KUNCI JAWABAN DAN PEMBAHASAN KIMIA 12 KU

112  437  Download (32)

Teks penuh

(1)
(2)

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu:

1. menjelaskan penyebab adanya fenomena sifat koligatif larutan pada penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik;

2. membedakan sifat koligatif larutan elektorlit dan larutan nonelektrolit;

3. terampil menyajikan hasil analisis beradasarkan data percobaan terkait penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmosis;

4. terampil mengolah dan menganalisis data percobaan untuk membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit yang konsentrasinya sama.

Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, siswa:

1. menghargai dan mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa yang berupa sifat koligatif larutan dan manfaatnya dalam mempermudah kebutuhan sehari-hari;

2. berperilaku kerja sama dan kreatif dalam menyelesaikan tugas serta hemat dalam menggunakan bahan kimia.

• Mengamati perbedaan titik didih antara akuades dengan larutan garam serta perubahan titik beku es. • Mencari informasi tentang penggunaan garam untuk

mencairkan salju.

• Mendiskusikan jenis-jenis sifat koligatif larutan. • Mendiskusikan konsentrasi larutan yang meliputi fraksi

mol, molalitas, dan molaritas.

• Membuat rancangan percobaan pengaruh zat terlarut terhadap penurunan titik beku larutan.

• Mengamati pengaruh zat terlarut terhadap penurunan titik beku larutan melalui percobaan.

• Mengamati perbedaan titik didih larutan yang berbeda konsentrasi dari video.

• Mendiskusikan sifat koligatif larutan nonelektrolit. • Mengamati perbedaan kenaikan titik didih larutan

nonelektrolit dan larutan elektrolit melalui percobaan. • Mendiskusikan sifat koligatif larutan elektrolit yang

dipengaruhi oleh faktor Van’t Hoff.

• Mendiskusikan penerapan sifat koligatif dalam kehidupan sehari-hari.

• Menerapkan sifat koligatif penurunan titik beku membuat es puter dalam tugas proyek.

Sifat Koligatif Larutan dan Satuan Konsentrasi Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit dan Elektrolit Koligatif Larutan

• Mensyukuri karunia Tuhan Yang Maha Esa berupa sifat koligatif yang bermanfaat dalam mempermudah kegiatan pemenuhan kebutuhan sehari-hari.

• Mampu menerapkan sikap kerja sama dan kreatif dalam melaksanakan tugas kelompok. • Bersikap hemat dalam menggunakan bahan-bahan kimia demi menjaga lingkungan. • Bersikap teliti dalam pengamatan praktikum maupun mengerjakan soal.

• Menjelaskan penyebab sifat koligatif larutan.

• Menjelaskan pengaruh konsentrasi terhadap sifat koligatif larutan. • Mampu menyelesaikan perhitungan terkait sifat koligatif larutan.

• Menjelaskan perbedaan sifat koligatif larutan nonelektrolit dan larutan elektrolit. • Menentukan sifat koligatif larutan elektrolit menggunakan faktor Van’t Hoff. • Menyajikan rancangan percobaan penurunan titik beku.

• Menyajikan diagram P-T untuk menunjukkan sifat koligatif larutan.

(3)

2 Koligatif Larutan A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: d

Sifat koligatif larutan merupakan sifat yang hanya bergantung pada banyaknya zat yang terlarut dalam pelarut. Jumlah zat terlarut akan memengaruhi sifat koligatif larutan, yaitu titik didih, titik beku, tekanan uap, dan tekanan osmotik larutan. Jenis zat terlarut tidak memengaruhi sifat koligatif larutan. Begitu juga dengan jenis dan jumlah pelarut.

2. Jawaban: e

Diagram P–T tersebut menunjukkan tekanan dan suhu pada saat air dan larutannya berubah wujud. Tekanan dan suhu yang menggambarkan perubahan wujud air menjadi uap ditunjukkan oleh garis E–F. Garis E–F membatasi bentuk larutan dari cair ke gas.

3. Jawaban: d

Tekanan uap akan semakin turun jika jumlah zat terlarut semakin banyak. Jumlah zat terlarut dengan jumlah pelarut sama secara berurutan dari larutan I hingga ke V yaitu 6, 5, 7, 9, dan 8. Dengan demikian, jumlah zat terlarut paling banyak terdapat pada gambar IV (larutan D) sehingga tekanan uapnya paling kecil.

4. Jawaban: c

Konsentrasi 1 molal artinya terdapat 1 mol zat terlarut dalam 1.000 gram pelarut.

5. Jawaban: c

Jadi, kemolalan larutan NaOH sebesar 1,8 m. 6. Jawaban: b

Jadi, fraksi mol cuka dalam larutan sebesar 0,05. 7. Jawaban: c

Jadi, persen metanol dalam larutan sebesar 64%. 8. Jawaban: e

(4)

Molalitas (m) = mol NaOH × 100p = (0,050,95 × mol H2O) ×

2 r 2

1.000 mol H O M H O×

Molalitas (m) = 0,05 1.0000,95 18×× = 2,92

Jadi, kemolalan larutan NaOH sebesar 2,92 m. 10. 46% massa etanol berarti 46 gram etanol dan

54 gram air.

m =

r m M ×

1.000 p =

46 46 ×

1.000

54 = 18,52 molal

Jadi, molalitas larutan C2H5OH sebesar 18,52 m. B. Uraian

1. Air laut mengandung banyak zat terlarut. Adanya zat terlarut memengaruhi tekanan uapnya. Zat terlarut volatil (mudah menguap) meningkatkan tekanan uap air laut, sedangkan zat terlarut nonvolatil (tidak mudah menguap) menurunkan tekanan uap air laut. Adanya garam yang terlarut dalam air laut, tekanan uap jenuh air laut menjadi lebih rendah mengakibatkan dibandingkan air murni.

2. Larutan 6 gram urea dalam 200 gram air. Mrurea = 60 g/mol

Jumlah mol urea = 1 6 g

60 g mol− = 0,1 mol

Massa pelarut = 200 gram = 0,2 kg

m = np = 0,1mol0,2 kg = 0,5 mol kg–1

Jadi, larutan urea tersebut mempunyai memolalan 0,5 m.

3. Misal massa larutan 100 gram.

Dalam 100 gram larutan urea 20% terdapat 20 gram urea dan 80 gram air.

Mr air = 18 g/mol Mr urea = 60 g/mol

Jumlah mol air = 1 80 g

18 g mol− = 4,44 mol

Jumlah mol urea = 1 20 g

60 g mol− = 0,33 mol

Xurea = 0,33 mol

(4,44+0,33) mol = 0,069

Jadi, fraksi mol urea dalam larutan sebesar 0,069. 4. Dimisalkan massa larutan 100 gram.

