Kumpulan Soal Kimia SBMPTN Elektrokimia: Menguasai Potensi Standar Reduksi & Pembahasannya

soal kimia sbmptn elektrokimia potensi standar

Selamat datang di kumpulan latihan soal kimia SBMPTN elektrokimia yang berfokus pada potensi standar reduksi! Materi elektrokimia, khususnya konsep potensi standar, seringkali menjadi tantangan tersendiri bagi para calon mahasiswa yang akan menghadapi ujian masuk perguruan tinggi. Artikel ini dirancang khusus untuk membantu Anda memahami dan menguasai berbagai tipe soal terkait elektrokimia, mulai dari perhitungan potensial sel standar, penentuan reaksi spontan, hingga aplikasi persamaan Nernst secara sederhana. Dengan 32 soal pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan mencocokkan, Anda akan diajak untuk berlatih secara komprehensif. Setiap soal kimia SBMPTN elektrokimia potensi standar dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan mendalam agar Anda dapat mengidentifikasi kelemahan dan memperkuat pemahaman konsep Anda. Persiapkan diri Anda sebaik mungkin untuk meraih sukses di SBMPTN!

A. Soal Pilihan Ganda (20 Soal)

Diketahui data potensial elektrode standar sebagai berikut:
- Mg²⁺(aq) + 2e⁻ → Mg(s) E° = -2,37 V
- Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s) E° = -0,44 V
Reaksi yang dapat berlangsung spontan adalah…

(A) Mg(s) + Fe²⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + Fe(s)

(B) Mg²⁺(aq) + Fe(s) → Mg(s) + Fe²⁺(aq)

(C) Mg(s) + Fe(s) → Mg²⁺(aq) + Fe²⁺(aq)

(D) Mg²⁺(aq) + Fe²⁺(aq) → Mg(s) + Fe(s)

(E) Mg(s) + Fe²⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + Fe(s) (tidak spontan)
Berapakah potensial sel standar (E°sel) untuk reaksi:

Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Jika diketahui E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V?

(A) -1,10 V

(B) -0,42 V

(C) +0,42 V

(D) +1,10 V

(E) +1,52 V
Pada sel volta, elektrode yang bertindak sebagai katode adalah…

(A) Elektrode dengan potensial reduksi lebih kecil

(B) Elektrode dengan potensial oksidasi lebih besar

(C) Elektrode tempat terjadinya oksidasi

(D) Elektrode tempat terjadinya reduksi

(E) Elektrode yang massanya berkurang
Manakah pernyataan yang benar mengenai potensial standar elektrode?

(A) Semakin positif nilai E°, semakin mudah suatu spesi mengalami oksidasi.

(B) Semakin negatif nilai E°, semakin mudah suatu spesi mengalami reduksi.

(C) Potensial standar elektrode diukur terhadap elektrode hidrogen standar (SHE).

(D) E°sel > 0 menunjukkan reaksi tidak spontan.

(E) E°sel = E°oksidasi + E°reduksi.
Diketahui E° Ag⁺/Ag = +0,80 V dan E° Ni²⁺/Ni = -0,25 V. Jika kedua elektrode ini digabungkan membentuk sel volta, maka…

(A) Ag bertindak sebagai anode.

(B) Ni bertindak sebagai katode.

(C) Elektron mengalir dari Ag ke Ni.

(D) Ag mengalami reduksi.

(E) Ni mengalami oksidasi.
Reaksi berikut yang memiliki E°sel positif adalah…

(A) Fe(s) + 2H⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + H₂(g) (E° Fe²⁺/Fe = -0,44 V, E° H⁺/H₂ = 0,00 V)

(B) Cu(s) + Zn²⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + Zn(s) (E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V, E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V)

(C) Ag(s) + Fe²⁺(aq) → Ag⁺(aq) + Fe(s) (E° Ag⁺/Ag = +0,80 V, E° Fe²⁺/Fe = -0,44 V)

(D) Pb(s) + 2Ag⁺(aq) → Pb²⁺(aq) + 2Ag(s) (E° Pb²⁺/Pb = -0,13 V, E° Ag⁺/Ag = +0,80 V)

(E) Cl₂(g) + 2Br⁻(aq) → 2Cl⁻(aq) + Br₂(l) (E° Cl₂/Cl⁻ = +1,36 V, E° Br₂/Br⁻ = +1,07 V)
Fungsi jembatan garam dalam sel volta adalah…

(A) Menghubungkan kedua larutan elektrolit dan menjaga kenetralan muatan.

(B) Sebagai sumber elektron.

(C) Sebagai tempat terjadinya reaksi reduksi.

