Contoh Soal Kimia Sel Volta Pilihan Ganda, Esai, dan Jawaban Lengkap

Soal Pilihan Ganda (Multiple Choice)

1. Dalam sel volta, elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut…
   A. Katoda
   B. Anoda
   C. Elektrolit
   D. Jembatan garam
   Jawaban: B. Anoda
   Penjelasan: Anoda adalah elektroda di mana reaksi oksidasi (pelepasan elektron) terjadi.
2. Arah aliran elektron pada rangkaian luar sel volta adalah dari…
   A. Katoda ke anoda
   B. Anoda ke katoda
   C. Elektrolit ke jembatan garam
   D. Jembatan garam ke elektrolit
   Jawaban: B. Anoda ke katoda
   Penjelasan: Elektron dilepaskan di anoda (oksidasi) dan mengalir melalui sirkuit eksternal menuju katoda (reduksi).
3. Fungsi jembatan garam dalam sel volta adalah untuk…
   A. Mengalirkan elektron
   B. Menjaga kenetralan muatan listrik larutan
   C. Tempat terjadinya reaksi redoks
   D. Sumber energi listrik
   Jawaban: B. Menjaga kenetralan muatan listrik larutan
   Penjelasan: Jembatan garam memungkinkan aliran ion untuk menetralkan muatan yang terbentuk akibat reaksi di kedua setengah sel, menjaga agar sirkuit tetap tertutup.
4. Jika E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V, maka potensial standar sel (E°sel) untuk sel Daniell adalah…
   A. -1,10 V
   B. -0,42 V
   C. +0,42 V
   D. +1,10 V
   Jawaban: D. +1,10 V
   Penjelasan: Zn akan teroksidasi (anoda) dan Cu akan tereduksi (katoda). E°sel = E°katoda – E°anoda = +0,34 V – (-0,76 V) = +1,10 V.
5. Reaksi yang terjadi pada katoda dalam sel volta adalah…
   A. Oksidasi
   B. Reduksi
   C. Disproporsionasi
   D. Komproporsionasi
   Jawaban: B. Reduksi
   Penjelasan: Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi (penangkapan elektron).
6. Berikut ini adalah ciri-ciri sel volta, kecuali…
   A. Reaksi redoks berlangsung spontan
   B. Mengubah energi kimia menjadi energi listrik
   C. Membutuhkan sumber listrik dari luar untuk reaksi
   D. E°sel bernilai positif
   Jawaban: C. Membutuhkan sumber listrik dari luar untuk reaksi
   Penjelasan: Sel volta menghasilkan listrik secara spontan, tidak membutuhkan sumber listrik dari luar. Itu adalah ciri sel elektrolisis.
7. Notasi sel untuk sel Daniell (Zn|Zn²⁺||Cu²⁺|Cu) menunjukkan bahwa…
   A. Zn adalah katoda
   B. Cu mengalami oksidasi
   C. Elektron mengalir dari Zn ke Cu
   D. E°sel bernilai negatif
   Jawaban: C. Elektron mengalir dari Zn ke Cu
   Penjelasan: Dalam notasi sel, elektroda di kiri (Zn) adalah anoda (tempat oksidasi dan pelepasan elektron), dan elektroda di kanan (Cu) adalah katoda (tempat reduksi dan penerimaan elektron).
8. Logam yang memiliki potensial reduksi standar lebih negatif akan cenderung bertindak sebagai…
   A. Oksidator kuat
   B. Reduktor kuat
   C. Katoda
   D. Teroksidasi lebih lambat
   Jawaban: B. Reduktor kuat
   Penjelasan: Potensial reduksi yang lebih negatif menunjukkan kecenderungan yang lebih besar untuk mengalami oksidasi, sehingga bertindak sebagai reduktor kuat.
9. Jika suatu sel volta memiliki E°sel = -0,50 V, maka reaksi yang terjadi adalah…
   A. Spontan
   B. Tidak spontan
   C. Reversibel
   D. Eksoterm
   Jawaban: B. Tidak spontan
   Penjelasan: Reaksi dalam sel volta bersifat spontan jika E°sel bernilai positif. Nilai negatif menunjukkan reaksi tidak spontan.
10. Pada sel volta, ion-ion positif (kation) dari jembatan garam akan bergerak menuju…
    A. Anoda
    B. Katoda
    C. Elektrolit anoda
    D. Elektrolit katoda
    Jawaban: D. Elektrolit katoda
    Penjelasan: Kation dari jembatan garam bergerak menuju elektrolit di katoda untuk menetralkan kelebihan muatan negatif yang terbentuk akibat reduksi ion logam di katoda.
11. Manakah pasangan berikut yang dapat membentuk sel volta dengan E°sel paling besar?
    Diketahui:
    E° Ag⁺/Ag = +0,80 V
    E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V
    E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V
    E° Mg²⁺/Mg = -2,37 V
