KIMIA KELAS XII IPA SMA SANTA ANGELA MOD

MODUL KIMIA XII IPA

BAB II REDOKS DAN SEL ELEKTROKIMIA

REAKSI REDOKS

Standar Kompetensi :

Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dan elektrokimia dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari

Kompetensi Dasar:

Menerapkan konsep reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam mencegah korosi dan dalam industri

Indikator:

 Menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion elektron)  Menyetarakan reaksi redoks dengan cara perubahan bilangan oksidasi (PBO)

Tujuan Pembelajaran:

1. Siswa dapat menyetarakan persamaan reaksi redoks

2. Siswa dapat menyelesaikan latihan soal penentuan bilangan oksidasi

3. Siswa dapatmenyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan Oksidasi (PBO) pada suasana asam dan basa

4. Siswa dapat menyelesaikan latihan soal penyetaraan persamaan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi pada suasana asam dan basa

5. Aktif dalam kerja kelompok

6. Menggunakan bahasa Indonesia yang baik dan benar

7. Melaporkan data atau informasi dengan benar

8. Melakukan tugas yang diberikan dengan penuh tanggung jawab

9. Berani berpendapat, bertanya, atau menjawab pertanyaan tanpa ragu ragu 10.Kerjasama dengan semua orang tanpa membeda-bedakan 11.Mengutamakan kepentingan umum di atas kepentingan pribadi 12.Memberi perhatian kepada orang lain yang sakit/lemah

1. Konsep Reduksi – Oksidasi (Redoks) No

Reaksi Oksidasi

Reaksi Reduksi

1 reaksi penambahan oksigen reaksi pengurangan oksigen

2 peristiwa pelepasan elektron peristiwa penangkapan elektron Contoh : Cu → Cu 2+ + 2e -

contoh: Cu 2+ + 2e - → Cu

3 Terjadi kenaikan bilangan oksidasi Terjadi penurunan bilangan oksidasi

4 Zat memberikan elektron kepada zat lain Zat menerima elektron dari zat lain

Senyawa yang mengalami oksidasi disebut reduktor, senyawa yang mengalami reduksi disebut oksidator.

1.1. Bilangan Oksidasi

Muatan dari suatu spesi dikatakan sebagai bilangan oksidasi (biloks). Biloks digunakan untuk menentukan apakah terjadi reaksi redoks atau tidak. Bila terjadi reaksi redoks, maka spesi yang teroksidasi akan mengalami kenaikan biloks dan yang tereduksi akan mengalami penurunan biloks. Aturan penentuan bilangan oksidasi adalah :

a. Unsur murni atau senyawa beratom sejenis memiliki biloks = nol

b. Atom H biloksnya = +1, kecuali pada senyawa hidrida seperti BaH 2 , CaH 2 , NaH, biloks atom H = -1

c. Atom O biloksnya = -2, kecuali pada senyawa oF 2 O → biloks O = +2 o Senyawa peroksida (H 2 O 2 , Na 2 O 2 , CaO 2 ) → biloks O = -1

d. Atom logam memiliki biloks positif (+) sesuai dengan valensi logam tersebut

e. Jumlah total biloks seluruh atom dalam senyawa netral = nol

f. Jumlah total biloks seluruh atom dalam ion = muatan ion

g. Jika dua jenis atom bersenyawa, atom yang memiliki keelektronegatifan lebih besar selalu mempunyai bilangan oksidasi negatif

2. Penyetaraan Reaksi Redoks

Reaksi redoks dapat disetarakan dengan cara bilangan oksidasi atau cara setengah reaksi.

2.1. Cara Langsung (Perubahan Bilangan Oksidasi/PBO)

- Tentukan reaksi reduksi dan oksidasi - Tuliskan perubahan biloks yang terjadi - Samakan jumlah elektron yang dilepas dan diterima dengan menambahkan

koefisien - Hitung jumlah muatan kiri dan kanan Jika muatan kiri > kanan → tambahkan OH - pada ruas kiri Jika muatan kiri < kanan → tambahkan H + pada ruas kiri

- Samakan jumlah H dengan menambahkan H 2 O pada ruas kanan Contoh : Fe +2 + MnO 4 - → Fe 3+ + Mn 2+

Jumlah muatan kiri = +9, Jumlah muatan kanan = +17

Selisih muatan= +8 di ruas kiri(kiri < kanan)

5Fe +2 + MnO 4 - +8H + → 5Fe 3+ + Mn 2+

Jumlah H dan O di ruas kanan dan kiri tidak sama 5Fe +2 + MnO 4 - +8H + → 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O (reaksi total)

2. Cara Setengah Reaksi

Untuk menyelesaikan persamaan redoks dengan cara setengah reaksi, maka langkah – langkah yang dilakukan adalah :

Tabel 1. Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Cara Setengah Reaksi Reaksi Suasana Asam

Reaksi Suasana Basa

Tulis masing – masing reaksi reduksi dan Tulis masing – masing reaksi reduksi dan oksidasi

oksidasi

Setarakan jumlah elektron yang terlibat Setarakan jumlah elektron yang terlibat Tambahkan satu molekul H 2 O pada ruas yang Tambahkan dua molekul OH - pada ruas yang kekurangan satu atom O

kekurangan satu atom O

Tambahkan satu molekul H + pada ruas yang Tambahkan molekul H 2 O pada ruas yang kekurangan satu atom H

kekurangan atom H

Tulis reaksi yang sudah setara Tulis reaksi yang sudah setara Contoh: Setarakan reaksi berikut ini

1. ClO 3 - +S 2 O 3 2- → Cl - +S 4 O 6 2- (Suasana asam)

{2(S 2 O 3 2- )→S 4 O 6 2- + 2e - } x3

ClO 3 - + 6S 2 O 3 2- → Cl - + 3S 4 O 6 2-

Ruas kanan kekurangan 3 atom O

ClO 3 - + 6S 2 O 3 2- → Cl - + 3S 4 O 6 2- + 3H 2 O

Ruas kiri kekurangan 6 atom H

ClO 3 - + 6S 2 O 3 2- + 6H + → Cl - + 3S 4 O 6 2- + 3H 2 O (reaksi total)

2. Cl 2 + IO 3 - → IO 4 - + Cl - (Suasana basa) Jawab : Cl 2 + IO 3 - → IO 4 - + Cl - Cl 2 + 2e - → 2Cl - IO 3 - → IO 4 - + 2e - Ruas kiri kekurangan satu atom O

Cl 2 + IO 3 - + 2OH - → IO 4 - + Cl -

Jumlah atom H dan O di ruas kiri dan kanan tidak sama

Cl 2 + IO 3 - + 2OH - → IO 4 - + Cl - +H 2 O (reaksi total)

Latihan Soal Penyetaraan Reaksi Redoks:

Selesaikan persamaan reaksi ini dengan cara perubahan bilangan oksidasi!

1. Mg + HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 +H 2 O

2. KClO 3(aq) +H 2 SO 4(l) → KHSO 4(s) +O 2(g) + ClO 2(g) +H 2 O (g)

3. KMnO 4(aq) +K 2 C 2 O 4(aq) +H 2 SO 4(aq) →K 2 SO 4(aq) +MnSO 4(aq) + CO 2(g) +H 2 O (l)

4. ZnS + HNO 3 → ZnSO 4 + NO + H 2 O

5. KMnO 4 + SnF 2 + HF → MnF 2 + SnF 4 + KF + H 2 O

6. K 2 Cr 2 O 7 aq + SnCl 2 aq + HCl aq → CrCl 3 aq + SnCl 4 aq + KCl aq +H 2 O l

7. Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 + KNO 3 → Na 2 CrO 4 + CO 2 + KNO 2

8. Cl 2 + SO 2 +H 2 O → HCl + H 2 SO 4

9. KOH + Cl 2 → KCl + KClO 3 +H 2 O

10. CH 3 OH (l) + Na 2 Cr 2 O 7(aq) +H 2 SO 4(aq) → Cr 2 (SO4) 3 (aq) + HCOOH (aq) + Na 2 SO 4(aq) +H 2 O (l)

13. ZnS + HCl + HNO 3 → ZnCl 2 +S+H 2 O + NO

14. KMnO 4 + KI + H 2 O → MnO 2 +I 2 + KOH

15. NaClO + Br 2 O 3 + NaOH → NaBrO 3 + NaCl + H 2 O

Selesaikan persamaan reaksi redoks berikut dengan cara Perubahan Bilangan oksidasi dan Setengah reaksi!