(D) Sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi.

(E) Menghalangi pergerakan ion.
Jika E°sel suatu reaksi adalah -0,50 V, maka reaksi tersebut bersifat…

(A) Spontan

(B) Tidak spontan

(C) Setimbang

(D) Dapat spontan jika suhu dinaikkan

(E) Dapat spontan jika konsentrasi produk dinaikkan
Potensial standar reduksi Cr³⁺/Cr adalah -0,74 V. Berarti, Cr³⁺ adalah…

(A) Oksidator kuat

(B) Reduktor kuat

(C) Oksidator lemah

(D) Reduktor lemah

(E) Bukan oksidator maupun reduktor
Dalam deret volta, unsur yang terletak paling kiri memiliki sifat…

(A) Mudah direduksi

(B) Potensial reduksi positif

(C) Oksidator kuat

(D) Reduktor kuat

(E) Tidak reaktif
Berapa jumlah mol elektron yang terlibat dalam reaksi reduksi 1 mol Fe³⁺ menjadi Fe²⁺?

(A) 1 mol

(B) 2 mol

(C) 3 mol

(D) 4 mol

(E) 5 mol
Diketahui E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V dan E° Ag⁺/Ag = +0,80 V. Jika sel volta dibentuk dari kedua elektrode ini, maka pernyataan yang benar adalah…

(A) Cu adalah katode.

(B) Ag adalah anode.

(C) Elektron mengalir dari Ag ke Cu.

(D) Potensial sel standar adalah +0,46 V.

(E) Ag mengalami oksidasi.
Reaksi elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode inert akan menghasilkan gas … pada anode dan gas … pada katode.

(A) H₂, Cl₂

(B) Cl₂, H₂

(C) O₂, H₂

(D) H₂, O₂

(E) Na, Cl₂
Potensial standar reduksi Pb²⁺/Pb adalah -0,13 V. Jika elektrode Pb dicelupkan ke dalam larutan yang mengandung ion Cu²⁺ (E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V), maka…

(A) Terjadi endapan Cu pada elektrode Pb.

(B) Terjadi endapan Pb pada elektrode Cu.

(C) Tidak terjadi reaksi.

(D) Potensial sel adalah -0,47 V.

(E) Pb akan teroksidasi.
Manakah dari reaksi berikut yang merupakan reaksi redoks?

(A) NaOH + HCl → NaCl + H₂O

(B) CaCO₃ → CaO + CO₂

(C) 2Na + Cl₂ → 2NaCl

(D) Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl

(E) H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O
Dalam sel elektrokimia, elektrode positif disebut…

(A) Anode

(B) Katode

(C) Jembatan garam

(D) Elektrolit

(E) Potensiometer
Pernyataan yang benar tentang sel elektrolisis adalah…

(A) Anode bermuatan negatif.

(B) Katode bermuatan positif.

(C) Reaksi berlangsung spontan.

(D) Memerlukan sumber energi listrik.

(E) Terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
Jika diketahui E° Cr³⁺/Cr = -0,74 V dan E° Al³⁺/Al = -1,66 V, maka pernyataan yang benar adalah…

(A) Cr lebih mudah direduksi daripada Al.

(B) Al lebih mudah direduksi daripada Cr.

(C) Cr adalah oksidator yang lebih kuat dari Al.

(D) Al adalah reduktor yang lebih lemah dari Cr.

(E) Potensial sel standar untuk reaksi Al + Cr³⁺ adalah negatif.
Berapa potensial standar sel jika reaksi yang terjadi adalah:

2Ag⁺(aq) + Cd(s) → 2Ag(s) + Cd²⁺(aq)

Diketahui E° Ag⁺/Ag = +0,80 V dan E° Cd²⁺/Cd = -0,40 V?

(A) +0,40 V

(B) +1,20 V

(C) -0,40 V

(D) -1,20 V

(E) +0,20 V
Unsur yang memiliki potensial reduksi paling negatif dalam deret volta cenderung…

(A) Mudah mengalami reduksi

(B) Bertindak sebagai oksidator kuat

(C) Mudah mengalami oksidasi

(D) Merupakan katode dalam sel volta

(E) Tidak reaktif

B. Soal Isian Singkat (5 Soal)

Dalam sel volta, elektrode dengan potensial reduksi yang lebih tinggi akan mengalami reaksi ___________.
Jika E°sel > 0, maka reaksi elektrokimia tersebut berlangsung secara ___________.
Elektrode hidrogen standar (SHE) memiliki potensial elektrode standar sebesar ___________ V.
Peningkatan konsentrasi ion reaktan pada katode akan __________ nilai Esel.
Reaksi yang terjadi pada anode dalam sel elektrolisis adalah reaksi __________.