    A. Ag dan Cu
    B. Zn dan Cu
    C. Mg dan Ag
    D. Mg dan Zn
    Jawaban: C. Mg dan Ag
    Penjelasan: Untuk E°sel terbesar, pilih pasangan dengan perbedaan potensial reduksi terbesar, di mana logam dengan E° paling negatif menjadi anoda dan logam dengan E° paling positif menjadi katoda. E°sel(Mg, Ag) = +0,80 – (-2,37) = +3,17 V.
12. Perhatikan reaksi berikut: 2Ag⁺(aq) + Zn(s) → 2Ag(s) + Zn²⁺(aq). Pernyataan yang benar tentang reaksi ini dalam sel volta adalah…
    A. Zn bertindak sebagai katoda
    B. Ag⁺ mengalami oksidasi
    C. Potensial sel bernilai negatif
    D. Elektron mengalir dari Zn ke Ag
    Jawaban: D. Elektron mengalir dari Zn ke Ag
    Penjelasan: Zn teroksidasi menjadi Zn²⁺ (anoda), Ag⁺ tereduksi menjadi Ag (katoda). Elektron mengalir dari anoda (Zn) ke katoda (Ag).
13. Jika E° Pb²⁺/Pb = -0,13 V dan E° Al³⁺/Al = -1,66 V, maka reaksi sel yang spontan adalah…
    A. 3Pb(s) + 2Al³⁺(aq) → 3Pb²⁺(aq) + 2Al(s)
    B. 2Al(s) + 3Pb²⁺(aq) → 2Al³⁺(aq) + 3Pb(s)
    C. Pb²⁺(aq) + Al(s) → Pb(s) + Al³⁺(aq)
    D. Tidak ada reaksi spontan
    Jawaban: B. 2Al(s) + 3Pb²⁺(aq) → 2Al³⁺(aq) + 3Pb(s)
    Penjelasan: Al memiliki E° lebih negatif, sehingga Al akan teroksidasi (anoda) dan Pb²⁺ akan tereduksi (katoda). E°sel = E°Pb – E°Al = -0,13 – (-1,66) = +1,53 V (positif, spontan). Reaksi B sesuai dengan ini.
14. Apa yang akan terjadi jika jembatan garam diangkat dari sel volta yang sedang beroperasi?
    A. Aliran elektron akan meningkat
    B. Reaksi akan terus berjalan dengan kecepatan yang sama
    C. Reaksi akan berhenti karena akumulasi muatan
    D. Elektroda akan meleleh
    Jawaban: C. Reaksi akan berhenti karena akumulasi muatan
    Penjelasan: Tanpa jembatan garam, muatan positif dan negatif akan menumpuk di masing-masing setengah sel, menghentikan aliran elektron dan reaksi.
15. Dalam deret volta, logam yang berada di sebelah kiri memiliki kecenderungan untuk…
    A. Mudah tereduksi
    B. Bertindak sebagai oksidator
    C. Melepaskan elektron lebih mudah
    D. Memiliki potensial reduksi yang lebih positif
    Jawaban: C. Melepaskan elektron lebih mudah
    Penjelasan: Logam di sebelah kiri deret volta lebih mudah mengalami oksidasi (melepaskan elektron) dan memiliki potensial reduksi yang lebih negatif.
16. Manakah pernyataan yang benar mengenai anoda dalam sel volta?
    A. Memiliki muatan positif
    B. Adalah elektroda tempat reduksi
    C. Terjadi pelepasan elektron
    D. Merupakan elektroda dengan potensial lebih tinggi
    Jawaban: C. Terjadi pelepasan elektron
    Penjelasan: Anoda adalah tempat oksidasi, yang berarti terjadi pelepasan elektron. Anoda bermuatan negatif.
17. Pada sel volta, energi kimia diubah menjadi…
    A. Energi panas
    B. Energi cahaya
    C. Energi listrik
    D. Energi kinetik
    Jawaban: C. Energi listrik
    Penjelasan: Sel volta dirancang untuk mengubah energi yang dilepaskan dari reaksi kimia spontan menjadi energi listrik.
18. Komponen sel volta yang berfungsi sebagai medium untuk aliran ion adalah…
    A. Kawat penghantar
    B. Elektroda
    C. Elektrolit
    D. Voltmeter
    Jawaban: C. Elektrolit
    Penjelasan: Elektrolit adalah larutan yang mengandung ion-ion bebas yang dapat bergerak, memungkinkan terjadinya aliran ion dalam setengah sel.
19. Jika E°sel suatu reaksi adalah +0,70 V, maka reaksi tersebut…
    A. Membutuhkan energi listrik
    B. Tidak dapat berlangsung secara spontan
    C. Dapat berlangsung secara spontan
    D. Merupakan reaksi endoterm
    Jawaban: C. Dapat berlangsung secara spontan
    Penjelasan: Nilai E°sel yang positif menunjukkan bahwa reaksi redoks tersebut berlangsung secara spontan.
20. Reaksi setengah sel yang terjadi pada anoda dalam sel volta adalah…
    A. Reduksi
    B. Oksidasi
    C. Netralisasi
    D. Presipitasi
    Jawaban: B. Oksidasi
    Penjelasan: Anoda didefinisikan sebagai elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi.

