KUNCI JAWABAN KIMIA ESIS KELAS XII BAB 2

Bab 2 : Elektrokimia

Soal Pemahaman

A.    Soal Esai

1.      Tempat di mana energi kimia diubah menjadi energi listrik, atau sebaliknya energi listrik diubah menjadi energi kimia.

2.      Sel elektrokimia di mana energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi listrik.

3.      a.  

b.   anode adalah elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi.

      Katode adalah elektrode di mana reaksi reduksi terjadi.

c.   Anode  : Pb_(s) → Pb²⁺_(aq) + 2e^-

      Katode : Cu²⁺ _(aq) + 2e^- → Cu_(s)

d.   Ion Pb²⁺ dari larutan di setengah sel anode bergerak menuju setengah sel katode melalui jembatan garam. Sedangkan ion SO₄^2-dalam larutan di setengah sel katode bergerak menuju setengah sel anode melalui jembatan garam. Dengan adanya pergerakan ion ini, arus listrik dapat terus mengalir pada rangkaian.

e.   Sebagai rangkaian dalam yang memungkinkan ion-ion mengalir dari setngah sel anode ke setengah sel katode, dan sebaliknya.

4.   a.  

      b.   I_2(aq) | I^-_(aq) || Ni²⁺_(aq)| Ni_(s)

5.   Anode:  Fe²⁺_(aq) → Fe³⁺_(aq) + e^-          E^o_oksidasi = -0,77

      Katode: Ag⁺_(aq)+ e^- → Ag_(s)                   E^o_reduksi = + 0,80

6.   a.   Dari bilangan oksidasinya. Bilangan oksidasi naik maka terjadi oksidasi. Sedangkan bilangan oksidasi turun maka terjadi reduksi.

      b.   Fe_(s) | Fe²⁺_(aq) || Co²⁺_(aq) | Co_(s)

7.   a.   Potensial sel menyatakan kemampuan suatu sel elektrokimia untuk mendorong elektron mengalir melalui rangkaian luar.

            Potensial sel standar yakni nilai E^o yang diukur pada suhu 25 ^oC, konsentrasi 1,0 M, atau tekanan 1 atm.

            Potensial elektrode adalah

      b.   Nilai potensial elektrode standar (E^o) dikatakan relatif karena pada saat perhitungan digunakan elektrode pembanding hidrogen yang diberi nilai 0.

8.   Fe mempunyai daya oksidasi yang lebih besar dibandingkan Zn (atau dapat dikatakan Fe merupakan oksidator yang baik. Sedangkan Zn mempunyai daya reduksi yang lebih besar dibandingkan dengan Fe (atau dapat dikatakan Zn merupakan reduktor yang baik).

9.   a.   Sel primer yakni di mana anode dan katodenya dihabiskan secara kimia ketika sel menghasilkan arus listrik. Sel primer tersebut hanya dapat sekali pakai dan tidak dapat diisi ulang.

            Sel sekunder yakni di mana anode dan katode bereaksi secara kimia. Dan sel tersebut dapat diisi ulang dengan proses elektrolisis untuk merngembalikan anode dan katode ke kondisi awal.

            Sel bahan bakar yakni di mana anode dan katode bersifat inert. Pereaksi secara terus-menerus disuplai ke sel dan produk reaksi dibuang secara terus-menerus.

      b.   Karena baterai kering seng-karbon produk ion dari reaksi redoks tidak dapat berdifusi dengan cepat meninggalkan elektrode.

      c.   Untuk menstarter kendaraan tersebut.

            Pengisian ulang aki dilakukan dengan melewatkan suatu arus dengan arah berlawanan. Artinya, arus elektron dimasukkan melalui katode. Dengan demikian, reaksi dapat dibalik dan PbSO₄ melarut kembali menjadi Pb dan PbO₂.

b.      Karena reaksi redoks melibatkan pereaksi gas H₂ dan O₂ dengan produk reaksi air (H₂O).

10.  a.   Korosi pada logam adalah perusakan logam akibat reaksi logam tersebut dengan lingkungan.

b.      Karena sebagian besar logam mudah teroksidasi dengan melepas elektron ke oksigen di udara dan membentuk oksida logam.

c.       Korosi pada besi dapat dianggap sebagai suatu sel elektrokimia. Elektron mengalir dari anode ke katode melalui logam besi seperti halnya aliran elektron dalam kawat, sedangkan air bertindak sebagai larutan elektrolit.

