Bab 2: Redoks dalam Aksi: Menjelajahi Dunia Sel Elektrokimia

Jawaban yang Benar: B. Reaksi pengikatan oksigen oleh suatu zat. Pembahasan: Pada tahap awal perkembangan konsep reaksi redoks, reaksi oksidasi didefinisikan sebagai proses penambahan oksigen ke suatu zat. Hal ini didasarkan pada pengamatan terhadap reaksi pembakaran dan proses kimia lainnya yang melibatkan oksigen. Misalnya, pembakaran karbon menjadi karbon dioksida ($C+O_2\to C{O}_2$) dianggap sebagai reaksi oksidasi karena terjadi pengikatan oksigen. Seiring waktu, definisi oksidasi berkembang menjadi proses kehilangan elektron (konsep perpindahan elektron) dan kemudian melibatkan perubahan bilangan oksidasi (biloks). Namun, tahap awal konsep oksidasi tetap merujuk pada pengikatan oksigen. Jawaban lainnya salah karena: - A: Kehilangan elektron adalah konsep modern oksidasi. - C: Penurunan bilangan oksidasi mengacu pada reduksi, bukan oksidasi. - D & E: Tidak relevan dengan definisi awal oksidasi.

Jawaban yang Benar: B. Reaksi pengikatan oksigen oleh suatu zat. Pembahasan: Pada tahap awal perkembangan konsep reaksi redoks, reaksi oksidasi didefinisikan sebagai proses penambahan oksigen ke suatu zat. Hal ini didasarkan pada pengamatan terhadap reaksi pembakaran dan proses kimia lainnya yang melibatkan oksigen. Misalnya, pembakaran karbon menjadi karbon dioksida ($C+O_2\to C{O}_2$) dianggap sebagai reaksi oksidasi karena terjadi pengikatan oksigen. Seiring waktu, definisi oksidasi berkembang menjadi proses kehilangan elektron (konsep perpindahan elektron) dan kemudian melibatkan perubahan bilangan oksidasi (biloks). Namun, tahap awal konsep oksidasi tetap merujuk pada pengikatan oksigen. Jawaban lainnya salah karena: - A: Kehilangan elektron adalah konsep modern oksidasi. - C: Penurunan bilangan oksidasi mengacu pada reduksi, bukan oksidasi. - D & E: Tidak relevan dengan definisi awal oksidasi.

Jawaban yang Benar: A. Besi ($\text{Fe}$) mengalami oksidasi karena bilangan oksidasinya bertambah dari +2 menjadi +3. Pembahasan: Dalam reaksi tersebut, perubahan bilangan oksidasi menunjukkan adanya reaksi redoks: 1. Besi (${\text{Fe}}^{2+}$): Bilangan oksidasinya berubah dari +2 menjadi +3, yang berarti terjadi oksidasi (kehilangan elektron). 2. Klorin (${\text{Cl}}_2$): Bilangan oksidasinya berubah dari 0 (unsur bebas) menjadi -1 dalam ion klorida (${\text{Cl}}^{-}$), yang berarti terjadi reduksi (penambahan elektron). Pilihan lainnya salah karena: - B: Klorin mengalami reduksi, bukan oksidasi. - C: Reaksi ini melibatkan perubahan bilangan oksidasi, sehingga merupakan reaksi redoks. - D: Besi tidak mengalami reduksi, melainkan oksidasi. - E: Klorin mengalami perubahan bilangan oksidasi dari 0 menjadi -1. Reaksi ini menunjukkan dengan jelas konsep perubahan bilangan oksidasi dalam reaksi redoks.

Jawaban yang Benar: B. Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa biasanya +1, tetapi akan menjadi -1 jika hidrogen membentuk hidrida logam seperti $\text{NaH}$. Pembahasan: 1. Pilihan A: Salah, karena bilangan oksidasi unsur bebas selalu 0, bukan +1. Contoh: ${\text{H}}_2,{\text{O}}_2,{\text{N}}_2$. 2. Pilihan B: Benar, karena hidrogen umumnya memiliki bilangan oksidasi +1, tetapi dalam hidrida logam seperti $\text{NaH}$, bilangan oksidasi hidrogen adalah -1. 3. Pilihan C: Salah, karena meskipun oksigen biasanya memiliki bilangan oksidasi -2, terdapat pengecualian, seperti dalam peroksida (${\text{H}}_2{\text{O}}_2$, biloks -1) atau dalam ${\text{OF}}_2$ (biloks +2). 4. Pilihan D: Salah, karena jumlah total bilangan oksidasi dalam molekul netral selalu nol, bukan sama dengan muatan molekul (yang netral tidak memiliki muatan). 5. Pilihan E: Salah, karena bilangan oksidasi dalam ion monoatomik sama dengan muatan ionnya, bukan nol.