A. Reaksi redoks dalam suasana asam

CH 3 COOH + Mn 2+

HAsO 2 +H 2 O

ClO¯ + Cl 2

HFeCl 4 +H 2

CH 3 COOH + Cr 3+

17) MnO 4 ¯ +C 2 H 4 O

CH 3 COOH + MnO 2

B. Reaksi redoks dalam suasana basa

1) NH 3 + ClO¯

N 2 H 4 + Cl¯

2) Au + O 2 + CN¯

Au(CN) 2 ¯+H 2 O 2

5) Se + Cr(OH) 3 →

Cr + SeO 32 ¯

Fe(OH) 2 +Ni(OH) 2

[Zn(OH) 4 ] 2 ¯+Br¯

10) MnO 4 ¯+S 2 ¯

MnO 2 +S 8

11) Pb(OH) 42 ¯+ ClO¯ →

PbO 2 +Cl¯

12) Tl 2 O 3 + NH 2 OH

TlOH + N 2

13) Fe(OH) 2 +CrO 42 ¯ →

Fe 2 O 3 + Cr(OH) 4 ¯

14) Br 2 →

Br¯ + BrO 3 ¯

SOAL PILIHAN GANDA

1. Manakah dari reaksi-reaksi berikut yang merupakan reaksi redoks?

+ A. H + OH - H 2 O

B. BaCl 2 +H 2 SO 4  BaSO 4 + 2HCl

E. MnCO 3  MnO + CO 2

2. Pada reaksi: Cl 2 + 2KOH  KCl + KClO + H 2 O bilangan oksidasi klor berubah dari...

A. -1 menjadi +1 dan 0

B. +1 menjadi -1 dan 0

C. 0 menjadi -1 dan -2

D. -2 menjadi 0 dan +1

E. 0 menjadi -1 dan +1

3. Reaksi redoks berikut: Cr 2 O 72- + a Fe 2+ + 14H +

3+ + c Fe  b Cr 3+ + 7H 2 O setelah disetarakan maka koefisien a, b, c masing-masing adalah

4. Perhatikan reaksi redoks berikut: Cr 2 O 72- + SO 32-

 Cr 3+ + SO 42- . Setelah reaksi disetarakan, perbandingan banyak mol ion Cr 2 O 72- dengan SO 42- dalam reaksi tersebut adalah ….

5. Bilangan oksida Cl dari -1 sampai dengan +7. Ion atau molekul manakah di bawah

ini yang tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi adalah..

A. Cl 2 dan HClO 4 D. HCl dan HClO 2

B. ClO 2 dan HClO 3 2 E. Cl dan KClO 3

C. Cl - dan NaClO 4

6. Pada reaksi H 2 SO 4 + HI H 2 S+I 2 +H 2 O

1,5 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen Iodida sebanyak ........

7. Pada reaksi redoks berikut : 4Fe (s) + NO 3 - (aq) + 10H + (aq) 4Fe 2+ (aq) + NH 4 + (aq) + 3H 2 O (l) maka…

A. ion H + mengalami reduksi

B. ion NO 3 - mengalami oksidasi

C. Fe sebagai reduktor

D. 1 mol NO 3 - = 4 mol ekuivalen

E. ion NH 4 + sebagai oksidator

8. Logam Fe (Ar Fe = 56) jika dilarutkan di dalam asam dan direaksikan dengan KMnO 4

akan terjadi reaksi sebagai berikut: Fe 2+ (aq) + MnO 4 - (aq) → Mn 2+ (aq) + Fe 3+ (aq) Jika berat Fe yang dilarutkan 11,2 gram, maka volume KMnO 4 0,1 M yang dibutuhkan untuk reaksi tersebut adalah

9. Pada reaksi redoks :aCr 2 O 7 -2 (aq) + 14 H + (aq) + b Fe 2+ (aq) cCr 3+ (aq) + 7H 2 O (l) + d Fe 3+ (aq) Nilai a, b, c, dan d berturut-turut dalam reaksi adalah ........

10. Bilangan oksidasi nitrogen tertinggi terdapat dalam senyawa ….

A. NH 4 Cl

2 H B. N 4 C. NaNO 3

3 N D. Li

E. Ca(NO 2 ) 2

11. Diantara reaksi berikut :

1. CH 4 + 2O 2  CO 2 + 2H 2 O

2. CaCO 3 + 2HCl  CaCl 2 +H 2 O + CO 2

3. 2K 2 CrO 4 +H 2 SO 4 K 2 Cr 2 O 7 +H 2 O+K 2 SO 4

4. 3Fe 2 O 3 + CO  Fe 3 O 4 +CO 2 yang tergolong reaksi redoks adalah ….

A Semua

12. Dalam reaksi:

CuS (s) + HNO 3(aq) + HCI (aq)  CuCl 2(aq) + NO (g) +H 2 O (l) +S (s)

Yang merupakan oksidator dan hasil oksidasi adalah ….

A. CuS dan NO

B. HNO 3 dan CuCl 2 C. HNO 3 dan NO

D. CuS dan NO

E. HNO 3 dan S

13. KMnO 4 dalam lingkungan basa dapat mengoksidasi Fe(OH) 2 menurut persamaan; MnO 4- (aq) + aF(OH) 2(s) + bH 2 O (l)  MnO 2(s) + cFe(OH) 3(s) + dOH - (aq)

harga a, b, c dan d yang membuat reaksi di atas setara berturut-turut adalah …..

A 3, 1, 2 dan 2

B 2, 2, 2 dan 2

C 3, 2, 3 dan 1

D 3, 2, 3 dan 2

E 1, 1, 1 dan 1

14. Pada reaksi berikut: 6I - (aq) + 2MnO 4 - (aq) + 4H 2 O (l) → 3I 2(s) + 2MnO 2(s) + 8OH - (aq) Pernyataan yang benar adalah....

A. unsur I menerima 6 elektron

B. unsur Mn melepaskan 14 elektron

C. biloks Mn berubah dari -1 menjadi +4

D. biloks I berubah dari -1 menjadi 0

E. biloks H berubah dari +1 menjadi -1

15. Diantara reaksi berikut yang merupakan reaksi disproporsionasi adalah...

A. 2 Na 2 S 2 O 3 +I 2 → 2 NaI + Na 2 S 4 O 6

B. 2 K 2 CrO 4 +H 2 SO 4 →K 2 SO 4 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 O

C. 6 KOH + 3 Cl 2 → 5 KCl + KClO 3 +3H 2 O

D. NH 4 Cl + NaOH → NaCl + NH 3 +3H 2 O

E. 2 H 2 S + SO 2 →2H 2 O+3S

16. Persamaan reaksi : a Cu (s) + b HNO 3(aq) → cCu(NO 3 ) 2(aq) + dNO (g) +H 2 O (l) Koefisien reaksi a, b, c, dan d adalah....

17. Reaksi redoks :KMnO 4(aq) +K 2 C 2 O 4(aq) +H 2 SO 4(aq) →K 2 SO 4(aq) +MnSO 4(aq) + CO 2(g) +H 2 O (l) Setengah reaksi oksidasi di atas adalah....

A. MnO 4 - (aq) +8H + + 5 e → Mn 2+ (aq) +4H 2 O (l)

B. Mn 2+ (aq) → Mn 7+ (aq) +5e

2 C. C O 4 2- (aq) → 2 CO 2(g) +2e

D. 4 H + +O 2(g0 +4e→2H 2 O (l)

2 E. H C 2 O 4(aq) +2H + + 2 e → 2 CO 2(g) +2H 2 O (l)

18. Pada reaksi :2 Cr(OH) 3 + 3 ClO - (aq) + 4 OH - (aq) → 2 CrO 4 2- (aq) + 3 Cl - (aq0 +5H 2 O Perubahan bilagan oksidasi chrom pada reaksi tersebut adalah.....

A. 0 menjadi +2

B. 0 menjadi +4

C. +3 menjadi +6

D. +6 menjadi +3

E. +6 menjadi _4

19. Yang bukan merupakan reaksi redoks adalah …

A. (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 →N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3

B. CuCO 3 +H 2 SO 4 → CuSO 4 +H 2 O + CO 2

2 S + 2H C. H 2 O + 3Cl 2 → SO 2 + 6HCl

D. Mg + CuSO 4 → MgSO 4 + Cu

E. 3CH 3 CHOHCH 3 + 2CrO 3 → 3CH 3 COCH 3 + 2Cr(OH) 3

20. Reaksi berikut yang merupakan reaksi oksidasi reduksi adalah …

3+ A. Al + 3OH - → Al(OH) 3 + + SO D. H 4 2- →H 2 SO 4 2+ B. Pb + 2Br - → PbBr 2 2 + Cl E. H 2 → 2HCl

C. HF + NH 3 → NH 4 F

DAFTAR PUSTAKA  Achmad, H., Penuntun Belajar Kimia TPB II; Elektro Kimia, Departemen Kimia

FMIPA – ITB, Bandung, 1982  Brady, J.E., General Chemistry : Principles and Structure, 5 th edition, John Wiley

and Sons, New York, 1990

SEL ELEKTROKIMIA

I. Standar kompetensi

2. Memahami reaksi oksidasi reduksi dan sel elektrokimia serta penerapannya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari

II. Kompetensi Dasar

2.1 Menerapkan konsep reaksi redoks dalam sistem elektrokimia yang melibatkan energi listrik dan kegunaannya dalam industri.

