Kumpulan Soal Kimia Kelas 12 Bab Elektrokimia: Latihan Lengkap dan Pembahasan

Soal Pilihan Ganda

1. Reaksi redoks yang terjadi pada anoda dalam sel Volta adalah…
   A. Reduksi
   B. Oksidasi
   C. Disproporsionasi
   D. Konproporsionasi
   Jawaban: B. Oksidasi
   Penjelasan: Pada anoda, selalu terjadi reaksi oksidasi, yaitu pelepasan elektron.
2. Perhatikan reaksi berikut:
   2Fe³⁺(aq) + 2I⁻(aq) → 2Fe²⁺(aq) + I₂(s)
   Spesi yang bertindak sebagai agen pengoksidasi adalah…
   A. Fe³⁺
   B. I⁻
   C. Fe²⁺
   D. I₂
   Jawaban: A. Fe³⁺
   Penjelasan: Fe³⁺ mengalami reduksi (biloks dari +3 menjadi +2), sehingga Fe³⁺ adalah agen pengoksidasi (mengoksidasi I⁻).
3. Fungsi jembatan garam dalam sel Volta adalah untuk…
   A. Menghubungkan elektroda dengan voltmeter
   B. Mencegah pencampuran larutan elektrolit
   C. Menjaga kenetralan muatan listrik dalam larutan
   D. Menghasilkan energi listrik
   Jawaban: C. Menjaga kenetralan muatan listrik dalam larutan
   Penjelasan: Jembatan garam memungkinkan aliran ion untuk menyeimbangkan muatan yang terbentuk akibat reaksi redoks di kedua kompartemen, menjaga kenetralan listrik.
4. Sel elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik secara spontan disebut…
   A. Sel elektrolisis
   B. Sel Volta (galvani)
   C. Sel bahan bakar
   D. Sel aki
   Jawaban: B. Sel Volta (galvani)
   Penjelasan: Sel Volta atau sel galvani adalah jenis sel elektrokimia yang menghasilkan energi listrik dari reaksi redoks spontan.
5. Jika diketahui E° Ag⁺/Ag = +0,80 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V, maka potensial sel standar (E°sel) untuk sel Ag-Cu adalah…
   A. +1,14 V
   B. +0,46 V
   C. -0,46 V
   D. -1,14 V
   Jawaban: B. +0,46 V
   Penjelasan: E°sel = E°katoda – E°anoda. Katoda adalah Ag (potensial lebih tinggi), anoda adalah Cu. E°sel = 0,80 V – 0,34 V = 0,46 V.
6. Pada elektrolisis larutan NaCl dengan elektroda inert, produk yang terbentuk di katoda adalah…
   A. Na
   B. Cl₂
   C. H₂
   D. O₂
   Jawaban: C. H₂
   Penjelasan: Pada elektrolisis larutan yang mengandung kation dari logam aktif (seperti Na⁺), air yang akan tereduksi di katoda menghasilkan gas H₂ dan OH⁻.
7. Berapa jumlah mol elektron yang terlibat dalam reaksi oksidasi 1 mol Fe menjadi 1 mol Fe³⁺?
   A. 1 mol
   B. 2 mol
   C. 3 mol
   D. 4 mol
   Jawaban: C. 3 mol
   Penjelasan: Reaksi oksidasi Fe → Fe³⁺ + 3e⁻ menunjukkan bahwa 3 mol elektron dilepaskan.
8. Korosi adalah proses…
   A. Oksidasi logam
   B. Reduksi logam
   C. Pelapisan logam
   D. Pengecoran logam
   Jawaban: A. Oksidasi logam
   Penjelasan: Korosi adalah proses kerusakan logam akibat reaksi dengan lingkungan, yang umumnya merupakan reaksi oksidasi (misalnya, besi berkarat menjadi Fe₂O₃.xH₂O).
9. Untuk mencegah korosi pada besi, metode yang paling efektif dan sering digunakan adalah…
   A. Pengecatan
   B. Pelapisan dengan krom
   C. Proteksi katodik
   D. Pelapisan dengan timah
   Jawaban: C. Proteksi katodik
   Penjelasan: Proteksi katodik adalah metode paling efektif untuk mencegah korosi pada struktur logam besar dengan menjadikannya katoda, sehingga logam lain yang lebih reaktif teroksidasi.
10. Jenis sel elektrokimia yang memerlukan energi listrik untuk menjalankan reaksi redoks tidak spontan adalah…
    A. Sel Volta
    B. Sel galvani
    C. Sel elektrolisis
    D. Sel bahan bakar
    Jawaban: C. Sel elektrolisis
    Penjelasan: Sel elektrolisis menggunakan energi listrik dari luar untuk memaksa terjadinya reaksi redoks non-spontan.
11. Jika diketahui E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V, maka reaksi spontan yang mungkin terjadi adalah…
    A. Zn²⁺ + Cu → Zn + Cu²⁺
    B. Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
    C. Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
    D. Zn²⁺ + Cu²⁺ → Zn + Cu
    Jawaban: C. Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
    Penjelasan: Reaksi spontan terjadi jika E°sel > 0. Dengan Zn sebagai anoda (oksidasi) dan Cu sebagai katoda (reduksi), E°sel = E°Cu – E°Zn = 0,34 – (-0,76) = +1,10 V. Ini berarti Zn akan mereduksi Cu²⁺.
12. Manakah pernyataan yang BENAR tentang sel bahan bakar?
    A. Mengubah energi listrik menjadi energi kimia.
    B. Menggunakan reaksi redoks non-spontan.
    C. Menghasilkan listrik dari reaksi pembakaran hidrogen dan oksigen.
    D. Membutuhkan pengisian ulang seperti baterai pada umumnya.
    Jawaban: C. Menghasilkan listrik dari reaksi pembakaran hidrogen dan oksigen.
    Penjelasan: Sel bahan bakar menghasilkan listrik melalui reaksi redoks antara bahan bakar (misalnya H₂) dan oksidan (O₂), tanpa perlu pengisian ulang.
13. Hukum Faraday I menyatakan bahwa massa zat yang diendapkan pada elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan…
    A. Massa molar zat
    B. Volume larutan
    C. Jumlah listrik yang mengalir
    D. Waktu elektrolisis
    Jawaban: C. Jumlah listrik yang mengalir
    Penjelasan: Hukum Faraday I menyatakan massa zat yang dibebaskan pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik yang mengalir.
14. Bagian sel Volta yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi adalah…
    A. Katoda
    B. Anoda
    C. Jembatan garam
    D. Voltmeter
    Jawaban: B. Anoda
    Penjelasan: Anoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (pelepasan elektron).
15. Notasi sel untuk sel Volta yang terdiri dari elektroda Zn dan Cu adalah… (Diketahui E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V dan E° Cu²⁺/Cu = +0,34 V)
    A. Cu(s)|Cu²⁺(aq)||Zn²⁺(aq)|Zn(s)
    B. Zn(s)|Zn²⁺(aq)||Cu²⁺(aq)|Cu(s)
    C. Zn²⁺(aq)|Zn(s)||Cu(s)|Cu²⁺(aq)
    D. Cu²⁺(aq)|Cu(s)||Zn(s)|Zn²⁺(aq)
    Jawaban: B. Zn(s)|Zn²⁺(aq)||Cu²⁺(aq)|Cu(s)
    Penjelasan: Anoda (oksidasi) ditulis di kiri dan katoda (reduksi) di kanan. Zn teroksidasi karena memiliki potensial elektroda lebih rendah.
16. Jika 0,5 mol elektron dialirkan melalui larutan AgNO₃, berapa mol perak (Ag) yang akan diendapkan? (Ar Ag = 108)
    A. 0,25 mol
    B. 0,5 mol
    C. 1,0 mol
    D. 1,5 mol
    Jawaban: B. 0,5 mol
    Penjelasan: Reaksi pengendapan perak adalah Ag⁺ + e⁻ → Ag. Dari stoikiometri, 1 mol elektron akan mengendapkan 1 mol Ag. Jadi, 0,5 mol elektron akan mengendapkan 0,5 mol Ag.
17. Pada elektrolisis leburan Al₂O₃, produk yang terbentuk di anoda adalah…
    A. Al
    B. O₂
    C. H₂
    D. Al₂O₃
    Jawaban: B. O₂
    Penjelasan: Pada leburan Al₂O₃, ion O²⁻ akan teroksidasi di anoda menjadi gas O₂ (2O²⁻ → O₂ + 4e⁻).
18. Faktor yang TIDAK mempengaruhi laju korosi adalah…
    A. Keberadaan oksigen
    B. Keberadaan air
    C. pH lingkungan
    D. Suhu kamar
    Jawaban: D. Suhu kamar
    Penjelasan: Suhu kamar adalah kondisi standar, perubahan suhu di luar suhu kamar akan memengaruhi laju korosi. Keberadaan oksigen, air, dan pH sangat memengaruhi laju korosi.
19. Potensial reduksi standar yang lebih negatif menunjukkan bahwa suatu spesi memiliki kecenderungan untuk…
    A. Mudah tereduksi
    B. Mudah teroksidasi
    C. Bertindak sebagai agen pengoksidasi kuat
    D. Mengendap lebih cepat
    Jawaban: B. Mudah teroksidasi
    Penjelasan: Potensial reduksi standar yang lebih negatif berarti spesi tersebut lebih sulit mengalami reduksi, sehingga lebih mudah mengalami oksidasi (bertindak sebagai agen pereduksi kuat).
20. Urutan kekuatan agen pereduksi dari yang terlemah ke terkuat berdasarkan E° berikut:
    E° A⁺/A = +0,80 V
    E° B²⁺/B = -0,76 V
    E° C³⁺/C = -1,66 V
    A. A < B < C
    B. C < B < A
    C. B < A < C
    D. A < C < B
    Jawaban: A. A < B < C
    Penjelasan: Agen pereduksi adalah spesi yang teroksidasi. Semakin negatif nilai E° reduksi, semakin mudah spesi tersebut teroksidasi, artinya semakin kuat sebagai agen pereduksi. Jadi, kekuatan pereduksi: A (+0,80 V) < B (-0,76 V) < C (-1,66 V).

Soal Jawaban Singkat

1. Jelaskan perbedaan mendasar antara sel Volta dan sel elektrolisis!

Jawaban: Sel Volta (galvani) adalah sel elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi redoks spontan. Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia melalui reaksi redoks tidak spontan.

2. Apa fungsi utama jembatan garam dalam sel Volta?

Jawaban: Fungsi utama jembatan garam adalah untuk menyeimbangkan muatan listrik yang terbentuk di kedua kompartemen sel akibat aliran elektron, dengan memungkinkan perpindahan ion-ion dari jembatan garam ke dalam larutan. Ini menjaga kenetralan listrik dan memungkinkan reaksi berlanjut.

3. Sebutkan dua faktor utama yang mempercepat terjadinya korosi pada logam!

Jawaban: Dua faktor utama yang mempercepat korosi adalah keberadaan air (kelembapan) dan oksigen. Faktor lain termasuk keberadaan elektrolit (misalnya garam), pH yang ekstrem, dan kontak dengan logam lain yang kurang reaktif.

4. Tuliskan reaksi yang terjadi di katoda pada elektrolisis larutan CuSO₄ dengan elektroda inert (misalnya Pt)!

Jawaban: Di katoda, Cu²⁺ akan tereduksi karena potensial reduksinya lebih besar daripada air. Reaksi: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s).

5. Apa yang dimaksud dengan potensial elektroda standar (E°)?

Jawaban: Potensial elektroda standar (E°) adalah nilai potensial yang diukur ketika suatu elektroda direndam dalam larutan ionnya dengan konsentrasi 1 M pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm, relatif terhadap elektroda hidrogen standar (SHE) yang potensialnya diasumsikan 0 V.

Soal Esai

1. Jelaskan prinsip kerja sel Daniell (sel Volta Zn-Cu) secara lengkap, termasuk reaksi yang terjadi di anoda dan katoda, arah aliran elektron, dan fungsi jembatan garam!

Jawaban: Sel Daniell adalah contoh sel Volta yang menggunakan elektroda seng (Zn) dan tembaga (Cu).

• Prinsip Kerja: Energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi listrik. Zn memiliki potensial reduksi lebih rendah (-0,76 V) dibandingkan Cu (+0,34 V), sehingga Zn akan teroksidasi dan Cu²⁺ akan tereduksi.
• Anoda (Oksidasi): Elektroda Zn akan mengalami oksidasi, melepaskan elektron. Reaksi: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻. Massa elektroda Zn akan berkurang.
• Katoda (Reduksi): Elektroda Cu menjadi tempat terjadinya reduksi ion Cu²⁺ dari larutan. Reaksi: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s). Massa elektroda Cu akan bertambah.
• Aliran Elektron: Elektron yang dilepaskan di anoda (Zn) akan mengalir melalui kawat eksternal menuju katoda (Cu), menghasilkan arus listrik.
• Fungsi Jembatan Garam: Jembatan garam (biasanya berisi larutan garam inert seperti KNO₃) menghubungkan kedua larutan elektrolit. Fungsinya adalah menyeimbangkan muatan listrik di kedua kompartemen. Kation dari jembatan garam akan bergerak ke kompartemen katoda (untuk menetralkan kelebihan muatan negatif akibat reduksi Cu²⁺), dan anion akan bergerak ke kompartemen anoda (untuk menetralkan kelebihan muatan positif akibat oksidasi Zn).
2. Bagaimana proses elektroplating dilakukan dan apa tujuannya? Berikan contohnya!