Jawaban yang Benar: E. Produk ${\text{Cr}}^{3+}$ memiliki bilangan oksidasi yang lebih tinggi dibandingkan ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$. Pembahasan: 1. Pilihan A: - Dalam ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$: $2(\text{Cr})+7(\text{O}\times -2)=-2$ $2(\text{Cr})-14=-2⟹\text{Cr}=+6$ Pernyataan ini benar. 2. Pilihan B: - Dalam ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$: Biloks oksigen awal adalah -1. Dalam produk (${\text{O}}_2$), biloks oksigen menjadi 0. Ini menunjukkan ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$ kehilangan elektron, sehingga bertindak sebagai reduktor. Pernyataan ini benar. 3. Pilihan C: - Oksigen dalam ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$ berubah dari -1 menjadi 0, yang merupakan peningkatan bilangan oksidasi. Pernyataan ini benar. 4. Pilihan D: - Reaksi redoks ini melibatkan 2 atom $\text{Cr}$ yang berubah dari +6 menjadi +3, sehingga menerima 6 elektron: $2({\text{Cr}}^{+6}+3e^{-}\to {\text{Cr}}^{+3})$ Ini sesuai dengan total 6 mol elektron. Pernyataan ini benar. 5. Pilihan E: - Produk ${\text{Cr}}^{3+}$ memiliki biloks +3, yang lebih rendah daripada biloks +6 dalam ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$. Pernyataan ini salah karena biloks $\text{Cr}$ justru menurun. Jawaban akhir adalah E, karena pernyataan tersebut tidak sesuai dengan fakta reaksi.

Jawaban yang Benar: C. 5 elektron Pembahasan: Untuk menyetarakan reaksi redoks ini, kita harus memisahkan reaksi menjadi dua setengah reaksi, yaitu reaksi oksidasi dan reaksi reduksi: 1. Reaksi Oksidasi (C${}_2$O${}_4^{2-}$): - ${\text{C}}_2{\text{O}}_4^{2-}$ dioksidasi menjadi ${\text{CO}}_2$. - Bilangan oksidasi karbon berubah dari +3 menjadi +4 (peningkatan 1 per atom C). - Karena ada 2 atom C, total elektron yang dilepaskan: ${\text{C}}_2{\text{O}}_4^{2-}\to 2{\text{CO}}_2+2e^{-}$ 2. Reaksi Reduksi (MnO${}_4^{-}$): - ${\text{MnO}}_4^{-}$ direduksi menjadi ${\text{Mn}}^{2+}$. - Bilangan oksidasi mangan berubah dari +7 menjadi +2 (penurunan 5). - Reaksi: ${\text{MnO}}_4^{-}+8{\text{H}}^{+}+5e^{-}\to {\text{Mn}}^{2+}+4{\text{H}}_2\text{O}$ 3. Menyetarakan Elektron: - Dari kedua setengah reaksi, elektron yang dilepaskan oleh ${\text{C}}_2{\text{O}}_4^{2-}$ (2 elektron) harus sama dengan elektron yang diterima oleh ${\text{MnO}}_4^{-}$ (5 elektron). - Kita kalikan reaksi oksidasi dengan 5 dan reaksi reduksi dengan 2 agar jumlah elektron sama. 4. Kesimpulan: Jumlah elektron yang dilepaskan dan diterima dalam reaksi adalah 5 elektron, sesuai dengan reaksi reduksi ${\text{MnO}}_4^{-}$.

Jawaban yang Benar: D. 14 mol Pembahasan: Penyetaraan reaksi dilakukan dengan metode setengah reaksi dalam medium asam, yang melibatkan dua langkah utama: oksidasi dan reduksi. 1. Reaksi Reduksi (${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}\to {\text{Cr}}^{3+}$): - Bilangan oksidasi kromium ($\text{Cr}$) dalam ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$ adalah +6, sedangkan dalam ${\text{Cr}}^{3+}$ adalah +3. - Setiap atom $\text{Cr}$ mengalami penurunan bilangan oksidasi sebanyak 3, sehingga total elektron yang diterima adalah: ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}+14{\text{H}}^{+}+6e^{-}\to 2{\text{Cr}}^{3+}+7{\text{H}}_2\text{O}$ 2. Reaksi Oksidasi (${\text{I}}^{-}\to {\text{I}}_2$): - Bilangan oksidasi iodin (${\text{I}}^{-}=-1$) berubah menjadi 0 dalam ${\text{I}}_2$. - Dua ion ${\text{I}}^{-}$ diperlukan untuk membentuk satu molekul ${\text{I}}_2$, sehingga total elektron yang dilepaskan adalah: $2{\text{I}}^{-}\to {\text{I}}_2+2e^{-}$ 3. Menyetarakan Elektron: - Untuk menyetarakan jumlah elektron, kalikan reaksi reduksi (${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$) dengan 1 dan reaksi oksidasi (${\text{I}}^{-}$) dengan 3. - Reaksi lengkap menjadi: ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}+14{\text{H}}^{+}+6{\text{I}}^{-}\to 2{\text{Cr}}^{3+}+3{\text{I}}_2+7{\text{H}}_2\text{O}$ 4. Jumlah ${\text{H}}^{+}$: - Reaksi reduksi memerlukan 14 mol ${\text{H}}^{+}$ untuk setiap 1 mol ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$. Jawaban: D. 14 mol.

