Soal: Apa yang dimaksud dengan reaksi redoks?
Pembahasan: Reaksi redoks adalah reaksi kimia yang melibatkan transfer elektron antara dua spesies kimia. Salah satu spesies akan melepaskan elektron (dikenal sebagai oksidasi) dan spesies lain akan menerima elektron tersebut (dikenal sebagai reduksi).
- Soal: Jelaskan apa itu bilangan oksidasi dan bagaimana cara menghitungnya.
Pembahasan: Bilangan oksidasi adalah angka yang menunjukkan jumlah elektron yang dapat diberikan atau diterima oleh suatu atom dalam senyawa. Untuk menghitung bilangan oksidasi, kita harus memperhatikan beberapa aturan, seperti oksigen biasanya memiliki bilangan oksidasi -2, hidrogen +1, dan total bilangan oksidasi dalam senyawa harus sama dengan muatan senyawa tersebut.
- Soal: Tentukan bilangan oksidasi masing-masing elemen dalam reaksi 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂.
Pembahasan: Dalam H₂O₂, oksigen memiliki bilangan oksidasi -1 dan hidrogen +1. Di sisi produk, dalam H₂O, oksigen memiliki bilangan oksidasi -2 dan hidrogen +1, sedangkan dalam O₂, oksigen memiliki bilangan oksidasi 0.
- Soal: Apa peran elektroda dalam reaksi elektrokimia?
Pembahasan: Elektroda berperan sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi. Elektroda tempat terjadi reaksi oksidasi disebut anoda, sedangkan elektroda tempat terjadi reaksi reduksi disebut katoda.
- Soal: Mengapa reaksi redoks penting dalam proses elektrokimia?
Pembahasan: Reaksi redoks sangat penting dalam proses elektrokimia karena reaksi ini melibatkan transfer elektron. Transfer ini yang menjadi dasar konversi antara energi kimia dan energi listrik dalam sistem elektrokimia.
- Soal: Hitung E° sel dari reaksi: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) jika E° Zn²⁺/Zn = -0.76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0.34 V.
Pembahasan: Untuk menghitung E° sel, kita harus mengurangi potensial reduksi katoda dengan potensial reduksi anoda. Dalam kasus ini, Cu²⁺/Cu adalah katoda dan Zn²⁺/Zn adalah anoda. Jadi, E° sel = E° Cu²⁺/Cu – E° Zn²⁺/Zn = 0.34 V – (-0.76 V) = 1.10 V.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan reaksi setengah sel dalam elektrokimia?
Pembahasan: Reaksi setengah sel adalah setengah dari reaksi redoks, yang melibatkan entah itu proses oksidasi atau proses reduksi saja. Dalam konteks elektrokimia, reaksi setengah sel seringkali menggambarkan apa yang terjadi pada masing-masing elektroda.
- Soal: Tentukan reaksi setengah sel pada anoda dan katoda dari reaksi berikut: 2Al(s) + 3Br₂(l) → 2AlBr₃(s)
Pembahasan: Reaksi setengah sel pada anoda (oksidasi) adalah: Al(s) → Al³⁺(aq) + 3e⁻ dan pada katoda (reduksi) adalah: Br₂(l) + 2e⁻ → 2Br⁻(aq).
- Soal: Hitung E° sel dari reaksi: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) jika E° H₂O/H₂ = +0.83 V dan E° O₂/H₂O = +1.23 V.
Pembahasan: Karena reaksi berlangsung secara spontan, reaksi yang memiliki E° lebih tinggi (O₂/H₂O) akan berlangsung sebagai reduksi (katoda), dan yang lainnya sebagai oksidasi (anoda). Jadi, E° sel = E° katoda – E° anoda = 1.23 V – 0.83 V = 0.40 V.
- Soal: Apa perbedaan antara reaksi redoks spontan dan non-spontan?
Pembahasan: Reaksi redoks spontan adalah reaksi yang berlangsung dengan sendirinya tanpa bantuan dari luar, dan biasanya memiliki E° sel positif. Sebaliknya, reaksi redoks non-spontan memerlukan bantuan dari luar untuk berlangsung dan biasanya memiliki E° sel negatif.
- Soal: Tentukan bilangan oksidasi Cl dalam senyawa ClO₃⁻.