Dalam 100 gram larutan glukosa 12% terdapat: glukosa 12% = 10012 × 100 g = 12 gram

air (pelarut) = 100 – 12 = 88 gram Jumlah mol glukosa = 1

12 g

180 g mol− = 0,067 mol

Massa pelarut = 88 gram = 0,088 kg

m = np = 0,067 mol0,088 kg = 0,76

Jadi, kemolalan larutan glukosa sebesar 0,76 m. 5. Mr HCl = 36,5 g/mol

Massa larutan = 1.000 mL × 1,1 gram/mL = 1.100 gram

Massa HCl = 18,25

100 × 1.100 gram

= 200,75 gram

Massa H2O = (1.100 – 200,75) gram = 899,25 gram

nHCl = 200,7536,5 = 5,50 mol nH

2O = 899,25

18 = 49,96 mol

XHCl = 5,505,50+49,96 = 0,1 XH

2O = 1 – 0,1 = 0,9

Jadi, fraksi mol larutan asam klorida sebesar 0,1 dan fraksi mol air sebesar 0,9.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c

ρair = 1 gram/mL

Jika volume air = 150 mL, berarti massa air = 150 gram

p = 150 gram Kb air = 0,52°C/m ΔTb = m · Kb

ΔTb =

r

massa sukrosa M sukrosa ×

1.000 p × Kb

= 3,42

342 × 1.000

150 × 0,52

= 0,035°C

(5)

4 Koligatif Larutan

Jadi, besarnya penurunan titik beku larutan NaCl adalah 4,96°C.

3. Jawaban: c ΔTb = m · Kb

ΔTb = r 1 massa zat terlarut (g) M zat terlarut (g mol )

Jadi, tetapan titik didih molal kloroform Kb = 3,84°C kg mol–1.

Jadi, tekanan osmotik larutan sebesar 0,5 atm. 5. Jawaban: d

π= M · R · T π= mol

volume · R · T

Larutan yang memiliki tekanan osmotik paling besar yaitu larutan yang perbandingan volumemol paling besar.

Jadi, tekanan osmotik paling besar dimiliki oleh larutan 4).

6. Jawaban: e

Besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan konsentrasi molal (m) sehingga dalam pelarut yang sama, semakin tinggi konsentrasi molalnya, titik didih larutan itu juga semakin tinggi. Dengan demikian, larutan sukrosa 0,5 m mem-punyai titik didih paling tinggi.

7. Jawaban: b

Adanya zat terlarut pada suatu larutan memengaruhi titik didih larutan, yaitu mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya.

8. Jawaban: c

Jadi, massa sampel yang dilarutkan sebanyak 4,5 × 103 × 2,53

Jadi, tekanan osmotik larutan glukosa sebesar 2,46 atm.

10. Jawaban: c

(6)

π = 32,8 atm

Jadi, Mr zat nonelektrolit adalah 72 gram/mol. 11. Jawaban: d

Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C Jadi, larutan mendidih pada suhu 100,156°C. 12. Jawaban: c

Larutan isotonik adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik sama. Larutan NaCl = larutan elektrolit kuat, α = 1. Tekanan osmotiknya sebagai berikut.

π= M · R · T · i

= 0,3 · RT(1 + (2 – 1) · 1) = 0,6RT

1) Larutan 0,1 M urea (nonelektrolit) π = 0,1RT

2) Larutan KNO3, n = 2 π = 0,2 · RT · 0,2 = 0,4RT

3) Larutan 0,6 M glukosa (nonelektrolit) π = 0,6RT

4) Larutan asam sulfat H2SO4 → n = 3

π = 0,4 · RT · 3 = 1,2RT 5) Larutan 0,3 M natrium sulfat

Na2SO4 → n = 3 π = 0,3 · RT · 3 = 0,9RT

Jadi, larutan yang isotonik dengan NaCl 0,3 M adalah larutan glukosa 0,6 M.

13. Jawaban: d

Untuk 100 gram larutan: a. Massa NaOH = 4

Jadi, larutan NaOH 4% akan membeku pada suhu –3,88°C.

Jadi, massa NaCl yang harus dilarutkan sebesar 8,775 g.

Jadi, massa molekul realtif zat nonelektrolit tersebut sebesar 60 gram/mol.

16. Jawaban: c

Jadi, tekanan osmotik larutan NaCl sebesar 15,14 atm.

17. Jawaban: d

17,4 gram K2SO4 dilarutkan ke dalam 250 gram air (Kb air = 0,52°C/molal)

Untuk larutan elektrolit berlaku rumus: ΔTb = m · Kb · i

(7)

6 Koligatif Larutan

K2SO4 termasuk elektrolit kuat (terionisasi sempurna, α = 1), jadi:

K2SO4 → 2K+ + SO 4

+2, jadi n = 3

i = {1 + (3 – 1)1} i = 3

ΔTb= m · Kb · i = (1.000

250 × 17,4

174) × 0,52 × 3

= 0,624°C

Jadi, larutan mempunyai kenaikan titik didih sebesar 0,624°C dibandingkan air.

18. Jawaban: e

Untuk larutan NaCl (elektrolit) akan terurai menurut reaksi:

NaCl Na+ + Cl (n = 2)

Penurunan titik beku: n = 2, valensi 1, m = 0,4 m

ΔTf= m · Kf {1 + (n – 1) α} 1,488 = 0,4 · 1,86 {1 + (2 – 1) α} 1,488= 0,744 (1 + α)

α= 1

Jadi, derajat ionisasi NaCl dalam larutan sebesar 1. 19. Jawaban: e

Tekanan osmotik sama jika jumlah zat terlarut sama.

NaCl → Na+ + Cl

Jumlah ion 0,1 mol NaCl 500 mL : 2 [ion] = 2 × 0,1 × 0,51 = 0,4 mol/L

Konsentrasi larutan yang lain sebagai berikut. a. [ion KCl] = 2 × 0,2 × 0,11 = 4

b. [molekul glukosa] = 0,1 × 0,51 = 0,2 c. [molekul sukrosa] = 0,3 × 0,51 = 0,6 d. [ion KCl] = 2 × 0,1 × 1

1 = 0,2

e. [molekul urea] = 0,4 × 1

1 = 0,4

Jadi, larutan yang isotonik dengan NaCl tersebut adalah larutan urea 0,4 mol dalam 1.000 mL air. 20. Jawaban: e

Larutan tersebut diukur pada keadaan yang sama saat 6 gram zat X dilarutkan dalam 12 liter gas etana pada tekanan 38 cmHg.

Larutan dalam etana

π = 38 cmHg = 380 mmHg = 0,5 atm π = M · R · T

0,5 = 306 × 121 × 0,082 × T T = 365,85 K

Larutan dalam benzena

π =19 cmHg = 190 mmHg = 0,25 atm π = M · R · T

0,25 =

r 4 M X ×

1.000

5.000 × 0,082 × 365,85

Mr zat X = 95,9 ≈ 96

Jadi, Mr zat X adalah 96 gram/mol. B. Uraian

1. nair = np = 990

18 = 55

P = Xp · P°

= p

p t n n +n · P°

17,37 =

t 55 55+n × 18

955,35 + 17,37 nt= 990 17,37 nt= 34,65

nt= 2 nt= nzat X

2 =

r 120

M

Mr= 60

Jadi, massa molekul relatif zat X sebesar 60 g/mol. 2. ΔTb = (100,65 – 100)°C = 0,65°C

Misal kadar gula dalam larutan = a% dalam 100 gram larutan:

a. massa gula = a

100 × 100 gram = a gram

b. massa air = (100 – a) gram ΔTb =

r m M ×

1.000 p × Kb

0,65 = 342a × (1001.000a) × 0,52 0,4275 = (100aa)

42,75 – 0,4275a = a 1,4275a = 42,75

a = 29,95 = 30

Jadi, kadar gula dalam larutan 30%. 3. ΔTb = 101,3 – 100 = 1,3°C

ΔTb =

r m M ×

1.000 p × Kb

1,3 =

r 90 M ×

1.000

200 × 0,52

Mr = 180

Rumus molekul = (CH2O)n Mr= (12 + (2 × 1) + 16) × n 180 = 30 × n

n = 6

(8)

4. K2SO4 → 2K+(aq) + SO

42–(aq) n = 3

K2SO4 terionisasi sempurna, berarti α = 1. ΔTb= (m · Kb) i

= (m · Kb) {1 + (n – 1) α}

= 0,1 m × 0,52°Cm–1 × {1 + (3 – 1)1}

= 0,156°C

Titik didih larutan = (100 + 0,156)°C = 100,156°C

5. NaCl → Na+ + Cl; n = 2

π= {1 + (n – 1)α} ×

r m M ×

1

V × R × T

17,28 = {1 + (2 – 1)0,8} × 58,5m × 0,51 × 0,082 × 300 17,28 = (1,8) × 58,5m × 2 × 24,6

m = 1,8 2 24,617,28 58,5× ×× = 11,4 gram

Jadi, massa NaCl yang dilarutkan sebanyak 11,4 gram.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c

Untuk 100 gram larutan NaCl, massa NaCl = 10

100 × 100 gram = 10 gram. m =

r m M ×

1.000 p

= 10

58,5 × 1.000

90

= 1,89 = 1,90 m

Jadi, molalitas larutan NaCl sebesar 1,90 m. 2. Jawaban: b

Untuk 100 gram larutan etanol, massa etanol (C2H5OH) = 10020 × 100 g

= 20 g.

Massa pelarut = (100 – 20) g = 80 g

m=

r m M ×

1.000 p

= 2046 × 1.00080 = 5,43

Jadi, molalitas larutan etanol 20% massa adalah 5,43 molal.

3. Jawaban: c

Sifat koligatif larutan merupakan sifat fisik larutan yang bergantung dari banyaknya zat terlarut yang ada dalam larutan (molalitasnya), tetapi tidak bergantung pada jenis zat yang dilarutkan. 4. Jawaban: d

Adanya zat terlarut nonvolatil dalam suatu pelarut cair mengakibatkan penurunan tekanan uap jenuh.

Semakin besar konsentrasi zat terlarut nonvolatil yang ditambahkan, semakin besar penurunan tekanan uap jenuh yang teramati atau semakin kecil tekanan uap jenuh. Jadi, urutan larutan yang mempunyai tekanan uap dari yang paling kecil hingga paling besar yaitu R, Q, T, P, dan S. 5. Jawaban: a

Besar penurunan titik beku sebanding dengan konsentrasi molal (m). Semakin kecil penurunan titik beku larutan, maka titik beku larutan tersebut semakin tinggi sehingga titik beku tertinggi dimiliki larutan dengan konsentrasi molal (m) terkecil, yaitu pada glukosa 0,05 m.

6. Jawaban: a ρair = 1 g/mL

Jika volume air = 1 L, massa air = 1.000 gram ΔTb=

r

massa sukrosa M sukrosa ×

1.000 p × Kb

0,15 = 228342 × 1.0001.000 × Kb Kb= 0,22°C/m

Jadi, besarnya Kb sukrosa 0,22°C/m. 7. Jawaban: b

ΔTb= Tb – Tb° = 100,65 – 100 = 0,65

ΔTb =

r m M ×

1.000 p × Kb

0,65 = m

180 × 1.000

2.000 × 0,52

m = 450 gram

(9)

8 Koligatif Larutan

Jadi, titik didih larutan = 100°C + 2,5°C = 102,5°C. 9. Jawaban: e

Jadi, massa molekul relatif (Mr) zat X adalah 138. 11. Jawaban: b

Jadi, massa zat nonelektrolit tersebut sebanyak 3 gram.

12. Jawaban: e

Penambahan etilen glikol ke dalam radiator mobil untuk menurunkan titik beku air dalam radiator.

Proses desalinasi air laut merupakan proses mengubah air laut menjadi air tawar dengan cara memisahkan garamnya. Proses desalinasi dapat dilakukan dengan teknik osmosis balik dengan tekanan tinggi. Proses ini menggunakan membran berskala molekul untuk memisahkan air dari pengotornya.

Jadi, tekanan osmotik larutan CdSO4 sebesar 4,3 atm.

14. Jawaban: b

1) K – L: perubahan titik beku larutan 2) K – R: proses mencair larutan 3) T – M: proses menguap pelarut 4) M – N: perubahan titik uap larutan 5) T – R: perubahan titik tripel larutan 15. Jawaban: e

(10)

Pelarut ditambah 250 gram p = (750 + 250) gram

= 1.000 gram ΔTb= 540

180 × 1.000

p × 0,52

= 1,56°C

Tb larutan = Tb larutan + ΔTb = 100 + 1,56°C = 101,56°C

Jadi, setelah ditambah pelarut (air), titik didih larutan mengalami penurunan menjadi 101,56°C. 17. Jawaban: b

ΔTb = (102,6 – 100)°C = 2,6°C Mr Ca(OH)2 = 74

ΔTb=

r m M ×

1.000

p × Kb × {1 + (n – 1)α}

2,6 = 3774 × 1.000250 × 0,52 × {1 + (3 – 1)α} 2,6 = 1,04 × {1 + 2α}

2,6 = 1,04 + 2,08α α= 2,081,56 = 0,75 %α = 0,75 × 100% = 75%

Jadi, derajat ionisasi basa (Ca(OH)2) sebesar 75%. 18. Jawaban: a

Untuk larutan gula dalam air: ΔTb= 105,2 – 100 = 5,2°C

mgula= 1 · 1.000

100 = 10 m

ΔTb= mgula · Kb 5,2 = 10 · Kb

Kb= 0,52 (pelarut air)

Untuk larutan alkohol dalam air, pelarutnya adalah air, Kb = 0,52.

Kenaikan titik didih = ΔTb = 5,2.

Misalkan alkohol yang dilarutkan dalam 100 gram air = x mol, maka:

ΔTb= malkohol · Kb 5,2 = x · 1.000

100 · 0,52

x = 1 mol

Jadi, alkohol yang dilarutkan dalam air sebanyak 1 mol.

19. Jawaban: a

mol urea = 3060 = 0,5 mol mol air = 1881 = 4,5 mol

Xurea = mol ureamol urea+mol air = 0,50,5+4,5 = 0,10

Jadi, fraksi mol urea dalam larutan sebesar 0,1. 20. Jawaban: d

P° = 31,8 mmHg X = 0,056 mol

Tekanan uap jenuh larutan = tekanan uap pelarut ΔP = X · P°

ΔP = 0,056 × 31,8 = 1,7808 Tekanan uap larutan = 31,8 – 1,78

= 30,02 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan sebesar 30,02 mmHg. 21. Jawaban: b

ΔTf =

r m M ·

1.000 p · Kf

ΔTf = 18

180 · 1.000

500 · 1,8

ΔTf = 0,36°C

ΔTf = titik beku pelarut – titik beku larutan 0,36 = 0° – titik beku larutan

titik beku larutan = –0,36°C

Jadi, larutan akan membeku pada suhu –0,36°C. 22. Jawaban: d

Tekanan osmotik (π) dihitung dengan rumus: π = M ·V1· R · T

Jika volume semua larutan sama, misal dianggap 1 liter dan suhu perhitungan adalah tetap, tekanan osmotik berbanding lurus dengan jumlah mol zat terlarut. Semakin besar mol zat terlarut, tekanan osmotik semakin besar. Jadi, tekanan osmotik dari yang paling rendah hingga paling besar yaitu larutan S, P, T, Q, dan R. Larutan S mempunyai tekanan osmotik paling rendah karena mempunyai zat terlarut paling sedikit.

23. Jawaban: d

Jika ke dalam suatu pelarut dilarutkan suatu zat terlarut, titik didih larutan yang terbentuk akan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni. Hal ini disebut kenaikan titik didih (ΔTb). Untuk zat terlarut elektrolit besar, kenaikan titik didih dapat dihitung sebagai berikut.

ΔTb = m × Kb × i =

r m M ×

1.000

p × Kb × i

(11)

10 Koligatif Larutan Untuk Fe2(SO4)3:

n = 5, Mr = 400, dan α diketahui = 0,8 ΔTb= 1.000

500 × 40

400 × 0,52 × {1 + (5 – 1)0,8}

= 0,437°C

Jadi, kenaikan titik didih larutan sebesar 0,437°C. 24. Jawaban: b

ΔTf = Tf° – Tf

Larutan urea termasuk nonelektrolit ΔTf = Kf · m. Larutan KOH, BaCl2, dan NaNO2 termasuk elektrolit, Tf = kf · m · i untuk larutan encer, harga M dianggap sama dengan m.

1) KOH 1 M → Tf = Tf° – Kf (1)(2) = Tf° – 2 Kf 2) BaCl2 1 M → Tf = Tf° – Kf (1)(3) = Tf° – 3 Kf 3) Urea 2 M → Tf = Tf° – Kf (2) = Tf° – 2 Kf 4) NaNO2 2 M → Tf = Tf° – Kf (2)(2) = Tf° – 4 Kf Jadi, larutan yang mempunyai titik beku sama yaitu larutan KOH (1) dan larutan urea (3).

25. Jawaban: b

Massa = ρ × volume = 2,53 g/L × 0,2 L = 0,506 gram π = 720 mmHg = 0,947 atm T = 55°C + 273 = 328 K

π= M · R · T π=

r massa M alkana ×

1.000

volume larutan × R × T

0,947 =

r 0,506 M alkana ×

1.000

200 × 0,082 × 328

Mr alkana = 71,8 = 72 Rumus alkana: CnH2n + 2

CnH2n + 2= 72 n(Ar C) + {(2n + 2)(Ar H)} = 72 12n + {(2n + 2)(1)} = 72 12n + 2n + 2 = 72 14n = 70 n = 5

Jadi, rumus molekul gas alkana tersebut C5H12. 26. Jawaban: d

Tekanan osmotik dirumuskan dengan π = M · R · T, di mana M =

r gram

M · 1.000

mL atau M = mol

V , V dalam

liter. Jika R = 0,082 L · atm · mol–1 K–1 dan T =

tetap maka π = Volumemol .

1) π = 0,20,1 = 0,5 atm 2) π = 0,10,1 = 1 atm 3) π = 0,20,3 = 0,67 atm

4) π = 0,20,1 = 2 atm 5) π = 0,250,1 = 0,4 atm

Jadi, tekanan osmotik terbesar terdapat pada larutan 4), yaitu sebesar 2 atm.

27. Jawaban: d

Tekanan uap larutan diperoleh dari rumus P = P° – ΔP. Semakin besar jumlah partikel zat terlarut dalam jumlah mol pelarut yang sama, tekanan uap larutannya semakin kecil. Di antara pilihan jawaban tersebut larutan yang memiliki jumlah partikel zat terlarut terbanyak adalah gambar 1) sehingga tekanan uap larutan terkecil terdapat pada larutan nomor 1). Urutan tekanan uap larutan dari yang kecil ke yang besar yaitu 1) < 3) < 2) < 5) < 4). Jadi, tekanan uap larutan terbesar terdapat pada larutan nomor 4).

28. Jawaban: a ΔTb = m · Kb

Jadi, kenaikan titik didih larutan (ΔTb) = Kb apabila m (molalitas larutan) = 1 molal.

29. Jawaban: a i = 1 + (n – 1) α 3 = 1 + (n – 1) 1 n – 1 = 2

n = 3

ΔTb = (101,5 – 100)°C = 1,5°C ΔTb =

r m M ·

1.000 p · Kb · i

1,5 =

r 18,8

M · 1.000

200 · 0,52 · 3

Mr= 97,76 ≈ 98

Jadi, senyawa tersebut mempunyai n = 3 dan Mr = 98.

H2SO4; n = 3 dan Mr = 98 HNO3; n = 2 dan Mr = 63 NaOH; n = 2 dan Mr = 40 CaCl2; n = 3 dan Mr = 111 Ba(OH)2; n = 3 dan Mr = 171 Jadi, senyawa tersebut H2SO4. 30. Jawaban: e

Meskipun kedua larutan mempunyai molalitas yang sama, tetapi penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan garam lebih besar daripada larutan gula. Hal ini karena larutan garam merupakan larutan elektrolit kuat yang dapat terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl.

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl(aq)

(12)

Adapun dalam larutan gula (nonelektrolit) tidak dapat terionisasi.

C12H22O11(s) → C12H22O11(aq)

Dengan demikian, dalam larutan gula hanya terdapat 1 mol gula.