Jawaban yang Benar: D. 14 mol Pembahasan: Penyetaraan reaksi dilakukan dengan metode setengah reaksi dalam medium asam, yang melibatkan dua langkah utama: oksidasi dan reduksi. 1. Reaksi Reduksi (${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}\to {\text{Cr}}^{3+}$): - Bilangan oksidasi kromium ($\text{Cr}$) dalam ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$ adalah +6, sedangkan dalam ${\text{Cr}}^{3+}$ adalah +3. - Setiap atom $\text{Cr}$ mengalami penurunan bilangan oksidasi sebanyak 3, sehingga total elektron yang diterima adalah: ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}+14{\text{H}}^{+}+6e^{-}\to 2{\text{Cr}}^{3+}+7{\text{H}}_2\text{O}$ 2. Reaksi Oksidasi (${\text{I}}^{-}\to {\text{I}}_2$): - Bilangan oksidasi iodin (${\text{I}}^{-}=-1$) berubah menjadi 0 dalam ${\text{I}}_2$. - Dua ion ${\text{I}}^{-}$ diperlukan untuk membentuk satu molekul ${\text{I}}_2$, sehingga total elektron yang dilepaskan adalah: $2{\text{I}}^{-}\to {\text{I}}_2+2e^{-}$ 3. Menyetarakan Elektron: - Untuk menyetarakan jumlah elektron, kalikan reaksi reduksi (${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$) dengan 1 dan reaksi oksidasi (${\text{I}}^{-}$) dengan 3. - Reaksi lengkap menjadi: ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}+14{\text{H}}^{+}+6{\text{I}}^{-}\to 2{\text{Cr}}^{3+}+3{\text{I}}_2+7{\text{H}}_2\text{O}$ 4. Jumlah ${\text{H}}^{+}$: - Reaksi reduksi memerlukan 14 mol ${\text{H}}^{+}$ untuk setiap 1 mol ${\text{Cr}}_2{\text{O}}_7^{2-}$. Jawaban: D. 14 mol.

Jawaban yang Benar: C. Reaksi redoks yang terjadi melibatkan oksidasi $\text{Zn}$ menjadi ${\text{Zn}}^{2+}$ dan reduksi ${\text{Cu}}^{2+}$ menjadi $\text{Cu}$. Pembahasan: 1. Notasi Sel Elektrokimia: - Notasi sel elektrokimia menunjukkan urutan reaksi: $\text{Zn (s)}|{\text{Zn}}^{2+}(aq)||{\text{Cu}}^{2+}(aq)|\text{Cu (s)}$ - Anode ($\text{Zn}$): Tempat oksidasi. - Katode ($\text{Cu}$): Tempat reduksi. 2. Reaksi Redoks: - Anode (oksidasi): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-}$ - Katode (reduksi): ${\text{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to \text{Cu (s)}$ 3. Potensial Sel Standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): Potensial sel dihitung dari: $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }$ - $E_{{\text{Cu}}^{2+}/\text{Cu}}^{\circ }=+0.34\text{V}$. - $E_{{\text{Zn}}^{2+}/\text{Zn}}^{\circ }=-0.76\text{V}$. Maka: $E_{\text{sel}}^{\circ }=+0.34-(-0.76)=+1.10\text{V}.$ 4. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena $\text{Zn}$ bertindak sebagai anode (tempat oksidasi), bukan katode. - B: Salah, karena $E_{\text{sel}}^{\circ }$ adalah $+1.10\text{V}$, bukan $-1.10\text{V}$. - C: Benar, karena reaksi yang terjadi melibatkan oksidasi $\text{Zn}$ menjadi ${\text{Zn}}^{2+}$ dan reduksi ${\text{Cu}}^{2+}$ menjadi $\text{Cu}$. - D: Salah, karena $E_{{\text{Cu}}^{2+}/\text{Cu}}^{\circ }=+0.34\text{V}$, bukan $-0.76\text{V}$. - E: Salah, karena elektron mengalir dari $\text{Zn}$ (anode) ke $\text{Cu}$ (katode).

