28
Reaksi Redoks dan Elektrokimia
n
L
=
L r
m A L
0,005 =
r
0,295 A L
A
r
L =
0,295 0,005
= 59 Jadi, massa atom relatif A
r
logam L adalah 59.
B. Uraian
1. Reaksi: H
2
O A + Cl
–
aq + MnO
4 –
aq → Cl
2
g + MnO
2
A + OH
–
aq
H
2
O A + 2Cl
–
aq + MnO
4 –
aq → Cl
2
g + MnO
2
A + OH
–
aq
–1 × 2 +7
0 × 2 +4
= –2 = 0
+2 × 3 –3 × 2
Sehingga menjadi: H
2
O A + 6Cl
–
aq + 2MnO
4 –
aq → 3Cl
2
g +
2MnO
2
A + OH
–
aq Disetarakan dengan menambah OH
–
dan H
2
O. 4H
2
O A + 6Cl
–
aq + 2MnO
4 –
aq → 3Cl
2
g +
2MnO
2
A + 8OH
–
aq Jadi, koefisien a = 4, b = 6, c = 3, dan d = 8.
2. a. Metode perubahan bilangan oksidasi
MnO
4 –
aq + 2Cl
–
aq → Mn
2+
aq + Cl
2
g
+7 –1 × 2
+2 0 × 2
= –2 = 0
–5 × 2 +2 × 5
Sehingga menjadi: 2MnO
4 –
aq + 10Cl
–
aq → 2Mn
2+
aq + 5Cl
2
g Disetarakan dengan menambah H
+
dan H
2
O. 2MnO
4 –
aq + 10Cl
–
aq + 16H
+
aq →
2Mn
2+
aq + 5Cl
2
g + 8H
2
O A
b. Metode setengah reaksi
Oksidasi : 2Cl
–
aq → Cl
2
g + 2e
–
× 5 Reduksi : MnO
4 –
aq + 8H
+
aq + 5e
–
→ Mn
2+
aq + 4H
2
O A
× 2 sehingga menjadi:
Oksidasi : 10Cl
–
aq → 5Cl
2
g + 10e
–
Reduksi : 2MnO
4 –
aq + 16H
+
aq + 10e
–
→ 2Mn
2+
aq + 8H
2
O A
––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 10Cl
–
aq + 2MnO
4 –
aq + 16H
+
aq → 5Cl
2
g + 2Mn
2+
aq + 8H
2
O A
3. a. 2Cr
3+
aq + 3Pts
→ 2Crs + 3Pt
2+
aq
Oksidasi : Pts → Pt
2+
aq + 2e
–
E° = –1,50 V × 3
Reduksi : Cr
3+
aq + 3e
–
→ Crs E° = –0,71 V × 2
–––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : 2Cr
3+
aq + 3Pts
→ 2Crs + 3Pt
2+
aq E°
sel
= –2,21 V
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°
sel
bernilai negatif – sehingga reaksi tidak berlangsung spontan.
b. Al
3+
aq + Crs
→ Als + Cr
3+
aq
Oksidasi : Crs → Cr
3+
aq + 3e
–
E° = +0,71 V Reduksi : Al
3+
aq + 3e
–
→ Als E° = –1,66 V
–––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Al
3+
aq + Crs
→ Als + Cr
3+
AQ E°
sel
= –0,95 V
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°
sel
bernilai negatif – sehingga reaksi tidak berlangsung spontan.
c. Pts + 2Ag
+
aq → Pt
2+
aq + 2Ags
Oksidasi : Pts → Pt
2+
aq + 2e
–
E° = –1,50 V × 1
Reduksi : 2Ag
+
aq + e
–
→ Ags E° = +0,80 V × 2
–––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Redoks : Pts + 2Ag
+
aq → Pt
2+
aq + 2Ags
E°
sel
= –0,70 V
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°
sel
bernilai negatif – sehingga reaksi tidak berlangsung spontan.
d. 3Ag
+
aq + Als
→ 3Ags + Al
3+
aq
Oksidasi : Als → Al
3+
s + 3e
–
E° = +1,66 V × 1 Reduksi : Ag
+
aq + e
–
→ Ags E° = +0,80 V × 3 –––––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Redoks : 3Ag
+
aq + Als
→ 3Ags + Al
3+
aq E°
sel
= +2,46 V
Berdasarkan perhitungan di atas, didapatkan harga E°
sel
bernilai positif + sehingga reaksi berlangsung spontan.
Jadi, reaksi yang berlangsung spontan adalah 3Ag
+
aq + Als
→ 3Ags + Al
3+
aq .
4. a. Mg | Mg
2+
|| Ag
+
| Ag E°
sel
= +3,17 V Ag | Ag
+
|| Pb
2+
| Pb E°
sel
= –0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Mg | Mg
2+
|| Pb
2+
| Pb E°
sel
= +2,23 V b.
Zn | Zn
2+
|| Pb
2+
| Pb E°
sel
= +0,63 V Pb | Pb
2+
|| Ag
+
| Ag E°
sel
= +0,94 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Zn | Zn
2+
|| Ag
+
| Ag E°
sel
= +1,57 V c.