C. Soal Uraian (5 Soal)

Jelaskan perbedaan mendasar antara sel volta (galvani) dan sel elektrolisis, termasuk bagaimana energi diubah dalam masing-masing sel.
Diketahui data potensial standar reduksi:
- Mg²⁺(aq) + 2e⁻ → Mg(s) E° = -2,37 V
- Zn²⁺(aq) + 2e⁻ → Zn(s) E° = -0,76 V
- Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V
a. Buatlah reaksi sel dan hitung E°sel untuk sel volta yang paling potensialnya besar yang dapat dibentuk dari ketiga logam tersebut!

b. Tentukan anode dan katodenya!
Bagaimana pengaruh penambahan konsentrasi ion pada elektrode terhadap nilai potensial sel, sesuai dengan Persamaan Nernst?
Suatu larutan CrCl₃ dielektrolisis dengan arus 10 A selama 965 detik. Berapa massa krom (Ar Cr = 52) yang mengendap di katode?
Mengapa potensial standar reduksi sangat penting dalam menentukan spontanitas suatu reaksi redoks?

D. Soal Mencocokkan (2 Soal)

Cocokkan istilah-istilah berikut dengan definisi yang tepat:
- A. Anode
- B. Katode
- C. Potensial Standar
- D. Deret Volta
Pasangan:
- 1. Tempat terjadinya reaksi reduksi.
- 2. Urutan unsur berdasarkan potensial elektrode standar.
- 3. Potensial elektrode yang diukur pada kondisi standar (1 M, 1 atm, 25°C).
- 4. Tempat terjadinya reaksi oksidasi.
Cocokkan pasangan reaksi redoks dengan nilai E°sel yang sesuai:
- A. Zn(s) + Fe²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Fe(s)
- B. Fe(s) + Cu²⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + Cu(s)
- C. Cu(s) + Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + Ag(s) (setarakan reaksi)
Diketahui:
- E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V
- E° Fe²⁺/Fe = -0,44 V
- E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V
- E° Ag⁺/Ag = +0,80 V
Pasangan nilai E°sel:
- 1. +0,32 V
- 2. +0,78 V
- 3. +0,76 V

Kunci Jawaban

A. Kunci Jawaban Soal Pilihan Ganda

(A) Mg(s) + Fe²⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + Fe(s)

Pembahasan: Reaksi spontan terjadi jika E°sel > 0. Mg memiliki E° lebih negatif (-2,37 V) daripada Fe (-0,44 V), sehingga Mg akan teroksidasi dan Fe²⁺ akan tereduksi. E°sel = E°reduksi (Fe) – E°oksidasi (Mg) = (-0,44 V) – (-2,37 V) = +1,93 V. Karena E°sel positif, reaksi spontan.
(D) +1,10 V

Pembahasan: Zn memiliki E° lebih negatif, sehingga Zn teroksidasi (anode). Cu memiliki E° lebih positif, sehingga Cu²⁺ tereduksi (katode). E°sel = E°katode – E°anode = E°Cu²⁺/Cu – E°Zn²⁺/Zn = (+0,34 V) – (-0,76 V) = +1,10 V.
(D) Elektrode tempat terjadinya reduksi

Pembahasan: Katode adalah elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi dalam sel elektrokimia, baik sel volta maupun sel elektrolisis.
(C) Potensial standar elektrode diukur terhadap elektrode hidrogen standar (SHE).

Pembahasan: Potensial standar elektrode adalah nilai relatif yang diukur dengan membandingkannya dengan elektrode hidrogen standar (SHE) yang ditetapkan memiliki E° = 0,00 V. Pernyataan lain salah: semakin positif E° semakin mudah reduksi (oksidator kuat), E°sel > 0 menunjukkan spontan, E°sel = E°reduksi – E°oksidasi.
(E) Ni mengalami oksidasi.

Pembahasan: E° Ni²⁺/Ni (-0,25 V) lebih negatif dari E° Ag⁺/Ag (+0,80 V). Ini berarti Ni lebih mudah teroksidasi (anode) dan Ag⁺ lebih mudah tereduksi (katode). Elektron mengalir dari Ni ke Ag.
(D) Pb(s) + 2Ag⁺(aq) → Pb²⁺(aq) + 2Ag(s)

Pembahasan: Untuk reaksi ini, Pb teroksidasi dan Ag⁺ tereduksi. E°sel = E°Ag⁺/Ag – E°Pb²⁺/Pb = (+0,80 V) – (-0,13 V) = +0,93 V. Ini adalah nilai positif. Pilihan lain menghasilkan E°sel negatif atau nol (A: +0,44 V, B: -1,10 V, C: -1,24 V, E: +0,29 V).
(A) Menghubungkan kedua larutan elektrolit dan menjaga kenetralan muatan.