Jawaban: Elektroplating (pelapisan listrik) adalah proses elektrolisis di mana suatu lapisan tipis logam diendapkan pada permukaan benda lain. Benda yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda, sementara logam pelapis bertindak sebagai anoda (atau digunakan elektroda inert dan ion logam pelapis dalam larutan). Larutan elektrolit mengandung ion dari logam yang akan digunakan untuk melapisi.

• Proses: Benda yang akan dilapisi (misalnya sendok besi) dihubungkan ke kutub negatif sumber listrik (katoda). Logam pelapis (misalnya perak) dihubungkan ke kutub positif (anoda) jika anoda aktif, atau digunakan anoda inert dan ion perak dari larutan. Arus listrik dialirkan, menyebabkan ion logam pelapis (misalnya Ag⁺) dalam larutan tereduksi di permukaan katoda dan membentuk lapisan padat. Jika anoda aktif, logam anoda akan teroksidasi mengisi kembali ion logam dalam larutan.
• Tujuan:
1. Melindungi dari Korosi: Melapisi logam dasar dengan logam yang lebih tahan korosi (misalnya krom pada besi).
2. Memperindah Tampilan: Memberikan tampilan yang menarik (misalnya perhiasan perak atau emas).
3. Meningkatkan Kekerasan atau Ketahanan Aus: Memberikan sifat-sifat permukaan yang lebih baik.
• Contoh: Pelapisan sendok besi dengan perak. Sendok besi sebagai katoda, anoda perak, dan larutan AgNO₃ sebagai elektrolit. Reaksi di katoda: Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s).
3. Jelaskan mekanisme terjadinya korosi pada besi (pembentukan karat) dan sebutkan tiga metode pencegahan korosi beserta prinsip kerjanya!

Jawaban:

• Mekanisme Korosi Besi (Pembentukan Karat): Korosi besi adalah proses elektrokimia di mana besi teroksidasi dan oksigen tereduksi di hadapan air.
1. Anoda (Oksidasi Besi): Bagian besi yang bertindak sebagai anoda akan teroksidasi: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻.
2. Katoda (Reduksi Oksigen): Elektron yang dilepaskan mengalir ke bagian lain besi yang bertindak sebagai katoda, di mana oksigen tereduksi di hadapan air: O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq).
3. Pembentukan Karat: Ion Fe²⁺ yang terbentuk akan bereaksi lebih lanjut dengan oksigen dan air membentuk Fe₂O₃.xH₂O (karat). Reaksi keseluruhan: 4Fe(s) + 3O₂(g) + xH₂O(l) → 2Fe₂O₃.xH₂O(s).
• Tiga Metode Pencegahan Korosi:
1. Pengecatan/Pelapisan: Melapisi permukaan logam dengan cat, oli, atau plastik untuk mencegah kontak langsung logam dengan oksigen dan air. Prinsip: Membentuk lapisan pelindung fisik.
2. Proteksi Katodik: Menghubungkan logam yang ingin dilindungi dengan logam lain yang lebih reaktif (potensial reduksi lebih negatif), sehingga logam yang lebih reaktif tersebut yang akan teroksidasi (berfungsi sebagai anoda korban). Logam yang dilindungi menjadi katoda dan tetap utuh. Contoh: Melindungi pipa baja dengan anoda magnesium atau seng. Prinsip: Mengubah logam yang dilindungi menjadi katoda.
3. Galvanisasi: Melapisi besi dengan seng. Seng lebih reaktif daripada besi (E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V, E° Fe²⁺/Fe = -0,44 V). Jika lapisan seng rusak, seng akan tetap teroksidasi terlebih dahulu (melindungi besi secara katodik). Prinsip: Lapisan pelindung fisik dan proteksi katodik.
4. Jelaskan Hukum Faraday I dan Hukum Faraday II dalam konteks elektrolisis! Berikan contoh penerapan Hukum Faraday I.