Jawaban yang Benar: B. Elektrode hidrogen standar terdiri dari logam platina yang dicelupkan ke dalam larutan $\text{HCl}$ 1 M dengan aliran gas ${\text{H}}_2$ pada tekanan 1 atm. Pembahasan: Potensial elektrode standar diukur dengan menghubungkan elektrode yang diuji ke elektrode hidrogen standar (SHE), yang digunakan sebagai referensi dengan potensial $E^{\circ }=0.00\text{V}$. 1. Pilihan A: Salah, karena potensial standar SHE adalah $E^{\circ }=0.00\text{V}$, bukan $+1.00\text{V}$. 2. Pilihan B: Benar, karena SHE terdiri dari: - Platina inert sebagai elektroda konduktor. - Larutan asam dengan konsentrasi ion ${\text{H}}^{+}=1\text{M}$ (biasanya menggunakan $\text{HCl}$). - Gas ${\text{H}}_2$ pada tekanan 1 atm yang dilewatkan ke permukaan elektroda. 3. Pilihan C: Salah, karena SHE dapat bertindak sebagai anode atau katode tergantung pada potensial elektrode yang diukur. 4. Pilihan D: Salah, karena potensial elektrode standar diukur dalam kondisi larutan ion logam dengan konsentrasi 1 M, bukan 0,1 M. 5. Pilihan E: Salah, karena potensial elektrode standar bergantung pada lingkungan, seperti konsentrasi larutan, tekanan gas, dan suhu (kondisi standar adalah $25^{\circ }\text{C}$, 1 atm, dan 1 M).

Jawaban yang Benar: C. Reaksi spontan terjadi antara ${\text{Fe}}^{3+}$ dan $\text{Zn}$, di mana $\text{Zn}$ mengalami oksidasi menjadi ${\text{Zn}}^{2+}$. Pembahasan: 1. Daya Oksidasi dan Daya Reduksi: - Ion dengan $E^{\circ }$ lebih positif memiliki daya reduksi lebih kuat, sedangkan ion dengan $E^{\circ }$ lebih negatif memiliki daya oksidasi lebih kuat. - Dari data: - ${\text{Ag}}^{+}>{\text{Fe}}^{3+}$ sebagai reduktor (bukan oksidator). - Logam $\text{Zn}$ memiliki daya reduksi yang lebih kuat karena $E^{\circ }=-0.76\text{V}$, lebih negatif dibanding ${\text{Fe}}^{2+}$. 2. Keberlangsungan Reaksi Redoks: - Reaksi redoks spontan terjadi jika $E_{\text{sel}}^{\circ }>0$. - Reaksi: ${\text{Fe}}^{3+}+\text{Zn}\to {\text{Fe}}^{2+}+{\text{Zn}}^{2+}$ - Oksidasi: $\text{Zn}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-},E^{\circ }=-0.76\text{V}$. - Reduksi: ${\text{Fe}}^{3+}+e^{-}\to {\text{Fe}}^{2+},E^{\circ }=+0.77\text{V}$. - Potensial sel: $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }=0.77-(-0.76)=+1.53\text{V}.$ Karena $E_{\text{sel}}^{\circ }>0$, reaksi berlangsung spontan. 3. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena ${\text{Ag}}^{+}$ memiliki daya reduksi lebih kuat dibanding ${\text{Fe}}^{3+}$, bukan daya oksidasi. - B: Benar, karena $\text{Zn}$ memiliki daya reduksi lebih kuat dibanding ${\text{Fe}}^{2+}$. - C: Benar, reaksi ${\text{Fe}}^{3+}$ dengan $\text{Zn}$ menghasilkan $E_{\text{sel}}^{\circ }>0$, menunjukkan reaksi spontan dengan $\text{Zn}$ sebagai reduktor. - D: Salah, karena reaksi antara ${\text{Ag}}^{+}$ dan $\text{Zn}$ dapat berlangsung spontan ($E_{\text{sel}}^{\circ }>0$). - E: Salah, karena reaksi antara ${\text{Fe}}^{3+}$ dan $\text{Ag}$ akan memiliki $E_{\text{sel}}^{\circ }$ positif, bukan negatif.

Jawaban yang Benar: C. $+1.10\text{V}$ Pembahasan: 1. Identifikasi Anode dan Katode: - Dari notasi sel: $\text{Zn (s)}|{\text{Zn}}^{2+}(aq)||{\text{Cu}}^{2+}(aq)|\text{Cu (s)}$ - Anode: $\text{Zn}$ (oksidasi, karena potensialnya lebih negatif). - Katode: ${\text{Cu}}^{2+}$ (reduksi, karena potensialnya lebih positif). 2. Reaksi Redoks: - Anode (oksidasi): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-},E_{\text{anode}}^{\circ }=-0.76\text{V}$ - Katode (reduksi): ${\text{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to \text{Cu (s)},E_{\text{katode}}^{\circ }=+0.34\text{V}$ 3. Hitung Potensial Sel ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): Potensial sel dihitung dengan rumus: $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }$ Substitusi nilai: $E_{\text{sel}}^{\circ }=0.34-(-0.76)=0.34+0.76=+1.10\text{V}$ 4. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena $-1.10\text{V}$ menunjukkan reaksi tidak spontan. - B: Salah, karena $+0.42\text{V}$ bukan hasil perhitungan. - C: Benar, karena perhitungan menunjukkan $E_{\text{sel}}^{\circ }=+1.10\text{V}$. - D dan E: Salah, karena $+1.76\text{V}$ dan $+2.10\text{V}$ terlalu tinggi dan tidak sesuai dengan data.