B. Uraian

Jadi, larutan mendidih pada suhu 100,42°C.

2. Jumlah mol MgCl2 = 1 1g

95 g mol− = 0,011 mol

Molalitas larutan = 0,011mol0,5 kg = 0,022 mol kg–1

Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter karena ρair = 1 kg/L.

Titik didih larutan = 100 + 0,032°C = 100,032°C b. ΔTf = Kf · m · i

= 1,86 · 0,022 · 2,8 = 0,115°C

Titik beku larutan = 0 – 0,115°C = –0,115°C

c. Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/liter.

M formamid mol

ΔP = P° – P = Xt × P°

Untuk larutan encer, harga nt sangat kecil dibandingkan np. Oleh karena itu, harga nt + np dapat dianggap sama dengan np saja sehingga Xt = t

Jadi, berat molekul formamid 45,45 g mol–1.

4. P° = 18 mmHg

Jadi, penurunan tekanan uap jenuh larutan pada suhu 20°C tersebut sebesar 4,5 mmHg.

5. pH = 13

pOH = 14 – 13 =1 [OH–] = 0,1 M

Hasil pengujian daya hantar listrik larutan menunjukkan adanya banyak gelembung gas pada kedua elektrode dan nyala lampu yang terang → larutan elektrolit kuat → larutan basa kuat. Rumus basa kuat n = jumlah partikel (ion).

untuk larutan basa kuat i = n = 1+b

Rumus kenaikan titik didih larutan elektrolit kuat: ΔTb = Kb · m · i

Tb Tb° = Kb · m · i

(13)

12 Koligatif Larutan n = M · V

n = 0,05 × 0,4 n = 0,02 mol

Basa dari logam X dengan valensi basa = 2, mempunyai rumus molekul X(OH)2.

Massa X(OH)2= 3,42 gram massa X(OH)2= n × Mr X(OH)2

3,42 = 0,02 × Mr X(OH)2 Mr X(OH)2= 171

Ar X + 2(ArO + Ar H) =171 Ar X + 2( 16 + 1) = 171 Ar X = 171 – 34

Ar X = 137 (merupakan Ar Ba)

Jadi, rumus molekul basa dari logam X tersebut adalah Ba(OH)2.

6. massa sukrosa = 6,84 gram Mr sukrosa = 342

R = 0,082 L atm mol–1K–1

Vlarutan = 2 L

Tlarutan = 25 + 273 = 298 K π = M × R × T

=

r m M ×

1

V × R × T

= 6,84

342 × 1

2 × 0,082 × 298

= 0,24 atm

Jadi, tekanan osmotik larutan sukrosa sebesar 0,24 atm.

7. ΔTb= m · Kb =

r m M ·

1.000 p · Kb

(100,26 – 100) =

r 3 M ·

1.000 100 · 0,52

0,26 =

r 3 · 5,2

M

Mr= 3 · 5,20,26 = 60

Jadi, massa molekul relatif zat 60. 8. p = 300 ml × 1 g/ml = 300 gram

CH3COOH → n = 2

Mr CH3COOH = 12 + (3 × 1) + 12 + (2 × 16) + 1 = 60

ΔTf=

r g M ·

1.000

p · Kf {1 + (2 – 1) α}

0 – (–7,03) = 40

60 · 1.000

300 · 1,86 · {1 + (2 – 1) α}

7,03 = 4,133 (1+ α) α= 4,1337,03 – 1

= 0,7 = 70%

Jadi, derajat ionisasi asam asetat sebesar 70%. 9. ΔTb = (100,416 – 100)°C = 0,416°C

Misal: massa glukosa = x gram massa urea = (27 – x) gram ΔTb= {

r

massa glukosa M glukosa ×

1.000 p × Kb}

+ {

r massa urea

M urea × 1.000

p × Kb}

0,416 = {(180x ) + (2760−x)} × 1.000250 × 0,52 0,416 = x 81 3x

180

+ −

× 2,08 74,88 = –4,16x + 168,48 4,16x = 93,6

x = 22,5 gram

Massa glukosa = x = 22,5 gram

Massa urea = (27 – x) = 27 – 22,5 = 4,5 gram Massa glukosa : urea = 22,5 : 9,5 = 5 : 1

Jadi, perbandingan antara massa glukosa dan urea adalah 5 : 1.

10. Larutan hipotonik merupakan larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih rendah.

Larutan H2SO4 0,3 M π= 0,3 · R · T · i

= 0,3 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,9 · R · T

Larutan hipotonik berarti larutan yang memiliki tekanan osmotik kurang dari 0,9 RT.

a. Glukosa 0,9 M → nonelektrolit π= 0,9R · T (isotonik)

b. KNO3 0,6 M → n = 2 π= 0,6 · R · T · {1 + (2 – 1)1}

= 1,2R · T (hipertonik) c. urea 0,3 M → nonelektrolit

π= 0,3R · T (hipotonik) d. Na2SO4 0,2 M → n = 3

π= 0,2 · R · T · {1 + (3 – 1)1} = 0,6R · T (hipotonik)

(14)

Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Setelah mempelajari bab ini, peserta didik mampu:

1. menyetarakan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi dan setengah reaksi (ion elektron); 2. menyimpulkan ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan berdasarkan hasil pengamatan;

3. menjelaskan susunan, fungsi setiap bagian, serta penerapan sel Volta dalam kehidupan sehari-hari; 4. menghitung potensial sel berdasarkan data potensial standar;

5. menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi dan cara pencegahannya; 6. menerapkan konsep hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis;

7. menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian suatu logam. Berdasarkan pengetahuan dan keterampilan yang dikuasai, peserta didik mampu:

1. menghargai dan mensyukuri reaksi redoks sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa dengan menerapkannya untuk mempermudah pemenuhan kebutuhan sehari-hari;

2. berperilaku disiplin, tanggung jawab, teliti, jujur, kerja sama, saling menghargai, dan santun.

Persamaan Reaksi Redoks Sel Elektrokimia Korosi

• Mendiskusikan perubahan warna akibat reaksi reduksi oksidasi.

• Mendiskusikan penyetaraan reaksi redoks dengan metode setengah reaksi dan bilangan oksidasi.

• Mengamati dan mendiskusikan video mengenai penyepuhan logam.

• Merancang percobaan mengenai reaksi spontan.

• Mengamati reaksi redoks spontan berdasarkan percobaan. • Menentukan E°sel berdasarkan

data.

• Merancang percobaan mengenai elektrolisis.

• Mengamati perubahan-perubahan yang terjadi pada elektrolisis melalui kegiatan praktikum.

• Mendiskusikan faktor-faktor yang memengaruhi korosi berdasarkan gambar.

• Mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya korosi melalui kegiatan praktikum. • Menyajikan artikel mengenai korosi dan penyepuhan logam.

