ELEKTROKIMIA - SMARTA MEDIKA

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

ELEKTROKIMIA Rumusan untuk menghitung E0 sel adalah sebagai berikut :

Elektrokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari

§

tentang fenomena perubahan energi listrik menjadi energi kimia atau

Bila tidak diketahui reaksi sel

sebaliknya.

E0 sel = E0 + - E0 –

Pada peristiwa elektrokimia, reaksi redoks terjadi pada suatu sel

E0 sel = E0 besar - E0 kecil

yang disebut elektroda – elektroda. Jenis – jenis elektroda tersebut adalah : §

§

ANODA Merupakan

elektroda

yang

menjadi

tempat

berlangsungnya reaksi oksidasi. §

Merupakan

elektroda

yang

E0 sel = E0 reduksi - E0 oksidasi Contoh soal : 1.

KATODA menjadi

tempat

berlangsungnya reaksi reduksi.

A. SEL VOLTA Merupakan sel elektrokimia yang menjadi tempat pembangkitan

2.

Energi kimia è Energi listrik

Cu2+ (aq) + 2e à Cu (s)

; E0 = + 0,34 V

Zn2+ (aq) + 2e à Zn (s)

; E0 = - 0,76 V

Diketahui reaksi kimia : Fe 2+ + 2e à Fe

; E0 = - 0,44 V

Al 3+ + 3e à Al

; E0 = - 1,66 V

a). Tentukan E0 sel dari reaksi tersebut !

Contoh bentuk sel volta dalam kehidupan sehari – hari adalah

b). Tentukan zat yang berperan sebagai anoda dan katoda !

baterai dan aki.

c). Bagaimana bentuk reaksi sel yang didapatkan ?

Hal – hal penting yang terjadi pada sel Volta diantaranya :

Jawab :

Katoda digunakan sebagai elektroda positif

a).

Anoda digunakan sebagai elektroda negatif

b).

Biasa ditulis “KaPAN” -

Tentukan nilai E0 sel dari reaksi berikut :

Jawab :

arus listrik oleh suatu reaksi kimia.

-

Bila diketahui reaksi sel

Katoda sebagai tempat reaksi reduksi

c).

Anoda sebagai tempat reaksi oksidasi Biasa ditulis “KRAO”

POTENSIAL ELEKTRODA & POTENSIAL SEL Potensial elektroda (

E0

3.

) merupakan besar tegangan yang

dimiliki oleh elektroda – elektroda pada sel volta. §

Diketahui : Cd 2+ + 2e à Cd (s)

; E0 = - 0,40 V

Ag + + e à Ag (s)

; E0 = 0,80 V

Tentukan potensial sel untuk reaksi :

Semakin besar ( + ) nilai E0 dari suatu elektroda, maka

2 Ag + + Cd à 2Ag (s) + Cd 2+

elektroda tersebut akan semakin mudah mengalami

Apakah reaksi tersebut bisa berlangsung ?

reduksi. §

Semakin kecil ( - ) nilai E0 dari suatu elektroda, maka elektroda tersebut akan semakin mudah mengalami oksidasi.

4.

Diketahui : E0 Pb 2+ E0 Al 3+

Potensial sel ( E0 sel ) merupakan perbedaan besar potensial yang dimiliki masing – masing elektroda. E0

sel positif à reaksi bisa berlangsung

E0 sel negatif à reaksi tidak bisa berlangsung LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888

Pb = - 0,13 V Al = -1,66 V

Berapakah nilai potensial sel untuk reaksi : Al

Al 3+

Pb 2+

Pb ?

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

Contoh : Platina (Pt),Karbon (C), Emas (Au), dll

REAKSI SPONTAN Reaksi redoks pada sel volta dikatakan spontan bila reaksi tersebut

§

Merupakan elektroda yang ikut bereaksi.

bisa berlangsung. Untuk menentukan reaksi redoks spontan/ tidak

Contoh : Tembaga (Cu), Perak (Ag), Nikel (Ni), Besi (Fe).

bisa ditentukan dengan : §

§

menghitung nilai E0 selnya

Elektroda tidak inert / aktif

à E0 sel positif, maka reaksi spontan/ bisa berlangsung.

REAKSI – REAKSI PADA SEL ELEKTROLISIS

à E0 sel negatif, maka reaksi tidak spontan.