Jawaban yang Benar: C. Oksidasi logam seng ($\text{Zn}$) menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{2+}$). Pembahasan: Baterai sel kering adalah jenis baterai primer yang tidak dapat diisi ulang. Reaksi elektrokimia terjadi di dua elektroda: 1. Anode (oksidasi): - Logam seng ($\text{Zn}$) bertindak sebagai anode. - Reaksi yang terjadi: $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-}$ - Logam seng teroksidasi menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{2+}$), menghasilkan elektron. 2. Katode (reduksi): - Di katode, mangan dioksida (${\text{MnO}}_2$) direduksi dengan bantuan ion amonium (${\text{NH}}_4^{+}$): $2{\text{MnO}}_2+2{\text{NH}}_4^{+}+2e^{-}\to {\text{Mn}}_2{\text{O}}_3+2{\text{NH}}_3+{\text{H}}_2\text{O}.$ 3. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena ${\text{Zn}}^{2+}$ tidak mengalami reduksi di anode. - B: Salah, reduksi mangan dioksida (${\text{MnO}}_2$) terjadi di katode, bukan anode. - C: Benar, karena oksidasi logam seng ($\text{Zn}$) menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{2+}$) terjadi di anode. - D: Salah, ion amonium (${\text{NH}}_4^{+}$) tidak teroksidasi, melainkan membantu reaksi di katode. - E: Salah, ion klorida (${\text{Cl}}^{-}$) tidak terlibat dalam reaksi ini. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah C. Oksidasi logam seng ($\text{Zn}$) menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{2+}$).

Jawaban yang Benar: B. Katode pada sel ini menggunakan perak oksida (${\text{Ag}}_2\text{O}$) yang direduksi menjadi logam perak ($\text{Ag}$). Pembahasan: Sel perak oksida adalah baterai primer yang umum digunakan dalam perangkat elektronik kecil. Reaksi dalam sel ini melibatkan seng ($\text{Zn}$) di anode dan perak oksida (${\text{Ag}}_2\text{O}$) di katode: 1. Anode (oksidasi): - Seng ($\text{Zn}$) teroksidasi menjadi ion seng (${\text{Zn}}^{2+}$): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-}$ 2. Katode (reduksi): - Perak oksida (${\text{Ag}}_2\text{O}$) direduksi menjadi logam perak ($\text{Ag}$): ${\text{Ag}}_2\text{O}+2e^{-}\to 2\text{Ag (s)}+{\text{H}}_2\text{O}.$ 3. Reaksi Keseluruhan: - Reaksi total pada sel perak oksida: $\text{Zn (s)}+{\text{Ag}}_2\text{O}\to {\text{Zn}}^{2+}+2\text{Ag (s)}.$ 4. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena anode adalah seng ($\text{Zn}$), bukan logam perak ($\text{Ag}$). - B: Benar, karena perak oksida (${\text{Ag}}_2\text{O}$) di katode direduksi menjadi logam perak ($\text{Ag}$). - C: Salah, karena elektrolit dalam sel ini biasanya larutan alkali, seperti $\text{KOH}$ atau $\text{NaOH}$. - D: Salah, karena reaksi ini tidak menghasilkan gas oksigen (${\text{O}}_2$). - E: Salah, karena potensial sel standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$) untuk sel ini biasanya positif, sehingga cocok untuk perangkat elektronik kecil. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah B. Katode pada sel ini menggunakan perak oksida (${\text{Ag}}_2\text{O}$) yang direduksi menjadi logam perak ($\text{Ag}$).

Jawaban yang Benar: C. Elektrolit dalam baterai Ni-Cd biasanya larutan kalium hidroksida ($\text{KOH}$). Pembahasan: Baterai nikel-kadmium (Ni-Cd) adalah baterai isi ulang yang beroperasi berdasarkan reaksi redoks antara kadmium ($\text{Cd}$) sebagai anode dan nikel oksida hidroksida ($\text{NiO(OH)}$) sebagai katode. Berikut prinsip kerjanya: 1. Anode (oksidasi): - Kadmium ($\text{Cd}$) teroksidasi menjadi ion kadmium (${\text{Cd(OH)}}_2$) dalam medium basa: $\text{Cd (s)}+2{\text{OH}}^{-}\to {\text{Cd(OH)}}_2+2e^{-}$ 2. Katode (reduksi): - Nikel oksida hidroksida ($\text{NiO(OH)}$) direduksi menjadi nikel hidroksida (${\text{Ni(OH)}}_2$): $\text{NiO(OH)}+{\text{H}}_2\text{O}+e^{-}\to {\text{Ni(OH)}}_2+{\text{OH}}^{-}$ 3. Elektrolit: - Elektrolit yang digunakan adalah larutan alkali, seperti kalium hidroksida ($\text{KOH}$). 4. Reaksi Keseluruhan: - Reaksi total selama proses pelepasan energi (discharging): $\text{Cd (s)}+2\text{NiO(OH)}+2{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{Cd(OH)}}_2+2{\text{Ni(OH)}}_2.$ 5. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena anode adalah kadmium ($\text{Cd}$), bukan logam nikel ($\text{Ni}$). - B: Salah, karena kadmium ($\text{Cd}$) teroksidasi, bukan direduksi. - C: Benar, elektrolit dalam baterai Ni-Cd adalah larutan kalium hidroksida ($\text{KOH}$). - D: Salah, gas hidrogen tidak dihasilkan dalam reaksi ini, kecuali jika terjadi overcharging. - E: Salah, potensial sel baterai Ni-Cd positif dan cocok untuk penggunaan sebagai baterai isi ulang. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah C. Elektrolit dalam baterai Ni-Cd biasanya larutan kalium hidroksida ($\text{KOH}$).

Jawaban yang Benar: C. Reaksi keseluruhan dalam sel bahan bakar menghasilkan air sebagai produk utama. Pembahasan: Sel bahan bakar hidrogen-oksigen menggunakan reaksi redoks antara gas hidrogen (${\text{H}}_2$) dan gas oksigen (${\text{O}}_2$) untuk menghasilkan energi listrik. Berikut adalah prinsip kerjanya: 1. Anode (oksidasi): - Gas hidrogen (${\text{H}}_2$) dioksidasi menjadi ion hidrogen (${\text{H}}^{+}$): ${\text{H}}_2\to 2{\text{H}}^{+}+2e^{-}$ 2. Katode (reduksi): - Gas oksigen (${\text{O}}_2$) direduksi membentuk ion hidroksida (${\text{OH}}^{-}$) atau air (${\text{H}}_2\text{O}$): ${\text{O}}_2+4{\text{H}}^{+}+4e^{-}\to 2{\text{H}}_2\text{O}.$ 3. Reaksi Keseluruhan: - Reaksi total dalam sel bahan bakar: $2{\text{H}}_2+{\text{O}}_2\to 2{\text{H}}_2\text{O}.$ 4. Elektron dan Elektrolit: - Elektron mengalir dari anode ke katode melalui rangkaian luar, menghasilkan arus listrik. - Elektrolit tidak menghantarkan elektron, tetapi memungkinkan ion (${\text{H}}^{+}$ atau ${\text{OH}}^{-}$) bergerak untuk menjaga keseimbangan muatan. 5. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, karena anode adalah tempat terjadinya oksidasi gas hidrogen (${\text{H}}_2$), bukan reduksi gas oksigen (${\text{O}}_2$). - B: Salah, karena katode adalah tempat reduksi gas oksigen (${\text{O}}_2$), bukan oksidasi gas hidrogen (${\text{H}}_2$). - C: Benar, reaksi keseluruhan dalam sel bahan bakar menghasilkan air (${\text{H}}_2\text{O}$) sebagai produk utama. - D: Salah, elektrolit dalam sel bahan bakar biasanya polimer elektrolit seperti nafion, bukan larutan ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$. - E: Salah, elektron mengalir dari anode ke katode melalui rangkaian luar. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah C. Reaksi keseluruhan dalam sel bahan bakar menghasilkan air sebagai produk utama.

Jawaban yang Benar: B. Permukaan yang tidak rata menyebabkan perbedaan potensial, membentuk sel elektrokimia. Pembahasan: Permukaan Tidak Rata dan Korosi: Pada permukaan logam yang tidak rata, area yang berbeda memiliki reaktivitas yang berbeda, menyebabkan perbedaan potensial elektrokimia. Area yang lebih reaktif menjadi anode (terkorosi lebih cepat), sedangkan area yang kurang reaktif menjadi katode. Ini menciptakan sel elektrokimia lokal yang mempercepat korosi. Analisis Pilihan Jawaban: A: Salah, konduktivitas panas tidak memengaruhi korosi. B: Benar, karena perbedaan potensial membentuk sel elektrokimia yang mempercepat korosi. C: Salah, justru ion-ion dapat menempel lebih mudah di permukaan yang tidak rata. D: Salah, sifat mekanik logam tidak berhubungan langsung dengan laju korosi. E: Salah, permukaan tidak rata tidak secara langsung mencegah terbentuknya lapisan pelindung. Kesimpulan: Permukaan logam yang tidak rata menciptakan perbedaan potensial elektrokimia, mempercepat korosi.

