Contoh Soal Kimia: Deret Keaktifan Logam (Volta) dan Aplikasinya

Soal Pilihan Ganda

1. Logam berikut yang paling mudah mengalami oksidasi adalah…
   A. Cu
   B. Ag
   C. Fe
   D. K
   Jawaban: D. K
   Penjelasan: Kalium (K) berada di paling kiri dalam deret keaktifan logam, menunjukkan bahwa ia adalah logam yang paling reaktif dan paling mudah teroksidasi (melepas elektron).
2. Dalam deret keaktifan logam, posisi H (hidrogen) berfungsi sebagai batas. Logam yang berada di sebelah kiri H akan…
   A. Sulit bereaksi dengan asam encer
   B. Tidak dapat bereaksi dengan air
   C. Dapat mendesak H dari asam encer
   D. Lebih mulia dibandingkan H
   Jawaban: C. Dapat mendesak H dari asam encer
   Penjelasan: Logam di sebelah kiri H lebih reaktif daripada H, sehingga dapat mereduksi ion H⁺ dari asam encer atau air (untuk logam yang sangat reaktif) membentuk gas H₂.
3. Reaksi berikut yang TIDAK dapat berlangsung secara spontan adalah…
   A. Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)
   B. Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)
   C. Cu(s) + 2AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)
   D. Ag(s) + HCl(aq) → AgCl(s) + H₂(g)
   Jawaban: D. Ag(s) + HCl(aq) → AgCl(s) + H₂(g)
   Penjelasan: Ag (perak) berada di sebelah kanan H dalam deret keaktifan logam, artinya Ag kurang reaktif dari H dan tidak dapat mendesak H dari asam encer seperti HCl.
4. Logam manakah yang paling cocok digunakan sebagai anoda korban untuk melindungi besi dari korosi?
   A. Cu
   B. Zn
   C. Ag
   D. Au
   Jawaban: B. Zn
   Penjelasan: Anoda korban harus lebih reaktif (lebih mudah teroksidasi) daripada logam yang dilindungi. Dalam deret keaktifan, Zn (seng) lebih reaktif daripada Fe (besi), sehingga Zn akan teroksidasi terlebih dahulu.
5. Urutan logam berikut dari yang paling mudah teroksidasi hingga paling sulit teroksidasi adalah…
   A. Au, Ag, Cu, Fe
   B. Fe, Cu, Ag, Au
   C. Cu, Fe, Au, Ag
   D. Ag, Au, Fe, Cu
   Jawaban: B. Fe, Cu, Ag, Au
   Penjelasan: Deret keaktifan logam (sebagian) adalah K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au. Semakin ke kiri semakin mudah teroksidasi. Jadi, Fe lebih mudah teroksidasi daripada Cu, Cu daripada Ag, dan Ag daripada Au.
6. Jika logam X dapat mendesak logam Y dari larutannya, tetapi tidak dapat mendesak logam Z dari larutannya, maka urutan keaktifan logam yang benar adalah…
   A. Y, X, Z
   B. X, Y, Z
   C. Z, X, Y
   D. Y, Z, X
   Jawaban: C. Z, X, Y
   Penjelasan: Jika X dapat mendesak Y, maka X lebih reaktif dari Y. Jika X tidak dapat mendesak Z, maka Z lebih reaktif dari X. Jadi, urutan dari yang paling reaktif adalah Z > X > Y.
7. Logam alkali tanah seperti Ca dan Mg sangat reaktif karena…
   A. Memiliki energi ionisasi yang sangat tinggi
   B. Cenderung membentuk ion negatif
   C. Mudah melepaskan 2 elektron valensinya
   D. Memiliki afinitas elektron yang besar
   Jawaban: C. Mudah melepaskan 2 elektron valensinya
   Penjelasan: Logam alkali tanah berada di bagian kiri deret keaktifan karena mereka mudah melepaskan elektron (memiliki energi ionisasi rendah) untuk mencapai konfigurasi gas mulia, sehingga sangat reaktif.
8. Dalam sel elektrokimia, logam yang bertindak sebagai anoda adalah logam yang memiliki potensial reduksi standar…
   A. Paling positif
   B. Paling negatif
   C. Sama dengan katoda
   D. Mendekati nol
   Jawaban: B. Paling negatif
   Penjelasan: Anoda adalah tempat terjadinya oksidasi. Logam dengan potensial reduksi standar paling negatif (atau potensial oksidasi paling positif) akan lebih mudah teroksidasi, sehingga bertindak sebagai anoda.
9. Proses korosi pada besi (Fe) adalah contoh reaksi…
   A. Reduksi
   B. Oksidasi
   C. Netralisasi
   D. Substitusi
   Jawaban: B. Oksidasi
   Penjelasan: Korosi besi adalah proses oksidasi besi menjadi ion besi (Fe²⁺ atau Fe³⁺) dengan bantuan oksigen dan air.
10. Logam mulia seperti emas (Au) dan platina (Pt) ditempatkan di paling kanan deret keaktifan karena…
    A. Sangat mudah teroksidasi
    B. Memiliki titik leleh rendah
    C. Sulit bereaksi dan tahan korosi
    D. Kerapatan massanya rendah
    Jawaban: C. Sulit bereaksi dan tahan korosi
    Penjelasan: Logam mulia berada di kanan deret keaktifan karena mereka memiliki kecenderungan yang sangat rendah untuk melepaskan elektron, sehingga sangat stabil, sulit bereaksi, dan tahan terhadap korosi.
11. Manakah pernyataan yang benar mengenai deret keaktifan logam?
    A. Semakin ke kanan, semakin mudah teroksidasi.
    B. Semakin ke kiri, semakin kuat sifat oksidatornya.
    C. Semakin ke kanan, semakin mudah direduksi.
    D. Semakin ke kiri, semakin sulit bereaksi dengan air.
    Jawaban: C. Semakin ke kanan, semakin mudah direduksi.
    Penjelasan: Semakin ke kanan dalam deret keaktifan, logam semakin mulia (kurang reaktif), sehingga ion-ionnya semakin mudah direduksi (semakin kuat sifat oksidatornya).
12. Logam yang dapat bereaksi dengan air dingin untuk menghasilkan gas hidrogen adalah…
    A. Cu
    B. Fe
    C. Na
    D. Pb
    Jawaban: C. Na
    Penjelasan: Logam-logam alkali dan alkali tanah (seperti Na, K, Ca) sangat reaktif dan dapat bereaksi spontan dengan air dingin membentuk hidroksida dan gas H₂.
13. Jika kita mencelupkan paku besi (Fe) ke dalam larutan seng sulfat (ZnSO₄), apa yang akan terjadi?
    A. Terbentuk endapan Zn pada paku.
    B. Paku besi akan berkarat lebih cepat.
    C. Tidak terjadi reaksi.
    D. Larutan akan menjadi keruh.
    Jawaban: C. Tidak terjadi reaksi.
    Penjelasan: Fe (besi) berada di sebelah kanan Zn (seng) dalam deret keaktifan, artinya Fe kurang reaktif dari Zn. Oleh karena itu, Fe tidak dapat mendesak Zn dari larutan ZnSO₄.
14. Potensial reduksi standar (E°) untuk reaksi Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg adalah -2,37 V, sedangkan untuk Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu adalah +0,34 V. Berdasarkan data ini, pernyataan yang benar adalah…
    A. Mg lebih mulia daripada Cu.
    B. Cu lebih mudah teroksidasi daripada Mg.
    C. Mg adalah reduktor yang lebih kuat daripada Cu.
    D. Cu dapat mendesak Mg dari larutannya.
    Jawaban: C. Mg adalah reduktor yang lebih kuat daripada Cu.
    Penjelasan: Potensial reduksi standar Mg yang lebih negatif menunjukkan Mg lebih mudah teroksidasi (reduktor kuat) dibandingkan Cu.
15. Deret keaktifan logam juga dikenal sebagai deret…
    A. Elektrolisis
    B. Volta
    C. Nernst
    D. Faraday
    Jawaban: B. Volta
    Penjelasan: Deret keaktifan logam sering disebut deret Volta, dinamai dari Alessandro Volta, penemu baterai listrik.
16. Logam yang dapat mendesak timbal (Pb) dari larutan timbal(II) nitrat adalah…
    A. Cu
    B. Ag
    C. Sn
    D. Au
    Jawaban: C. Sn
    Penjelasan: Dalam deret keaktifan, Sn (timah) berada di sebelah kiri Pb (timbal), menunjukkan Sn lebih reaktif dan dapat mendesak Pb dari senyawanya.
17. Dalam proses elektroplating (penyepuhan) menggunakan perak (Ag), logam yang akan disepuh (misalnya sendok besi) harus ditempatkan sebagai…
    A. Anoda
    B. Katoda
    C. Elektrolit
    D. Jembatan garam
    Jawaban: B. Katoda
    Penjelasan: Pada katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu pengendapan ion logam menjadi logam murni. Jadi, sendok besi ditempatkan sebagai katoda agar ion Ag⁺ dalam larutan direduksi menjadi Ag dan menempel pada sendok.
18. Manakah logam berikut yang TIDAK dapat bereaksi dengan uap air panas?
    A. Na
    B. Mg
    C. Fe
    D. Ag
    Jawaban: D. Ag
    Penjelasan: Ag (perak) adalah logam mulia yang kurang reaktif dan tidak dapat bereaksi dengan air, bahkan uap air panas. Na, Mg, dan Fe adalah logam yang cukup reaktif untuk bereaksi dengan air (Na dengan air dingin, Mg dan Fe dengan uap air panas).
19. Fungsi anoda korban dalam perlindungan korosi adalah untuk…
    A. Menarik elektron dari logam yang dilindungi.
    B. Mencegah oksigen mencapai permukaan logam.
    C. Mengalami oksidasi terlebih dahulu dibandingkan logam yang dilindungi.
    D. Meningkatkan potensial reduksi logam yang dilindungi.
    Jawaban: C. Mengalami oksidasi terlebih dahulu dibandingkan logam yang dilindungi.
    Penjelasan: Anoda korban adalah logam yang lebih reaktif yang sengaja dikorbankan untuk teroksidasi (berkarat) terlebih dahulu, sehingga melindungi logam utama yang kurang reaktif.
20. Deret keaktifan logam merupakan urutan logam berdasarkan…
    A. Massa atom relatifnya
    B. Nomor atomnya
    C. Kecenderungan untuk melepaskan elektron
    D. Titik didihnya
    Jawaban: C. Kecenderungan untuk melepaskan elektron
    Penjelasan: Deret keaktifan logam mengurutkan logam dari yang paling mudah melepaskan elektron (paling reaktif) hingga yang paling sulit melepaskan elektron (paling tidak reaktif/mulia).