Mg | Mg
2+
|| Pb
+
| Pb E°
sel
= +2,23 V Pb | Pb
2+
|| Zn
2+
| Zn E°
sel
= –0,63 V ––––––––––––––––––––––––––––––––– +
Mg | Mg
2+
|| Zn
2+
| Zn E°
sel
= +1,60 V
29
Kimia Kelas XII
5. Perbedaan sel elektrolisis dengan sel Volta adalah pada sel elektrolisis, komponen voltmeter diganti
dengan sumber arus umumnya baterai. Larutan atau lelehan yang ingin dielektrolisis ditempatkan
dalam suatu wadah. Selanjutnya, elektrode dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan
elektrolit yang ingin dielektrolisis. Elektrode yang digunakan umumnya merupakan elektrode inert
seperti grafit C, platina Pt, dan emas Au. Elektrode berperan sebagai tempat berlangsung-
nya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katode, sedangkan
reaksi oksidasi berlangsung di anode. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katode sebab
memerlukan elektron dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah pada anode. Akibatnya, katode
bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya,
anode bermuatan positif dan menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas
bahwa tujuan elektrolisis untuk mendapatkan endapan logam di katode dan gas di anode.
6. Elektrolisis air H
2
O A → H
+
aq + OH
–
aq Kation berupa H
+
sehingga kation direduksi di katode. Anion berupa OH
–
sehingga anion teroksidasi di anode.
Katode : 2H
+
aq + 2e
–
→ H
2
g Anode
: 4OH
–
aq → 2H
2
O A + O
2
g + 4e
–
Disetarakan elektronnya terlebih dahulu Katode
: 4H
+
aq + 4e
–
→ 2H
2
g Anode
: 4OH
–
aq → 2H
2
O A + O
2
g + 4e
–
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 4H
+
aq + 4OH
–
aq → 2H
2
g +
2H
2
O A + O
2
g
Perbandingan H
2
: O
2
= 2 : 1 Elektrolisis larutan MgSO
4
Mg
2+
adalah logam aktif sehingga air direduksi di katode. SO
4 2–
merupakan sisa asam oksi sehingga air teroksidasi di anode.
MgSO
4
aq → Mg
2+
aq + SO
4 2–
aq Katode
: 2H
2
O A + 2e
–
→ 2OH
–
aq + H
2
g Anode
: 2H
2
O A → 4H
+
aq + O
2
g + 4e
–
Disetarakan terlebih dahulu elektronnya Katode
: 4H
2
O A + 4e
–
→ 4OH
–
aq + 2H
2
g Anode
: 2H
2
O A → 4H
+
aq + O
2
g + 4e
–
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel : 6H
2
O A → 4OH
–
aq + 2H
2
g +
4H
+
aq + O
2
g
Perbandingan H
2
: O
2
= 2 : 1 Kedua elektrolisis tersebut menghasilkan zat yang
sama. Hal ini karena pada elektrolisis MgSO
4
yang dielektrolisis berupa larutannya sehingga yang
mengalami reduksi berupa air bukan ion Mg
2+
. Sementara itu, ion SO
4 2–
merupakan ion sisa asam oksi sehingga yang mengalami oksidasi berupa
air H
2
O. Oleh karena itu, reaksi elektrolisis air dan larutan MgSO
4
menghasilkan zat yang sama. 7. w
Ag
= 0,54 gram A
r
Ag = 108 w
x
= 0,1 gram
Ag X
w w
=
Ag X
e e
Ag X
w w
=
r r
A Ag Valensi Ag
A X Valensi X
0,54 0,1
=
r
108 1
A X 2
0,54 0,1
=
r
108 2 A X
×
A
r
X =
0,1 108 2 0,54
× ×
= 40 Jadi, A
r
X = 40. Jadi, massa atom relatif A
r
logam X adalah 40. 8. i = 10 A
t = 16 menit = 960 detik Reaksi elektrolisis larutan CuSO
4
dengan elektrode karbon
CuSO
4
aq → Cu
2+
aq + SO
4 2–
aq Cu
2+
bukan merupakan logam aktif sehingga kation direduksi di katode.
Katode: Cu
2+
aq + 2e
–
→ Cus e =
r
A Cu Valensi Cu
=
63,5 2
w =
e i t 96.500
× ×
=
63,5 2
10 960 96.500
× ×
= 3,16 gram Jadi, massa tembaga yang dapat diendapkan
adalah 3,16 gram. 9. i = 2,50 A
t = 20 menit = 1.200 detik A
r
O = 16 F =
i t 96.500
×
=
2,50 1.200 96.500
×
= 0,03 F n
e
–
= F = 0,03 mol Reaksi elektrolisis NaNO
3
dengan elektrode grafit. NaNO
3
aq → Na
+
aq + NO
3 –
aq Na
+
merupakan logam aktif sehingga air direduksi di katode. Elektrode C bersifat inert dan anion
berasal dari sisa asam oksi sehingga air teroksidasi di anode.
