Kumpulan Soal Sel Volta kelas 12 dan pembahasan Lengkap
Dalam materi Kimia kelas 12 dipelajari fenomena reaksi redoks yakni reaksi yang melibatkan proses transfer elektron baik elektron yang dilepas atau diterima. Sel volta berfungsi untuk menggambarkan energi yang dilepas reaksi redoks menjadi energi listrik. Berikut soal sel volta kelas 12 dan pembahasan.
a. Diketahui:
Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu(s) E⁰ = + 0,34 V
Zn2+ (aq) + 2 eˉ → Zn(s) E⁰ = - 0,76 V
b. Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu(s) E⁰ = + 0,34 V
Ag+ (aq) + eˉ → Ag(s) E⁰ = + 0,80 V
Pembahasan:
a. Pertama-tama dilihat terlebih dahulu bahwa potensial elektrode Zn lebih negatif dibandingkan Cu, sehingga Zn harus melakukan oksidasi serta berposisi sebagai anode.
Katode : Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu(s) E⁰ = + 0,34 V
Anode : Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2 eˉ E⁰ = + 0,76 V
Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ E⁰ sel = + 1,10 V
b. Nilai E⁰ Cu lebih negatif dibandingkan dengan E⁰ Ag, sehingga Cu mengalami reaksi oksidasi serta bertindak sebagai anode.
2. Sebuah sel volta terdiri dari elektrode Cu yang berada dalam bentuk larutan CuSO4 serta elektrode hidrogen standar. Digunakan alat voltmeter untuk mengukur energi potensial sel volta dan didapat angka 0,34 V. Hitunglah berapa harga potensial elektrode Cu.
Pembahasan:
Elektrode hidrogen standar berada dalam bentuk gas H2 (g) dan bertindak sebagai anode yang mengalami reaksi oksidasi. Sementara elektrode Cu dalam larutan CuSO4 bertindak sebagai katode yang mengalami reaksi reduksi. Sehingga reaksi sel volta dapat dituliskan sebagai berikut:
Reduksi : Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu (s) E⁰ = ?
Oksidasi : H2 (g) → 2 H+ (aq) + 2 eˉ E⁰ = + 0,00 V
E⁰ sel = Potensial reduksi standar + potensial oksidasi standar
E⁰ sel = E⁰ katode - E⁰ anode
0,34 V = E⁰ Cu2+/Cu – 0 V
E⁰ Cu2+/Cu = 0,34 Volt
3. Tuliskan notasi sel volta dari reaksi di bawah ini:
Zn (s) + AgNO3 (aq) → Zn(NO3)2 (aq) + 2 Ag (s)
Pembahasan::
Zn (s) + AgNO3 (aq) → Zn(NO3)2 (aq) + 2 Ag (s)
Anode : Zn (mengalami reaksi oksidasi)
Katode : Ag (Mengalami reaksi reduksi)
Notasi sel volta : Zn (s) / Zn2+ (aq) || Ag+ (aq) / Ag (s)
4. Diketahui suatu diagram sel seperti ditunjukkan di bawah ini:
Zn (s) / Zn2+ (aq) || Cu2+ (aq) / Cu (s)
Tulis persamaan reaksi sel yang terjadi dan tentukan logam yang bertindak sebagai anode dan katode.
Pembahasan:
Persamaan reaksi sel ditulis mengikuti notasi sel volta sebagai berikut:
Reduksi : Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu (s)
Oksidasi : Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2 eˉ
Reaksi sel : Cu2+ (aq) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+ (aq)
Elektroda yang mengalami reaksi reduksi adalah katode dan elektroda yang mengalami reaksi oksidasi adalah anode.