Soal Jawaban Singkat

1. Tuliskan deret keaktifan logam secara lengkap (minimal 10 unsur pertama dan H, Cu, Ag, Au)!
   Jawaban: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
2. Apa yang dimaksud dengan logam mulia berdasarkan deret keaktifan logam?
   Jawaban: Logam mulia adalah logam-logam yang berada di bagian paling kanan deret keaktifan logam (setelah H), yang menunjukkan bahwa mereka memiliki reaktivitas yang sangat rendah, sulit teroksidasi, dan tahan terhadap korosi serta reaksi dengan asam encer. Contohnya Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
3. Sebutkan dua aplikasi praktis dari konsep deret keaktifan logam dalam kehidupan sehari-hari atau industri!
   Jawaban: Perlindungan korosi (misalnya galvanisasi pada besi), pembuatan baterai/sel elektrokimia, penyepuhan logam, pemurnian logam.
4. Mengapa logam seperti natrium (Na) harus disimpan dalam minyak tanah?
   Jawaban: Natrium (Na) adalah logam yang sangat reaktif dan berada di awal deret keaktifan logam. Ia bereaksi sangat cepat dan eksplosif dengan air (bahkan uap air di udara) dan oksigen. Penyimpanan dalam minyak tanah mencegah kontak langsung dengan air dan udara, sehingga menghindari reaksi berbahaya.
5. Bagaimana cara memprediksi apakah suatu reaksi pendesakan logam akan terjadi atau tidak menggunakan deret keaktifan logam?
   Jawaban: Reaksi pendesakan logam akan terjadi secara spontan jika logam yang lebih reaktif (berada di sebelah kiri dalam deret keaktifan) mendesak ion logam yang kurang reaktif (berada di sebelah kanan) dari larutannya. Jika logam yang dicampur dengan larutan ion logam lain berada di sebelah kanan dari ion logam tersebut, maka reaksi pendesakan tidak akan terjadi.