2.2 Mengamati reaksi redoks dalam sel elektrolisis dan menerapkan hukum Faraday.

2.3 Menerapkan konsep reaksi redoks pada korosi dan cara mencegahnya

2.4 Menghitung banyaknya pereaksi dan hasilreaksi dalam larutan elektrolit dari hasil titrasi redoks

III. Tujuan Pembelajaran

 Mengembangkan sikap dan perilaku yang mandiri dalam menyetarakan reaksi redoks dengan cara setengah reaksi (ion elektron)  Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras, dan berdaya juang tinggi menyetarakan reaksi redoks dengan cara perubahan bilangan oksidasi (PBO)  Mengembangkan sikap dan perilaku yang mandiri, mau bekerja keras, dan berdaya juang tinggi dalam menyimpulkan ciri-ciri reaksi redoks yang berlangsung secara spontan melalui percobaan

 Mengutamakan musyawarah, menghormati dalam menggambarkan susunan sel Volta atau sel Galvani dan menjelaskan fungsi tiap bagiannya  Mengutamakan musyawarah dalam menjelaskan bagaimana energi listrik dihasilkan dari reaksi redoks dalam sel Volta  Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menuliskan lambang sel dan reaksi-reaksi yang terjadi pada sel Volta  Mengembangkan keterbukaan, kelembutan hati dalam menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar  Menjelaskan prinsip kerja sel Volta yang banyak digunakan dalam kehidupan (baterai, aki dll)  Mengamati reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada reaksi elektrolisis melalui percobaan

 Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menuliskan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada larutan atau cairan dengan elektroda aktif

ataupun elektroda inert  Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi saat menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi melalui percobaan  Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi saat menjelaskan beberapa cara untuk mencegah terjadinya korosi  Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis  Mengembangkan sikap dan perilaku yang berdaya juang tinggi saat menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam

 Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menentukan konsentrasi suatu zat dengan titrasi redoks  Mengembangkan sikap dan perilaku mau bekerja keras dalam menentukan kadar zat dari data hasil titrasi yodometri dan permanganometri

IV. Peta Konsep

SEL ELEKTROKIMIA

1 . SEL VOLTA

2. SEL ELEKTROLISA

Sel yang menghasilkan energi listrik Sel yang menggunakan energi listrik dari perubahan kimia/reaksi kimia

untuk suatu perubahan kimia

KAPAN

KNAP

Kutub +  1. KATODA ( tempat reduksi )  kutub - Kutub -  2. ANODA ( tempat oksidasi )  kutub +

SEL VOLTA/SEL GALVANI

1 . Potensial Elektrode Setiap zat/ logam memiliki harga potensial elektroda standart ( E 0 ) tertentu Potensial Elektroda adalah suatu ukuran untuk menyatakan mudah tidaknya suatu zat/ unsur mengalami reduksi( itu sebabnya potensial elektroda disebut juga potensial reduksi ) yang diukur pada

keadaan standart yaitu suhu 25 0 C, konsentrasi ion 1 M dan tekanan gas 1 atm. Data E 0 dilihat dalam tabel ini:

Jika E 0 besar (bertanda +) : berarti mudah direduksi Jika E 0 kecil (bertanda -) : berarti mudah dioksidasi

Suatu sel menggunakan 2 elektroda dengan harga E 0 yang berbeda, akan menghasilkan beda potensial yang mendorong elektron mengalir. Arus listrik yang terjadi pada sel Volta disebabkan ada perbedaan potensial antara kedua elektrode. Perbedaan potensial ini disebut EMF (elektromotive force).

Harga potensial mutlak suatu elektrode tidak dapat diukur, maka diperlukan suatu elektrode yang dipakai sebagai standar, yaitu elektrode hidrogen, mempunyai potensial = 0,00 volt. Berdasarkan eksperimen sebagai berikut:

1. Elektrode yang lebih mudah mengadakan reaksi reduksi dibandingkan dengan elektrode H 2, diberi harga potensial reduksi positif. 2. Elektrode yang lebih sukar mengadakan Reaksi reduksi dibandingkan dengan elektrode H 2, diberi harga potensial reduksi negatif.

Sel Volta menghasilkan listrik karena ada beda potensial dari elektroda yang digunakan. Beda potensial dihitung Dengan rumus :

E 0 sel =E 0 reduksi -E 0 oksidasi

E sel (potensial suatu sel) dapat dihitung dengan rumus:

E sel =E 0sel - 0 , 0592 log Qc

n : jumlah elektron yang terlibat Qc : kuosien reaksi (perbandingan konsentrasi Produk dengan Pereaksi)

Sel Volta dapat dinyatakan dengan suatu diagram yang disebut diagram (notasi) sel Volta. Anode selalu dinyatakan di sebelah kiri, sedangkan katode di sebelah kanan.

Anode(-) / Elektrolit pd Anode // Elektrolit pd Katode / Aktode(+)

Dua garis sejajar (||) yang memisahkan anode dan katode menyatakan jembatan garam. Beda potensial pada jembatan garam berharga nol. Kegunaan jembatan garam adalah sebagai berikut.

1. Melengkapi rangkaian listrik (sirkuit). Dengan adanya jembatan garam ion dapat bergerak dari sel yang satu ke sel yang lain. 2. Mengganti kation dan anion yang kekurangan dalam masing - masing sel

Notasi sel Volta menyatakan bahwa di anode (kutub –) terjadi oksidasi Zn menjadi Zn 2+ , sedangkan di katode (kutub +) terjadi reduksi ion Cu 2+ menjadi Cu.

Diagram sel Voltanya:

Zn (s) | ZnSO 4(aq) || CuSO 4(aq) | Cu (s)

atau

Zn (s) | Zn (aq) || Cu (aq) | Cu (s)

Elektrode Zn dihubungkan dengan elektrode H 2 , besarnya potensial yang terukur ialah potensial elektrode Zn itu sendiri. Reaksi redoks dapat berlangsung jika ada perbedaan potensial positif di antara kedua setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi. Jadi, reaksi redoks dalam sel akan berlangsung dengan sendirinya atau berlangsung spontan

E° sel > 0 atau E° sel (+), reaksi berlangsung spontan. E° sel < 0 atau E° sel (–), reaksi

tidak berlangsung.

Contoh soal:

1. Hitunglah E°sel untuk reaksi: Zn / Zn2+ (a = 1) // Pb2+ (a = 1) / Pb Jawab: E°sel = E° Zn/Zn2+ + E° Pb2+/Pb = – (– 0,76 V) + (– 0,13 V) = + 0,63 V

3. Beberapa Sel Volta dalam Kehidupan Sehari – hari:

a. Baterai Kering (Sel Leclanche)

Sel Baterai ini terdiri dari anode Zn, katode batang grafit (C). Katode grafit bersifat inert dan diletakkan dalam elektrolit berbentuk pasta berisi

campuran batu kawi (MnO 2 ) dan Salmiak (NH 4 Cl).

Reaksi redoks yang terjadi: Anode :

Zn (s) → Zn 2+(aq) +2e

Katode:2MnO 2(s) + 2NH 4+(aq) +2e →Mn 2 O 3(s) +2NH 3(g) +H 2 O (l)

2MnO 2(s) +NH 4+(aq) +Zn (s) →Mn 2 O 3(s) +2NH 3(g) +H 2 O (l) +Zn 2+(aq)

NH 3 akan bergabung dengan Zn 2+(aq) reaksinya: Zn 2+(aq) + 4NH 3(g)

→ Zn(NH 3 ) 42+(aq)

Potensial sel Leclanche sebesar 1,5 volt, umur baterai ini cenderung pendek disebabkan produk ion dari reaksi redoks tidak dapat berdifusi dengan cepat meninggalkan elektrode. Jika pemakaian dihentikan, ion – ion ini akan mempunyai kesempatan untuk meninggalkan elektrode, maka umur baterai naik.

b. Baterai Alkalin

Baterai ini bersifat basa karena menggunakan KOH menggantikan NH 4 Cl dalam pasta. Potensial selnya sebesar 1,5 volt, baterai ini dapat bertahan lebih lama dan dapat menyuplai arus yang lebih besar dibandingkan baterai kering seng – karbon.

Reaksi redoks yang terjadi: Anode:

Zn (s) + 2 OH -(aq) → ZnO (s) +H 2 O (l) +2 e Katode:2 MnO 2(s) +H 2 O (l) + 2 e → Mn 2 O 3(s) +2 OH -(aq)

Sel: Zn (s) + 2 MnO 2(s) → ZnO (s) + Mn 2 O 3(s)

Reaksi redoks pada sel tidak melibatkan ion yang dapat berkumpul di permukaan elektrode sehingga potensialnya konstan. Anode seng yang berpori memperluas permukaan anode sehingga memperbesar arus. Baterai ini digunakan pada peralatan yang memerlukan arus besar, misalnya: kamera, tape recorder, main

c. Baterai Merkuri

Sel ini terdiri dari anode Zn, katode HgO dan Karbon, elektrolit KOH.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: Zn (s) + 2OH -(aq) → ZnO (s) +H 2 O (l) +2e

Katode: HgO (s) +H 2 O (l) + 2 e → Hg (l) + 2 OH - (aq) _________________________________________+ Sel:

Zn (s) + HgO (s) → ZnO (s) + Hg (l) Reaksi yang terjadi tidak melibatkan ion sehingga potensialnya konstan. Potensial sel yang dihasilkan 1,34 volt. Baterai ini digunakan pada jam tangan, kalkulator.

d. Baterai Perak Oksida

Sel dari baterai perak oksida terdiri dari anode Zn, katode Ag 2 O dengan elektrolit KOH.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: Zn (s) + 2 OH -(aq) → Zn(OH) 2(s) +2e Katode:Ag 2 O (s) +H 2 O (l) + 2 e → 2 Ag (s) + 2 OH -(aq) ________________________________________+ Sel: Zn (s) + Ag 2 O (s) +H 2 O (l) +2e → 2 Ag (s) + Zn(OH) 2(s) Potensial sel baterai ini sekitar 1,5 volt dan dapat bertahan konstan selama pemakaian, banyak digunakan untuk jam tangan, kamera, kalkulator.

e. Baterai Lithium-Tionil Klorida (Li/SOCl 2 )

Sel baterai ini terdiri dari anode Li, katode karbon, dimana tionil klorida tereduksi. Elektrolitnya adalah lithium aluminium tetraklorida (LiAlCl 4 ) dalam tionil klorida.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: 4 Li (s) → 4 Li +(aq) +4e Katode: 2 SOCl 2(aq) + 4 e → SO 2(g) +S (s) + 4 Cl -(aq) ______________________________________________+ Sel: 2 SOCl 2(aq) + 4 Li (s) → SO 2(g) +S (s) + 4 LiCl (aq)

Sel aki terdiri dari anode Pb, katode PbO 2 dengan elektrolit H 2 SO 4 . Anode dan katode yang berbentuk pelat menambah luas permukaan elektrode sehingga dapat memperbesar arus

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: Pb (s) + SO 2-4 (aq) → PbSO 4 (s) + 2e

Kat: PbO 2(s) + 4H +(aq) + SO 2-4(aq) +2e → PbSO 4 (s) + 2H 2 O (l)

Sel: Pb (s) + PbO 2(s) + 4H + (aq) +2SO 2- 4 (aq) → 2PbSO 4 (s) +2H 2 O (l) R. redoks pada aki mengakibatkan penurunan konsentrasi H 2 SO 4

dan penumpukan produk PbSO 4 pada permukaan pelat, karenanya potensial aki menurun dan aki harus diisi ulang.Pengisian ulang aki dilakukan dengan melewatkan arus dengan arah berlawanan, artinya arus elektron dimasukkan melalui katode. Dengan demikian, reaksi dapat dibalik dan

PbSO 4 melarut kembali menjadi Pb dan PbO 2 , proses ini disebut elektrolisis.

Reaksi redoks yang terjadi:

2PbSO 4 (s) +2H 2 O (l) → Pb (s) + PbO 2(s) +4H +(aq) + 2 SO 2-4 (aq) Aki model baru menggunakan anode Pb – Ca, sehingga hanya sedikit air yang terelektrolisis dan tidak perlu menambah air aki.

g. Baterai Ni – Cd

Sel baterai ini terdiri dari anode Cd, katode logam NiO 2 dengan elektrolit KOH.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: Cd (s) + 2 OH -(aq) → Cd(OH) 2(s) +2e Katode:

NiO 2(s) +2H 2 O (l) → Ni(OH) 2(s) + 2 OH -(aq)

______________________________________________+ Sel: NiO 2(s) +2H 2 O (l) + Cd (s) → Ni(OH) 2(s) + Cd(OH) 2(s)

Baterai ini dilengkapi alat isi ulang, mempunyai potensial 1,4 volt. Sering digunakan pada kalkulator, flash fotografi, kamera digital, laptop.

h. Baterai NiMH (Nikel Metal Hidrida)

Sel dari baterai ini terdiri dari anode Ni(OH) 2 , katode paduan logam yang menyerap hidrogen, Elektrolitnya KOH.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: Ni(OH) 2 + OH - (aq) → NiOOH + H 2 O +e

Katode: M (aq) +H 2 O (l) + e → MH + OH -(aq)

_____________________________________+ Sel:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH Baterai ini digunakan pada laptop,telepon seluler, kamera digital. Potensial yang dihasilkan 1,4

volt, dapat menyimpan 50% energi lebih banyak dari baterai Ni-Cd.

i. Sel Bahan Bakar

Pada sel bahan bakar menggunakan bahan bakar biasa, campuran hidrogen dan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Di katode dialirkan gas oksigen melalui bahan berpori yang mengkatalisis reaksi, anode dialirkan gas hidrogen. Sel terdiri tabung kosong terbuat dari

karbon padat dan diisi katalis, elektrolit KOH.

Reaksi redoks yang terjadi:

Anode: 2 H 2 (g) + 4 OH -(aq) → 4H 2 O (l) + 4e

Katode: O 2(g) +2H 2 O (l) + 4 e → 4OH -(aq) __________________________________+ Sel:

2H 2 (g) +O 2(g) →2H 2 O (l)

Sel ini dapat beroperasi terus menerus, terus disuplai pereaksi. Sel ini mengubah energi bahan bakar langsung menjadi energi listrik.

LATIHAN SOAL SEL VOLTA

1. Gambarkan sel volta sesuai dengan reaksi berikut : Ni (s) + Cu(NO 3 ) 2(aq) → NiNO 3(aq) + Cu (s) , Tulislah reaksi pada

katoda, anoda serta E 0 sel dan diagram selnya. 2. Diketahui reaksi ½ sel berikut :Al 3+(aq) + 3e → Al (s) E 0 = - 1,67 v Cu 2+(aq) + 2e → Cu (s) E 0 = +0,34 v

Tulislah notasi sel/ diagram sel dan harga potensial sel 3. Diketahui dua reaksi berikut :

Zn (s) + Cu 2+(aq) → Zn 2+(aq) + Cu (s)

E 0 = 1,10 v

2Al (s) + 3 Cu 2+ (aq) → 2Al 3+ (aq) + 3 Cu (s) E 0 = 2,0 v

a. Urutkan ketiga logam berdasarkan makin kuatnya daya pereduksi ?

seperti berikut : 2 Al (s) + 3 Zn 2+(aq) (0,2 M) →2 Al 3+(aq) (2 M) + 3 Zn (s) 4. Perhatikan tabel berikut :

katoda anoda

Cu 2+ /Cu Pb 2+ /Pb Fe 2+ /Fe

Fe / Fe2+

a. Urutkan logam berdasarkan oksidator makin kuat b. Harga E 0 untuk Zn (s) + Cu 2+(aq) → Zn 2+(aq) + Cu (s) c. Logam yang paling mudah teroksidasi. 5. Seorang siswa mengukur tegangan elektroda logam diperoleh hasil sbb : Tegangan yang diperoleh pada rangkaian Al/Al 3+ // Ni 2+ / Ni, E o = 1,41 volt dan tegangan

yang diperoleh dari rangkaian Ni / Ni 2+ // Br 2 / Br -

E o = 1,32 volt. Tentukan tegangan yang

diperoleh pada rangkaian Al/Al 3+ // Br 2 / Br - .

6. Perhatikan rangkaian gambar berikut :

a. Reaksi redok pada elektroda Zn ...............

Reaksi redok pada elektroda X ...............

Bila E 0 Zn = - 0,76 v , hitung E 0 X ...........

Zn

X Diagram sel ...............................................

Reaksi total sel .........................................

Zn(NO 3 ) 2 XSO 4

Diisi dengan Fe 2 (SO 4 ) 3(aq)

Sebuah gelas piala terbuat dari logam aluminium Data :

Fe 3+ + 3e → Fe 2+

E 0 = 0,77 v

Fe 2+ + 2e → Fe

E 0 = - 0,44 v

E 0 = - 1,67 v 8. Berdasarkan data tersebut , analisalah apakah aman

Al 3+ + 3e → Al

mengisi gelas tersebut dengan larutan besi (III) sulfat ? 9. Perhatikan data E 0 berikut :

Unsur Cu 2+ /Cu

I 2 /I - E 0 + 0,34

- 0,54 a. Selidikilah reaksi manakah dibawah ini yang dapat berlangsung ? (1) Mg 2+ (aq) + Pb (s) → Mg (s) + Pb 2+(aq) (2) 2I -(aq)

+ Fe 2+(aq) →I 2 (s) + Fe (s)

(3) Cu 2+(aq) + Fe (s) → Cu (s) + Fe 2+(aq) b. Tentukan manakah yang dapat melindungi logam besi dari korosi secara

proteksi katodik ? 10. Diketahui potensial standart beberapa sel sebagai berikut :

Li/Li + // Zn 2+ / Zn E 0 = 2,24 volt Mg/Mg 2+ // Zn 2+ / Zn E 0 = 1,61 volt Fe/Fe 2+ // Cu 2+ / Cu E 0 = 0,78 volt

Zn/Zn 2+ // Cu 2+ / Cu E 0 = 1,10 volt,

Tentukan potensial standar sel berikut a. Li/Li+ // Cu 2+ / Cu b. Mg/Mg 2+ // Fe 2+ / Fe c. Mg/ Mg 2+ // Cu 2+ / Cu

11. Bila harga potensial elektroda standart unsur sbb : Unsur Cu 2+ /Cu Al 3+ /Al Mg 2+ /Mg Zn 2+ /Zn Sn 4+ /Sn 2+ Ag + /Ag E 0 0,34

0,80 Hitunglah potensial sel volta berikut :

a. Zn (s) + 2 Ag + (aq) ( 2M )  Zn 2+ (aq) ( 1 M ) + 2Ag (s) b. Mg (s) + Cu 2+ (aq) (0,1 M )  Mg 2+ (aq) (0,01 M) + Cu (s) c. 2Al (s) + 3 Sn 4+(aq) (0,08 M)  2 Al 3+(aq) (0, 36 M) + 3 Sn 2+(aq) (0,54 M)

12. Diketahui harga potensial standart sel berikut : A/A + // C 2+ /C

E 0 = 3,55 volt

B/B 2+ // C 2+ /C

E 0 = 0,98 volt

A/A + // D 2+ /D

E 0 = 2,47 volt

a. Susunlah A,B,C,D berdasarkan daya pereduksinya dimulai dari pereduksi paling kuat b. Tentukan potensial standar sel dari D/D 2+ // B 2+ /B

KOROSI / PERKARATAN

Proses teroksidasinya logam oleh oksigen diudara (logam yang mudah korosi adalah logam yang E 0 kecil (negatif).Benda-benda yang mengandung logam seperti besi, cenderung mengalami kerusakan di alam. Hal itu ditandai dengan adanya bercak-bercak besi yang berwarna merah cokelat, yang umumnya disebut karat besi. Proses perusakan pada permukaan logam yang disebabkan oleh reaksi kimia disebut korosi. Korosi logam ada yang berlangsung cepat ada yang berlangsung lambat. Ada logam yang tidak mengalami korosi sama sekali. Hal ini dapat dilihat pada kemampuan bereaksi (kereaktifan) logam tersebut dengan asam. Daftar deret logam yang mengurutkan kereaktifan logam terhadap asam dinamakan deret Volta. Dalam deret volta, dari kiri ke kanan kereaktifan logam terhadap asam akan berkurang (semakin kecil),

Adanya debu karbon (C), hasil pembakaran batu bara dan kayu berpeluang besar menyebabkan terjadinya korosi. Baja yang merupakan campuran homogen besi – karbon (Fe + C) sangat rentan terhadap terjadinya korosi secara cepat. Apabila karbon menempel pada besi atau baja besi maka yang terjadi sebagai berikut.

1. Logam besi akan berfungsi sebagai anode/-

Logam besi (Fe) akan berfungsi sebagai anode (–).

2. Karbon akan berfungsi sebagai katode /+

Karbon (C) akan berfungsi sebagai katode (+).

3. Gas oksigen yang terlarut dalam air akan berfungsi sebagai elektrolit Gas O2 yang terlarut dalam air akan berfungsi sebagai elektrolit. 4. Pada proses korosi besi berlangsung sel elektrokimia seperti pada sel volta Pada proses korosi besi berlangsung reaksi elektrokimia seperti pada sel Volta. Logam besi (Fe) akan berfungsi sebagai anode (–).

Korosi besi pada kondisi netral/basa:

Elektron yang dihasilkan mengalir ke bagian besi lainnya yang bertindak sebagai katode. Oksigen yang larut dalam air, akan tereduksi menjadi OH -

Reaksi yang terjadi:

Anode:

Fe (s) → Fe 2+(aq) + 2e E o = + 0,44 volt

Katode: ½ O 2(g) +H 2 O (l) + 2 e → 2 OH - (aq)

E o = + 0,401 volt

Sel: ½ O 2(g) +H 2 O (l) + Fe (s) → 2 OH -(aq) + Fe 2+(aq) E oSel = + 0,841 volt

Ion Fe 2+ dan OH - selanjutnya membentuk endapan Fe(OH) 2 . Di udara , Fe(OH) 2 tidak stabil dan membentuk Fe 2 O 3 . xH 2 O yang disebut dengan karat O , H Fe(OH) O

2  2    Fe 2 O 3 .xH 2 O (s)

2 (s)

Korosi besi pada kondisi asam

Pada kondisi asam, reaksi yang terjadi pada anode sama dengan pada kondisi netral/basa,

yakni reaksi oksidasi Fe menjadi ion Fe 2+ . Akan tetapi oksigen tereduksi di katode menjadi H 2 O. Anode:

Fe (s) → Fe 2+(aq) +2eE o = + 0,44 volt

Katode: O 2(g) + 4H +(aq) +4e→2H 2 O (l)

E o = + 1,23 volt

Terdapat banyak ion H + maka ada reaksi reduksi lain yang juga berlangsung, yaitu pembentukan hidrogen. Katode:

2H +(aq) +2e→H 2 (g) Pada katode terjadi 2 reaksi menyebabkan logam Fe banyak teroksidasi, maka korosi Fe pada kondisi asam lebih besar

Pencegahan Korosi: a. Menggunakan perlindungan katode: Reaksi korosi di anode: M → M x+ +xe

Reaksi oksidasi logam dapat ditekan dengan menyuplai elektron dari luar, dengan cara menempatkan materi lain yang lebih reaktif sebagai anode korban atau menyuplai arus listrik dari luar sehingga logam yang dilindungi menjadi katode. Metode ini disebut perlindungan katode.

Logam lain yang lebih reaktif akan menempatkan logam tersebut sebagai penyuplai elektron atau bertindak sebagai anode dalam sel elektrokimia korosi. Contoh: logam Mg (E o = - 2,37 volt) untuk perlindungan logam Fe (E o = - 0,44 volt). Mg akan sebagai anode, Fe sebagai katode.

Reaksi yang terjadi: Anode:

Mg (s) → Mg 2+(aq) +2e Katode: ½ O 2(g) +H 2 O (l) + 2 e → 2 OH -(aq) (kondisi netral/basa)

b. Menggunakan lapisan pelindung untuk mencegah kontak langsung dengan H 2 O dan O 2

1. Pengecatan: Cat yang mengandung timbale dan Zink akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi. 2. Melumuri dengan oli/gemuk: diterapkan berbagai perkakas dan mesin.

3. Disalut dengan plastik: Plastik mencegah kontak dengan udara dan air. 4. Pelapisan dengan Timah: Lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan utuh, jika

rusak maka timah mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena E o Fe = - 0,44

5. Pelapisan dengan Zink: Zink dapat melindungi besi sekalipun lapisannya tidak utuh. Potensial elektrode besi lebih negatif daripada Zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode, sehingga besi terlindungi dan zink mengalami oksidasi.