Pembahasan: Jembatan garam memungkinkan aliran ion untuk menyeimbangkan muatan yang terbentuk akibat reaksi redoks di kedua setengah sel, sehingga sirkuit listrik tetap lengkap dan reaksi dapat terus berlangsung.
(B) Tidak spontan

Pembahasan: Reaksi elektrokimia berlangsung spontan jika E°sel > 0. Jika E°sel < 0, reaksi tersebut tidak spontan.
(C) Oksidator lemah

Pembahasan: Potensial reduksi yang negatif (-0,74 V) menunjukkan bahwa Cr³⁺ tidak mudah tereduksi, sehingga Cr³⁺ adalah oksidator yang lemah. Sebaliknya, Cr(s) adalah reduktor yang relatif kuat.
(D) Reduktor kuat

Pembahasan: Unsur yang terletak paling kiri dalam deret volta memiliki potensial reduksi paling negatif, artinya paling mudah teroksidasi (bertindak sebagai reduktor kuat).
(A) 1 mol

Pembahasan: Reaksi reduksi Fe³⁺ menjadi Fe²⁺ adalah Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺. Terlihat bahwa 1 mol elektron terlibat untuk setiap 1 mol Fe³⁺.
(D) Potensial sel standar adalah +0,46 V.

Pembahasan: E° Cu²⁺/Cu (+0,34 V) lebih negatif dari E° Ag⁺/Ag (+0,80 V). Jadi Cu teroksidasi (anode), Ag⁺ tereduksi (katode). E°sel = E°Ag⁺/Ag – E°Cu²⁺/Cu = (+0,80 V) – (+0,34 V) = +0,46 V.
(B) Cl₂, H₂

Pembahasan: Pada elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode inert: Anode (oksidasi): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻. Katode (reduksi): 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (karena Na⁺ lebih sulit direduksi daripada H₂O).
(E) Pb akan teroksidasi.

Pembahasan: E° Pb²⁺/Pb (-0,13 V) lebih negatif daripada E° Cu²⁺/Cu (+0,34 V). Ini berarti Pb lebih mudah teroksidasi dan Cu²⁺ lebih mudah tereduksi. Jadi, Pb akan teroksidasi menjadi Pb²⁺, dan Cu²⁺ akan tereduksi menjadi Cu(s) yang mengendap.
(C) 2Na + Cl₂ → 2NaCl

Pembahasan: Reaksi redoks melibatkan perubahan bilangan oksidasi. Dalam reaksi ini, Na berubah dari 0 menjadi +1 (oksidasi) dan Cl berubah dari 0 menjadi -1 (reduksi).
(B) Katode

Pembahasan: Dalam sel elektrokimia (baik volta maupun elektrolisis), katode adalah elektrode tempat terjadinya reduksi, dan dalam sel volta, katode adalah elektrode positif. Dalam sel elektrolisis, katode adalah elektrode negatif.
(D) Memerlukan sumber energi listrik.

Pembahasan: Sel elektrolisis adalah proses non-spontan yang memerlukan masukan energi listrik untuk memaksa reaksi redoks terjadi.
(A) Cr lebih mudah direduksi daripada Al.

Pembahasan: E° Cr³⁺/Cr (-0,74 V) lebih positif daripada E° Al³⁺/Al (-1,66 V). Semakin positif potensial reduksi, semakin mudah spesi tersebut direduksi.
(B) +1,20 V

Pembahasan: Cd memiliki E° lebih negatif, sehingga Cd teroksidasi (anode). Ag⁺ memiliki E° lebih positif, sehingga Ag⁺ tereduksi (katode). E°sel = E°Ag⁺/Ag – E°Cd²⁺/Cd = (+0,80 V) – (-0,40 V) = +1,20 V.
(C) Mudah mengalami oksidasi

Pembahasan: Unsur dengan potensial reduksi paling negatif adalah reduktor paling kuat, yang berarti sangat mudah mengalami oksidasi.