Soal Esai

1. Jelaskan secara rinci konsep deret keaktifan logam dan bagaimana deret ini disusun. Sertakan contoh bagaimana deret ini dapat digunakan untuk memprediksi reaktivitas relatif dua logam yang berbeda!
   Jawaban: Deret keaktifan logam (deret Volta) adalah urutan logam berdasarkan potensial elektrode standarnya, atau lebih sederhana, berdasarkan kecenderungan relatifnya untuk melepaskan elektron (teroksidasi). Logam yang paling mudah teroksidasi ditempatkan di paling kiri, dan yang paling sulit teroksidasi (logam mulia) di paling kanan. Deret ini disusun berdasarkan eksperimen atau data potensial reduksi standar (E°). Semakin negatif nilai E° suatu logam, semakin mudah ia teroksidasi dan semakin kuat sifat pereduksinya. Sebaliknya, semakin positif nilai E° suatu ion logam, semakin mudah ia direduksi dan semakin kuat sifat pengoksidasinya.
   Penggunaan untuk memprediksi reaktivitas: Misalnya, kita ingin membandingkan reaktivitas Fe dan Cu. Dalam deret, Fe berada di sebelah kiri Cu. Ini berarti Fe lebih mudah teroksidasi daripada Cu. Jika kita mencelupkan paku besi (Fe) ke dalam larutan tembaga(II) sulfat (CuSO₄), Fe akan mendesak Cu karena Fe lebih reaktif (Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu). Namun, jika kita mencelupkan kawat tembaga (Cu) ke dalam larutan besi(II) sulfat (FeSO₄), tidak akan terjadi reaksi karena Cu kurang reaktif daripada Fe.
2. Diskusikan peran deret keaktifan logam dalam fenomena korosi dan bagaimana prinsip ini diterapkan dalam metode perlindungan korosi katodik!
   Jawaban: Korosi adalah proses kerusakan logam akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungannya, yang umumnya merupakan proses oksidasi logam. Deret keaktifan logam sangat penting dalam memahami korosi karena logam yang lebih reaktif (di sebelah kiri deret) akan lebih mudah teroksidasi (berkarat) dibandingkan logam yang kurang reaktif. Sebagai contoh, besi (Fe) yang relatif reaktif akan mudah berkarat di hadapan air dan oksigen.
   Dalam perlindungan korosi katodik, prinsip deret keaktifan logam diterapkan dengan menghubungkan logam yang ingin dilindungi (misalnya, pipa besi) dengan logam lain yang jauh lebih reaktif (anoda korban), seperti seng (Zn) atau magnesium (Mg). Karena seng lebih reaktif daripada besi (Zn berada di sebelah kiri Fe dalam deret keaktifan), seng akan teroksidasi terlebih dahulu (bertindak sebagai anoda) sementara besi akan tetap dalam keadaan tereduksi (bertindak sebagai katoda) dan terlindungi dari korosi. Elektron yang dilepaskan oleh anoda korban akan mengalir ke besi, sehingga mencegah besi kehilangan elektron dan teroksidasi.
3. Jelaskan hubungan antara posisi logam dalam deret keaktifan dengan potensial reduksi standar (E°) dan sifat reduktor/oksidatornya!
   Jawaban: Posisi logam dalam deret keaktifan logam berbanding terbalik dengan nilai potensial reduksi standar (E°) nya. Logam yang berada di paling kiri deret memiliki nilai E° yang paling negatif. Nilai E° yang sangat negatif menunjukkan bahwa logam tersebut memiliki kecenderungan yang sangat kuat untuk melepaskan elektron (mengalami oksidasi) dan dengan demikian bertindak sebagai reduktor yang sangat kuat. Ion dari logam-logam ini sangat sulit direduksi.
   Sebaliknya, logam yang berada di paling kanan deret keaktifan (logam mulia) memiliki nilai E° yang paling positif. Ini menunjukkan bahwa logam tersebut sangat sulit melepaskan elektron (sulit teroksidasi) dan merupakan reduktor yang lemah. Namun, ion-ion dari logam ini memiliki kecenderungan yang sangat kuat untuk menerima elektron (mengalami reduksi) dan dengan demikian bertindak sebagai oksidator yang kuat. Singkatnya, semakin ke kiri deret, semakin kuat sifat reduktor logamnya dan semakin negatif E° nya; semakin ke kanan deret, semakin kuat sifat oksidator ionnya dan semakin positif E° nya.
4. Bagaimana deret keaktifan logam membantu dalam desain dan fungsi sel Galvani (sel volta)? Berikan contoh!
   Jawaban: Deret keaktifan logam sangat fundamental dalam desain dan fungsi sel Galvani (sel volta) karena deret ini memungkinkan kita untuk memprediksi pasangan logam mana yang akan menghasilkan tegangan listrik, logam mana yang akan bertindak sebagai anoda (tempat oksidasi) dan katoda (tempat reduksi), serta arah aliran elektron. Dalam sel Galvani, logam yang lebih reaktif (berada di sebelah kiri dalam deret keaktifan, dengan E° lebih negatif) akan bertindak sebagai anoda dan mengalami oksidasi, melepaskan elektron. Logam yang kurang reaktif (berada di sebelah kanan dalam deret keaktifan, dengan E° lebih positif) akan bertindak sebagai katoda, di mana ion-ionnya akan menerima elektron dan mengalami reduksi.
   Contoh: Sel Daniell menggunakan elektrode Zn dan Cu. Dalam deret keaktifan, Zn berada di sebelah kiri Cu, yang berarti Zn lebih reaktif dan memiliki E° lebih negatif (-0,76 V) dibandingkan Cu (+0,34 V). Oleh karena itu, dalam sel Daniell, Zn akan bertindak sebagai anoda (teroksidasi: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻) dan Cu akan bertindak sebagai katoda (ion Cu²⁺ direduksi: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu). Elektron akan mengalir dari Zn ke Cu melalui sirkuit luar, menghasilkan arus listrik.
5. Mengapa beberapa logam dapat bereaksi dengan air dingin, sementara yang lain membutuhkan uap air panas, dan sebagian lagi tidak bereaksi sama sekali dengan air? Jelaskan berdasarkan deret keaktifan logam!
   Jawaban: Perbedaan reaktivitas logam terhadap air dijelaskan dengan jelas oleh posisi mereka dalam deret keaktifan logam.
   • Logam yang sangat reaktif (berada jauh di kiri deret, seperti Li, K, Na, Ca, Ba) memiliki potensial reduksi standar yang sangat negatif dan sangat mudah melepaskan elektron. Mereka dapat bereaksi spontan dan bahkan eksplosif dengan air dingin, menghasilkan gas hidrogen (H₂) dan basa hidroksida. Contoh: 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g).
   • Logam yang cukup reaktif (seperti Mg, Al, Zn, Fe) memiliki potensial reduksi standar yang lebih negatif daripada hidrogen, tetapi tidak serendah logam alkali/alkali tanah. Mereka tidak bereaksi dengan air dingin, tetapi dapat bereaksi dengan uap air panas (steam) pada suhu tinggi, menghasilkan oksida logam dan gas hidrogen. Contoh: Fe(s) + H₂O(g) → FeO(s) + H₂(g).
   • Logam yang kurang reaktif atau logam mulia (berada di sebelah kanan hidrogen dalam deret, seperti Cu, Ag, Pt, Au) memiliki potensial reduksi standar yang positif atau mendekati nol. Mereka sangat sulit melepaskan elektron dan tidak dapat mendesak hidrogen dari air, bahkan pada suhu tinggi. Oleh karena itu, logam-logam ini tidak bereaksi sama sekali dengan air.