6. Pelapisan dengan Krom: Besi atau baja dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang

mengkilap

SEL ELEKTROLISA

KNAP

(Sel yang menggunakan energi listrik untuk suatu perubahan kimia) Gunanya : - mendapatkan logam murni

- memurnikan logam - menyepuh logam

KATODA ( - )

ANODA ( + )

( mereduksi ion +)

( mengoksidasi ion -)

 2H + + 2e →H 2 * Lihat elektrodanya dulu, bila non inert  Ion logam selain alkali/alkali tanah

(selain Pt , C , Au)

Ion logam itu yang tereduksi :

elektroda itu yang teroksidasi

L n+ +ne→L (s)  Ion logam alkali/alkali tanah , sulit * Bila elektrodanya inert (Pt , C , Au)

(Bila ada air, maka air yang tereduksi) lihat ion negatifnya 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH -

Bila Anion tak memiliki oksigen

 Ion logam alkali/alkali tanah, tanpa air Anion itu akan teroksidasi menjadi Logam itulah yang direduksi

molekulnya :

L n+ +ne→L (s)

2Cl - → Cl 2 + 2e

Bila anionnya memiliki oksigen,

Sulit dioksidasi,air yang teroksidasi :

2H 2 O → 4H + +O 2 +4e * Bila anionnya ion OH - 4OH - → 2H 2 O+O 2 + 4e

Perhatikan contoh berikut :

Tulislah persamaan reaksi yang terjadi pada elektrolisa berikut : a. elektrolisis larutan NaCl dengan elektroda C

Jawab:

NaCl(aq) ------H 2 O→ Na + (aq) + Cl - (aq)

Anoda : 2Cl → Cl 2 + 2e

Na +

Cl

Katoda:2H 2 O+2e→H 2 +2OH -

H 2 _________________ O _____________________________________ Reaksi sel : 2H 2 O + 2Cl - →H 2 + 2OH - + Cl 2 Contoh reaksi elektrolisis: b. Elektrolisis larutan HCl dengan elektroda Pt, reaksinya: 2HCl (aq) → 2H+ (aq) + 2Cl ￣ (aq) Anoda: 2Cl ￣ (aq) → Cl2 (g) + 2e ￣ (Oksidasi) Katoda: 2H+ (aq) + 2e ￣ →H2 (g) (Reduksi)

—————————————————————————————— + R. Total: 2HCl (aq) → H2 (g) + Cl2 (g) (Redoks)

c. Elektrolisis larutan NaOH dengan elektroda Pt, reaksinya: 4NaOH (aq) → 4Na+ (aq) + 4OH ￣ (aq) A: 4OH ￣ (aq) → 2H2O (l ) + O2 (g) + 4e ￣ (Oksidasi) K: 4H2O (l ) + 4e ￣ → 2H2 (g) + 4OH ￣ (aq) (Reduksi) ————————————————————————————————— + R. Total: 4NaOH (aq) + 2H2O (l ) → 4Na+ (aq) + 4OH ￣ (aq) + 2H2 (g) + O2 (g)

NaCl (aq)

d. Elektrolisa larutan NaCl dengan elektroda Zn

NaCl(aq) -----H 2 O → Na + + Cl -

___________________________________ Reaksi sel:

NaCl (aq)

e.Elektrolisis lelehan NaCl dengan elektroda C

NaCl(aq) → Na + + Cl -

Anoda: ...................................................... Katoda: ...................................................... ___________________________________ Reaksi sel :

Na + Cl -

NaCl (l)

LATIHAN SOAL Tuliskan reaksi sel pada elektrolisis senyawa berikut!

1. Elektrolisa larutan kalium nitrat dengan elektroda carbon 2. Elektrolisa barium hidroksida dengan elektroda platina 3. Elektrolisa larutan asam klorida dengan elektroda zeng 4. Elektrolisa lelehan natrium bromida dengan elektroda carbon 5. Elektrolisa larutan perak nitrat dengan katoda perak dan anoda tembaga.

6. Elektrolisa lelehan Al 2 O 3 dengan elektroda grafit 7. Elektrolisa leburan MgCl 2 dengan elektroda platina

8. elektrolisa larutan kalium yodida dengan elektroda carbon 9. Rancanglah suatu proses penyepuhan logam besi dengan logam tenbaga.

10. Elektrolisa larutan perak nitrat dengan katoda besi dan anoda perak.

HUKUM FARADAY

Michael Faraday adalah tokoh yang mengamati hubungan banyaknya arus yang mengalir pada Sel dengan jumlah zat yang dihasilkan Bunyi Hukum faraday I:

Banyaknya zat yang dihasilkan sebanding dengan jumlah arus yang mengalir Arus 1F dialirkan akan dihasilkan 1grek zat (grek =gr eqivalen = mol x Ar/pbo)

1 F = 1 mol e = massa e x bil avogadro = 1,6. 10 -19 x 6,02. 10 23 = 96500 coulomb satuan arus merupakan perkalian kuat arus dengan waktu 1 mol e = 96500 C

C=ixt 1C=

mol

Bila arus sebesar i x t coulomb mengalir dihasilkan: ixt mol

massa = mol x ME gram (ME = massa eqivalen = Ar/PBO) W= i x t

Contoh Soal:

1. Berapa gram Ni yang diendapkan pada elektrolisis larutan NiSO4 dengan arus listrik 24 125 C ? Jawab:

2. Bila arus 20 A dialirkan melalui leburan kriolit yang mengandung Al2O3 selama 50 menit, berapa gram Al yang terbentuk dan berapa liter gas O2 yang timbul jika diukur pada keadaan standar (STP) ?

Jawab:

HUKUM FARADAY II digunakan untuk rangkaian seri (lebih dari 1 sel) Bunyi:

massa yang dihasilkan pada setiap sel sebanding dengan massa eqivalennya

Perhatikan gambar :

Ar x Cr x

W Ag = i xt Ar Ag ; W Ni = i xt Ar Ni ; W Cr = i x t

x 96500 PBO

Maka: W Ag : WNi : WCr =

ArAg Ar Ni Ar Cr

Contoh Soal:

Jika arus 1 F dialirkan ke dalam tiga larutan, yaitu CuSO4, AuCl3 dan AgNO3, maka perbandingan massa Cu : Au : Ag sesuai dengan perbandingan massa ekivalennya, Jawab:

Penerapan sel elektrolisis dalam industri dan lingkungan sekitar kita

1. Logam alkali tanah Magnesium paling banyak diproduksi

dengan elektrolisisi lelehan garam kloridanya. Dalam industri , Mg dibuat dari air laut menurut proses Down.Reaksi kimia yang terjadi:

MgCl 2(l) → Mg 2+(l) + 2Cl - . (l) Katode /- : Mg 2+(l) + 2 e → Mg. (l) Anode/+ : 2 Cl -(l) → Cl 2(g) +2e Reaksi Sel: Mg 2+(l) + 2 Cl -(l) → Mg (l) +Cl 2(g)

2. Klor dan natrium hidroksida dibuat dengan elektrolisis larutan NaCl. Proses ini disebut proses klor – alkali.

NaCl (aq) → Na + (.aq) + Cl -(aq) Katode : 2H 2 O (l) + 2e → H 2(g) + 2OH -(aq) Anode : 2 Cl -(aq) → Cl 2(g) + 2e _____________________________+ R. Sel:2H 2 O (l) +2Cl -(aq) →H 2(g) +2OH -(aq) + Cl 2(g) Reaksi keseluruhan:

2H 2 O (l) + 2NaCl (aq) →H 2(g) + 2NaOH (aq) + Cl 2(g) 3. Sel terdiri dari anode dan katode karbon. Al 2 O 3

dilarutkan ke dalam lelehan kriolit Na 3 AlF 6 di mana Al 2 O 3 terionisasi menjadi Al 3+ dan O 2- disebut proses

Hall – Heroult.

Katode : Al 3+(l) + 3 e → Al (l) Anode : 2 O 2- (l) →O 2(g) +4e ________________________________+

Reaksi Sel: 4 Al 3+(l) +6O 2-(l) → 4 Al (l) + 3O 2(g) Proses ini anode karbon bereaksi dengan oksigen

membentuk CO 2 . Reaksi keseluruhan: 4Al 3+(l) + 6O 2-(l) + 3C (s) → 4 Al (l) + 3CO 2(g) Di katode, Al 3+ tereduksi menjadi logam Al cair.

4. Logam Na dapat diperoleh dari elektrolisis lelehan NaCl.

Proses Down dengan hasil samping gas klor. Katode: 2Na +(l) + 2 e → 2 Na (s) Anode: 2 Cl -(l) → Cl 2(g) +2e

_____________________________+ Reaksi Sel: 2 Na + (l) + 2Cl - (l) → 2Na (l) + Cl 2 (g) Pemisahan produk Na dan Cl 2 penting sekali karena keduanya dapat bereaksi secara hebat membentuk

5. Pada proses pemurnian tembaga, tembaga kotor dijadikan anode, katode digunakan tembaga murni. Larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan CuSO4. Selama elektrolisis, tembaga dari anode terus menerus dilarutkan kemudian diendapkan pada katode.