Soal Jawaban Singkat (Short Answer)

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan sel volta!

Jawaban: Sel volta (atau sel galvani) adalah sel elektrokimia yang mengubah energi kimia dari reaksi redoks spontan menjadi energi listrik.

2. Apa fungsi utama jembatan garam dalam sel volta?

Jawaban: Fungsi utama jembatan garam adalah menjaga kenetralan muatan listrik dalam kedua setengah sel dengan memungkinkan aliran ion, sehingga mencegah penumpukan muatan dan menjaga sirkuit tetap tertutup.

3. Sebutkan dua perbedaan mendasar antara anoda dan katoda dalam sel volta!

Jawaban: Anoda adalah tempat terjadinya oksidasi dan bermuatan negatif, sedangkan katoda adalah tempat terjadinya reduksi dan bermuatan positif.

4. Bagaimana cara menentukan apakah suatu reaksi redoks akan berlangsung spontan dalam sel volta?

Jawaban: Reaksi redoks akan berlangsung spontan dalam sel volta jika nilai potensial sel standar (E°sel) yang dihitung bernilai positif. E°sel = E°katoda – E°anoda.

5. Tuliskan notasi sel untuk sel volta yang terdiri dari elektroda nikel (Ni) dan perak (Ag), jika diketahui E° Ni²⁺/Ni = -0,25 V dan E° Ag⁺/Ag = +0,80 V!

Jawaban: Ni|Ni²⁺||Ag⁺|Ag. (Karena Ni memiliki E° lebih negatif, ia akan teroksidasi sebagai anoda, dan Ag⁺ akan tereduksi sebagai katoda.)

Soal Esai (Essay)

1. Jelaskan prinsip kerja sel Daniell secara rinci, termasuk reaksi yang terjadi di masing-masing elektroda, arah aliran elektron, dan peran jembatan garam!

Jawaban: Sel Daniell adalah contoh klasik sel volta yang menggunakan elektroda Zn dalam larutan ZnSO₄ sebagai anoda dan elektroda Cu dalam larutan CuSO₄ sebagai katoda.

• Anoda (Zn): Logam seng (Zn) mengalami oksidasi, melepaskan elektron dan membentuk ion Zn²⁺. Reaksi: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻. Elektron dilepaskan ke kawat penghantar.
• Katoda (Cu): Ion Cu²⁺ dalam larutan CuSO₄ menerima elektron yang mengalir dari anoda melalui kawat penghantar, kemudian tereduksi menjadi logam tembaga (Cu) yang mengendap di elektroda Cu. Reaksi: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s).
• Arah Aliran Elektron: Elektron mengalir dari anoda (Zn) menuju katoda (Cu) melalui sirkuit eksternal (kawat penghantar).
• Peran Jembatan Garam: Jembatan garam (misalnya, berisi larutan KCl) berfungsi untuk menyeimbangkan muatan listrik yang terbentuk. Ion Cl⁻ dari jembatan garam bergerak ke setengah sel anoda (menetralkan kelebihan muatan positif Zn²⁺), dan ion K⁺ bergerak ke setengah sel katoda (menetralkan kekurangan muatan positif Cu²⁺ yang tereduksi). Tanpa jembatan garam, penumpukan muatan akan menghentikan aliran elektron dan reaksi.
2. Diskusikan mengapa nilai potensial elektroda standar (E°) sangat penting dalam memprediksi spontanitas dan arah reaksi redoks dalam sel volta!

Jawaban: Nilai potensial elektroda standar (E°) adalah ukuran kecenderungan suatu spesies untuk mengalami reduksi relatif terhadap elektroda hidrogen standar (E° = 0 V). Nilai ini sangat penting karena:

• Memprediksi Anoda dan Katoda: Spesi dengan E° yang lebih negatif akan cenderung mengalami oksidasi (bertindak sebagai anoda), sedangkan spesi dengan E° yang lebih positif akan cenderung mengalami reduksi (bertindak sebagai katoda).
• Menentukan E°sel: Dengan menggunakan rumus E°sel = E°katoda – E°anoda, kita dapat menghitung potensial keseluruhan sel.
• Memprediksi Spontanitas: Jika E°sel bernilai positif, reaksi redoks yang terjadi dalam sel volta adalah spontan, artinya reaksi dapat menghasilkan energi listrik. Jika E°sel negatif, reaksi tersebut tidak spontan dan membutuhkan energi dari luar untuk berlangsung (seperti pada sel elektrolisis).
• Membandingkan Kekuatan Oksidator/Reduktor: Semakin positif E°, semakin kuat spesi tersebut sebagai oksidator. Semakin negatif E°, semakin kuat spesi tersebut sebagai reduktor.
3. Jelaskan komponen-komponen utama yang membentuk sebuah sel volta dan sebutkan fungsi masing-masing komponen tersebut!

Jawaban: Komponen-komponen utama sel volta adalah:

• Dua Setengah Sel (Half-Cells): Setiap setengah sel terdiri dari sebuah elektroda dan larutan elektrolitnya. Satu setengah sel adalah tempat oksidasi (anoda), dan yang lainnya adalah tempat reduksi (katoda).
• Elektroda (Anoda dan Katoda): Anoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (melepaskan elektron), dan katoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi (menerima elektron). Elektroda biasanya berupa logam yang dicelupkan ke dalam larutan garamnya.
• Larutan Elektrolit: Larutan yang mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas, memungkinkan terjadinya reaksi redoks di permukaan elektroda dan menghantarkan muatan di dalam setengah sel.
• Jembatan Garam (Salt Bridge): Tabung berbentuk U yang berisi larutan elektrolit inert (misalnya KCl, KNO₃). Fungsinya untuk menyeimbangkan muatan listrik yang terbentuk di kedua setengah sel agar reaksi dapat terus berlangsung dan sirkuit listrik tetap tertutup.
• Kawat Penghantar (External Circuit): Kawat logam yang menghubungkan anoda dan katoda di bagian luar sel, memungkinkan aliran elektron dari anoda ke katoda.
• Voltmeter/Amperemeter: Alat ukur yang dihubungkan ke kawat penghantar untuk mengukur potensial sel (tegangan) atau arus listrik yang dihasilkan.
4. Diberikan dua setengah reaksi berikut:
   Fe³⁺(aq) + e⁻ → Fe²⁺(aq) E° = +0,77 V
   I₂(s) + 2e⁻ → 2I⁻(aq) E° = +0,54 V
   Tentukan: a) Reaksi mana yang berperan sebagai anoda dan katoda. b) Tuliskan reaksi sel keseluruhan. c) Hitung potensial sel standar (E°sel).