Jawaban:

• Hukum Faraday I: Massa zat yang diendapkan atau dibebaskan pada suatu elektroda selama elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan listrik (Q) yang mengalir melalui larutan elektrolit. Secara matematis: w = (e × I × t) / F, atau w = (e × Q) / F, di mana w = massa zat, e = massa ekuivalen zat, I = kuat arus, t = waktu, F = konstanta Faraday (96.485 C/mol elektron).
• Hukum Faraday II: Jika jumlah listrik yang sama dialirkan melalui beberapa larutan elektrolit, maka massa zat-zat yang diendapkan atau dibebaskan pada masing-masing elektroda akan berbanding lurus dengan massa ekuivalen masing-masing zat tersebut. Secara matematis: w₁/w₂ = e₁/e₂.
• Contoh Penerapan Hukum Faraday I: Misalkan kita ingin mengetahui massa tembaga (Cu) yang diendapkan jika arus listrik sebesar 2 A dialirkan melalui larutan CuSO₄ selama 9650 detik. (Ar Cu = 63,5, valensi Cu = 2).
  Massa ekuivalen (e) Cu = Ar/valensi = 63,5 / 2 = 31,75.
  Muatan listrik (Q) = I × t = 2 A × 9650 s = 19300 C.
  Massa Cu (w) = (e × Q) / F = (31,75 × 19300) / 96485 ≈ 6,35 gram.
5. Berdasarkan nilai potensial elektroda standar (E°), bagaimana Anda menentukan apakah suatu reaksi redoks berlangsung secara spontan atau tidak? Berikan contoh reaksi dan perhitungannya!

Jawaban: Untuk menentukan spontanitas suatu reaksi redoks berdasarkan potensial elektroda standar (E°), kita perlu menghitung potensial sel standar (E°sel) untuk reaksi tersebut.

• Kriteria Spontanitas:
1. Jika E°sel > 0, reaksi redoks berlangsung spontan (sel Volta).
2. Jika E°sel < 0, reaksi redoks tidak spontan dan memerlukan energi dari luar untuk terjadi (sel elektrolisis).
3. Jika E°sel = 0, sistem berada dalam kesetimbangan.
• Perhitungan E°sel: E°sel = E°katoda – E°anoda, di mana E°katoda adalah potensial reduksi elektroda yang mengalami reduksi, dan E°anoda adalah potensial reduksi elektroda yang mengalami oksidasi. Atau E°sel = E°reduksi + E°oksidasi (dengan E°oksidasi = -E°reduksi).
• Contoh: Tentukan apakah reaksi Zn(s) + 2Ag⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + 2Ag(s) spontan atau tidak.
  Diketahui:
  E° Zn²⁺/Zn = -0,76 V
  E° Ag⁺/Ag = +0,80 V
  Dari reaksi, Zn mengalami oksidasi (Zn → Zn²⁺), sehingga Zn adalah anoda. Ag⁺ mengalami reduksi (Ag⁺ → Ag), sehingga Ag adalah katoda.
  E°sel = E°katoda – E°anoda
  E°sel = E° Ag⁺/Ag – E° Zn²⁺/Zn
  E°sel = (+0,80 V) – (-0,76 V)
  E°sel = +0,80 V + 0,76 V = +1,56 V
  Karena E°sel > 0 (+1,56 V), maka reaksi redoks antara Zn dan Ag⁺ berlangsung secara spontan.

Soal Mencocokkan

1. Cocokkan istilah di kolom kiri dengan definisi yang tepat di kolom kanan!
   

   Istilah	Definisi
   Anoda	A. Elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi
   Katoda	B. Jumlah muatan listrik yang mengalir
   Oksidasi	C. Elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi
   Reduksi	D. Peristiwa penambahan elektron atau penurunan bilangan oksidasi
   Konstanta Faraday	E. Peristiwa pelepasan elektron atau kenaikan bilangan oksidasi
   Muatan Listrik (Q)	F. Muatan yang dibawa oleh 1 mol elektron

   Jawaban:
   Anoda – C. Elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi
   Katoda – A. Elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi
   Oksidasi – E. Peristiwa pelepasan elektron atau kenaikan bilangan oksidasi
   Reduksi – D. Peristiwa penambahan elektron atau penurunan bilangan oksidasi
   Konstanta Faraday – F. Muatan yang dibawa oleh 1 mol elektron
   Muatan Listrik (Q) – B. Jumlah muatan listrik yang mengalir

2. Cocokkan jenis sel elektrokimia atau proses di kolom kiri dengan karakteristiknya di kolom kanan!
   

   Jenis/Proses	Karakteristik
   Sel Volta	A. Membutuhkan energi listrik dari luar
   Sel Elektrolisis	B. Reaksi redoks spontan
   Proteksi Katodik	C. Logam yang dilindungi menjadi katoda
   Korosi	D. Merusak logam melalui oksidasi
   Baterai	E. Contoh aplikasi sel Volta

   Jawaban:
   Sel Volta – B. Reaksi redoks spontan
   Sel Elektrolisis – A. Membutuhkan energi listrik dari luar
   Proteksi Katodik – C. Logam yang dilindungi menjadi katoda
   Korosi – D. Merusak logam melalui oksidasi
   Baterai – E. Contoh aplikasi sel Volta