• Mensyukuri terjadinya reaksi redoks dan elektrokimia di alam sebagai karunia Tuhan Yang Maha Esa dan memanfaatkannya dengan bijaksana.

• Berperilaku disiplin, tanggung jawab, teliti, jujur, kerja sama, saling menghargai, dan santun saat mengerjakan tugas, berdiskusi, dan melakukan pengamatan.

• Mampu menjelaskan penyetaraan persamaan reaksi redoks dengan cara bilangan oksidasi dan setengah reaksi (ion elektron). • Mampu menjelaskan ciri reaksi redoks yang berlangsung spontan.

• Mampu menjelaskan susunan, fungsi setiap bagian, serta penerapan sel Volta dalam kehidupan sehari-hari. • Mampu menghitung potensial sel berdasarkan data potensial sel standar.

• Mampu menerapkan hukum Faraday dalam perhitungan sel elektrolisis. • Mampu menuliskan reaksi elektrolisis pada penyepuhan dan pemurnian logam. • Mampu menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi korosi dan cara pencegahannya. • Mampu menyajikan artikel mengenai korosi dan penyepuhan logam.

• Mampu menyajikan hasil rancangan percobaan dan laporan praktikum mengenai reaksi redoks spontan. • Mampu menyajikan hasil rancangan percobaan dan laporan praktikum mengenai elektrolisis.

(15)

14 Reaksi Redoks dan Elektrokimia A. Pilihan Ganda

1. Jawaban: b 1) SO42– → S2–

Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena melepaskan oksigen.

2) 2Cr2O72– → 2CrO 42– +6 –2 +6 –2

Reaksi tersebut bukan reaksi oksidasi karena biloks Cr tidak mengalami perubahan (tetap). 3) Mg → Mg2+ + 2e

Reaksi di atas merupakan reaksi oksidasi karena reaksi tersebut melepaskan elektron. 4) S2O32– S

4O62– +2 –2 +2,5–2

Reaksi tersebut merupakan reaksi oksidasi karena terjadi kenaikan bilangan oksidasi pada atom S.

2. Jawaban: b

Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

0 –1 +1

reduksi oksidasi

Zat yang mengalami reaksi disproporsionasi (autoredoks) adalah klor (Cl). Bilangan oksidasi klor (Cl) semula 0 berubah menjadi –1 dan +1. 3. Jawaban: e

Unsur klor dalam senyawa tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi apabila memiliki bilangan oksidasi –1 atau +7.

Pada ion ClO–

biloks ClO–= (1 × biloks Cl) + (1 × biloks O)

–1 = (1 × biloks Cl) + (1 × (–2)) –1 = biloks Cl + (–2)

biloks Cl = +1 Pada ion ClO4

biloks ClO4= (1 × biloks Cl) + (4 × biloks O)

–1 = (1 × biloks Cl) + (4 × (–2)) –1 = biloks Cl + (–8)

biloks Cl = +7

Biloks Cl pada ion Cl– adalah –1.

Unsur Cl yang tidak dapat mengalami reaksi disproporsionasi (autoredoks) adalah pada ion ClO4

dan Cl–.

4. Jawaban: d

1) H2 + Cl2 → 2HCl

0 0 +1–1

oksidasi reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 2) CuO + C → Cu + CO

+2 –2 0 0 +2–2

reduksi

oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 3) CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

+2–2 +1–1 +2 –1 +1 –2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena tidak ada unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

4) SnCl2 + I2 + 2HCl → SnCl4 + 2HI

+2 0 +4 –1

oksidasi reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 5) MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2

+4 –1 +2 0

reduksi

oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 5. Jawaban: e

1) Senyawa NO

biloks NO = (1 × biloks N) + (1 × biloks O) 0 = (1 × biloks N) + (1 × (–2)) 0 = biloks N + (–2)

biloks N = +2 2) Senyawa KNO3

biloks KNO3= (1 × biloks K) + (1 × biloks N) + (3 × biloks O)

0 = (1 × (+1)) + (1 × biloks N) + (3 × (–2))

0 = 1 + biloks N + (–6) biloks N = +5

3) Senyawa NH4Cl

biloks NH4Cl = (1 × biloks N) + (4 × biloks H) + (1 × biloks Cl)

0 = (1 × biloks N) + (4 × (+1)) + (1 × (–1))

(16)

4) Senyawa N2O3

biloks N2O3= (2 × biloks N) + (3 × biloks O) 0 = (2 × biloks N) + (3 × (–2)) 0 = (2 × biloks N) + (–6) 2 × biloks N = +6

biloks N = 6

2

+ = +3 5) Senyawa N2H4

biloks N2H4= (2 × biloks N) + (4 × biloks H) 0 = (2 × biloks N) + (4 × (+1)) 0 = (2 × biloks N) + 4

2 × biloks N = –4 biloks N = 4

2

− = –2 6. Jawaban: e

1) Ion MnO4

biloks MnO4= (1 × biloks Mn) + (4 × biloks O)

–1 = (1 × biloks Mn) + 4 × (–2)) –1 = biloks Mn + (–8)

biloks Mn = +7 2) Ion SbO33–

biloks SbO33–= (1 × biloks Sb) + (3 × biloks O)

–3 = (1 × biloks Sb) + (3 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–6)

biloks Sb = +3 3) Ion Fe(CN)63–

biloks Fe(CN)63–= (1 × biloks Fe) + (6 × biloks

CN)

–3 = (1 × biloks Fe) + (6 × (–1)) –3 = biloks Fe + (–6)

biloks Fe = +3 4) Ion Cr2O72–

biloks Cr2O72–= (2 × biloks Cr) + (7 × biloks O)

–2 = (2 × biloks Cr) + (7 × (–2)) –2 = (2 × biloks Cr) + (–14) 2 × biloks Cr = +12

biloks Cr = 12

2

+

= +6 5) Ion SbO43–

biloks SbO43–= (1 × biloks Sb) + (4 × biloks O)

–3 = (1 × biloks Sb) + (4 × (–2)) –3 = biloks Sb + (–8)

biloks Sb = +5 7. Jawaban: d

1) NaOH + HCl → NaCl + H2O

+1–2+1 +1–1 +1–1 +1–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. 2) AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3

+1 +5–2 +1 –1 +1 –1 +1 +5–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi.

3) Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2 + CO2

+1 +4–2 +1+6–2 +1+6–2 0 +4–2 reduksi

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut hanya terdapat penurunan bilangan oksidasi (reaksi reduksi).

4) Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe

+3 –2 0 +3 –2 0

oksidasi reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. 5) Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2 + 2KNO3

+2 +5–2 +1–1 +2–1 +1+5–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. 8. Jawaban: c

2NaCl(aq) + H2O(A)→ Cl2(g) + H2(g) + NaOH(aq) –1 × (2) +1 × (2) 0 × (2) 0 × (2)

= –2 = +2 = 0 = 0

+2

–2

Sehingga menjadi:

2NaCl(aq) + 2H2O(A) → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq) Menyamakan unsur lain.

