Halaman
12
Kimia Kelas XII34Langkah 1 Tulislah bilangan oksidasi tiap-tiap unsur. +7 +4 +6 +6 +6 +6KMnO4(aq) + Na2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + H2O(l)+1 -2 +1 -2 +1 -2 +1 -2 +2 -2 +1 -2 +1-2Langkah 2Tentukan unsur yang mengalami reaksi reduksi dan oksidasi. +7 +4 +6 +6 +6 +6KMnO4(aq)+ Na2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + H2O(l)+1 -2 +1 -2 +1 -2 +1 -2 +2 -2 +1 -2 1 -2 reduksi oksidasiLangkah 3Tentukan jumlah perubahan bilangan oksidasi pada reaksi reduksi dan oksidasi. +7 +4 +6 +6 +6 +6KMnO4(aq) + Na2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + H2O(l)+1 -2 +1 -2 +1 -2 +1 -2 +2 -2 +1 -2 +1 -2 reduksi (2) oksidasi (5)Langkah 4 Samakan jumlah perubahan bilangan oksidasi pada reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Untuk reaksi reduksi dikalikan 2, sedangkan untuk reaksi oksidasi dikalikan 5.2 KMnO4(aq) + 5 Na2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + 2 MnSO4(aq)+ 5 Na2SO4(aq) + H2O(l)Langkah 5 Setarakan unsur yang belum sama.2 KMnO4(aq) + 5 Na2SO3(aq) + 3 H2SO4(aq) K2SO4(aq) + 2 MnSO4(aq) + 5 Na2SO4(aq) + 3 H2O(l)ContohSetarakan reaksi redoks berikut.KMnO4(aq) + Na2SO3(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + Na2SO4(aq) + H2O(l)Nah teman-teman, dapatkah kalian memahami contoh soal di atas? Untuk memantapkan pemahaman, perhatikan contoh berikutnya.ContohSetarakan reaksi redoks berikut.Fe2+(aq) + MnO4–(aq) Fe3+(aq) + Mn2+(aq)
Reaksi Redoks dan Elektrokimia35Langkah 1Fe2+(aq) + MnO4–(aq) Fe3+(aq) + Mn2+(aq) +2 +7 -2 +3 +2Langkah 2 Fe2+(aq) + MnO4–(aq) Fe3+(aq) + Mn2+(aq)+2 +7 –2 +3 +2 oksidasi reduksiLangkah 3Fe2+(aq) + MnO4–(aq) Fe3+(aq) + Mn2+(aq) +2 +7 –2 +3 +2oksidasi (1) reduksi (5)Langkah 4 5 Fe2+(aq) + MnO4–(aq) 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq)Pada langkah 4, muatan di ruas kiri tidak sama dengan muatan di ruas kanan. Sehingga, penyetaraan reaksi dilakukan dengan cara:1. ditambahkan H+ pada ruas kiri, jika muatan di ruas kiri lebih kecil daripada ruas kanan2. ditambahkan OH– pada ruas kiri, jika muatan di ruas kiri lebih besar daripada ruas kananLangkah 5 Pada langkah 4, muatan di ruas kiri = +9, sedangkan muatan di ruas kanan = +17. Karena muatan ruas kiri < muatan ruas kanan, maka ruas kiri ditambah H+ sebanyak 8.Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8 H+ Fe3+(aq) + Mn2+(aq)Jumlah H pada ruas kiri dan kanan disamakan dengan menambahkan H2O pada ruas yang kekurangan unsur H. Kemudian, setarakan unsur yang belum sama.5 Fe2+(aq) + MnO4–(aq) + 8 H+ 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(aq)DiskusiKerjakan soal-soal berikut dengan mendiskusikannya bersama kelompok kalian. a. MnO4–(aq) + C2O42–(aq)Mn2+(aq) + CO2(g). b. Cr2O72–(aq) + SO2(g) Cr3+(aq) + HSO4–(aq).Tuliskan hasil diskusi pada buku tugas, lalu presentasikan di depan kelas.
Kimia Kelas XII36Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Jelaskan pengertian reaksi redoks dan berilah contoh reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari.2. Terangkan perbedaan reaksi reduksi dan reaksi oksidasi.3. Apakah yang dimaksud dengan reaksi auto-redoks?4. Tentukan bilangan oksidasi Fe pada senyawa Fe2O3.5. Setarakan reaksi-reaksi berikut.a. FeCl3(aq) + H2S(aq)FeCl2(aq) + HCl(aq) + S(s)b. Al(s) + H2SO4(aq)Al2(SO4)3(aq)+ H2(aq)c. HgS(s) + HNO3(aq) + HCl(aq)HgCl2(aq) + NO(g) + H2O(l)d. Kr2Cr2O7(aq) + HCl(aq)KCl(aq)+ CrCl3(aq)+ Cl2(aq) + H2O(l)b. Setengah Reaksi (Ion Elektron)Penyetaraan persamaan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi didasarkan pada jumlah elektron pada reaksi oksidasi dan reduksi. Sehingga, diperoleh kesamaan jumlah elektron pada reaksi oksidasi dan reduksi. Oleh karena itu, cara ini dikenal dengan metode setengah reaksi(ion elektron). Bagaimana cara menyetarakan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi? Perhatikan langkah-langkah penyetaraan persamaan reaksi redoks berikut.ContohNa2Cr2O7(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + CrCl3(aq) + Cl2(aq)+ H2O(l)Langkah 1 Tuliskan reaksi ionnya.Na+(aq) + Cr2O72–(aq) + H+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) + Cl–(aq) + Cr3+(aq) + Cl–(aq) + Cl2(g) + H2O(l)Langkah 2 Tuliskan bilangan oksidasi tiap unsur.Na+(aq) + Cr2O72–(aq) + H+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) + Cl–(aq) + Cr3+(aq) + Cl–(aq) + Cl2(g) + H2O(l) +1 +6 -2 +1 -1 +1 -1 +3 -1 0 +1 -2Langkah 3 Tuliskan reaksi reduksi dan oksidasi dengan memerhatikan perubahan bilangan oksidasinya.Reduksi : Cr2O72–(aq) 2 Cr3+(aq)Oksidasi : 2 Cl–(aq) Cl2(g)Langkah 4 Setarakan unsur oksigen dengan menambahkan H2O pada:1. ruas yang kekurangan oksigen, bila reaksi dalam suasana asam atau netral.