11.  a.   yang lebih mudah terkorosi adalah Fe

b.      Karena pada logam Al korosi yang terjadi tidak merugikan, lapisan oksida yang terbentuk bersifat kuat dan padat sehingga melindungi logam Al dari proses korosi lebih lanjut.

12.  Besi dalam larutan asam lebih cepat terkorosi. Karena pada kondisi asam ada 2 reaksi yang terjadi pada katode. Yakni O₂ yang tereduksi menjadi H₂O dan karena banyaknya ion H⁺ maka ada reaksi reduksi lainnya yang juga berlangsung, yakni evolusi/pembentukan hidrogen.  

13.  Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi korosi:

·         Elektrolit dan konsentrasi: keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reduksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit dapat menaikkan laju aliran e^- sehingga korosi meningkat.

·         pH: korosi dalam kondisi pH < 7 lebih besar karena adanya reaksi reduksi tambahan, yaitu reduksi H⁺ pada katode.

·         Kandungan H₂O dan O₂: Logam lebih cepat terkorosi bila diletakkan diluar rumah dibandingkan yang tersimpan kering di dalam rumah.

·         Galvanic coupling: adanya keberadaan logam lain yang kurang reaktif dapat mempercepat korosi logam.    

·         Suhu: laju korosi naik dengan bertambahnya suhu.

·         Keberadaan zat pengotor : zat pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak logam yang terkorosi.

·         Metalurgi: Kecenderungan bagian logam bertindak sebagai anode atau katode tergantung dari faktor metalurgi seperti:

-          Kekasaran. Permukaan yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan cenderung menjadi anode yang terkorosi.

-          Keberadaan unsur lain dalam logam yang tidak merata akan mempercepat laju korosi karena efek galvanic coupling.

14.  1.   Metode pelapisan Zn: lapisan Zn dapat mencegah kontak langsung logam   dengan O₂ dan H₂O. Di samping itu, Zn yang teroksidasi menjadi Zn(OH)₂ dapat bereaksi lebih lanjut dengan CO₂ di udara membentuk lapisan oksida Zn(OH)₂.x ZnCO₃yang sangat kuat. Apabila lapisan Zn tergores, Zn masih dapat melindungi besi karena Zn (E^o = -0,76 V) lebih mudah teroksidasi dibandingkan

            Fe (E^o = -0,44 V).

1. Metode pelapisan Sn: lapisan Sn dapat mencegah kontak langsung logam dengan O₂ dan H₂O. akan tetapi, Sn (E^o = -0,14 V) kurang reaktif dibanding  Fe (E^o = -0,44 V). Jadi, apabila lapisan Sn tergores, maka besi di bawahnya mulai terkorosi.

15.  Beberapa metode yang dapat digunakan untuk melindungi logam dari korosi:

a.       Menggunakan lapisan pelindung untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O dan O₂:  lapisan pelindung yang biasa digunakan untuk mencegah kontak langsung dengan H₂O dan O₂ adalah lapisan cat, lapisan oli dan gemuk, lapisan plastik, dan pelapisan dengan logam lain, seperti Cr, Zn, dan Sn.

b.      Menggunakan perlindungan katode: prinsip dari perlindungan katode terhadap korosi logam adalah bahwa di dalam sel elektrokimia logam yang mengalami korosi merupakan anode.

c.       Menggunakan perlindungan Anode: pada prinsipnya, perlindungan anode diberikan dengan cara menyuplai arus anodik dari luar menggunakan alat potensiotat sehingga potensial sel akan pindah dari daerah aktif, di mana laju korosi tinggi, ke daerah pasivasi, di mana laju korosi jauh lebih rendah. Metode perlindungan anode ini dapat digunakan untuk logam seperti Ni, Fe, Cr, Ti dan paduannya yang memiliki kemampuan pasivasi pada kondisi tertentu.

16.  Lapisan cat

17.  a.   Sel elektrokimia di mana energi listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi redoks tidak spontan.

b.      - Sel elektrolisis dengan elektrolit lelehan: jenis sel elektrolisis ini melibatkan reaksi redoks sederhana karena berlangsung tanpa air. Sebagai contoh, pengambilan Na dari lelehan NaCl. Di dalam sel elektrolisis, ion Na⁺akan tereduksi di katode membentuk logam Na. Sementara, ion Cl^- akan teroksidasi di anode membentuk gas Cl₂.

