Rencana Pelajaran | Metodologi Tradisional | Elektrokimia: Hukum Faraday

Tujuan

Durasi: 10 hingga 15 menit

Tujuan dari tahap ini adalah untuk memberikan wawasan yang jelas dan objektif tentang tujuan pelajaran, memastikan bahwa siswa memahami pentingnya menguasai hukum Faraday dan aplikasi praktisnya. Dengan menetapkan tujuan ini, guru mengarahkan fokus pelajaran dan mempersiapkan tanah untuk pembelajaran yang terstruktur dan efisien.

Tujuan Utama

1. Menjelaskan hukum Faraday dan rumus matematikanya.

2. Mendemonstrasikan cara menerapkan hukum Faraday untuk menghitung massa yang terdepositasi di elektroda selama elektrolisis.

3. Membimbing siswa dalam menyelesaikan masalah yang melibatkan waktu yang diperlukan untuk mendepositkan massa tertentu pada elektroda.

Pengantar

Durasi: 10 hingga 15 menit

Tujuan dari tahap ini adalah untuk menarik perhatian siswa dan memberikan konteks pada pentingnya tema, menunjukkan bagaimana elektrolisis dan hukum Faraday hadir dalam berbagai aplikasi sehari-hari. Ini membantu membangkitkan minat dan motivasi siswa, mempersiapkan mereka untuk konten teoretis yang akan dibahas selanjutnya.

Konteks

Untuk memulai pelajaran hari ini tentang Elektrokimia: Hukum Faraday, pertimbangkan peran penting elektrolisis dalam kehidupan modern. Elektrolisis adalah proses vital di berbagai industri, seperti produksi aluminium, tembaga, dan logam lainnya, serta pembuatan produk kimia seperti klorin dan soda kaustik. Menampilkan skenario ini membantu siswa menyadari pentingnya praktis dan ekonomi dari konten yang akan mereka pelajari.

Keingintahuan

Tahukah Anda bahwa elektrolisis sangat penting dalam produksi hidrogen, yang merupakan sumber energi bersih dan terbarukan? Selain itu, melalui elektrolisis, adalah mungkin untuk melakukan galvanisasi, sebuah proses yang digunakan untuk melapisi objek logam dengan lapisan logam lain, seperti perak atau emas, memberikan ketahanan dan estetika yang lebih.

Pengembangan

Durasi: 45 hingga 50 menit

Tujuan dari tahap ini adalah untuk memperdalam pengetahuan siswa tentang hukum Faraday, memberikan pemahaman yang solid tentang rumus dan konsep yang terlibat. Melalui penjelasan rinci dan contoh praktik, siswa akan mampu menerapkan hukum Faraday dalam berbagai masalah elektrolisis, memperkuat kemampuan mereka dalam perhitungan dan penyelesaian masalah.

Topik yang Dicakup

1. Hukum Pertama Faraday: Jelaskan bahwa jumlah substansi (m) yang terdepositasi atau terbebaskan di elektroda secara langsung berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik (Q) yang melewati larutan. Rumus dasarnya adalah m = kQ, di mana k adalah konstanta proporsionalitas. 2. Hukum Kedua Faraday: Rincikan bahwa massa substansi yang berbeda yang terdepositasi atau terbebaskan oleh jumlah listrik yang sama berbanding lurus dengan ekuivalen kimianya. Rumusnya adalah m = (M/F) * (Q/z), di mana M adalah massa molar, F adalah konstanta Faraday, Q adalah muatan, dan z adalah jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi. 3. Perhitungan muatan listrik (Q): Jelaskan cara menghitung muatan listrik menggunakan rumus Q = I * t, di mana I adalah arus dalam ampere dan t adalah waktu dalam detik. 4. Contoh Praktis: Sajikan contoh praktik perhitungan menggunakan hukum Faraday, seperti menghitung massa tembaga yang terdepositasi ketika arus 2A melewati larutan CuSO₄ selama 30 menit.

Pertanyaan di Kelas

1. Hitung massa perak yang terdepositasi di elektroda ketika arus 3A melewati larutan AgNO₃ selama 20 menit. (Diberikan: M_Ag = 107,87 g/mol, F = 96500 C/mol, z = 1) 2. Tentukan waktu yang diperlukan untuk mendepositkan 0,5g nikel di elektroda dari larutan NiSO₄ menggunakan arus 1,5A. (Diberikan: M_Ni = 58,69 g/mol, F = 96500 C/mol, z = 2) 3. Sebuah arus 2A melewati larutan CuSO₄ selama 45 menit. Hitung massa tembaga yang terdepositasi di elektroda. (Diberikan: M_Cu = 63,55 g/mol, F = 96500 C/mol, z = 2)

Diskusi Pertanyaan

Durasi: 20 hingga 25 menit

Tujuan dari tahap ini adalah untuk meninjau dan mengonsolidasikan pengetahuan yang diperoleh siswa selama pelajaran, memastikan bahwa mereka memahami bagaimana menerapkan hukum Faraday dalam berbagai konteks. Dengan mendiskusikan solusi dari masalah yang disajikan dan melibatkan siswa dengan pertanyaan reflektif, guru memfasilitasi penguasaan konten dan mempromosikan lingkungan belajar yang aktif dan partisipatif.