Reaksi Redoks dan Elektrokimia372. ruas yang kelebihan oksigen, bila reaksi dalam suasana basa.Karena reaksi di atas dalam suasana asam (karena terdapat HCl = asam klorida), maka dapat dituliskan sebagai berikut.Reduksi : Cr2O72–(aq) 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)Oksidasi : 2 Cl–(aq) Cl2(g)Langkah 5 Setarakan unsur hidrogen dengan menambahkan:1. H+ pada reaksi suasana asam2. OH– pada reaksi suasana basaReduksi : Cr2O72–(aq) + 14 H+ 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)Oksidasi : 2 Cl–(aq) Cl2(g)Langkah 6 Samakan muatan ruas kiri dan kanan dengan menambahkan elektron.(Muatan ruas kiri = +12, sedangkan muatan ruas kanan = +6. Jadi, ruas kiri ditambah 6 e–).Reduksi : Cr2O72–(aq) + 14 H+ + 6 e– 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)Oksidasi : 2 Cl–(aq) Cl2(g) + 2 e–Langkah 7 Samakan jumlah elektron pada reaksi reduksi dan oksidasi, lalu jumlahkan kedua reaksi tersebut.Reduksi : Cr2O72–(aq) + 14 H+ + 6 e– 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l)Oksidasi : 6 Cl–(aq) 3 Cl2(g) + 6 e– Cr2O72–(aq) + 14 H+ + 6 Cl–(aq) 2 Cr3+(aq) + 7 H2O(l) + 3 Cl2(g)Langkah 8 Tulislah kembali persamaan reaksi yang diperoleh secara lengkap, lalu setarakan unsur-unsur yang belum sama.Na2Cr2O7(aq) + 14 HCl(aq) 2 NaCl(aq) + 2 CrCl3(aq) + 3 Cl2(g)+ 7 H2O(l)Dapatkah kalian memahami contoh di atas? Agar lebih paham lagi, simak contoh berikutnya. ContohSetarakan reaksi berikut dengan cara setengah reaksi.Cl2(g) + NaOH(aq) NaCl(aq)+ NaClO3(aq) + H2O(l)Langkah 1 Cl2(g) + Na+(aq) + OH–(aq) Na+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + ClO3–(aq) + H2O(l)
Kimia Kelas XII38Langkah 2 Cl2(g) + Na+(aq) + OH–(aq) Na+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + ClO3–(aq) + H2O(l)0 +1 -2 +1 +1 -1 +1 +5 -2 +1 -2Langkah 3Reduksi : Cl2 2 Cl–Oksidasi : Cl2 2 ClO3–Langkah 4 Reduksi : Cl2 2 Cl–Oksidasi : Cl2 2 ClO3– + 6 H2O Langkah 5 Reduksi : Cl2 2 Cl–Oksidasi : Cl2 + 12 OH– 2 ClO3– + 6 H2O Langkah 6 Reduksi : Cl2 + 2 e– 2 Cl–Oksidasi : Cl2 + 12 OH- 2 ClO3– + 6 H2O + 10 e–Langkah 7 Reduksi : 5 Cl2 + 10 e– 10 Cl–Oksidasi : Cl2 + 12 OH– 2 ClO3– + 6 H2O + 10 e– 6 Cl2 + 12 OH– 10 Cl– + 2 ClO3– + 6 H2OLangkah 8 6 Cl2(g) + 12 NaOH(aq) 10 NaCl(aq) + 2 NaClO3(aq) + 6 H2O(l)atau (setiap koefisien dibagi 2).3 Cl2(g) + 6 NaOH(aq) 5 NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3 H2O(l)Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Setarakan reaksi redoks berikut dengan cara setengah reaksi.a. Cu(s) + HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l)b. KI(aq) + KIO(aq) + H2SO4(aq) K2SO4(aq) + I2(s) + H2O(aq)c. Zn(s) + NO3–(aq) ZnO22–(aq) + NH3(g)d. IO3–(aq) + I–(aq) I2(aq)2. Setarakan reaksi redoks berikutdengan cara bilangan oksidasi dancara setengah reaksi. CuS(aq) + HNO3(aq) Cu(NO3)2(aq) + NO(aq) + S(s) + H2O(aq)3. Reaksi Redoks SpontanReaksi redoks dapat berlangsung secara spontan (reaksi redoks spontan) yang ditandai dengan pembebasan energi (kenaikan suhu larutan). Lakukan kegiatan berikut, untuk memahami terjadinya reaksi redoks spontan.
Kimia Kelas XII40Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Reaksi yang terjadi pada percobaan reaksi redoks spontan yaitu: Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s)Setarakan persamaan reaksi di atas dengan metode perubahan bilangan oksidasi.2. Mengapa pada reaksi redoks spontan terjadi kenaikan suhu larutan?3. Sebutkan 2 contoh reaksi redoks spontan dalam kehidupan kita sehari-hari.B. Sel ElektrokimiaElektrokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang menyelidiki hubung an antara energi listrik dengan energi kimia (reaksi redoks). Hubungan antara energi listrik dengan reaksi redoks akan dijelaskan pada uraian berikut. Arus listrik dapat diartikan sebagai aliran elektron. Tiap elektron membawa muatan listrik sebesar 1,6 10–19 coulomb. Sedang kan pada reaksi redoks terjadi pemindahan elektron dari unsur yang mengalami oksidasi (reduktor) menuju unsur yang mengalami reduksi (oksidator).Sel elektrokimia terdiri atas dua jenis, yaitu sel Volta dan sel elektrolisis. Sel Volta adalah sel elektrokimia. Pada sel Volta, terjadi reaksi redoks yang menghasilkan listrik. Sebaliknya, sel elektrolisis adalah sel elektrokimia. Pada sel elektrolisis, arus listrik digunakan untuk membentuk reaksi redoks. Pada rangkaian sel elektrokimia terdapat dua elektroda, yaitu katoda dan anoda. Katoda dan anoda adalah elektroda. Pada katoda terjadi reaksi reduksi, sedangkan pada anoda terjadi reaksi oksidasi. Berikutnya akan dipaparkan lebih lanjut mengenai sel elektrokimia. 1. Sel VoltaElektron pada logam Zn yang dicelupkan pada larutan CuSO4 akan berpindah ke ion Cu2+. Selanjutnya, ion Cu2+ akan mengendap sebagai padatan Cu. Adapun atom-atom Zn yang telah melepaskan 2 elektron akan larut sebagai ion Zn2+. Reaksi yang terjadi yakni: Zn(s) + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu(s)2. Perubahan apa yang terjadi setelah lempeng logam Cu dimasukkan pada larutan ZnSO4 dan larutan HCl? 3. Bandingkan perubahan yang terjadi, setelah penambahan logam pada tabung 1 dan 3 dengan tabung 2 dan 4. Reaksi pada tabung manakah yang terjadi secara spontan?4. Tuliskan persamaan reaksi untuk reaksi yang berlangsung spontan.G. KesimpulanBagaimana kesimpulan yang didapat-kan setelah melakukan percobaan? Apa saja ciri-ciri reaksi redoks yang berlangsung secara spontan? Dis-kusikan dengan teman sekelompok, tuliskan hasil diskusi dalam buku tugas, lalu presentasikan di depan kelas.Gambar 2.2 Pelapisan logam seng (Zn) oleh ion Cu2+dalam larutan CuSO4Brady, 1999, hlm 426
Reaksi Redoks dan Elektrokimia41Bila dituliskan dalam reaksi ionnya, maka reaksi yang terbentuk adalah: Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)Perpindahan elektron dari logam seng menuju ion tembaga terjadi secara langsung, sehingga aliran listrik yang terjadi tidak dapat diukur. Oleh karena itu, perlu dibuat suatu rangkaian dengan dua elektroda yang terpisah dan dihubungkan dengan amperemeter untuk mengukur besarnya arus listrik yang terjadi.Rangkaian pada Gambar 2.3 dikenal sebagai rangkaian sel Volta. Pada rangkaian sel Volta, aliran elektron dari logam seng menuju ion tembaga diukur oleh amperemeter.Pada rangkaian tersebut, gelas kimia A berisi logam Zn yang dicelupkan ke dalam larutan ZnSO4. Kemudian, logam Zn akan larut dan melepaskan 2 elektron. Reaksi yang terjadi yaitu:30Zn(s)30Zn2+(aq) + 2 e-Sementara itu, gelas kimia B berisi logam Cu yang dicelupkan dalam larutan CuSO4. Elektron yang dibebaskan oleh logam Zn tidak ikut larut, tetapi tetap tertinggal pada batang logam Zn. Selanjutnya, elektron meng alir melalui kawat penghantar dan diambil oleh ion Cu2+. Reaksi yang terjadi adalah:29Cu2+(aq) + 2 e-29Cu(s)Namun, aliran elektron (listrik) tersebut tidak berlanjut karena logam Zn yang terlarut menyebabkan gelas kimia A bermuatan positif, sehingga pelarutan Zn selanjutnya akan terhambat. Sebaliknya, gelas kimia B bermuatan negatif bersamaan dengan mengendapnya ion Cu2+ menjadi logam Cu. Untuk menetralkan muatan listriknya, kedua gelas kimia tersebut dihubungkan dengan jembatan garam, yaitu larutan garam (NaCl, KCl, atau KNO3) dalam agar-agar. Ion negatif dalam jembatan garam Gambar 2.3 Rangkaian sel VoltaOxtoby, 2001, hlm. 378