-    Sel elektrolisis dengan elektrolit larutan: Jenis sel ini melibatkan reaksi yang agak kompleks karena adanya reaksi-reaksi bersaing antara reaksi redoks elektrolit dan reaksi redoks pelarut air.

      c.   Reaksi elektrolisis untuk larutan AlCl₃ :

            Katode :          2H₂O_(l)+ 2e^- → H_2(g) + 2OH^-_(aq)                          

            Anode :                     2Cl^-_(aq) → Cl_2(g) + 2e^-                         

                                                                                                 +

            Sel      :  2Cl^-_(aq) + 2H₂O_(l) → 2OH^-_(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)

            Reaksi elektolisis untuk lelehan AlCl₃ :

            Katode :            Al³⁺_(l) + 3e^- → Al_(s)                                          x 2

            Anode :                      2Cl^-_(l) → Cl₂ + 2e^-                     x 3

                                                                                  +

            Sel      :  2Al³⁺_(l) + 6Cl^-_(l)→ 2Al_(s) + 3Cl_2(g)

18. a.   Reaksi di mana energi listrik digunakan untuk menghasilkan reaksi redoks tidak spontan.

      b.   Anode, yakni elektrode di mana reaksi oksidasi terjadi. Sedangkan katode adalah elektrode di mana reaksi reduksi terjadi.

19. a.   Elektron bergerak dari Anode ke arah katode.

      b.   Anode terhubung pada kutub positif sedangkan katode terhubung pada kutub negatif.

      c.   Karena adanya pengaruh sumber listrik pada sel elektrolisis menyebabkan perbedaan muatan pada katode dan anode di sel elektrolisis dengan katode dan anode di sel volta.

20. a.   Peran hukum-hukum Faraday dalam mempelajari sel elektrolisis adalah dilihat dari aspek kuantitatifnya, yakni hubungan antara massazat yang dihasilkan di elektrode dengan jumlah listrik yang digunakan.

      b.   Hukum Faraday I: Massazat yang dihasilkan pada suatu elektrode selama proses elektrolisis berbanding lurus dengan muatan listrik yang digunakan.

            Hukum Faraday II: Massa zat yang dihasilkan pada elektrode berbanding lurus dengan massa ekivalen zat. 

      c.   1 mol elektron atau 1 Faraday adalah nilai yang mengandung muatan listrik sebesar 96.500 coulomb.

21. a.   Garam NaCl

      b.   NaOH, Cl₂, dan H₂

      c.   Gas Cl₂

      d.   Larutan

22. a.   Pelapisan dengan logam menggunakan sel elektrolisis untuk memperindah penampilan dan mencegah korosi.

      b.   Sel terdiri dari anode Cu dan katode logam yang akan disepuh. Larutan elektrolit yang digunakan adalah CuCl₂. reaksi elektrolisis yang terjadi :

            Katode : (logam yang akan disepuh)

            Anode  :  Cu_(s) → Cu²⁺_(aq)+ e^-

            Ion Cu²⁺ dalam larutan tereduksi di katode dan mengendap sebagai Cu pada logam yang disepuh. Di Anode, elektrode Cu teroksidasi untuk terus memasok ion Cu²⁺ dalam larutan.

23. a.   Untuk mencegah pencampuran gas H₂ dan Cl₂, disamping mencegah difusi ion OH^- ke anode karena dapat bereaksi dengan Cl_2.

      b.   Sebagai katode di mana Na⁺ akan tereduksi menjadi Na, untuk kemudian larut dalam Hg membentuk NaHg.

      c.   Yaitu pada sel merkuri produksi H₂ dan NaOH terpisah dari Cl₂sehingga tidak membutuhkan diafragma seperti halnya sel diafragma untuk mencegah pencampuran H₂ dan Cl₂.

      d.   Logam Na diperoleh dari proses elektrolisis lelehan NaCl.

24. a.   Timah

      b.   Sn II

      c.   Untuk mencegah korosi dan memperindah penampilan dari kaleng tersebut.

      d.   Tidak, karena makanan tersebut bisa saja sudah terkontaminasi dengan kaleng yang sudah terkorosi.

25. Proses elektrolisis yang terjadi pada pemurnian logam tembaga sebagai berikut:

      Sel terdiri dari anode Cu kotor dan katode yang dilapisi Cu murni. Larutan elektrolit yang digunakan adalah CuSO₄. Pada katode, ion Cu²⁺ dalam larutan akan tereduksi dan mengendap. Sementara pada anode, Cu akan teroksidasi menjadi Cu²⁺. Zat pengotor pada anode akan ikut teroksidasi dan larut.

B. Soal Pilihan Ganda

1. C                  6.

2. A                  7. E

3. D                  8.  D

4. A                  9.  B

5. B                  10. D