berdasarkan perbedaan suhu dan dihitung menggunakan persamaan berikut: q = m c Δ T Keterangan: q = kalor m = massa zat c = kalor jenis zat Δ T = selisih suhu Jika perubahan energi terjadi pada tekanan tetap, misalnya dalam wadah terbuka tekanan atmosfer maka kalor yang terbentuk dinamakan perubahan entalpi ΔH. Entalpi dilambangkan dengan H berasal dari kata ‘Heat of Content’. Dengan demikian, perubahan entalpi adalah kalor yang terjadi pada tekanan tetap, atau ΔH = qp qp menyatakan kalor yang diukur pada tekanan tetap. Beberapa reaksi kimia dapat terjadi pada keadaan tekanan yang tetap, maka akan dapat diperhitungkan kerja pada reaksi tersebut.Pada keadaan ini panas reaksi dalam tekanan tetap qp berbeda dengan qv.Sebagaimana yang diketahui bahwa perubahan energi dalam ∆U dari suatu reaksi diperoleh dari energi dalam kondisi akhir dan kondisi awal. Jika reaksi dengan volume yang konstan, ∆U=qv. Berdasarkan Hukum Termodinamika I untuk reaksi yang sama pada kondisi tekanan yang konstan : ∆U =qp + w, dapat ditulis qv = qp + w, jika w = 0 maka qv akan berbeda dengan qp, meskipun memiliki ∆U yang sama. Karena w = - P∆V ∆U = qp - P∆V qp = ∆U + P∆V sehingga ∆H = ∆U + P∆V Dengan persamaan tersebut, disimpulkan bahwa entalpi adalah jumlah perubahan energi internal dan produk tekanan-volume dalam sistem. Perubahan entalpi terjadi dari proses kondisi awal reaksi dan akhir reaksi.