Kimia Kelas XII42akan mengalir menuju larutan bermuatan positif (ZnSO4). Sedangkan ion positif akan mengalir menuju larutan bermuatan negatif (CuSO4). Dengan demikian, rangkaian sel Volta ini merupakan rangkaian tertutup yang menghasilkan arus listrik. Logam seng dan tembaga dalam sel Volta berfungsi sebagai kutub-kutub listrik yang disebut elektroda. Elektroda yang merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anoda, sedangkan elektroda yang di dalamnya terjadi reaksi reduksi disebut katoda.Rangkaian sel Volta juga sering disebut sel galvanik. Pada rangkaian sel Volta, reaksi redoks spontan menghasilkan aliran listrik yang mengalir melalui rangkaian luar. Reaksi redoks dalam sel Volta dapat dituliskan dengan suatu lambang yang disebut diagram sel atau bagan sel. Penulisan reaksi oksidasi pada anoda digambarkan di sebelah kiri, sedangkan reaksi reduksi pada katoda digambarkan di sebelah kanan. Diagram sel dari reaksi yang terjadi pada sel volta dituliskan sebagai berikut. Zn Zn2+ Cu2+ CuDua garis sejajar yang memisahkan anoda dan katoda merupakan jembatan garam, sedangkan garis tunggal merupakan batas antarfase (Zn padatan, Zn2+ dalam larutan, Cu2+ dalam larutan, dan Cu padatan).Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Apakah yang dimaksud dengan sel elektro-kimia?2. Jelaskan perbedaan sel Volta dan sel elektroli-sis.3. Sebutkan dua elektroda yang terdapat pada sel elektrolisis dan jelaskan pula reaksi yang terjadi.4. Gambarkan dan jelaskan rangkaian pada sel Volta.5. Mengapa pada rangkaian sel Volta terdapat jembatan garam?6. Jelaskan arti dari diagram sel Volta berikut. Tuliskan pula reaksi yang terjadi pada elektroda sel volta tersebut. Zn Zn2+ Ni2+ Ni7. Jelaskan perubahan energi yang terjadi pada sel Volta.a. Harga Potensial SelAliran elektron atau arus listrik dari satu kutub ke kutub lain disebabkan oleh adanya perbedaan potensial. Perbedaan potensial mendorong elektron mengalir dari kutub berpotensial tinggi menuju kutub berpotensial rendah. Beda potensial antara 2 kutub disebut gaya gerak listrik/ggl (emf = electromotive force) atau potensial sel pada sel Volta.Pada Gambar 2.3, elektron mengalir dari logam Zn menuju logam Cu dan bukan sebaliknya. Keadaan ini terjadi karena logam Zn lebih mudah teroksidasi (melepaskan elektron) dibandingkan logam Cu. Sedangkan ion Cu2+ lebih mudah tereduksi (menangkap elektron) dibandingkan ion Zn2+. Kecenderungan logam untuk teroksidasi menyebabkan perbedaan
Reaksi Redoks dan Elektrokimia43rapatan muatan antara elektroda Zn dan Cu, serta harga potensial listrik antara elektroda Zn dan elektroda Cu yang mendorong elektron me ngalir.1). Penentuan Potensial Sel dari Potensial StandarPotensial sel dari suatu sel Volta dapat ditentukan dengan menghitung selisih potensial elektroda di antara kedua elektroda tersebut. Seperti telah dibahas sebelumnya bahwa elektroda mengalir dari anoda ke katoda, harga potensial listrik atau potensial sel diukur dari selisih potensial listrik (potensial elektroda) antara katoda dan anoda. Penentuan potensial sel pada sel Volta diukur pada keadaan standar, yaitu saat temperatur 25 C, konsentrasi ion-ion 1 M, dan tekanan gas 1 atm. Po-tensial sel dinotasikan dengan Esel atau dapat dituliskan sebagai berikut.Esel = Ekatoda - Eanoda = Ereduksi - Eoksidasi Menurut kesepakatan, potensial elektroda berkaitan dengan reaksi reduksi. Jadi, potensial elektroda sama dengan potensial reduksi. Sedang kan nilai potensial oksidasi sama dengan nilai potensial reduksi, namun tandanya berlawanan. Agar kalian lebih memahami harga potensial sel pada sel Volta, perhatikan contoh berikut.ContohDiketahui harga potensial elektroda standar sebagai berikut.29Cu2+(aq) + 2 e-29Cu(s)E= +0,34 volt13Al3+(aq) + 3 e-13Al(s)E= –1,66 voltTuliskan diagram sel dan hitung potensial selnya.Jawab:Harga E dari logam Al lebih negatif dari logam Cu, sehingga logam Al lebih mudah teroksidasi (lebih mudah melepas elektron) dibandingkan logam Cu. Sementara itu, ion Cu2+ lebih mudah tereduksi (lebih mudah menyerap elektron) dibandingkan ion Al3+. Diagram selnya adalah Al | Al3+|| Cu2+| CuHarga potensial selnya dapat dihitung dengan menuliskan reaksi yang terjadi pada kedua elektroda.Pada anoda : 2 Al(s) 2 Al3+(aq) + 6 e-E = +1,66 voltPada katoda : 2 Cu2+(aq) + 6 e- 2 Cu(s)E = +0,34 voltReaksi sel : 2 Al(s) + 2 Cu2+(aq) 2 Al3+(aq) + 2 Cu(s)E = +2,00 voltJadi, harga potensial selnya sebesar + 1,00 voltatauharga potensial selnya dihitung dengan cara: E sel = E reduksi – E oksidasi = +0,34 volt – (-1,66 volt) = 2,00 volt.Potensial elektroda merupakan ukuran terhadap besarnya kecenderungan suatu unsur untuk melepaskan atau mempertahankan elektron.Mulyono, 2006, hlm. 340Perbedaan potensial antara kedua elektroda dalam sel elektrokimia merupakan harga potensial sel.Oxtoby, 2001, hlm. 384
Reaksi Redoks dan Elektrokimia45b. Penerapan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-HariSel Volta merupakan sumber listrik sederhana yang bekerja menggunakan prinsip-prinsip reaksi redoks. Sel Volta banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti aki, baterai kering, baterai nikel-kadmium, dan sel bahan bakar. Untuk menambah pengetahuan kalian tentang penerapan sel volta, perhatikan uraian berikut.orang lagi mengamati hasil percobaan serta mencatatnya dalam tabel hasil percobaan.3. Untuk percobaan pengukuran potensial sel, ikuti langkah-langkah berikut.a. Celupkan lempeng seng ke dalam gelas kimia yang berisi 50 mL larutan ZnSO40,5 M.b. Celupkan lempeng tem-baga ke dalam gelas kimia lain yang berisi 50 mL larut-an CuSO4 0,5 M.c. Hubungkan kedua larutan dengan jembatan garam.d. Hubungkan kedua lempeng logam melalui voltmeter. Jika jarum bergerak ke arah positif, catatlah beda potensial yang tertera pada voltmeter.e. Ulangi langkah a sampai dengan d untuk setiap pasangan setengah sel (lihat tabel).E. Hasil PercobaanSalinlah tabel berikut dalam buku tugas dan isilah berdasarkan hasil pengamatan.No Pasangan setengah selAB CDEFGCu2+CuZn2+ZnMg2+Mg Pb2+PbFe2+FeCI2, I–CBr2, Br–1Cu/Cu2+--2Zn/Zn2+--3Mg/Mg2+--4Pb/Pb2+--5Fe/Fe2+--6C/I2, I–--7C/Br2, Br–--F. Pembahasan Agar lebih memahami tujuan percobaan, jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.a. Tuliskan diagram sel, persamaan reaksi setengah sel, dan reaksi sel untuk pasangan sel 3A, 3B, dan 2A.b. Hitunglah potensial sel pasangan sel 2A berdasarkan harga potensial sel 3A dan harga potensial sel 3B yang tercantum dalam tabel.c. Bandingkan hasil perhitungan dengan potensial sel standar yang terdapat di buku.G. Kesimpulan Berapakah harga potensial sel berdasarkan data potensial standar untuk pasangan sel dalam percobaan ini? Diskusikan dengan kelompok kalian dan tuliskan dalam laporan kegiatan. Kemudian, presentasikan hasil diskusi di depan kelas.