§

SEL ELEKTROLISIS BENTUK LEBURAN/CAIRAN

melihat jenis logam bebas/padatan yang bereaksi dengan

Katoda : Kation ( ion positif ) mengalami reduksi

logam yang terikat dalam bentuk ion atau garam.

Anoda

Langkah ini dilakukan jika nilai E0 tidak diketahui.

Contoh soal :

à Jika dalam deret volta logam bebas terletak di sebelah

Tentukan reaksi sel elekrolisis cairan NaCl dengan

: Anion ( ion negatif ) mengalami oksidasi

kiri logam ion/garam, maka reaksi tersebut spontan/ bisa

elektroda platina !

berlangsung

Jawab :

à Jika dalam Deret Volta logam bebas terletak di sebelah kanan logam ion/garam, maka reaksi tersebut tidak spontan/ tidak bisa berlangsung. Susunan Deret Volta :

SEL ELEKTROLISIS BENTUK LARUTAN

v ELEKTRODA INERT Ø Katoda

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Co, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.

- Kation golongan utama, yang direduksi H2O 2 H2O + 2 e à 2 OH- + H2

Contoh soal : 1.

§

- Kation golongan transisi, yang direduksi kation

Tentukan apakah reaksi redoks berikut bisa berlangsung dalam sel volta :

tersebut. - Kation yang mengandung ion H+, yang

a. Mg (s) +

Zn2+ (aq)

à

Mg2+ (aq) +

Zn (s)

b. Ni (s) + Zn2+ (aq) à Ni2+ (q) + Zn (s) Jawab :

direduksi ion H+ tersebut. 2 H+. + 2 e à H2 Ø Anoda

a.

- Anion mengandung O ( misal : SO42-, NO3- ),

b.

maka yang dioksidasi H2O 2 H2O à 4 e + 4 H+ + O2

B. SEL ELEKTROLISIS Merupakan sel elektrokimia yang menjadi tempat penggunaan arus listrik untuk suatu perubahan kimia. Energi listrik è Energi kimia Hal – hal penting yang terjadi pada sel Volta diantaranya : -

Katoda digunakan sebagai elektroda negatif Anoda digunakan sebagai elektroda positif Biasa ditulis “KNAP”

-

Katoda sebagai tempat reaksi reduksi Anoda sebagai tempat reaksi oksidasi Biasa ditulis “KRAO”

Jenis – jenis elektroda yang ada pada sel elektrolisis adalah : §

- Anion tidak mengandung O, maka yang dioksidasi anion tersebut - Kation yang mengandung ion OH-, yang dioksidasi ion OH- tersebut 4 OH- à 2H2O + 4 e + O2

v ELEKTRODA TIDAK INERT Ø Katoda ( sama dengan ELEKTRODA INERT ) - Kation golongan utama, yang direduksi H2O 2 H2O + 2 e à 2 OH- + H2 - Kation golongan transisi, yang direduksi kation tersebut - Kation yang mengandung ion H+, yang

Elektroda inert / tidak aktif

direduksi ion H+ tersebut.

Merupakan elektroda yang tidak ikut bereaksi.

2 H+. + 2 e à H2

LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

Ø Anoda

W = mol elektron t

à yang dioksidasi elektroda tersebut.

Jumlah Faraday = mol elektron Contoh soal : 1.

= perubahan biloks 1 mol zat

Tuliskan reaksi elektrolisis larutan NaNO3 dengan elektoda platina !

Contoh soal :

Jawab :

1.

UMPTN 2002 Rayon C Pada elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektroda karbon digunakan muatan listrik 0,05 F. Banyaknya perak (Ar Ag=108) yang diendapkan pada katoda adalah............

2.

Tuliskan reaksi elektrolisis larutan NiSO4 dengan elektoda

A. 2,7 gram

D. 21,6 gram

perak!

B. 5,4 gram

E. 54,0 gram

Jawab :

C. 10,8 gram 2.

Tentukan berapa gram logam Cu ( Ar = 63,5 ) yang bisa diendapkan jika arus listrik sebesar 5 ampere dilewatkan dalam larutan CuSO4 selama 2 jam ?

C. HUKUM FARADAY I

Jawab :

“ Banyaknya zat yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis sebanding dengan banyaknya arus listrik yang dialirkan ke dalam larutan “. 3.

Secara matematis :

W =

Tentukan jumlah faraday yang diperlukan untuk mereduksi 1 mol ion bromat, BrO3- menjadi Brom, Br2 !

e.i.t F

Jawab :

Atau

W =

Ar.i.t n.F

Berapa faraday arus listrik yang diperlukan untuk mendapatkan 21,6 gram logam perak ( Ar = 108 ) yang dialirkan ke dalam larutan AgNO3 ? Jawab :

Dimana : W

= massa zat yang dihasilkan … gr

e

= massa ekivalen =

Ar n

Ar = massa atom relatif unsur n

= valensi

i

= arus yang mengalir …….. Ampere

t

= waktu selama arus mengalir ….. detik

F

= tetapan Faraday = 96500 Coulumb

it

4.

= Q = muatan listrik = arus dalam satuan Coulumb

it = arus dalam satuan Faraday F LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888

5. UMPTN 2001 Rayon C Bila pada reaksi elektrolisis larutan NaCl terbentuk 0,5 mol gas Cl2, maka jumlah muatan listrik yang lewat dalam larutan ialah.... A. 0,5 F

D. 2,5 F

B. 1 F

E. 4 F

C. 2 F

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

D. HUKUM FARADAY II

E. KOROSI

“ Banyaknya zat – zat yang dihasilkan dari reaksi elektrolisis

Korosi adalah perubahan kimia yang dialami suatu logam

dua larutan yang dialiri arus listrik secara seri sebanding

karena pengaruh lingkungan. Proses korosi merupakan

dengan massa ekivalen zat - zat tersebut “.

peristiwa elektrokimia, terutama bila berlangsung dalam

Secara matematis :

lingkungan air (lembab).

W1 e1 = W2 e 2 Atau

W1 .n1 W2 .n2 = Ar 1 Ar2 Contoh soal : 1. SPMB 2004 Pada elektrolisis larutan natrium klorida di katoda terbentuk gas sebanyak 11,2 dm3.Pada suhu dan tekanan standar. Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam larutan adalah.......... A.

0,25 F

B.

0,50 F

C.

1,00 F

D.

2,00 F

E.

4,00 F

2. UNAS 2006 Suatu arus listrik kalau dialirkan melalui larutan Cu2+ dapat membebaskan 15,9 gram logam Cu. Kalau diketahui Ar Cu = 63,5 dan Ag = 108, maka dengan jumlah arus listrik yang sama

dapat

dibebaskan

Ag

dari

larutan

Ag+

sebanyak............. A.

8g

B.

16 g

C.

27 g

D.

54 g

E.

80 g

3. Sejumlah arus listrik dialirkan ke dalam dua sel larutan AgNO3 dan CuSO4 yang disusun secara seri. Jika logam Ag yang diendapkan sebanyak 5,4 gram, tentukan banyaknya logam Cu yang mengendap ! ( Ar Ag = 108, Ar Cu = 63,5 ) Jawab :

LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

SOAL – SOAL LATIHAN 1.

2.

Data tersebut memberikan informasi bahwa akan berlangsung

Diketahui : Ni2+ + 2e à Ni

E0 = - 0,25 V

reaksi berikut …..

Pb2+ + 2e à Pb

E0 = - 0,13 V

1.

Cu + Mg2+

Potensial standar sel volta yang terdiri dari elektroda Ni dan Pb

2.

Pb + Cu2+

adalah ..

3.

Pb + Mg2+

4.

Mg + Cu2+

A. – 0,38 V

D. + 0,25 V

B. – 0,12 V

E. + 0,38 V

6.

C. + 0,12 V

reaksi kimia yang terjadi pada katoda adalah …

Jika diketahui :

A. Na+ + e à Na

Zn + Cu2+ à Zn2+ + Cu

E0 = 1,10 V

B. 4OH- à 2H2O + O2 + 4e

Sn2+ + 2e à Sn

E0 = - 0,14 V

C. 2H2O + 2e à H2 + 2OH-

Cu2+ + 2e à Cu

E0 = 0,34 V

D. 2H+ + 2E à H2 E. 2H2O à 4H+ + O2 + 4e

Maka potensial standar bagi reaksi 7.

Zn + Sn2+ à Zn2+ + Sn adalah …

3.

4.

5.

Pada proses elektrolisis larutan NaOH dengan elektoda Pt,

Elektrolisis larutan yang menghasilkan logam alkali adalah….