Soal Menjodohkan

Jodohkan pernyataan di kolom kiri dengan konsep atau logam yang tepat di kolom kanan!

1. Logam paling reaktif dalam deret Volta.
2. Tempat terjadinya oksidasi dalam sel elektrokimia.
3. Logam yang dapat mendesak hidrogen dari asam encer.
4. Logam yang digunakan sebagai anoda korban untuk besi.
5. Logam yang sulit bereaksi dan tahan korosi.

1. Anoda
2. Emas (Au)
3. Seng (Zn)
4. Kalium (K)
5. Logam di kiri H

Jawaban:
1. D. Kalium (K)
2. A. Anoda
3. E. Logam di kiri H
4. C. Seng (Zn)
5. B. Emas (Au)

Jodohkan setiap pasangan logam dengan prediksi reaktivitas yang tepat!

1. Zn dan Cu
2. Ag dan Au
3. Na dan Mg
4. Fe dan Al
5. Pt dan Ag

1. Ag lebih reaktif dari Au
2. Al lebih reaktif dari Fe
3. Zn lebih reaktif dari Cu
4. Na lebih reaktif dari Mg
5. Ag lebih reaktif dari Pt

Jawaban:
1. C. Zn lebih reaktif dari Cu
2. A. Ag lebih reaktif dari Au
3. D. Na lebih reaktif dari Mg
4. B. Al lebih reaktif dari Fe
5. E. Ag lebih reaktif dari Pt