!
"
#$ %&
'
!
% &
Reaksi Redoks dan Elektrokimia49Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Apakah yang dimaksud dengan potensial sel?2. Mengapa penentuan potensial sel pada sel Volta harus diukur pada keadaan standar? Jelaskan jawaban kalian.3. Apabila voltmeter menunjukan arah negatif, mengapa hubungan kedua elek-troda harus diputus?4. Jelaskan perbedaan baterai ke-ring dan aki.5. Sebutkan 2 contoh sel volta yang dapat diisi ulang. 2. Sel Elektrolisis Dalam sel elektrolisis, arus listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi kimia (reaksi redoks). Sel ini terdiri atas dua elektroda yang dicelupkan dalam suatu larutan elektrolit. Elektroda anoda berperan sebagai kutub positif yang dihubungkan dengan kutub negatif sumber arus listrik. Sedangkan elektroda katoda berperan sebagai kutub negatif yang dihubungkan dengan kutub positif sumber arus listrik. Reaksi redoks pada sel elektrolisis terjadi tidak spontan. Proses reaksi ini terbentuk karena adanya aliran listrik yang berasal dari rangkaian luar. Sel elektrolisis memiliki persamaan dengan sel Volta. Persamaan di antara keduanya adalah pada tempat terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi, yaitu pada katoda dan anoda. Sedangkan perbedaannya adalah pada muatan tiap-tiap elektroda yang saling berkebalikan.Sel elektrolisis memanfaatkan reaksi redoks untuk pengisian ulang aki. Reaksi yang terjadi adalah reaksi kebalikan dari reaksi pengosongan (pemakaian) aki. Jadi, reaksi pada aki merupakan reaksi bolak-balik (reaksi reversible).Bagaimana contoh reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis? Perhatikan contoh reaksi berikut.Kristal NaCl yang telah meleleh akan diuraikan menjadi Na dan Cl2. Lelehan tersebut memungkinkan ion-ion dapat bergerak bebas. Adapun penguraian NaCl menjadi Na dan Cl2 dapat dilihat pada persamaan berikut. NaCl(s) Na+(aq) + Cl–(aq)Katoda : Na+(aq) + e– Na(s) 2Anoda : 2 Cl–(aq) Cl2(g) + 2 e– 1 2 Na+(aq) + 2 Cl–(aq) 2 Na(s) + Cl2(g)Dalam sel elektrolisis, ion positif tidak selalu mengalami reduksi pada katoda dan ion negatif juga tidak selalu mengalami reaksi oksidasi pada anoda. Hal ini tergantung pada kecenderungan suatu ion untuk mengalami reaksi reduksi atau oksidasi. Untuk memperjelas maksud uraian ini, pahamilah penjelasan berikut.a. Reaksi reduksi pada katodaPada katoda, ion positif mengalami reduksi, tetapi kation dalam bentuk larutan air yang berasal dari logam golongan IA, IIA, Al, dan Mn Gambar 2.12 Susunan sel elektrolisis
Kimia Kelas XII50tidak mengalami reduksi. Zat yang tereduksi adalah air sehingga menjadi ion OH– dan H2. Hal ini disebabkan harga potensial reduksi H2O lebih besar daripada logam-logam tersebut. Logam-logam itu akan mengalami reduksi bila dalam bentuk leburan (lelehan). Perhatikan reaksi-reaksi berikut.1. Elektrolisis larutan KI dengan elektroda grafit (C). KI(aq) K+(aq) + I–(aq)Katoda : 2 H2O(l) + 2 e– 2 OH–(aq) + H2(g)2. Elektrolisis larutan Na2SO4. Na2SO4(aq) 2 Na+(aq) + SO42–(aq)Katoda : 2 H2O(l) + 2 e– 2 OH–(aq) + H2(g)b. Reaksi oksidasi pada anodaTidak semua ion negatif mengalami reaksi oksidasi pada anoda. Jika elektroda terbuat dari logam aktif (kecuali logam Pt, Au dan C), elektroda tersebut akan mengalami reaksi oksidasi. Tetapi, jika elektroda terbuat dari logam inert (seperti Pt, Au dan C), maka ion negatif yang akan me ngalami reaksi oksidasi. Sementara itu, jika ion negatif mengandung atom O (SO42–, NO3–, PO43–), maka yang mengalami reaksi oksidasi adalah air sehingga menghasilkan ion H+ dan O2. Perhatikan reaksi-reaksi berikut.1. Elektrolisis larutan KI dengan elektroda grafit (C). KI(aq) K+(aq) + I–(aq)Anoda : 2 I–(aq) I2(s) + 2 e–2. Elektrolisis larutan Na2SO4. Na2SO4(aq) 2 Na+(aq) + SO42–(aq)Anoda : 2 H2O(l) 4 H+(aq) + O2(g) + 4 e–DiskusiReaksi redoks pada sel elektrolisis terjadi pada katoda dan anoda. Untuk mempermudah pemahaman materi sel elektrolisis, kerjakan tugas berikut.a. Buatlah kelompok yang terdiri atas 3 orang.b. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada percobaan sel elektrolisis.c. Lakukan percobaan elektrolisis pada larutan CuSO4.d. Tuliskan gejala-gejala reaksi kimia yang timbul pada saat reaksi berlangsung.e. Tuliskan juga persamaan reaksi kimia yang terjadi pada katoda dan anoda.f. Diskusikan hasil percobaan kalian dengan teman-teman.g. Tuliskan hasil diskusi dalam buku laporan percobaan.h. Konsultasikan hasil percobaan dengan guru kalian.i. Presentasikan di depan kelas.