A. + 1,44 V

D. + 0,76 V

A. Leburan AlCl3 dengan elektroda Pt

B. + 1,24 V

E. + 0,62 V

B. Larutab KI dengan elektroda C

C. + 0,96 V

C. Larutan Na2SO4 dengan elektroda C

Bila diketahui potensial elektroda standar

D. Larutan KNO3 dengan elektroda Au

Al3+ + 3e à Al

E0 = - 1,76 V

E. Leburan NaCl dengan elektroda C

Zn2+ + 2e à Zn

E0 = - 0,76 V

Fe2++ 2e à Fe

E0 = 0,44 V

A dialirkan ke dalam larutan AgNO3 selama 2 jam adalah …

Cu2+ + 2e à Cu

E0 = 0,34 V

A. 24,9 gram

D. 42,09 gram

Bagan sel volta yang E0 selnya paling besar adalah ….

B. 29,4 gram

E. 49,20 gram

A.

Al / Al3+ // Zn2+/ Zn

C. 40,29 gram

B.

Fe / Fe2+ // Al3+ / Al

8.

9.

Massa logam perak yang diendapkan jika arus listrik sebesar 5

Sebanyak 1 liter larutan CrCl3 1 M dielektrolisis dengan arus 6

C. Zn / Zn2+ // Cu2+ / Cu

A. Waktu yang diperlukan untuk mengendapkan semua logam

D. Al / Al3+ // Cu2+ / Cu

kromium ( Ar = 52 ) adalah ..

E.

A. 289500 detik

D. 32167 detik

Diketahui potensial standar beberapa sel volta sebagai berikut :

B. 96500 detik

E. 16083 detik

P / P2+ à Q2+ / Q

E0 = 2,46 V

C. 48250 detik

R / R2+ à S2+ / S

E0 = 1,1 V

R / R2+ à Q2+ / Q

E0 = 1,56 V

Fe / Fe2+ // Cu2+ / Cu

10. Arus listrik yang sama dialirkan ke dalam larutan CuCl2 dan ke dalam larutan CrCl2. Bila 0,635 gram Cu terendapkan, maka

Maka potensial standar sel P / P2+ // S2+ / S adalah …..

banyaknya Cr yang terendapkan ialah … ( Ar Cr = 52, Ar Cu =

A. 4,02 V

D. 2,00 V

63,5 )

B. 3,56 V

E. 1,1 V

A. 0,95 gram

D. 0,35 gram

C. 2,66 V

B. 0,78 gram

E. 0,52 gram

Diketahui data :

C. 0,42 gram

Cu2+ + 2e à Cu

E0 = 0,34 V

Pb2+ + 2e à Pb

E0 = - 0,13 V

Mg2+ + 2e à Mg

E0 = - 2,34 V

LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888

ELEKTROKIMIA

Ringkasan Teori: & Soal – soal latihan

A. 2 Fe2+ (aq) + I2 (s) à 2 Fe3+ (aq) + 2 I- (aq)

SOAL TUGAS DI RUMAH 1.

2.

3.

4.

5.

Harga potensial sel: Zn / Zn2+ Fe2+ / Fe adalah ….

B. Cu2+ (aq) + 2 I- (aq) à Cu (s) + I2 (s)

E0 Zn2+ = - 0,76 volt

C. 2 Fe3+ (aq) + 2 Br- (aq) à 2 Fe2+ (aq) + Br2 (l)

E0 Fe2+ = - 0,44 volt

D. I2 (s) + 2 Br- (aq) à 2 I- (aq) + Br2 (l)

A. – 0,23 volt

D. + 0,32 volt

B. + 1,20 volt

E. – 0,32 volt

E. 2 Fe3+ (aq) + Cu (s) à 2 Fe2+ (aq) + Cu2+ (aq) 6.

Suatu sel Volta terdiri atas elektrode Fe dan elektrode Cu. Jika

C. – 1,20 volt

diketahui

Diketahui potensial elektroda:

Fe2+ + 2e à Fe

E0 = - 0,41 volt E0 = 0,34 volt

Ag+ (aq) + e à Ag (s)

E0 = + 0,80 volt

Cu2+ + 2e à Cu

Mg2- (aq) + 2e à Mg (s)

E0 = - 2,34 volt

maka

In3+ (aq) + 3e à In (s)

E0 = - 0,34 volt

(1) reaksi spontan sel ialah Cu2+ + Fe à Cu + 2 Fe2+

Mn2+ (aq) + 2e à Mn (s)

E0 = - 1,20 volt

(2) Cu adalah anode

Dua set setengah sel di bawah ini yang potensialnya paling

(3) potensial sel ialah + 0,75 volt

besar adalah ….

(4) pada Fe terjadi reduksi

A. Mg / Mg2+ // Ag+ / Ag

D. Mn / Mn2+ // Mg2+ / Mg

B. Ag / Ag+ // Mg2+ / Mg

E. Ag / Ag+ // In3+ / In

7.

Reaksi yang terjadi pada katode dari elektrolisis larutan Na2SO4 adalah ….

C. Mn / Mn2+ // In3+ / In

A. 2H2O (l) + 2e à 2OH- (aq) + H2 (g)

Diketahui data potensial standar berikut:

B. 2H+ (aq) + 2e à H2 (g)

Zn2+ (aq) + 2e à Zn (s)

E0 = - 0,76 volt

C. Na+ (aq) + e à Na (s)

Cu2+ (aq) + 2e à Cu (s)

E0 = + 0,34 volt

D. SO42- (aq) à SO4 (aq) + 2e

Mg2+ (aq) + 2e à Mg (s)

E0 = - 2,34 volt

E. 2H2O (l) à 4H+ (aq) + O2 (g) + 4e

Cr3+ (aq) + 3e à Cr (s)

E0 = - 0,74 volt

8.

Pada elektrolisis leburan CaCl2 dengan elektrode karbon

Harga potensial sel (E0 sel) yang paling kecil terdapat pada ….

digunakan muatan listrik sebanyak 0,02 F. Volume gas klorin

A. Zn / Zn2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu

yang dihasilkan di anode, jika diukur pada suhu dan tekanan di

B. Zn / Zn2+ (aq) // Cr3+ (aq) / Cr

mana 1 liter gas N2 (Mr = 28) massanya 1,4 gram, adalah ….

C. Mg / Mg2+ (aq) // Cr3+ (aq) / Cr

A. 100 mL

D. 400 mL

D. Cr / Cr3+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu

B. 200 mL

E. 448 mL

E. Mg / Mg2+ (aq) // Cu2+ (aq) / Cu

C. 224 mL

Dari data potensial elektroda standar berikut:

9.

Unsur Fluor dapat diperoleh dengan cara elektrolisis leburan

Cu2+ + 2e- à Cu

E0 = 0,34 V

KHF2 sesuai dengan reaksi:

Ag+ + e- à Ag

E0 = 0,80 V

HF2- à HF + ½ F2 + e-

Maka reaksi: Cu + 2 Ag+ à Cu2+ + 2 Ag memiliki potensial sel:

Waktu yang diperlukan untuk memperoleh 15 liter F2 (diukur

A. 0,06 V

D. 1,14 V

pada 0°C dan tekanan 1 atm) dengan arus sebesar 20 ampere

B. 0,46 V

E. 1,26 V

(1 faraday = 96500 coulomb ; 1 mol gas = 22,4 liter) ialah ….

C. 0,57 V

A. 1,29 jam

D. 6,46 jam

Diketahui potensial standar dari beberapa setengah reaksi

B. 1,80 jam

E. 13,40 jam

berikut:

C. 3,60 jam

Fe3+ (aq) + e à Fe2+ (aq)

E0 = + 0,77 volt

10. Pada suatu elektrolisa, sejumlah arus tertentu dalam waktu 2

Br2 (s) + 2e à 2 Br- (aq)

E0 = + 1,07 volt

jam membebaskan 0,504 gram gas hidrogen [H = 1]. Banyak

I2 (s) + 2e à 2 I- (aq)

E0 = + 0,54 volt

gas oksigen [O = 16] yang dapat dibebaskan oleh arus yang

Cu2+ (aq) + 2e à Cu (s)

E0 = + 0,34 volt

sama dalam waktu yang sama adalah ….

Maka reaksi berikut yang dapat berlangsung spontan adalah ….

A. 1 gram

D. 4 gram

B. 2 gram

E. 5 gram

C. 3 gram LBB SMARTA MEDIKA. Telp 7255 3888