Jawaban yang Benar: B. Elektrolit meningkatkan konduktivitas larutan, mempercepat reaksi redoks. Pembahasan: Elektrolit, seperti ion ${\text{Na}}^{+}$ dan ${\text{Cl}}^{-}$ dalam air laut, meningkatkan konduktivitas larutan. - Ion-ion ini membantu menghantarkan muatan antara anode dan katode, mempercepat reaksi redoks yang menyebabkan korosi. 2. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, aliran elektron terjadi di logam, bukan di elektrolit. - B: Benar, elektrolit meningkatkan konduktivitas larutan, mempercepat reaksi redoks. - C: Salah, elektrolit tidak membentuk lapisan pelindung, malah mempercepat korosi. - D: Salah, elektrolit hanya membantu reaksi redoks, bukan membentuk senyawa stabil. - E: Salah, elektrolit tidak selalu meningkatkan pH, dan korosi tidak bergantung langsung pada pH yang meningkat. Kesimpulan: Elektrolit mempercepat korosi dengan meningkatkan konduktivitas larutan, memungkinkan reaksi redoks berlangsung lebih cepat.

Jawaban yang Benar: B. Elektrolit meningkatkan konduktivitas larutan, mempercepat reaksi redoks. Pembahasan: Elektrolit, seperti ion ${\text{Na}}^{+}$ dan ${\text{Cl}}^{-}$ dalam air laut, meningkatkan konduktivitas larutan. - Ion-ion ini membantu menghantarkan muatan antara anode dan katode, mempercepat reaksi redoks yang menyebabkan korosi. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, aliran elektron terjadi di logam, bukan di elektrolit. - B: Benar, elektrolit meningkatkan konduktivitas larutan, mempercepat reaksi redoks. - C: Salah, elektrolit tidak membentuk lapisan pelindung, malah mempercepat korosi. - D: Salah, elektrolit hanya membantu reaksi redoks, bukan membentuk senyawa stabil. - E: Salah, elektrolit tidak selalu meningkatkan pH, dan korosi tidak bergantung langsung pada pH yang meningkat. Kesimpulan: Elektrolit mempercepat korosi dengan meningkatkan konduktivitas larutan, memungkinkan reaksi redoks berlangsung lebih cepat.

Jawaban yang Benar: C. Seng bertindak sebagai anode pengorbanan, sehingga terkorosi lebih dulu daripada baja. Pembahasan: 1. Proses Galvanisasi: - Seng ($\text{Zn}$) melapisi baja dan berfungsi sebagai anode pengorbanan dalam sistem elektrokimia. - Ketika terdapat goresan atau kerusakan pada lapisan seng, seng akan teroksidasi lebih dahulu dibandingkan baja ($\text{Fe}$), melindungi baja dari korosi. 2. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, seng bukan hanya pelindung pasif, tetapi juga aktif sebagai anode pengorbanan. - B: Salah, lapisan oksida seng hanya sedikit membantu, mekanisme utama adalah pengorbanan anode. - C: Benar, seng teroksidasi lebih dulu sehingga melindungi baja. - D: Salah, pembentukan lapisan karat pada baja adalah tanda korosi, bukan perlindungan. - E: Salah, lapisan seng klorida tidak signifikan dalam mekanisme galvanisasi. Kesimpulan: Galvanisasi memperlambat korosi dengan menjadikan seng sebagai anode pengorbanan yang teroksidasi lebih dulu.

Jawaban yang Benar: C. Blok seng menjadi anode, sehingga baja bertindak sebagai katode dan tidak mengalami korosi. Pembahasan: 1. Perlindungan Katodik: - Blok seng ($\text{Zn}$) dihubungkan secara elektrik ke pipa baja. - Seng bertindak sebagai anode pengorbanan, terkorosi lebih dulu karena memiliki potensial elektrode lebih negatif dibandingkan baja. - Baja menjadi katode dan terlindungi dari oksidasi (korosi). 2. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, lapisan seng oksida tidak terbentuk pada pipa baja. - B: Salah, seng tidak bereaksi langsung dengan ion korosif untuk melindungi baja. - C: Benar, seng menjadi anode sehingga baja menjadi katode dan tidak teroksidasi. - D: Salah, ion-ion tetap menghantarkan listrik dalam larutan, tetapi seng mengorbankan dirinya untuk mencegah korosi baja. - E: Salah, lapisan pelindung pasif tidak terbentuk dalam perlindungan katodik. Kesimpulan: Perlindungan katodik memperlambat korosi pada pipa baja dengan menjadikan seng sebagai anode pengorbanan, sehingga baja bertindak sebagai katode dan tidak mengalami korosi.