Reaksi Redoks dan Elektrokimia51Nah teman-teman, kalian tentu sudah memahami uraian di atas, bukan? Selanjutnya, kalian akan mempelajari cara perhitungan pada sel elektrolisis menggunakan Hukum Faraday dan penerapan sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Bacalah penjelasan selengkapnya.a. Hukum FaradayMichael Faraday adalah ilmuwan berkebangsaan Inggris yang menye lidiki hubungan antara jumlah arus listrik yang digunakan dengan massa zat yang dihasilkan, baik di anoda maupun di katoda pada proses elektrolisis. Kesimpulan dari hasil percobaan yang telah dilakukan Faraday adalah sebagai berikut.Hukum Faraday IMassa zat yang dihasilkan pada tiap-tiap elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir pada elektroda tersebut.Berdasarkan Hukum Faraday I, diperoleh persamaan:Keterangan:m i.t m = massa zat yang dihasilkan (gram)m Q i = kuat arus listrik (ampere)Q = i.t t = waktu (detik)Q = muatan listrik (coulomb)Hukum Faraday IIMassa dari pelbagai zat yang terbentuk pada tiap-tiap elektroda sebanding dengan massa ekuivalen zat tersebut.Berdasarkan Hukum Faraday II, diperoleh persamaan:m w w = AreTiap pembentukan 1 mol Na, elektron yang diserap adalah sebanyak 1 mol. Dengan demikian, ekuivalensi (e) untuk atom Na adalah 1. Jumlah listrik yang dialirkan menuju sel elektrolisis untuk mendapatkan 1 mol elektron disebut 1 faraday (1 F). Dari hasil percobaan, diperoleh bahwa 1 faraday setara dengan 96.487 coulomb mol–1 atau sering dibulatkan menjadi 96.500 coulomb mol–1.Jika Hukum Faraday I dan II digabungkan, maka diperoleh persa-maan:Keterangan: m = massa zat (gram) t = waktu (detik)i = kuat arus listrik (ampere) Ar = massa atom relatif suatu zate = ekuivalensi suatu zat (jumlah elektron yang berperan pada satu mol zat)m=AreFm=Arei.t96.500××Keterangan:m = massa zat (gram)w = massa ekuivalenAr = massa atom relatif suatu zate = ekuivalensi suatu zat (jumlah elektron yang berperan pada satu mol zat), misalnya: Na+ + e– NaMichael Faraday dilahirkan di London. Ia adalah ilmuwan fisika dan kimia yang dapat menunjukkan hubungan listrik dengan magnet. Pada tahun 1831 ia melakukan percobaan tentang elektrolisis. Hasil percobaannya dikenal dengan Hukum Faraday. (Microsoft Encarta Premium 2006)newgenevacenter.org
Kimia Kelas XII52Perhatikan penerapan Hukum Faraday pada contoh berikut.ContohApabila ke dalam larutan CuSO4 (Cu = 63,5) dialirkan arus sebesar 10 ampere selama 965 detik, tentukan massa tembaga (Cu) yang dihasilkan.Penyelesaian:Diketahui:Ar = 63,5 ; i = 10 ampere ; t = 965 detikDitanyakan: mJawab:Cu yang dihasilkan sesuai persamaan berikut.Cu2+(aq) + 2 e– Cu(s)Berdasarkan reaksi di atas, diketahui e– = 2Persamaannya: m = Arei.t96.500× = 63,52(10965)96500××= 3,2 gramJadi, massa tembaga yang dihasilkan adalah 3,2 gram.DiskusiJika ke dalam larutan NaCl dialirkan arus sebesar 5 ampere selama 850 detik, berapakah massa natrium (Na) yang dihasilkan? (Ar Na = 23).Jawablah pertanyaan di atas dengan berdiskusi bersama teman-teman, lalu konsultasikan kepada guru kalian dan presentasikan di depan kelas. Berdasarkan Hukum Faraday II, jika jumlah listrik yang sama dialir-kan melalui dua atau lebih sel elektrolisis, maka perbandingan massa zat yang dihasilkan sebanding dengan perbandingan ekuivalensinya. Perhati-kan persamaan berikut.m:m =Are:Are121122Penerapan persamaan di atas pada perhitungan adalah sebagai berikut.ContohProses elektrolisis pada larutan Na2SO4 menghasilkan 46 gram Na. Jika arus yang sama besar dialirkan pada proses elektrolisis larutan KNO3, ten-tukan massa K yang dihasilkan. (Ar Na = 23 ; Ar K = 39).
m:m=ArNae:ArKeNaKNaK46 : m =231:391K
Reaksi Redoks dan Elektrokimia57Reaksi oksidasi pada logam besi terjadi pada anoda. Selanjutnya, elektron yang dihasilkan akan mengalir menuju katoda (bagian logam yang kurang reaktif ) yang akan mereduksi oksigen dan ion H+ di udara bebas sehingga menghasilkan air. Air tersebut kemudian bereaksi kembali dengan oksigen dan membentuk ion OH–. Perhatikan reaksi berikut. O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e– 4 OH–(aq)E = + 0,40 VKemudian, ion besi (II) yang terbentuk pada anoda teroksidasi mem-bentuk ion besi (III) sesuai persamaan berikut. Fe2+(aq) Fe3+(aq) + e–Hasil reaksi redoks pada logam besi adalah berupa senyawa oksida terhidrasi F2O3 . xH2O (karat besi). Reaksi yang terjadi yaitu:Anoda : 4 Fe(s) 4 Fe2+(aq) + 8 e–4 Fe2+(aq) 4 Fe3+(aq) + 4 e–Katoda : 3 O2(g) + 6 H2O(l) + 12 e– 12 OH–(aq) 4 Fe(s) + 3 O2(g) + 6 H2O(l) 4 Fe3+(aq) + 12 OH–(aq) 4 Fe(OH)3(s)4 Fe(OH)3(s) 2 Fe2O3 . xH2O (karat besi)Proses korosi mengubah logam besi (Fe) menjadi karat besi (Fe2O3.xH2O). Perubahan ini membuktikan bahwa proses korosi menghasilkan zat baru.Uji KompetensiJawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Jelaskan pengertian korosi.2. Mengapa korosi bisa terjadi? Jelaskan jawa-ban kalian.3. Mengapa kayu tidak mengalami korosi seperti besi?4. Peristiwa apa yang menandai terjadinya korosi?5. Sebutkan 3 benda yang dapat mengalami korosi. 3. Faktor-faktor yang Memengaruhi Terjadinya KorosiSetelah kalian mengetahui bagaimana proses korosi terjadi, selidikilah faktor-faktor penyebab korosi dengan melakukan kegiatan berikut.
Reaksi Redoks dan Elektrokimia59Kegiatan inti1. Letakkan paku di atas cawan petri. Tuang larutan agar-agar suam yang mengandung NaCl, K3Fe(CN)6, dan fenolftalein sampai paku terendam. 2. Amati setelah beberapa menit dan setelah beberapa jam.3. Ambil 5 batang paku bersih dan lilitkan sepotong pita Mg, lempeng Zn, Pb, Sn, dan Cu hingga menjadi pasangan logam (Fe-Mg, Fe-Pb, Fe-Sn, dan Fe-Cu).4. Letakkan tiap-tiap pasangan logam di atas cawan petri dan tuang larutan agar-agar suam hingga paku terendam.5. Catatlah hasil pengamatan setelah beberapa menit dan setelah beberapa jam.6. Interpretasikan hasil peng amat-an dengan mengacu pada deret elektrokimia.E. Hasil PercobaanSalinlah tabel ini dalam buku tugas dan isilah berdasarkan hasil pengamatan. Kegiatan I: Faktor-faktor yang memengaruhi korosiTabung ke-Isi tabungKarat pada batang paku besiAdaTidak15 mL air suling22 gram kristal CaCl2 dan kapas kering3Air yang telah dididihkan45 mL NaCl(aq) 1 M55 mL NH4Cl(aq) 1 M65 mL Na2CO3(aq) 1 M710 mL minyak tanahKeterangan : berilah tanda * untuk batang paku besi yang menghasilkan karat terbanyak. Kegiatan II: Pengaruh logam lain pada korosi Pendahuluan Larutan yang dicampurkanPengamatanFe2+ + K3Fe(CN)6Fe3+ + K3Fe(CN)6Zn2+ + K3Fe(CN)6Larutan basa dan fenolftalein Kegiatan intiPasangan logamPengamatanSetelah beberapa menitSetelah beberapa jamPada pakuPada logam lainPada pakuPada logam lainFeFe-MgFe-ZnFe-SnFe-CuF. PembahasanAgar lebih mudah dalam memahami percobaan ini, jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.Kegiatan I: Faktor-faktor yang memengaruhi korosi1. Jelaskan faktor-faktor yang mepengaruhi terjadinya korosi.