B. Kunci Jawaban Soal Isian Singkat

reduksi
spontan
0,00
meningkatkan
oksidasi

C. Kunci Jawaban Soal Uraian

Perbedaan mendasar antara sel volta dan sel elektrolisis terletak pada arah perubahan energi dan spontanitas reaksinya:
- Sel Volta (Galvani): Mengubah energi kimia dari reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Reaksi berlangsung secara spontan (E°sel > 0). Anode bermuatan negatif, katode bermuatan positif.
- Sel Elektrolisis: Mengubah energi listrik menjadi energi kimia untuk mendorong reaksi redoks non-spontan. Reaksi tidak spontan (E°sel < 0) dan memerlukan sumber energi listrik dari luar. Anode bermuatan positif, katode bermuatan negatif.
Untuk mendapatkan E°sel terbesar, kita harus memilih pasangan logam di mana satu logam memiliki E° reduksi paling negatif (sebagai anode) dan logam lainnya memiliki E° reduksi paling positif (sebagai katode).

Dari data:
- Mg²⁺(aq) + 2e⁻ → Mg(s) E° = -2,37 V (paling negatif, akan jadi anode)
- Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) E° = +0,34 V (paling positif, akan jadi katode)
a. Reaksi sel:

Anode (oksidasi): Mg(s) → Mg²⁺(aq) + 2e⁻

Katode (reduksi): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)

Reaksi sel total: Mg(s) + Cu²⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + Cu(s)

E°sel = E°katode – E°anode = E°Cu²⁺/Cu – E°Mg²⁺/Mg = (+0,34 V) – (-2,37 V) = +2,71 V

b. Anode: Mg(s), Katode: Cu(s)
Menurut Persamaan Nernst, Esel = E°sel – (RT/nF) ln Q. Pada 25°C, persamaan ini sering disederhanakan menjadi Esel = E°sel – (0,0592/n) log Q. Q adalah hasil bagi reaksi. Jika konsentrasi ion reaktan pada katode (yang tereduksi) meningkat, maka nilai Q akan menurun (karena reaktan berada di pembilang dalam Q jika reaksi ditulis sebagai reduksi, atau di penyebut jika reaksi ditulis sebagai keseluruhan). Penurunan Q akan menyebabkan log Q menjadi lebih negatif, sehingga nilai – (0,0592/n) log Q akan menjadi lebih positif. Akibatnya, Esel akan meningkat. Sebaliknya, peningkatan konsentrasi ion produk akan menurunkan Esel.
Diketahui:
- Arus (I) = 10 A
- Waktu (t) = 965 detik
- Ar Cr = 52
- Reaksi reduksi Cr³⁺: Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr(s) (n = 3)
Muatan listrik (Q) = I × t = 10 A × 965 s = 9650 Coulomb

Jumlah mol elektron = Q / F (F = konstanta Faraday = 96500 C/mol e⁻)

Mol elektron = 9650 C / 96500 C/mol e⁻ = 0,1 mol e⁻

Dari reaksi, 3 mol elektron menghasilkan 1 mol Cr. Maka, 0,1 mol elektron akan menghasilkan:

Mol Cr = (1/3) × 0,1 mol e⁻ = 0,1/3 mol Cr

Massa Cr = mol Cr × Ar Cr = (0,1/3) mol × 52 g/mol = 5,2 / 3 g ≈ 1,73 gram
Potensial standar reduksi (E°) adalah ukuran kecenderungan suatu spesi untuk mengalami reduksi (menerima elektron) di bawah kondisi standar. Nilai ini sangat penting dalam menentukan spontanitas reaksi redoks karena:
- Penentuan Anode dan Katode: Dalam sel volta, spesi dengan E° reduksi yang lebih negatif akan cenderung teroksidasi (bertindak sebagai anode), sedangkan spesi dengan E° reduksi yang lebih positif akan cenderung tereduksi (bertindak sebagai katode).
- Perhitungan E°sel: E°sel = E°katode – E°anode. Jika E°sel > 0, reaksi redoks berlangsung spontan. Jika E°sel < 0, reaksi tidak spontan.
- Kekuatan Oksidator/Reduktor: Semakin positif E°, semakin kuat spesi tersebut sebagai oksidator (mudah tereduksi). Semakin negatif E°, semakin kuat spesi tersebut sebagai reduktor (mudah teroksidasi). Dengan mengetahui E° masing-masing spesi, kita dapat memprediksi arah dan spontanitas transfer elektron.

D. Kunci Jawaban Soal Mencocokkan

- A. Anode – 4. Tempat terjadinya reaksi oksidasi.
- B. Katode – 1. Tempat terjadinya reaksi reduksi.
- C. Potensial Standar – 3. Potensial elektrode yang diukur pada kondisi standar (1 M, 1 atm, 25°C).
- D. Deret Volta – 2. Urutan unsur berdasarkan potensial elektrode standar.
- A. Zn(s) + Fe²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Fe(s)
- B. Fe(s) + Cu²⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + Cu(s)
- C. Cu(s) + 2Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + 2Ag(s)