Jawaban yang Benar: B. $+0.47\text{V},$ karena seng teroksidasi lebih dulu, melindungi baja dari korosi. Pembahasan: 1. Identifikasi Reaksi: - Anode (oksidasi): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-},E^{\circ }=-0.76\text{V}.$ - Katode (reduksi): ${\text{O}}_2+4{\text{H}}^{+}+4e^{-}\to 2{\text{H}}_2\text{O},E^{\circ }=+1.23\text{V}.$ 2. Hitung Potensial Sel Standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }.$ Substitusi nilai: $E_{\text{sel}}^{\circ }=1.23-(-0.76)=+0.47\text{V}.$ 3. Mengapa Galvanisasi Efektif: - Seng ($\text{Zn}$) memiliki $E^{\circ }$ yang lebih negatif daripada baja ($\text{Fe}$), sehingga bertindak sebagai anode pengorbanan. - Seng teroksidasi lebih dulu, melindungi baja dari oksidasi dan korosi. Kesimpulan: Potensial sel adalah $+0.47\text{V},$ menunjukkan reaksi redoks spontan. Jawaban yang benar adalah B.

Jawaban yang Benar: C. $+1.99\text{V},$ Pembahasan: 1. Identifikasi Reaksi: - Anode (oksidasi): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-},E^{\circ }=-0.76\text{V}.$ - Katode (reduksi): ${\text{O}}_2+4{\text{H}}^{+}+4e^{-}\to 2{\text{H}}_2\text{O},E^{\circ }=+1.23\text{V}.$ 2. Hitung Potensial Sel Standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }.$ Substitusi nilai: $E_{\text{sel}}^{\circ }=1.23-(-0.76)=+1.99\text{V}.$ 3. Mengapa Galvanisasi Efektif: - Seng ($\text{Zn}$) memiliki $E^{\circ }$ yang lebih negatif daripada baja ($\text{Fe}$), sehingga bertindak sebagai anode pengorbanan. - Seng teroksidasi lebih dulu, melindungi baja dari oksidasi dan korosi. Kesimpulan: Potensial sel adalah $+1.99\text{V},$ menunjukkan reaksi redoks spontan. Jawaban yang benar adalah C.

Jawaban yang Benar: C. $+1.99\text{V},$ Pembahasan: 1. Identifikasi Reaksi: - Anode (oksidasi): $\text{Zn (s)}\to {\text{Zn}}^{2+}+2e^{-},E^{\circ }=-0.76\text{V}.$ - Katode (reduksi): ${\text{O}}_2+4{\text{H}}^{+}+4e^{-}\to 2{\text{H}}_2\text{O},E^{\circ }=+1.23\text{V}.$ 2. Hitung Potensial Sel Standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }.$ Substitusi nilai: $E_{\text{sel}}^{\circ }=1.23-(-0.76)=+1.99\text{V}.$ 3. Mengapa Galvanisasi Efektif: - Seng ($\text{Zn}$) memiliki $E^{\circ }$ yang lebih negatif daripada baja ($\text{Fe}$), sehingga bertindak sebagai anode pengorbanan. - Seng teroksidasi lebih dulu, melindungi baja dari oksidasi dan korosi. Kesimpulan: Potensial sel adalah $+1.99\text{V},$ menunjukkan reaksi redoks spontan. Jawaban yang benar adalah C.

Jawaban yang Benar: C. $+3.60\text{V},$ dengan energi $+694.4\text{kJ}$. Pembahasan: 1. Hitung Potensial Sel Standar ($E_{\text{sel}}^{\circ }$): $E_{\text{sel}}^{\circ }=E_{\text{katode}}^{\circ }-E_{\text{anode}}^{\circ }.$ Substitusi nilai: $E_{\text{sel}}^{\circ }=1.23-(-2.37)=+3.60\text{V}.$ 2. Hitung Energi yang Dilepaskan: - Energi listrik dihitung menggunakan persamaan: $\Delta G=-nF{E}_{\text{sel}}^{\circ }.$ - Di mana: $n=2$ (elektron yang dilepas dalam reaksi), $F=96485\text{C/mol},$ dan $E_{\text{sel}}^{\circ }=3.60\text{V}.$ - Substitusi nilai: $\Delta G=-(2)(96485)(3.60)=-694,386\text{J}=-694.4\text{kJ}.$ 3. Analisis Pilihan Jawaban: - A: Salah, energi dihitung salah. - B: Salah, tanda energi salah. - C: Benar, $E_{\text{sel}}^{\circ }=+3.60\text{V}$ dan energi $+694.4\text{kJ}$. - D dan E: Salah, hasil perhitungan tidak sesuai. Kesimpulan: Potensial sel adalah $+3.60\text{V},$ dan energi yang dilepaskan adalah $+694.4\text{kJ}$. Jawaban yang benar adalah C.