Kimia Kelas XII604. Pencegahan KorosiHampir semua logam dapat mengalami korosi, tetapi terjadinya korosi dapat diperlambat atau dipercepat. Beberapa hal yang dapat mempercepat terjadinya korosi adalah tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, adanya pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang reaktif, dan kelembaban udara. Proses korosi pada logam sangat merugikan, karena menimbulkan keausan pada permukaan logam. Perlu dicatat, proses korosi besi membutuhkan udara dan air. Jadi, permukaan besi yang terselubung (misalnya pada mesin kendaraan) akan terhindar dari proses korosi, karena terlindung dari kontak dengan udara dan air. Besi yang berada di udara kering lebih sukar mengalami proses korosi, bila dibandingkan dengan besi yang ditempatkan di udara lembab. Supaya korosi tidak terjadi, faktor-faktor yang menyebabkan korosi harus diperhatikan.Kereaktifan logam turut mempengaruhi mudah tidaknya logam mengalami proses korosi. Semakin aktif logam (semakin negatif harga potensial elektrodanya), maka semakin mudah logam itu terkorosi. Tetapi, logam seperti seng dan aluminium yang memiliki harga potensial elektroda lebih negatif daripada besi mempunyai sifat tahan karat bila dibandingkan dengan besi. Hal ini disebabkan karat seng dan aluminium melekat kuat pada permukaan logam, sehingga proses korosi terhambat dan tidak berkelanjutan. Sedangkan karat pada permukaan besi tidak melekat kuat dan permukaan karat mengelupas, sehingga proses korosi berkelanjutan sampai besi berubah seluruhnya menjadi karat.Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi, yaitu:a. Pengecatan pada logam besiBesi yang dicat akan terlindung dari kontak dengan air dan gas oksigen yang banyak terdapat di udara.b. Pelapisan dengan logam-logam lainProses ini biasa disebut galvanisasi. Logam yang biasa digunakan yaitu magnesium, aluminium, seng, dan krom. Logam-logam pelapis akan melindungi besi dari korosi.2. Terangkan proses terbentuknya korosi pada tiap-tiap tabung reaksi.Kegiatan II: Pengaruh logam lain pada korosi1. Sebutkan logam yang berfungsi sebagai anoda dan katoda pada tiap-tiap pasangan logam.2. Jelaskan perbandingan hasil pengamatan dengan daftar potensial elektroda. 3. Sebutkan logam yang dapat memperlambat dan memper-cepat korosi. Bandingkan poten-sial elektrodanya.G. Kesimpulan Apa kesimpulan dari percobaan ini? Apa saja faktor-faktor penyebab korosi? Diskusikan dengan kelompok kalian dan tuliskan dalam laporan kegiatan, lalu presentasikan hasilnya di depan kelas.Proses galvanisasi berbeda dengan pengecatan seperti biasa. Lapisan galvanisasi tidak akan menyusut, retak, atau terkelupas karena galvanisasi merupakan pengikatan secara metalurgi terhadap baja yang dilindunginya.www.asia.indgalv.com.au
Kimia Kelas XII62Rangkuman1. Reaksi reduksi adalah reaksi yang mengalami pengurangan bilangan oksidasi. 2. Reaksi oksidasi adalah reaksi yang mengalami peningkatan bilangan oksidasi.3. Penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode:a. setengah reaksi (ion elektron)b. bilangan oksidasi4. Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang terjadi seketika dan disertai pembebasan energi berupa panas atau ditandai dengan kenaikan suhu larutan.5. Elektrokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang menyelidiki hubungan antara energi listrik dengan energi kimia.6. Sel Volta adalah sel elektrokimia. Pada sel tersebut, reak si redoks yang terjadi menghasilkan listrik.7. Anoda pada sel Volta merupakan kutub negatif. Katoda pada sel Volta merupakan kutub positif.8. Potensial elektroda adalah ukuran kecen-derungan suatu unsur untuk melepaskan atau mempertahankan elektron.9. Gaya gerak listrik atau ggl (emf = electromotive force) adalah beda potensial antara 2 kutub atau disebut juga potensial sel Volta.10. Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang menggunakan arus listrik untuk menghasilkan reaksi kimia. 11. Anoda pada sel elektrolisis merupakan kutub positif, sedangkan katoda pada sel Volta merupakan kutub negatif.12. Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang dihasilkan pada tiap-tiap elektroda sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir pada elektroda tersebut.13. Hukum Faraday II menyatakan bahwa massa pelbagai zat yang terbentuk pada tiap-tiap elektroda sebanding dengan massa ekuivalen zat tersebut.14. Jika Hukum Faraday I dan II digabungkan, diperoleh persamaan sebagai berikut.m=Arei.t96.500× Keterangan: m = massa zat (gram)i = kuat arus listrik (ampere)t = waktu (detik)Ar = massa atom relatif suatu zate = ekuivalensi suatu zat (jumlah elektron yang berperan pada satu mol zat)15. Perkaratan atau korosi adalah proses oksidasi yang terjadi antara permukaan logam dengan udara bebas sehingga menghasilkan zat baru.16. Korosi ditandai dengan timbulnya karat logam yang menyebabkan terjadinya pengikisan dan pengeroposan pada permukaan logam. 17. Faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi adalah: 1. tingkat keasaman2. kontak dengan elektrolit3. pengotor4. kontak dengan logam lain yang kurang reaktif5. kelembaban udara18. Pencegahan korosi dilakukan dengan cara-cara:1. pengecatan 3. paduan logam2. galvanisasi 4. proteksi katodikArus DC Arus listrik yang memiliki kuat arus konstan dan selalu mengalir searahElektrolit Senyawa yang lelehan atau larutannya (dalam air) dapat menghantarkan arus listrikHidrasi Suatu zat yang mengalami perubahan disebabkan adanya airHomogen Bersifat seragam atau serba sama, baik dalam komposisi maupun sifat fisisnya Inert Bahan atau zat yang tidak reaktifIon Partikel bermuatan listrikReversible Reaksi yang terjadi secara bolak-balikGlosarium