2NaCl(aq) + 2H2O(A) → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq) Jadi, koefisien a = 2, b = 1, dan c = 1.

9. Jawaban: c

Cr2O72–+ H+ + 2Cl–→ 2Cr3++ H

2O + Cl2 +6 × (2) –1 × (2) +3 × (2) 0 × (2)

= +12 = –2 = +6 = 0

–6 (× 1)

+2 (× 3)

sehingga menjadi:

Cr2O72–+ H+ + 6Cl–→ 2Cr3++ H

2O + 3Cl2

Menyamakan unsur yang lain. Cr2O72–+ 14H+ + 6Cl–→ 2Cr3++ 7H

2O + 3Cl2

Jadi, koefisien a = 1, b = 14, c = 6, dan d = 2, e = 7, dan f = 3.

10. Jawaban: a Cr2O72–(aq) + AsO

33–(aq) → 2Cr3+(aq) + AsO43–(aq)

+6 × (2) +3 +3 × (2) +5

= +12 = +6

–6 (× 1)

+2 (× 3)

sehingga menjadi Cr2O72–(aq) + 3AsO

(17)

16 Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Disetarakan dengan menambah H+ dan H 2O.

Cr2O72–(aq) + 3AsO

33–(aq) + 8H+(aq) → 2Cr3+(aq) +

3AsO43–(aq) + 4H 2O(A)

Jadi, perbandingan banyaknya mol antara ion Cr2O72– dengan AsO

43– setelah disetarakan adalah

1 : 3. B. Uraian

1. a. CuO + H2 → Cu + H2O

+2 0 0 +2

Bilangan oksidasi Cu berubah dari +2 menjadi 0. Bilangan oksidasi H2 berubah dari 0 menjadi +2. b. Zat yang bertindak sebagai reduktor adalah zat mengalami oksidasi atau kenaikan bilangan oksidasi. Pada reaksi tersebut zat yang bertindak sebagai reduktor adalah H2. Zat yang bertindak sebagai oksidator adalah zat yang mengalami reduksi atau penurunan bilangan oksidasi. Pada reaksi tersebut, zat yang berfungsi sebagai oksidator adalah CuO. Hasil reduksi adalah Cu dan hasil oksidasi adalah H2O.

2. Reaksi:

MnO4(aq) + H+(aq) + H

2C2O4(aq) → Mn2+(aq) +

H2O(A) + CO2(g)

Oksidasi: H2C2O4(aq) → 2CO2(g) + 2H+(aq) + 2e

(× 5) Reduksi : MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5e– → Mn2+(aq)

+ 4H2O(A) (× 2)

sehingga menjadi:

Oksidasi: 5H2C2O4(aq) → 10CO2(g) + 10H+(aq) +

10e–

Reduksi : 2MnO4(aq) + 16H+(aq) + 10e– →

2Mn2+(aq) + 8H 2O(A)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 2MnO4(aq) + 6H+(aq) + 5H

2C2O4(aq)

2Mn2+(aq) + 8H

2O(A) + 10CO2(g)

Jadi, nilai a, c, e, dan f secara berturut-turut adalah 2, 5, 8, dan 10.

3. Reaksi: Fe2+(aq) + Cr

2O72–(aq) → Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq)

Oksidasi: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e(× 6)

Reduksi : Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6e– → 2Cr3+(aq)

+ 7H2O(A) (× 1)

sehingga menjadi:

Oksidasi: 6Fe2+(aq) → 6Fe3+(aq) + 6e

Reduksi : Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) + 6e– →

2Cr3+(aq) + 7H 2O(A)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 6Fe2+(aq) + Cr

2O72–(aq) + 14H+(aq)

6Fe3+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H 2O(A)

Berdasarkan reaksi di atas dapat diketahui bahwa perbandingan antara koefisien Fe2+ dan Cr

2O72–

adalah 6 : 1 sehingga setiap 1 mol Cr2O72– dapat

mengoksidasi 6 mol Fe2+.

4. P(s) + NO3(aq) PO

43–(aq) + NO(g)

(suasana asam)

Oksidasi: P(s) + 4H2O(A) → PO43–(aq) + 8H+(aq) + 5e

(× 3) Reduksi : NO3(aq) + 4H+(aq) + 3e–→ NO(g) + 2H

2O(A)

(× 5) sehingga menjadi:

Oksidasi: 3P(s) + 12H2O(A)→ 3PO43–(aq) + 24H+(aq)

+ 15e–

Reduksi : 5NO3(aq) + 20H+(aq) + 15e–→ 5NO(g) +

10H2O(A)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 3P(s) + 2H2O(A) + 5NO3(aq) → 3PO

43–(aq)

+ 4H+(aq) + 5NO(g)

5. a. Metode setengah reaksi

Oksidasi : Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e(× 5)

Reduksi : MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5e– →

Mn2+(aq) + 4H

2O(A) (× 1)

Sehingga menjadi:

Oksidasi : 5Fe2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e

Reduksi : MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5e– →

Mn2+(aq) + 4H 2O(A)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 5Fe2+(aq) + MnO

4–(aq) + 8H+(aq)

5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H 2O(A)

b. Metode bilangan oksidasi

MnO4(aq) + Fe2+(aq) → Mn2+(aq) + Fe3+(aq)

+7 +2 +2 +3

–5 (× 1)

+1 (× 5)

Sehingga menjadi:

MnO4(aq) + 5Fe2+(aq)→ Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq)

Disetarakan dengan menambah H+ dan H 2O.

MnO4(aq) + 5Fe2+(aq) + 8H+(aq) → Mn2+(aq)

(18)

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: b

Pada sel Galvani (sel Volta) terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik. Sebaliknya, perubahan energi listrik menjadi energi kimia terjadi pada sel elektrolisis.

2. Jawaban: e

1) Mn | Mn2+ || Ag+ | Ag

Oksidasi : Mn → Mn2+ + 2eE° = +1,20 volt (× 1)

Reduksi : Ag+ + e– → Ag E° = +0,80 volt (× 2)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Mn + 2Ag+ → Mn2+ + 2Ag

sel = +2,00 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan.

2) Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag

Oksidasi : Zn → Zn2+ + 2eE° = +0,76 volt (× 1)

Reduksi : Ag+ + e → Ag E° = +0,80 volt (× 2)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag

sel = +1,56 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan.

3) Mn | Mn2+ || Zn2+ | Zn

Oksidasi : Mn → Mn2+ + 2eE° = +1,20 volt

Reduksi : Zn2+ + 2e– → Zn E° = –0,76 volt

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : Mn + Zn2+ → Mn2+ + Zn

sel = +0,44 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan.