Anode : Zn
Katode : Cu
5. Diketahui suatu sel volta tersusun oleh dua buah elektroda yakni tembaga dan magnesium. Jika diketahui persamaan reaksi kedua elektroda sebagai berikut:
Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu(s) E⁰ = + 0,34 V
Mg2+ (aq) + 2 eˉ → Mg(s) E⁰ = - 2,37 V
Tentukan:
a. Sel elektroda yang bertindak sebagai katoda dan anoda
b. Reaksi redoks yang terjadi pada kedua elektroda serta reaksi selnya
c. Notasi sel
d. Nilai potensial sel
Pembahasan:
a. Sel anoda mempunyai nilai E⁰ lebih kecil dari kedua elektroda, sehingga anodanya adalah magnesium (Mg)
Sel katoda mempunyai nilai E⁰ lebih besar dari kedua elektroda, sehingga katodanya adalah tembaga (Cu)
b. Pada sel katoda terjadi reaksi reduksi sementara pada sel anoda terjadi reaksi oksidasi.
Katoda : Cu2+ (aq) + 2 eˉ → Cu(s) E⁰ = + 0,34 V
Anoda : Mg(s) → Mg2+ (aq) + 2 eˉ E⁰ = + 2,37 V
Reaksi sel (redoks) : Cu2+ (aq) + Mg(s) → Cu(s) + Mg2+ (aq)
c. Notasi sel : Mg (s) / Mg2+ (aq) || Cu2+ (aq) / Cu (s)
d. Nilai potensial sel:
E⁰ sel = Potensial reduksi standar + potensial oksidasi standar
E⁰ sel = 0,34 V + 2,37 V
E⁰ sel = 2,71 Volt
6. Tentukan nilai potensial sel dari sel volta yang tersusun oleh elektroda kalsium (Ca) dan perak (Ag) di bawah ini dan tentukan apakah reaksi bisa berlangsung secara spontan.
Diketahui:
Ca2+ (aq) + 2 eˉ → Ca (s) E⁰ = - 2,87 V
Ag+ (aq) + eˉ → Ag (s) E⁰ = + 0,80 V
Reaksi : Ca2+ (aq) + 2 Ag (s) → Ca (s) + 2 Ag+ (aq)
Pembahasan:
E⁰ sel = E⁰ katoda - E⁰ anoda
E⁰ sel = E⁰ Ca - E⁰ Ag
E⁰ sel = - 2,87 V – (0,80) V
E⁰ sel = -3,67 V
E⁰ sel < 0 atau bernilai negatif sehingga reaksi di atas tidak bisa berlangsung secara spontan.
7. Diketahui dua buah elektroda dari sel volta seperti di bawah ini:
Fe2+ (aq) + 2 eˉ → Fe (s) E⁰ = - 0,44 V
Al3+ (aq) + 3 eˉ → Al (s) E⁰ = - 1,66 V
Tentukan:
a. besar potensial sel (E⁰ sel) dari kedua elektrode Al dan elektrode Fe
b. Tentukan anode dan katode
c. Tuliskan reaksi sel yang terjadi
d. Tentukan elektrode manakah yang bertambah serta elektrode manakah yang berkurang
e. Tentukan juga larutan ion yang semakin encer dan larutan ion yang semakin pekat.
Pembahasan:
Pertama-tama dilihat terlebih dahulu nilai potensial elektrode (E⁰) yang lebih besar, yakni E⁰ Fe.
Sementara nilai potensial elektrode (E⁰) yang lebih kecil adalah E⁰ Al
a. Reaksi sel
Fe2+ (aq) + 2 eˉ → Fe (s) | x 3 E⁰ = - 0,44 V
Al (s) → Al3+ (aq) + 3 eˉ | x 2 E⁰ = + 1,66 V
Hasil : 3 Fe2+ (aq) + 2 Al (s) → 3 Fe (s) + 2 Al3+ (aq)
b. Tentukan anode dan katode
Nilai potensial elektrode lebih kecil akan mengalami reaksi oksidasi atau berperan sebagai anoda, yakni Al.