Reaksi Redoks dan Elektrokimia63 A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Bilangan oksidasi aluminium dalam Al2O3adalah ....A. -1 D. +2B. 0 E. +3C. +12. Bilangan oksidasi S dalam senyawa S2O72–adalah ....A. -2 D. +4B. -4 E. +6C. -63. Bilangan oksidasi Cl pada Cl2, KClO2, AlCl3, dan HClO berturut-turut adalah ....A. 0, +4, -1, dan +3 B. 0, +2, +1, dan +3C. 0, +3, -1, dan +1D. 0, +3, +1, dan -1E. 0, +2, +1, dan -14. Bilangan oksidasi Mn tertinggi terdapat dalam senyawa ....A. MnCl2 D. Mn2(SO4)3B. K2MnO4 E. Mn(NO3)2C. KMnO45. Dari persamaan reaksi redoks berikut, harga koefisien reaksi a, b, c, dan d berturut-turut adalah .... a Cu(s) + b AgNO3(aq) c Cu(NO3)2(aq) + d Ag(s)A. 1, 1, 2, dan 2B. 1, 2, 1, dan 2C. 2,1, 2, dan 1D. 2, 3, 1, dan 1E. 2, 3, 2, dan 36. Dari reaksi soal no 5, zat yang berperan sebagai oksidator adalah ....A. Cu D. AgB. AgNO3 E. NO3–C. Cu(NO3)27. Terjadinya reaksi redoks spontan ditandai dengan ....A. penyusutan jumlah larutanB. kekeruhan larutanC. perubahan warna larutanD. penurunan suhu larutanE. kenaikan suhu larutan8. Reaksi redoks spontan tidak terjadi pada ....A. baterai keringB. akiC. electroplatingD. sel bahan bakarE. baterai nikel-kadmium9. Pernyataan yang benar tentang sel volta adalah ....A. reaksi oksidasi terjadi di anodaB. reaksi reduksi terjadi di anodaC. anoda merupakan kutub positifD. katoda merupakan kutub negatifE. ion positif mengalami reduksi di anoda10. Alat yang digunakan untuk mengukur potensial sel Volta adalah ....A. barometer D. amperemeterB. voltmeter E. speedometerC. thermometer11. Diketahui: 19K+ + e–19K Eo = -2,92 V47Ag+ + e–47Ag Eo = +0,80 VDiagram selnya adalah ....A. K+ | K|| Ag| Ag+B. K | K+|| Ag+| AgC. Ag | Ag+|| K+| KD. Ag+ | Ag|| K| K+E. K | K+|| Ag| Ag+12. Yang berperan sebagai kutub negatif (anoda) pada baterai adalah ....A. Zn2+ D. CuUlangan Harian
Kimia Kelas XII64B. Zn E. Cu+C. Cu2+13. Yang berperan sebagai anoda pada aki adalah ....A. Pb D. O2B. PbO2 E. H2SO4C. PbO314. Berikut yang bukan penyusun baterai kering adalah .... a. Zn D. NH4Cl b. MnO2 E. Pbc. C15. Sumber-sumber listrik yang tidak bisa diisi ulang adalah ....A. sel bahan bakarB. baterai keringC. akiD. baterai nikel-cadmiumE. baterai telepon genggam16. Dari reaksi elektrolisis larutan K2SO4(aq) 2 K+(aq) + SO42–(aq), ion positif yang mengalami reaksi reduksi di katoda adalah ....A. larutan K2SO4 D. larutan H2OB. ion K+E. gas O2C. ion SO42–17. Berikut yang bukan merupakan contoh penerapan elektrolisis adalah ....A. pelapisan logamB. pemurnian logamC. pengisian ulang akiD. pengosongan akiE. produksi zat18. Rumus kimia karat besi adalah ....A. Fe2O4.3H2O D. Fe2O3.xH2OB. Fe3O3.xH2O E. Fe2O3.5H2OC. F2O3.5H2O19. Faktor-faktor berikut yang memengaruhi terjadinya korosi adalah ....A. pemanasanB. kelembaban udaraC. kualitas logamD. pendinginanE. waktu pemakaian20. Logam-logam berikut yang paling tahan terhadap korosi adalah ....a. Cr D. Feb. Ni E. Alc. Zn B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Jelaskan pengertian reaksi oksidasi dan reaksi reduksi.2. Tentukan bilangan oksidasi S dari zat-zat berikut.a. S d. Na2SO4b. SO3 e. NaHSO3c. H2SO43. Setarakan reaksi redoks berikut dengan cara setengah reaksi dan perubahan bilangan oksidasi. a. H2O2(l) H2O(l) + O2(g)b. KClO3(aq) KCl(aq) + O2(g)c. FeS2(aq) + O2(g) Fe2O3(aq) + SO2(aq)4. Sebutkan gejala-gejala yang menyertai reaksi kimia.5. Diketahui: Mg2+ + 2 e– Mg Eo = -2,37 V Pb2+ + 2 e– Pb Eo = -0,13 VTuliskan diagram sel dan hitung harga potensial selnya.6. Tuliskan reaksi yang terjadi pada anoda dan katoda untuk reaksi elektrolisis larutan Mg(OH)2 dengan elektroda Pt.7. Berapa muatan listrik yang mengalir pada sel elektrolisis larutan NiSO4 yang menghasilkan logam nikel seberat 3 gram dalam waktu 1793 detik? (Ar Ni = 58,71)8. Bagaimana proses terjadinya korosi? Jelaskan jawaban kalian.9. Mengapa korosi pada logam aluminium tidak berkelanjutan?10. Manakah pasangan logam berikut yang lebih mudah mengalami korosi? a. Mn dan Cu c. Sn dan Feb. Pb dan Fe d. Al dan Cr
65Ulangan Tengah Semester PertamaPertama Ulangan Tengah Semester A Pilihlah jawaban yang tepat.1. Berikut ini yang merupakan sifat koligatif larutan, kecuali ....A. penurunan tekanan uap jenuhB. penurunan titik bekuC. kenaikan titik didihD. kenaikan titik bekuE. tekanan osmosis2. Sifat koligatif suatu larutan bergantung pada ....A. jenis partikel zat terlarutB. massa molekul zat terlarutC. massa jenis zat terlarutD. jumlah partikel zat terlarutE. jenis larutan3. Tekanan uap air jenuh pada suhu 30 C adalah 31,8 mmHg dan fraksi mol suatu zat dalam air adalah 0,056 mol. Pada suhu 30 C, tekanan uap larutan adalah ... mmHg.A. 1,78B. 17,8C. 28,30D. 30,02E. 33,584. Suatu larutan glukosa (Mr 180) dalam 2 kg air (Kb = 0,52) ternyata mendidih pada suhu 100,65 C, maka massa glukosa yang dilarutkan adalah ... gram.A. 245B. 450C. 502D. 547E. 6955. Dilarutkan 18 gram glukosa C6H12O6 ke dalam 500 gram air. Jika kalor beku molal air = 1,8 ̊C mol-1, maka titik beku larutan tersebut adalah ... C. (Ar C =12; H = 1; O =16)A. –0.18B. –0.36C. –1,8D. –3,6E. –7,26. Larutan berikut yang memililiki titik beku paling rendah adalah....A. glukosa 0,3 mB. ferri klorida 0,3 mC. natrium sulfat 0,3 mD. magnesium hidroksida 0,3 mE. aluminium sulfat 0,3 m7. Di antara larutan bawah ini yang mempunyai titik didih paling tinggi adalah ....A. C6H12O6 0,03 mB. Mg(NO3)2 0,02 mC. NaCl 0,02 mD. Al2(SO4)3 0,01 mE. KAl(SO4)3 0,03 m8. Diantara larutan 0,01 M di bawah ini yang mempunyai tekanan osmotik paling besar adalah ....A. BaCl2B. NaClC. C12H22O12D. CO(NH2)2E. HCl9. Suatu larutan urea dalam air mempunyai penurunan titik beku 0,372 C. Jika Kfmolal air = 1,86 C dan Kbmolal air = 0,52