CuSO 4 (aq) → Cu 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) Katode: Cu 2+ (aq) + 2e → Cu(s) Anode: Cu(s) → Cu 2+ (aq) + 2e ________________________________+

Cu(s) Perak, emas, platina, besi dan seng merupakan pengotor pada tembaga. Perak, platina dan emas

Reaksi Sel:

Cu(s) →

mempunyai potensial lebih positif daripada tembaga. Dengan mengatur tegangan selama elektrolisis, ketiga logam itu tidak ikut larut. Ketiga logam tersebut akan terdapat pada lumpur anode. Besi dan seng, mempunyai potensial elektrode lebih negatif daripada tembaga, akan ikut larut. Akan tetapi ion-ionnya (Fe 2+ dan Zn 2+ ) lebih sukar diendapkan, tidak ikut mengendap di katode.

6. Penyepuhan sendok/garpu yang terbuat dari besi (baja) dengan perak. Sendok/garpu digunakan sebagai katode, sedangkan anode adalah perak murni. Larutan elektrolitnya adalah larutan perak nitrat. Pada katode akan terjadi pengendapan perak, sedangkan anode perak terus menerus larut. Konsentrasi ion Ag + dalam larutan tidak berubah.

Katode (Fe): Ag +(aq) + e → Ag (s) Anode (Ag): Ag (s)

→ Ag +(aq) +e __________________________________+ Reaksi Sel: Ag (Anode → Ag (katode)

LATIHAN SOAL SEL ELEKTROLISA

1. Gambarkan bagan sel elektrolisa untuk menyepuh besi dengan perak.Bila batang besi seluas 200 cm 2 dialiri dengan arus 10 A, berapa lama waktu yang diperlukan untuk mendapatkan lapisan setebal 0,5cm (massa jenis perak 7,86 g/ml) 2. Perhatikan gambar : Elektrolisis NiCl 2(aq) dengan elektroda Pt

(-)

a. Tulis reaksi pada anoda b. Jika NiCl 2(aq) dielektrolisis dengan arus

NiCl 2 (aq)

sejumlah 8,8F (Ar Ni=59) Hitung pertambahan massa katoda.

3. Pada elektrolisis CuSO 4(aq) dihasilkan 25,4 gr endapan Cu pada katoda, Hitung volume gas H 2 pada STP yang dibebaskan pada elektrolisis H 2 SO 4(aq) encer dengan jumlah arus yang sama. 4. Perhatikan gambar : pada elektroda 3 terbentuk 336 ml gas

Fe C3 4C(-)

a. Pada STP, berapa pertambahan massa pada elektroda nomor 2

b. volume gas pada elektroda no 4

CuSO 4 H 2 SO 4 (aq)

(aq)

5. I II

a. Reaksi pada kutub negatif (-)

b. arus masuk 19300 coulomb, katoda

ZnSO 4 (aq)

L(NO 3 )

2 (aq)

pada sel I massanya bertambah ...gr c. Berapa buah elektron masuk pada se d. massa katoda sel II bertambah 4,8 g

Tentukan massa relatif L (+) (-) ││ 6. Pt

Pt a. Volume gas yang dihasilkan selama 1 jam Kutub negatif pada suhu 27 0 C,1 atm dengan Arus 0,5 F 100 ml

H 2 SO 4 5M b. Berapa % H 2 SO 4 selama itu dapat diubah menjadi gas hidrogen dikatoda

(+) (-)

7.a. Tulis persamaan reaksi pada setiap elektroda ││ b. Pada elektroda 3 dihasilkan 112 ml gas (STP) 1 2 3 4 berapa mol elektron yang masuk pada selCu

Cu

c. Hitung volume gas pada elektroda 4

CuSO4

NaCl (aq)

8. Perhatikan gambar : a. bila arus yang mengalir 0,01 F, tentukan pH larutan di ruang katoda (-) ││ (+)

b. Volume gas klor jika pada PT, 1 mol gas nitrogen bervolume 20 liter.

SOAL PENGAYAAN

1. Tuliskan reaksi elektrolisis dari senyawa berikut: a. larutan NaOH dengan elektrode Pt b. larutan CuSO 4 dengan elektrode C c. larutan NiSO 4 dengan elektrode Cu d. larutan AgNO 3 dengan katode Fe dan Anode Ag e. lelehan MnCl 2 dengan elektrode Au f. lelehan Al 2 O 3 dengan elektrode grafit 2. Pada elektrolisis NiCl 2(aq) dengan elektrode Pt, jika NiCl 2(aq) dielektrolisis dengan arus listrik sejumlah 8,8 Faraday (Ni = 59). Hitung massa zat yang terjadi di katode.

3. Gambar bagan sel elektrolisis untuk menyepuh besi dengan perak.Tuliskan reaksi yang terjadi pada masing-masing elektrode. Berapa waktu diperlukan untuk mengendapkan 100 mg perak, jika digunakan arus 1000 Ampere? (Ag = 108)

4. Jika listrik sebanyak 0,4 F dialirkan ke dalam larutan tembaga II sulfat dengan elektrode Pt,tentukan massa tembaga di katode dan volum gas yang terbentuk di anode (STP) Cu = 63,5

5. Satu liter larutan KI dielektrolisis sampai pH = 13, tentukan: a. Berapa faraday arus listrik yang digunakan? b. Berapa gram yodin yang terbentuk di anode? I = 127 c. Berapa liter gas yang dihasilkan di katode (STP)

6. Hitung massa logam nikel yang mengandung di katode, jika elektrolisis NiSO 4(aq) dengan arus 5 F 7. Pada elektrolisis CuSO 4(aq) dihasilkan 25,4 gram endapan Cu pada katoda, Hitung volum gas H 2 pada STP yang dibebaskan pada elektrolisis H 2 SO 4(aq) encer dengan jumlah arus yang sama. 8. Berapa gram Ni yang diendapkan pada elektrolisis NiSO 4(aq) jika digunakan arus listrik 20000 C ? 9. Berapa waktu yang diperlukan untuk elektrolisis AgNO 3(aq) menggunakan arus listrik 0,1A agar diperoleh 0,1gram endapan Ag ?

10.Berapa waktu yang diperlukan untuk elektrolisis 10 mL AgNO 3(aq) 0,01 M menggunakan arus listrik 0,1 A sampai elektrolisis terhenti karena semua perak telah mengendap ? 11. Jika campuran CuSO 4(aq) dan NiSO 4(aq) dielektrolisis sehingga dihasilkan 1 gr endapan, maka berapa gram Cu dan berapa gr Ni yang telah diendapkan dari larutan tersebut ? 12.CuSO 4(aq) , AuCl 3(aq) , AgNO 3(aq) yang terpisah masing-masing dielektrolisis dengan arus listrik 0,1A dalam waktu yang sama. Jika Cu yang diendapkan sebanyak 0,1 gr, maka masing-masing berapa gr Au dan Ag yang diendapkan ?

13.Masing-masing pasangan reaksi berikut aktivitasnya satu (a = 1). Masing-masing tentukan reaksi (i) atau (ii) yang dapat berlangsung, kemudian hitunglah potensial sel yang dihasilkan !

a. (i). Cu/Cu 2+ //Ag + /Ag atau (ii). Ag/Ag + //Cu 2+ /Cu b. (i). Cu/Cu 2+ //Pb 2+/ Pb atau (ii). Pb/Pb 2+ //Cu 2+ /Cu c. (i). Pb/Pb 2+ //Ag + /Ag atau (ii). Ag/Ag + //Pb 2+ /Pb d. (i). Zn/Zn 2+ //Ag + /Ag atau (ii). Ag/Ag + //Zn 2+ /Zn

14. Sel elektrokimia dengan jembatan garam K 2 SO 4 menggunakan elektroda Fe dalam larutan FeSO 4

dan elektroda Zn dalam larutan ZnSO 4 .

a. Tentukan manakah elektroda positip dan negatifnya? b. Tuliskan reaksi yang terjadi! c. Berapakah potensial sel yang dihasilkan?

Soal Pilihan Ganda

1 . Pada reaksi redoks :

aCr 2 O 7 -2 (aq) + 14 H + (aq) + b Fe 2+ (aq) cCr 3+ (aq) + 7H 2 O (l) + d Fe 3+ (aq)

Nilai a, b, c, dan d berturut-turut dalam reaksi adalah ........ A. 1, 4, 2, 4

2. Logam Fe (Ar Fe = 56) jika dilarutkan di dalam asam dan direaksikan dengan KMnO 4 akan terjadi reaksi sebagai berikut: Fe 2+(aq) +MnO -4(aq) →Mn 2+ (aq)+Fe 3+(aq) Jika berat Fe yang dilarutkan 11,2 gram, maka volume KMnO 4 0,1 M yang dibutuhkan untuk reaksi tersebut adalah ........ A. 120 ml

E. 400 ml 3. Logam Cu dan Zn dimasukkan ke dalam larutan yang mengandung ion- ion Cu 2+ dan Zn 2+ dengan konsentrasi 1,0 M. Dari data E° Cu 2+ /Cu = +0,34 Volt dan E° Zn 2+ /Zn = -0,76 Volt, maka akan terjadi reaksi yang menghasilkan ........