Diskusi

• Pertanyaan 1: Hitung massa perak yang terdepositasi di elektroda ketika arus 3A melewati larutan AgNO₃ selama 20 menit.

Tentukan muatan listrik (Q):

Q = I * t = 3A * (20 * 60s) = 3600 C

Gunakan Hukum Kedua Faraday:

m = (M/F) * (Q/z) = (107.87 g/mol / 96500 C/mol) * (3600 C / 1) ≈ 4.03 g

Jawaban: Massa perak yang terdepositasi sekitar 4.03 g.

• Pertanyaan 2: Tentukan waktu yang diperlukan untuk mendepositkan 0,5g nikel di elektroda dari larutan NiSO₄ menggunakan arus 1,5A.

Gunakan Hukum Kedua Faraday untuk menemukan Q:

m = (M/F) * (Q/z)

Q = m * (F * z / M) = 0.5 g * (96500 C/mol * 2 / 58.69 g/mol) ≈ 1644.82 C

Hitung waktu (t):

Q = I * t

t = Q / I = 1644.82 C / 1.5 A ≈ 1096.55 s ≈ 18.28 menit

Jawaban: Waktu yang diperlukan sekitar 18.28 menit.

• Pertanyaan 3: Sebuah arus 2A melewati larutan CuSO₄ selama 45 menit. Hitung massa tembaga yang terdepositasi di elektroda.

Tentukan muatan listrik (Q):

Q = I * t = 2A * (45 * 60s) = 5400 C

Gunakan Hukum Kedua Faraday:

m = (M/F) * (Q/z) = (63.55 g/mol / 96500 C/mol) * (5400 C / 2) ≈ 1.78 g

Jawaban: Massa tembaga yang terdepositasi sekitar 1.78 g.

Keterlibatan Siswa

1. Apa pentingnya praktis hukum Faraday di industri modern? 2. Bagaimana elektrolisis dapat digunakan dalam proses berkelanjutan? 3. Apakah kalian bisa memikirkan aplikasi praktis lain dari hukum Faraday selain yang disebutkan di kelas? 4. Bagaimana jumlah arus listrik mempengaruhi jumlah substansi yang terdepositasi di elektroda? 5. Apa hubungan antara waktu elektrolisis dan massa yang terdeposit?

Kesimpulan

Durasi: 10 hingga 15 menit

Tujuan dari tahap ini adalah untuk meninjau dan mengonsolidasikan poin-poin utama yang dibahas selama pelajaran, memastikan bahwa siswa memiliki pemahaman yang jelas dan lengkap tentang kontennya. Dengan mengulangi topik dan mendiskusikan aplikasi praktis serta relevansinya, guru memperkuat pembelajaran dan mempersiapkan siswa untuk menggunakan konsep secara mandiri.

Ringkasan

• Hukum Faraday telah dijelaskan, termasuk Hukum Pertama, yang menghubungkan jumlah substansi yang terdepositasi atau terbebaskan di elektroda dengan jumlah muatan listrik yang melewati larutan.
• Hukum Kedua Faraday telah dirinci, menunjukkan bagaimana massa substansi yang berbeda yang terdepositasi atau terbebaskan oleh jumlah listrik yang sama berbanding lurus dengan ekuivalen kimianya.
• Rumus untuk menghitung muatan listrik (Q) telah diperkenalkan, menggunakan hubungan antara arus (I) dan waktu (t).
• Contoh praktik telah diselesaikan untuk menggambarkan penerapan hukum Faraday dalam perhitungan massa yang terdepositasi dan waktu elektrolisis.

Pelajaran ini menghubungkan teori dengan praktik dengan menyajikan contoh praktik perhitungan menggunakan hukum Faraday. Ini memungkinkan siswa untuk melihat bagaimana rumus matematik dan konsep teoretis diterapkan langsung dalam situasi nyata elektrolisis, yang memudahkan pemahaman dan penerapan praktis dari konten.

Topik yang disajikan memiliki kepentingan besar untuk kehidupan sehari-hari, karena elektrolisis adalah proses penting di berbagai industri, dari produksi logam hingga pembuatan produk kimia. Selain itu, teknik seperti galvanisasi, yang menggunakan elektrolisis untuk melapisi objek logam, memiliki aplikasi praktis yang bervariasi mulai dari perhiasan hingga perlindungan terhadap korosi.