Kimia Kelas XII66C, maka kenaikan titik didih larutan urea adalah ... CA. 0,026B. 0,104C. 0,892D. 1,040E. 2,60010. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi 100,1 C pada tekanan 1 atm (Kb= 0,50), maka jumlah gula (Mr= 342) yang harus dilarutkan adalah... gram.A. 684B. 342C. 171D. 86E. 17,111. Jumlah molekul H2O yang ditambahkan dalam suasana basa pada reaksi setengah sel:Bi2O3(aq) BiO3- adalah ....A. 5B. 4C. 3D. 2E. 112. Nilai p, q, r, s, dan t pada persamaan reaksi redoks:p KMnO4(aq) + q FeSO4(aq) + 8 H2SO4(aq)r K2SO4(aq) + s MnSO4(aq) + t Fe2(SO4)3(aq) + 8 H2O(l) adalah ....A. 1, 2, 2, 5, dan 10B. 2, 1, 10, 2, dan 5C. 2, 10, 1, 2, dan 5D. 10, 1, 2, 2, dan 5E. 5, 10, 1, 2, dan 213. Diketahui harga potensial standar sebagai berikut.A2+ + 2 e- A E°= –2,87B3+ + 3 e- B E°= –1,66C2+ + 2 e- C E°= –0,76D2+ + 2 e- D E°= +0,34E2+ + 2 e- E E°= +0,96Pasangan unsur di bawah ini bereaksi spontan, kecuali ....A. A + B2+ A2+ + BB. B + C2+ B3+ + CC. C + D2+ C2+ + DD. E + D2+ E2+ + D E. A + E2+ A2+ + E14. Elektrolisis larutan PbSO4 menghasilkan gas O2 pada anoda sebanyak 1,12 liter pada keadaan standar. Arus listrik yang diperlukan adalah ... faraday.A. 0,1B. 0,2C. 0,4D. 2E. 415. Pada reaksi redoks: P + NO3- PO43- + NO, atom N mengalami ....A. penambahan biloks sebanyak 3B. pengurangan biloks sebanyak 3C. penambahan biloks sebanyak 2D. pengurangan biloks sebanyak 2E. tidak mengalami perubahan biloks16. Suatu atom netral dapat membentuk ion negatif dengan ....A. berfungsi sebagai oksidatorB. berfungsi sebagai redukatorC. perubahan biloksD. menerima elektronE. melepas elektron17. Senyawa yang dapat menghasilkan gas hidrogen pada katoda adalah ....A. NH3(l)B. Na2SO4(aq)C. NaH(l)D. HCl(aq)E. KHSO4(aq)18. Fungsi jembatan garam dalam sel Volta adalah ....A. katodaB. menetralkan muatan listrik
Ulangan Tengah Semester Pertama67C. anodaD. sumber listrikE. larutan elektrolit19. Yang berfungsi sebagai katoda pada sel kering adalah ....A. silinder sengB. MnO2C. batang grafitD. ZnCl2E. NH4Cl20. Reaksi yang terjadi pada anoda pada reaksi elektrolisis CuSO4 dengan katoda grafit dan anoda Cu adalah ....A. Cu(s) Cu2+(aq) + 2Cu2+(aq)+ 2 e- Cu(s)C. CuSO4(aq) Cu2+(aq) + SO42-(aq)D. 2 H2O(l) + 2 e- 2 OH-(aq)+ H2O(l)E. 2 H2O 4 H+(aq)+ O2(g) + 4 e-21. Dalam 1 liter larutan terdapat 10 gram C6H12O6, maka tekanan osmosis larutan tersebut pada suhu 27 °C adalah ... atm.A. 0,1B. 0,2C. 1,36D. 1,82E. 222. Kelarutan CaCl2 dalam air 0 °C adalah 5,4 molal. Jika Kf = 1,86, maka penurunan ti-tik beku larutan CaCl2 0,54 molal adalah ... C.A. 5,0B. 3,0C. 2,7D. 2,0E. 1,023. Apabila diketahui potensial reduksi Ca2+(aq)+ 2 e-Ca(s)E= - 2,76 V Al3+(aq)+ 2 e-Al(s)E= - 1,70 V, maka potensial untuk reaksi: 3 Ca(s)+ 2 Al3+(aq) 3 Ca2+(aq)+ 2 Al(s)adalah ....A. -2,06 VB. -1,06 VC. +1,06 VD. +2,06 VE. +4,46 V24. Diketahui Eo beberapa logam sebagai beri-kut:Ag+(aq)/Ag(s)= +0,80 VHg2+(aq)/Hg(s)= +0,62 VSn2+(aq)/Sn(s)= -0,14 VCd2+(aq)/Cd(s)= -0,40 VMn2+(aq)/Mn(s)= -1,05 VReaksi sel berikut yang menghasilkan Eo sel terkecil adalah ....A. Mn(s) + Hg2+(aq)Mn2+(aq)+ Hg(s)B. Mn(s) + 2 Ag2+(aq)Cd2+(aq)+ 2 Ag(s)C. Mn(s) + Sn2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)D. Cd(s) + 2 Ag+(aq)Cd2+(aq)+ 2 Ag(s)E. Sn(s) + Hg2+(aq)Mn2+(aq)+ Sn(s)25. Logam-logam berikut yang paling sukar direduksi adalah ....A. aluminiumB. besiC. emasD. nikelE. perak B Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut. 1. Suatu larutan glukosa (Mr 180) dalam 2 kg air (Kb = 0,52) ternyata mendidih pada suhu 100,6 C. Berapakah massa glukosa yang dilarutkan? 2. Suatu larutan terdiri atas 12 gram zat X (non elektrolit) dalam 20 gram air. Jika larutan ini membeku pada suhu –5 C dan penurunan titik beku molal air adalah 1,86 °C. Berapakah massa molekul relatif zat X tersebut? 3. Larutan 3 gram glukosa (Mr =180) dalam 250 mL air isotonik dengan larutan 4,6 gram X dalam 500 mL air. Berapakah massa molekul relatif zat X tersebut?
Kimia Kelas XII684. Tekanan uap air jenuh pada suhu 25 C adalah 26,4 mmHg dan fraksi mol zat tersebut 0,056 mol. Berapakah tekanan uap larutan pada suhu tersebut? 5. Suatu larutan non-elektrolit mempunyai titik didih 101,5 C. Jika perbandingan konstanta titik beku molal air terhadap konstanta titik didih molal sebesar 3,72, maka berapakah titik beku larutan tersebut? 6. Sebutkan perbedaan sel Volta dan sel elektrolisis.7. Reaksi elektrolisis larutan CuSO4 (Ar Cu = 63,5, S = 32 dan O = 16) menghasilkan 12,7 gram endapan Cu pada katoda. Tentukan volume gas H2 (0 °C, 1 atm) yang dibebaskan pada elektrolisis larutan H2SO4encer dengan jumlah arus yang sama. 8. Suatu garam L(NO3)2 dielektrolisis dengan elektroda platina menghasilkan 0,15 gram endapan logam L di katoda. Apabila larutan elektrolisis di anoda dapat dinetralkan dengan 15 mL larutan NaOH 0,2 M, tentukan massa molekul relatif unsur L tersebut.9. Tentukan reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda untuk reaksi elektrolisis berikut:a. Larutan NaCl dengan elektroda platinab. Larutan AuBr3 dengan elektroda platinac. Larutan CuSO4 dengan elektroda Cu10. Sebutkan 5 faktor yang memengaruhi terjadinya korosi pada logam.