Pembahasan: Kita tahu bahwa oksigen biasanya memiliki bilangan oksidasi -2. Oleh karena itu, dalam ClO₃⁻, dengan tiga atom oksigen, total bilangan oksidasi oksigen adalah -6. Karena total bilangan oksidasi harus sama dengan muatan senyawa, bilangan oksidasi Cl dalam ClO₃⁻ harus +5.
- Soal: Jelaskan prinsip kerja baterai berdasarkan konsep reaksi redoks dan elektrokimia.
Pembahasan: Baterai bekerja berdasarkan prinsip reaksi redoks dan elektrokimia. Di dalam baterai, ada dua elektroda: anoda dan katoda. Di anoda, terjadi reaksi oksidasi, di mana elektron dilepaskan. Sementara itu, di katoda, terjadi reaksi reduksi, di mana elektron diterima. Aliran elektron ini yang menghasilkan arus listrik.
- Soal: Apa perbedaan antara sel galvani dan sel elektrolisis?
Pembahasan: Sel galvani adalah sel elektrokimia di mana reaksi redoks spontan menghasilkan energi listrik. Sementara itu, dalam sel elektrolisis, energi listrik digunakan untuk mendorong reaksi redoks non-spontan.
- Soal: Hitung E° sel dari reaksi: Ag(s) + Cl⁻(aq) → AgCl(s) + e⁻ jika E° Ag⁺/Ag = +0.80 V dan E° Cl₂/Cl⁻ = +1.36 V.
Pembahasan: Untuk reaksi ini, Ag⁺/Ag adalah anoda dan Cl₂/Cl⁻ adalah katoda. Jadi, E° sel = E° Cl₂/Cl⁻ – E° Ag⁺/Ag = 1.36 V – 0.80 V = 0.56 V.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan sel bahan bakar dan bagaimana prinsip kerjanya?
Pembahasan: Sel bahan bakar adalah perangkat yang mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi listrik melalui reaksi redoks. Prinsip kerjanya mirip dengan sel galvani, dengan perbedaan utama adalah bahan bakar dan oksidator (seringkali oksigen) secara terus menerus diisi ulang.
- Soal: Tentukan reaksi setengah sel pada anoda dan katoda dari reaksi berikut: Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s).
Pembahasan: Reaksi setengah sel pada anoda (oksidasi) adalah: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻ dan pada katoda (reduksi) adalah: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s).
- Soal: Hitung E° sel dari reaksi: 2H₂O(g) → 2H₂(g) + O₂(g) jika E° H₂O/H₂ = +1.23 V dan E° O₂/H₂O = +0.82 V.
Pembahasan: Reaksi yang memiliki E° lebih rendah (H₂O/H₂) akan berlangsung sebagai oksidasi (anoda), dan yang lainnya sebagai reduksi (katoda). Jadi, E° sel = E° katoda – E° anoda = 0.82 V – 1.23 V = -0.41 V.
- Soal: Apa yang dimaksud dengan hukum Faraday pertama dan kedua dalam elektrokimia?
Pembahasan: Hukum Faraday pertama menyatakan bahwa jumlah zat yang didepositkan atau dikeluarkan dalam elektrolisis sebanding dengan jumlah listrik yang mengalir. Hukum Faraday kedua menyatakan bahwa berat zat yang dikeluarkan oleh sejumlah listrik yang sama adalah sebanding dengan berat ekivalen zat tersebut (berat atom dibagi valensi).
- Soal: Apa perbedaan antara elektroda inert dan elektroda aktif dalam elektrokimia?
Pembahasan: Elektroda inert adalah elektroda yang tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia selama proses elektrokimia. Mereka hanya berfungsi sebagai konduktor. Sebaliknya, elektroda aktif berpartisipasi dalam reaksi kimia.
Soal: Tentukan reaksi setengah sel pada anoda dan katoda dari reaksi berikut: 2Na(s) + Cl₂(g) → 2NaCl(s).
Pembahasan: Reaksi setengah sel pada anoda (oksidasi) adalah: 2Na(s) → 2Na⁺(aq) + 2e⁻ dan pada katoda (reduksi) adalah: Cl₂(g) + 2e⁻ → 2Cl⁻(aq).