Jawaban:
a) Untuk menentukan anoda dan katoda, kita lihat nilai E°. Spesi dengan E° lebih positif akan tereduksi (katoda), dan spesi dengan E° lebih negatif akan teroksidasi (anoda).
Fe³⁺/Fe²⁺ memiliki E° = +0,77 V (lebih positif) → Katoda (reduksi)
I₂/I⁻ memiliki E° = +0,54 V (lebih negatif) → Anoda (oksidasi, reaksinya dibalik)
b) Reaksi setengah sel:
Katoda (reduksi): 2Fe³⁺(aq) + 2e⁻ → 2Fe²⁺(aq) (dikalikan 2 agar elektron seimbang)
Anoda (oksidasi): 2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
Reaksi sel keseluruhan: 2Fe³⁺(aq) + 2I⁻(aq) → 2Fe²⁺(aq) + I₂(s)
c) Potensial sel standar (E°sel):
E°sel = E°katoda – E°anoda
E°sel = E°(Fe³⁺/Fe²⁺) – E°(I₂/I⁻)
E°sel = +0,77 V – (+0,54 V)
E°sel = +0,23 V

5. Bandingkan dan bedakan antara sel volta (galvani) dan sel elektrolisis dari segi spontanitas reaksi, perubahan energi, arah aliran elektron, dan tanda muatan elektroda!

Jawaban:

• Spontanitas Reaksi:
  – Sel Volta: Reaksi redoks berlangsung secara spontan.
  – Sel Elektrolisis: Reaksi redoks tidak spontan, membutuhkan energi listrik dari luar.
• Perubahan Energi:
  – Sel Volta: Mengubah energi kimia menjadi energi listrik.
  – Sel Elektrolisis: Mengubah energi listrik menjadi energi kimia.
• Arah Aliran Elektron:
  – Sel Volta: Elektron mengalir secara spontan dari anoda (negatif) ke katoda (positif) melalui sirkuit eksternal.
  – Sel Elektrolisis: Elektron dipaksa mengalir dari anoda (positif) ke katoda (negatif) oleh sumber listrik eksternal.
• Tanda Muatan Elektroda:
  – Sel Volta: Anoda bermuatan negatif, katoda bermuatan positif.
  – Sel Elektrolisis: Anoda bermuatan positif, katoda bermuatan negatif. (Perlu diingat bahwa definisi anoda = oksidasi dan katoda = reduksi tetap sama di kedua jenis sel).

Soal Mencocokkan (Matching)

1. Cocokkan istilah berikut dengan definisinya yang tepat:
   1. Anoda
   2. Katoda
   3. Jembatan Garam
   4. Potensial Sel

   A. Tempat terjadinya reaksi reduksi
   B. Beda potensial antara dua setengah sel
   C. Tempat terjadinya reaksi oksidasi
   D. Menjaga kenetralan muatan larutan

   Jawaban:
   1. Anoda – C. Tempat terjadinya reaksi oksidasi
   2. Katoda – A. Tempat terjadinya reaksi reduksi
   3. Jembatan Garam – D. Menjaga kenetralan muatan larutan
   4. Potensial Sel – B. Beda potensial antara dua setengah sel

2. Cocokkan pasangan elektroda berikut dengan peran yang paling mungkin dalam sel volta (asumsikan kondisi standar):
   1. Logam dengan E° paling negatif
   2. Logam dengan E° paling positif
   3. Reaksi pelepasan elektron
   4. Reaksi penangkapan elektron

   A. Anoda
   B. Katoda
   C. Oksidasi
   D. Reduksi

   Jawaban:
   1. Logam dengan E° paling negatif – A. Anoda
   2. Logam dengan E° paling positif – B. Katoda
   3. Reaksi pelepasan elektron – C. Oksidasi
   4. Reaksi penangkapan elektron – D. Reduksi