Elektrode Fe akan mengalami reaksi reduksi atau berperan sebagai katode.
c. Besar potensial sel (E⁰ sel) dari kedua elektrode Al dan elektrode Fe
E⁰ sel = Potensial reduksi standar + potensial oksidasi standar
E⁰ sel = - 0,44 + 1,66 V
E⁰ sel = + 1,22 V
d. Tentukan elektrode manakah yang bertambah serta elektrode manakah yang berkurang
Elektrode yang bertambah dari hasil reaksi adalah elektrode besi (Fe)
Elektrode yang berkurang pada pereaksi adalah elektrode alumunium (Al)
e. Tentukan juga larutan ion yang semakin encer dan larutan ion yang semakin pekat.
Larutan ion yang semakin pekat pada hasil reaksi adalah ion Al3+
Larutan ion yang semakin encer pada pereaksi adalah ion Fe2+
8. Diketahui dua buah elektroda dari sel volta seperti di bawah ini:
Al3+ (aq) + 3 eˉ → Al (s) E⁰ = - 1,66 V
Ag+ (aq) + eˉ → Ag (s) E⁰ = + 0,80 V
Tentukan:
a. besar potensial sel (E⁰ sel) dari kedua elektrode Al dan elektrode Ag
b. Tentukan anode dan katode
c. Tuliskan reaksi sel yang terjadi
Pembahasan:
Nilai potensial elektrode (E⁰) yang lebih besar, yakni E⁰ Fe.
Sementara nilai potensial elektrode (E⁰) yang lebih kecil adalah E⁰ Al. Elektrode yang memiliki nilai potensial elektrode lebih kecil akan mengalami reaksi oksidasi sebagai anoda.
a. Tuliskan reaksi sel yang terjadi
Ag+ (aq) + eˉ → Ag (s) | x 3 E⁰ = + 0,80 V
Al (s) → Al3+ (aq) + 3 eˉ E⁰ = + 1,66 V
Hasil : 3 Ag+ (aq) + Al (s) → 3 Ag (s) + Al3+ (aq)
b. Tentukan anode dan katode
Nilai potensial elektrode lebih kecil atau lebih negatif akan mengalami reaksi oksidasi (anoda), yakni Al.
Nilai potensial elektrode lebih besar atau lebih positif akan mengalami reaksi reduksi (katode) yakni elektrode Ag
c. Besar potensial sel (E⁰ sel) dari kedua elektrode
E⁰ sel = Potensial reduksi standar + potensial oksidasi standar
E⁰ sel = (+ 0,80 V) + (+ 1,66 V)
E⁰ sel = + 2,46 V
9. Diketahui:
E⁰ Pb2+ (aq) / Pb (s) = - 0,13 V
E⁰ Cu2+ (aq) / Cu (s) = + 0,34 V
Tentukan E⁰ sel.
Pembahasan:
Elektroda Pb sebagai anoda karena potensial elektrode paling kecil.
E⁰ sel = E⁰ katode - E⁰ anode
E⁰ sel = 0,34 V – (-0,13 V)
E⁰ sel = 0,47 V
Saat terjadi reaksi kimia berupa reaksi perpindahan elektron atau reaksi redoks, maka akan terbentuk arus listrik dalam reaksi tersebut. Perbanyak berlatih soal sel volta kelas 12 dan pembahasan untuk memahami reaksi yang terjadi serta konsep elektrode berupa katode dan anode pada sel volta.
Referensi:
Sunardi, John James Simanjuntak. 2006. Kimia Berbasis Pendidikan Karakter Bangsa Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Penerbit Srikandi Empat Widya Utama
Utami, Budi dkk. 2009. Kimia 2 Untuk SMA/MA Kelas XII Program Ilmu Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional
Harnanto, Ari. 2009. Memahami Kimia 3 Untuk SMA/MA Kelas XII Semester 1 dan 2 Program Ilmu Pengetahuan Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional