Soal dan Pembahasan Redoks dan Sel Elektrokimia Kimia – UTBK SNBT

Redoks dan elektrokimia merupakan salah satu materi yang sedikit rumit untuk dipelajari karena banyak konsep, rumus dan hitungan yang harus dipahami prinsipnya.

Redoks (reduksi-oksidasi) adalah singkatan dari dua proses yang selalu terjadi bersamaan dalam reaksi kimia: reduksi dan oksidasi. Dalam sel elektrokimia, energi kimia dari reaksi redoks diubah menjadi energi listrik. Sel elektrokimia umumnya terdiri dari dua elektroda (anoda dan katoda) yang dicelupkan dalam larutan elektrolit.

Sebelum melihat Soal dan Pembahasan Materi Redoks dan sel elektrokimia berikut, ada baiknya membaca materinya disini!

Soal dan Pembahasan Redoks dan Sel Elektrokimia Persiapan Ujian UTBK SNBT 2024

1. Bilangan oksidasi kromium yang sama pada pasangan senyawa berikut adalah….

A. K₂Cr₂O₇ dan Cr₂O₃
B. K₂Cr₂O₇ dan Cr(OH)₄^–
C. K₂CrO₄ dan Cr₂O₃
D. K₂CrO₄ dan Cr(OH)₄ ^–
E. Cr(OH)₄ ^– dan Cr₂O₃

Pembahasan :
Pertama kita cari bilangan oksidasi (Biloks) Cr dari masing-masing senyawa

* Bilangan Oksidasi Cr pada K₂Cr₂O₇
2 (Biloks K) + 2 (Biloks Cr) + 7 (Biloks O) = 0
2 (+1) + 2 (biloks Cr) + 7(-2) = 0′
2 (biloks Cr) = +12
biloks Cr = +6

*Bilangan Oksidasi Cr pada Cr₂O₃
2 (biloks Cr) + 3 (biloks O) = 0
2 (biloks Cr) + 3 (-2) = 0
2 (biloks Cr) = +6
biloks Cr = +3

* Bilangan Oksidasi Cr pada Cr(OH)₄^–
biloks Cr + 4(biloks O) + 4 (biloks H) = -1
biloks Cr + 4(-2) + 4(+1) = -1
biloks Cr = -1 + 4
biloks Cr = +3

*Bilangan Oksidasi Cr pada K₂CrO4
2 (biloks K) + biloks Cr + 4(biloks O) = 0
2 ( +1) + biloks Cr + 4(-2) = 0
biloks Cr = +6

Berdasarkan Option yang diminta, bilangan oksidasi kromium yang sama beada pada pasangan Cr(OH)₄ ^– dan Cr₂O₃ sebesar +3

Kunci Jawaban : E

2. Bilangan Oksidasi N paling rendah terdapat pada senyawa….

A. HNO₃
B. HNO₂
C. N₂O
D. NO
E. NO₂

Pembahasan :

*Biloks N dalam HNO₃
biloks H + biloks N + 3(biloks O) = 0
(+1) + biloks N + 3(-2) = 0
biloks N = +5

*Biloks N dalam HNO₂
biloks H + biloks N + 2(biloks O) = 0
(+1) + biloks N + 2(-2) = 0
biloks N = +3

*Biloks N dalam N₂O
2(biloks N) + biloks O = 0
2(biloks N) + (-2) = 0
biloks N = +1

*Biloks N pada NO
biloks N + biloks O = 0
biloks N + (-2) = 0
biloks N = +2

*Biloks N pada NO₂
biloks N + 2(biloks O) = 0
biloks N + 2(-2) = 0
biloks N = +4

maka diantara option yang diberikan soal, yang memiliki nilai biloks N paling rendah adalah pada senyawa N₂O yaitu +1

Kunci jawaban : C

3. Koefisien reaksi yang benar untuk reaksi redoks : Al + NO₃^– → Al(OH)₄^– + NH₃ adalah….

A. 3 Al dan 8 NO₃^–
B. 8 Al dan 3 NO₃ ^–
C. 2 Al dan 2 NO₃ ^–
D. 4 Al dan 2 NO₃ ^–
E. Al dan 3 NO₃ ^–

Pembahasan :

Pertama tentukan biloks dari masing-masing unsur (Al dan N) pada reaksi :

Al + NO₃^– → Al(OH)₄^– + NH₃
0 +5 +3 -3

Al : megalami kenaikan 3
N : mengalami penurunan 8

maka koefisien Al dikalikan 8, dan koefisien NO3 ^– dikalikan 3
sehingga koefisien reaksi yang tepat adalah 8 Al + 3 NO₃^– → 8 Al(OH)₄^– + 3 NH₃

Kunci Jawaban : B. 8 Al dan 3 NO3 ^–

4. Korosi pada alumunium tidak menyebabkan logam tersebut keropos seperti korosi pada besi

SEBAB

Oksigen lebih mudah mengoksidasi besi dibandingkan dengan mengoksidasi alumunium

Pembahasan :

Mari kita bahas satu-satu dari pernyataan dan alasan nya!

*Pernyataan benar, Korosi pada logam Al tidak akan sama seperti korosi yang terjadi pada besi (terjadi keropos)

*Alasan salah, Korosi yang terjadi pada logam alumunium hanya terjadi di lapisan permukaan dikarenakan E^o Al³⁺/Al < E^o Fe²⁺/Fe, sehingga Al lebih mudah dioksidasi daripada besi.

Kunci Jawaban : C

5. Volume gas H₂ dan Cl₂ yang dihasilkan pada elektrolisis akan sama jika digunakan muatan listrik yang sama.

SEBAB

Jumlah elektron yang terlibat pada elektrolisis pembentukan gas H₂ dan Cl₂ sama

Pembahasan :

Untuk pernyataan dan alasan bisa dibahas secara bersamaan. Pertama-tama kita buat reaksi elektrolisis.

Pada reaksi elektrolisis, gas H₂ dan Cl₂ akan terbentuk seperti :
Katoda : 2H⁺ + 2e → H₂(g)
Anoda : 2Cl^– → Cl2(g) + 2e

* Pernyataan benar, karena elektron yang terlibat dalam pembentukan gas sama sebesar 2e yang jika dialiri muatan listrik yang sama akan mengakibatkan volume gas H2 dan Cl2 akan sama pula (sesuai dengan aturan hukum Faraday II).

*Alasan Benar.

Karena Pernyataan dan alasan benar serta merupakan hubungan sebab akibat, maka jawaban yang benar adalah A.

6. Suatu sel kering bekerja menurut reaksi: Zn_(s)+ 2 MnO_2(s) → ZnMn₂O4_(s) untuk menghasilkan muatan sebesar 965 Coulomb, maka…. (Ar Zn = 65; Mn = 55; 0 = 16; dan Konstanta Faraday = 96.500 Coulomb/mol elektron)

1. Jumlah Zn yang bereaksi adalah 0,325 gram
2. Jumlah MNO2 yang bereaksi adalah 1,10 gram
3. Jumlah ZnMn₂O₄, yang terbentuk adalah 0,005 mol
4. Dalam sel tersebut MnO₂ bertindak sebagai reduktor

Pembahasan :

Reaksi : Zn_(s)+ 2 MnO_2(s)  → ZnMn₂O_4(s)

(1) Massa Zn yang bereaksi :

massa Zn = Ar Zn / 2 x 965/96.500 = 0,325 gram (benar)

(3) Jumlah ZnMn₂O₄ yang terbentuk

Mol Zn = 0,325/65 = 0,005 mol
mol ZnMn₂O₄ = mol Zn = 0,005 mol (benar)

(2) Massa MnO₂ yang bereaksi

mol MnO₂ = 2/1 x 0,005 = 0,01 mol
massa MnO₂ = mol x Mr = 0,01 x 87 = 0,87 gram (salah)

(4) MnO₂ termasuk kedalam oksidator karena bilangan oksidasinya mengalami penurunan.

Karena yang benar pernyataan nomor (1) dan (3), maka jawabannya adalah B.

7. Elektrolisis larutan ZnSO₄ (Ar = 65) menghasilkan 16,25 g logam Zn. Bila arus yang sama digunakan untuk mengelektrolisis larutan NiSO₄ (Ar = 59), maka massa logam Ni yang diperoleh adalah ….

A. 4,51 gram
B. 14,75 gram
C. 17,90 gram
D. 23,03 gram
E. 32,50 gram

Pembahasan :

Tips : Jika diketahui 2 larutan yang memiliki arus yang sama, maka gunakan rumus hukum Faraday yang ke II

W_Zn/W_Ni = e_Zn/e_Ni

W_Ni = W_Zn x e_Zn/e_Ni

W_Ni = 16,25 x (59/2)/(65/2) = 14,75 gram

Jaadi, massa logam Ni yang diperoleh adalah sebesar 14,75 gram.

Kunci Jawaban : B

8. Pada elektrolisis AgNO₃ dengan elektrode inert dihasilkan gas oksigen 5,6 liter pada STP. Jumlah listrik dalam Coulomb yang dialirkan pada proses tersebut adalah….

A. 96.500
B. 96.500/2
C. 96.500/3
D. 96.500/4
E. 96.500/5

Pembahasan :

Karena menggunakan elektrode inert, maka reaksi yang terjadi adalah : 2H₂O → 4H⁺ + 4e + O₂

mol O₂ = Volume/ 22,4 = 5,6/22,4 = 0,25 mol.

jumlah elektron = 4 x 0,25mol = 1mol
1 mol = 96.500C

Kunci Jawaban : A

9. Perhatikan reaksi di bawah ini!

Cu + H⁺ → tidak bereaksi
Pb + 2H⁺ → Pb²⁺ + H₂
Pb + H₂O→ tidak bereaksi
Ca + 2H₂O → Ca²⁺ + H₂ + 2OH^–

Berdasarkan reaksi di atas, urutan kereaktifan logam berdasarkan kemudahan teroksidasi adalah…

A. Ca > Cu > Pb
B. Pb > Ca > Cu
C. Pb > Cu > Ca
D. Cu > Pb > Ca
E. Ca > Pb > Cu

Pembahasan :

cara yang dipakai dapat menggunakan deret volta, adapun urutan deret volta adalah sbb :

Li – K – Ba – Ca – Na – La – Ce – Mg – Lu – Al – Mn – (H₂O) – Zn – Cr – Fe – Cd – Co – Ni – Sn – Pb – H – Sb – Bi – Cu – Hg – Ag – Pt – Au

semakin kekiri logam dalam deret volta, maka semakin mudah mengalami oksidasi, sehingga kereaktifannya semakin tinggi.

*jika kita tidak hapal deret volta, bisa memperhatikan reaksi yang diketahui pada soal. sekarang mari kita perhatikan satu persatu reaksi pada soal :

*reaksi pertama : Cu + H⁺ → tidak bereaksi jika tidak bereaksi,
artinya Cu tidak dapat mereduksi H, maka Cu berada di kanan H

*reaksi kedua : Pb + 2H⁺ → Pb²⁺ + H₂ Logam Pb berada di sebelah kiri H

*reaksi ketiga : Pb + H₂O→ tidak bereaksi artinya Pb tidak dapat mereduksi H₂O, maka logam Pb berada di sebelah kanan H₂O.

*reaksi keempat : Ca + 2H₂O → Ca²⁺ + H₂ + 2OH^– artinya Ca berada di sebelah kiri H₂O

Jika kita susun logam-logam tersebut sesuai data yang diperoleh, maka akan menjadi : Ca – H₂O – Pb – H – Cu

Dalam deret volta, semakin kekiri, sifat reduktor akan semakin kuat (semakin mudah teroksidasi). maka urutan yang tepat berdasarkan kemudahan teroksidasi adalah : Ca > Pb > Cu.

Kunci Jawaban : E.

10. Diketahui data :

Cu²⁺ + 2e → Cu E^o = +0,34 volt
Pb²⁺ + 2e → Pb E^o = -0,13 volt
Mg²⁺ + 2e → Mg E^o = -2,3 volt

Data tersebut memberikan informasi bahwa reaksi yang dapat berlangsung adalah:

(1) Cu + Mg²⁺ (1M)
(2) Pb + Cu²⁺ (1M)
(3) Pb + Mg²⁺ (1M)
(4) Mg + Cu²⁺ (1M)

Pembahasan :

Mari kita susun ketiga logam tersebut dalam deret volta ( lihat dari nilai E^o nya)

urutan : Mg – Pb – Cu

dalam deret volta berlaku, seamkin kekiri deret volta maka akan sifat reduktornya akan semakin kuat, yang artinya Logam dari kiri bisa mendesak logam dikanannya, tapi tidak berlaku untuk sebaliknya.

(1) Logam Cu berada disebelah kanan Mg, maka Cu tidak bisa mendesak Mg. Sehingga reaksi tidak dapat berlangsung
(2) Logam Pb berada disebelah kiri Cu, maka reaksi dapat berlangsung.
(3) Pb berada disebelah kanan Mg, maka Pb tidak dapat mendesak Mg. sehingga reaksi tidak dapat berlangsung.
(4) Mg berada disebelah kiri Cu, sehingga Mg dapat mendesak Cu dan reaksi dapat berlangsung.

Dari keempat data tersebut, reaksi yang dapat berlangsung adalah (2) dan (4)

Kunci Jawaban : C

Jika kamu ingin diskusi atau ingin bertanya bisa melalui :

sosial media Ig : @anakreaksi (jangan lupa follow agar tidak ketinggalan info terbaru)

email : admin@anakreaksi.com

Semoga membantu, Salam Reaksi!!