4. Diketahui potensial reduksi standar unsur halogen sebagai berikut: F 2 + 2e

2F -

E 0 = 2,87 volt Cl 2 + 2e

2Cl -  0  E = 1,36 volt

Br 2 + 2e

E  0 2I - = 0,54 volt Berdasarkan harga E 0 , reaksi berikut ini yang tidak berlangsung adalah 2 + NaCl A. F

E  0 2Br - = 1,06 volt

Ag + +e  Ag E 0 = +0,80 volt

Mg 2+ + 2e Mg

E  0 = -2,34 volt Zn 2+ + 2e  Zn

E 0 = -0,37 volt

Fe 2+ + 2e  Fe E 0 = -0,44 volt Dua set setengah sel yang beda potensialnya terbesar adalah …. A. Ag/Ag + // Mg 2+ /Mg

C.Mg/Mg 2+ //Fe 2+ / Fe D. Fe / Fe 2+ // Ag + / Ag E. Mg / Mg 2+ // Ag + / Ag 6. Dari data: E 0 Cu 2+ /Cu = +0,34 volt E 0 Zn 2+ /Zn=-0,76 volt Pernyataan yang sesuai dalam keadaan standar.... A. Cu lebih mudah teroksidasi B. Logam Zn lebih mudah mengendap dari pada logam Cu C. Dalam deret volta logam Zn terletak di sebelah kanan logam Cu D. Logam Zn lebih mudah larut menjadi ion Zn 2+ E. Bagan sel voltanya dapat ditulis dengan Cu/Cu 2+ //Zn 2+ /Zn

B. Zn / Zn 2+ //Ag + /Ag

7. Bila dua buah logam tembaga dan seng dicelupkan ke dalam larutan asam sulfat 1 M, maka ….

A. Zn akan larut menghasilkan gas H 2 B. Cu akan larut menghasilkan gas H 2 C. Zn dan Cu tidak larut D. Zn dan Cu akan larut E. Bila kedua logam dihubungkan dengan kawat, Cu akan larut

8. Serbuk Fe dan serbuk Pb dimasukkan ke dalam suatu larutan yang mengandung ion-ion Fe 2+ dan Pb 2+ dengan konsentrasi masing-masing 1 M. Dari data E 0Fe = -0,44 volt dan E 0Pb = -0,13 volt, maka akan terjadi reaksi....

A. yang menghasilkan Fe 2+ dan Pb 2+ B. yang menghasilkan Fe 2+ dan Pb C. yang menghasilkan Fe dan Pb D. yang menghasilkan Fe dan Pb 2+ E. pengendapan Fe dan Pb

9. Diketahui: Al 3+ /Al

E 0 = -1,66 volt

Cu 2+ /Cu E 0 = +0,34 volt Besarnya potensial elektroda yang timbul untuk reaksi: Al +

CuSO 4  Al 2 (SO 4 ) 3 + Cu adalah ….

A. 0,68 volt

C. 1,32 volt D. 4,00 volt

B. 2,64 volt

E. 2,00 volt

10. Elektrolisis larutan KCl menggunakan elektroda karbon akan menghasilkan A. logam K di katoda

D. gas H 2 di katoda

B. gas O 2 di anoda

E. gas Cl 2 di katoda

C. larutan basa di anoda 11. Pada reaksi elektrolisis larutan NiSO 4 dengan elektroda Ag, reaksi yang terjadi pada anoda adalah ….

2 O + 2e D. 2H  2 OH - +H 2 2 E. 2H O  4H + +O 2 + 4e 12. Diketahui data potensial elektroda standar Ag +(aq) +e -

Ag (s)

E° = +0,80 volt

Zn 2+(aq) + 2e Zn (s)

E° = -0,76 volt

In 3+ (aq) + 3e - In (s)

E° = -0,34 volt

Mn 2+ (aq) + 2e - Mn (s)

E° = -1,20 volt

Reaksi redoks yang tidak berlangsung spontan adalah ........ 2+(aq) A. Zn + Mn (s) Mn 2+(aq) + Zn (s)

+(aq) D.3 Ag + In (s) In 3+(aq) + 3 Ag (s) B. 3Mn (s) +2In 3+(aq)

2 In (s) + 3Zn 2+(aq) C. Mn 2+(aq) + 2 Ag (s) Mn (s) + 2 Ag +(aq) 13. Untuk menetralkan larutan yang terbentuk di Katode pada elektrolisis larutan Na 2 SO 4 diperlukan 50 ml larutan HCl 0,2 M. Jumlah muatan listrik yang digunakan adalah ........ A. 0,01 F

2 In (s +3Mn 2+(aq)

3+(aq) + 3Zn E.2 I (s)

E. 0,20 F 14. Elektrolisis zat yang menghasilkan gas hydrogen pada anoda ialah A. NH 3 (l)

B. 0,02 F

C. 0,05 F

D. 0,10 F

2 SO C. Na 4(aq) D. NaH (l)

B. KHSO 4 (aq)

E. HCl (aq)

15. Arus listrik sebesar 10 ampere dialirkan selama 16 menit ke dalam larutan CuSO 4 (A r Cu = 63,5; S = 32; O = 16) dengan elektroda karbon. Massa tembaga yang dapat diendapkan di katoda adalah..

E. 3,16 gr 16. Arus listrik 10 ampere dialirkan ke dalam larutan CuSO 4 selama 965 detik. Volume gas yang dihasilkan di anoda (0 0 C, 1 atm) adalah ….(Ar Cu = 63,5; O = 16; S = 32; 1 F = 96500 C/mol) A. 0,56 liter

A. 1,58 gr

B. 6,32 gr

C. 2,39 gr

D. 8,23 gr

C. 1,12 liter D. 22,40 liter

B. 11,20 liter

E. 6,72 liter

17. Elektrolisis tembaga (II) klorida dengan arus listrik 0,5 F menghasilkan endapan Cu sebanyak …. (Ar Cu = 63,5) A. 0,1587 gram

B. 158,7 gram

C. 1,587 gram

D. 1587 gram

E. 15,87 gram

18. Larutan Zn(NO 3 ) 2 dielektrolisis dengan elektroda Pt dan diperoleh seng 13 gram. Volume oksigen yang dihasilkan pada anoda (STP) adalah …. A. 5,6 liter

E. 3,36 liter 19. Larutan NiSO 4 dielektrolisis dengan elektroda karbon dan terbentuk endapan Ni sebanyak 1,475 gram (Ar Ni = 59) pada katoda. Volume gas yang dihasilkan di anoda jika diukur pada (P, T) di mana 30 gram gas NO volumenya 20 liter adalah …. (Ar N = 14; O = 16)

B. 2,24 liter

C. 4,48 liter D.1,12liter

E. 250 mL 20. Tindakan berikut dapat memperlambat korosi, kecuali …. A. mengecat permukaan logam B. meminyaki permukaan logam C. melakukan galvanisasi pada logam D. menghubungkan logam itu dengan logam lain yang sifat reduktornya lebih kuat E. meletakkan logam dalam larutan asam

D. 1000 mL

21. Diketahui potensial elektroda standar (E 0 ) unsure-unsur:

P 2+ + 2e P;E 0 = -2,37 volt

 0  Q;E = -1,66 volt

Q 2+ + 2e

Fe 2+ + 2e  Fe ; E 0 = -0,44 volt S 2+ + 2e  S;E 0 = -0,13 volt

R 2+ + 2e  R;E 0 = -0,28 volt

T 2+ + 2e  T;E 0 = +0,34 volt Unsur logam yang memberikan perlindungan katodik paling baik terhadap besi

E. R 22. Larutan perak nitrat dielektrolisis dengan arus sebesar 2 ampere selama 10 menit, massa perak yang mengendap di katoda adalah .... (Ar Ag =108).

A. (96500 x 20) gram

D. (96500 x 108 x 20) gram

B. (96500 x 108 x 200) gram

E. (108/96500) x 20] gram

C. (108/96500) x 1200] gram 23. Reaksi yang terjadi di anoda pada reaksi elektrolisis larutan NaCl dengan elektroda

platina adalah ........ A. 2H 2 O O 2 +4H + + 4e

C. Pt Pt 2+ + 2e 24. Seorang siswa melakukan percobaan : 1. Paku dimasukkan ke dalam larutan garam 2. Paku dimasukkan ke dalam minyak pelumas 3. Paku dililiti logam tembaga kemudian dimasukkan ke dalam air 4. Paku dililiti logam magnesium kemudian dimasukkan ke dalam air 5. Paku diletakkan sebagai anoda dan tembaga sebagai katoda