4) Zn | Zn2+ || In3+ | In

Oksidasi : 3Zn → 3Zn2+ + 6eE° = +0,76 volt

Reduksi : 2In3+ + 6e– → 2In E° = –0,34 volt

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 3Zn + 2In3+ → 3Zn2+ + 2In

sel = +0,42 volt Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai positif (+) sehingga reaksi berlangsung spontan.

5) In | In3+ || Mn2+ | Mn

Oksidasi : 2In → 2In3+ + 6eE° = +0,34 volt

Reduksi : 3Mn2+ + 6e– → 3Mn E° = –1,20 volt

––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 2In + 3Mn2+ → 2In3+ + 3Mn

sel = –0,86 volt

Berdasarkan perhitungan di atas diperoleh harga E° bernilai negatif (–) sehingga reaksi berlangsung tidak spontan.

3. Jawaban: b

Mencari potensial standar P | P2+ || S2+ | S

P | P2+ || Q2+ | Q

sel = +2,46 volt (tetap)

R | R2+ || Q2+ | Q

sel = +1,56 volt (dibalik)

R | R2+ || S2+ | S

sel = +1,10 volt (tetap)

sehingga menjadi: P | P2+ || Q2+ | Q

sel = +2,46 V

Q | Q2+ || R2+ | R

sel = –1,56 V

R | R2+ || S2+ | S

sel = +1,10 V

––––––––––––––––––––––––––––– P | P2+ || S2+ | S

sel = +2,00 V

4. Jawaban: b Reaksi:

Katode (reduksi) : Ag++ e Ag E° = +0,80 V

(× 2) Anode (oksidasi): Zn → Zn2+ + 2eE° = +0,76 V

(× 1)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– + Reaksi sel (redoks) : 2Ag+ + Zn 2Ag + Zn2+

E°sel = +1,56 V

Diagram sel: Zn | Zn2+ || Ag+ | Ag

5. Jawaban: c

Diketahui notasi sel Al | Al3+ || Pb2+ | Pb.

Berdasarkan notasi sel tersebut dapat kita ketahui bahwa aluminium (Al) mengalami oksidasi, sedangkan timbal (Pb) mengalami reduksi. E°sel = E°katode – E°anode = E°Pb – E°Al 1,53 = E°Al – (–1,66)

Al = 1,53 – 1,66 = –0,13 V 6. Jawaban: c

a. AgNO3(aq)

Reaksi elektrolisis larutan AgNO3 AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO

3–(aq)

Katode : Ag+(aq) + e Ag(s)

Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O

2(g) + 4e–

Elektrolisis di atas menghasilkan endapan perak (Ag) di katode dan gas oksigen di anode. b. Na2SO4(aq)

Reaksi elektrolisis larutan Na2SO4 Na2SO4(aq) → 2Na+(aq) + SO

42–(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → H

2(g) + 2OH–(aq)

Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O

2(g) + 4e–

(19)

18 Reaksi Redoks dan Elektrokimia c. NaH(aq)

Reaksi elektrolisis larutan NaH NaH(aq) → Na+(aq) + H(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → H

2(g) + 2OH–(aq)

Anode : 2H+(aq) → H

2(g) + 2e–

Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan anode.

d. MgCl2(aq)

Reaksi elektrolisis larutan MgCl2 MgCl2(aq) → Mg2+(aq) + NO

Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan gas klorin di anode.

e. KI(aq)

Reaksi elektrolisis larutan KI KI(aq) → K+(aq) + I(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → H

2(g) + 2OH–(aq)

Anode : 2I–(aq) → I

2(s) + 2e–

Elektrolisis di atas menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan I2 di anode.

7. Jawaban: b

1) Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode C NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH(aq) + H 2(g)

Anode : 2Cl–(aq) → Cl

2(g) + 2e–

Gas hidrogen terbentuk di katode.

2) Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Cu CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO

42–(aq)

Katode : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

Anode : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e

Gas hidrogen tidak terbentuk.

3) Elektrolisis larutan BaCl2 dengan elektrode Pt BaCl2(aq) → Ba2+(aq) + 2Cl(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → 2OH–(aq) + H 2(g)

Anode : 2Cl–(aq) → Cl

2(g) + 2e–

Gas hidrogen terbentuk di katode.

4) Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Ag AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO

3–(aq)

Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s)

Anode : Ag(s)→ Ag+(aq) + e

Gas hidrogen tidak terbentuk.

Jadi, gas hidrogen dapat terbentuk pada sel elektro-lisis 1) dan 3).

8. Jawaban: a

Al2O3(A) → 2Al3+(A) + 3O2–(A)

Pada elektrolisis lelehan senyawa ion dengan elektrode inert (C), Al3+ direduksi di katode

sedangkan O2– dioksidasi di anode.

Katode : Al3+(A) + 3e– → Al(s)

Anode : 2O2–(A) → O

2(g) + 4e–

X merupakan anode (kutub positif) sehingga reaksi yang terjadi berupa 2O2–(A) O

2(g) + 4e–

9. Jawaban: e

Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode Pt. NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl(aq)

a. Larutan K2SO4 dengan elektrode Pt K2SO4(aq) → 2K+(aq) + SO

Elektrolisis larutan K2SO4 dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan gas oksigen di anode.

b. Larutan AgNO3 dengan elektrode Pt AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO

3–(aq)

Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s)

Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O

2(g) + 4e–

Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan perak di katode dan gas oksigen di anode.

c. Larutan CuSO4 dengan elektrode Pt CuSO4(aq) → Cu2+(aq) + SO

42–(aq)

Katode : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O

2(g) + 4e–

Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Pt menghasilkan endapan Cu di katode dan gas oksigen di anode.

d. Larutan KBr dengan elektrode Pt KBr(aq) → K+(aq) + Br(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → H

2(g) + 2OH–(aq)

Anode : 2Br–(aq) → Br

2(A) + 2e–

Elektrolisis larutan KBr dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan larutan bromin di anode.

e. Larutan NaI dengan elektrode Pt NaI(aq) → Na+(aq) + I(aq)

Katode : 2H2O(A) + 2e– → H

2(g) + 2OH–(aq)

Anode : 2I–(aq) → I

2(s) + 2e–

Elektrolisis larutan NaI dengan elektrode Pt menghasilkan gas hidrogen di katode dan endapan iodin di anode.

11. Jawaban: d

(20)

(nAg × Ar Ag) : (nCu × Ar Cu)

Jadi, muatan listrik yang diperlukan sebesar 19.300 C. 13. Jawaban: e

Jadi, logam tembaga (Cu) yang mengendap sebanyak 1,28 gram.

M2+ bukan logam aktif, sehingga kation direduksi

di katode. Anode bersifat inert (C), sedangkan anion dari sisa asam oksi sehingga air yang akan teroksidasi di anode.

Katode : M2+(aq) + 2e– → M(s)

Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e

Disamakan jumlah elektron sehingga menjadi Katode : 2M2+(aq) + 4e– → 2M(s)

Jadi, perbandingan massa atom relatif antara X dan Y adalah 1 : 2.

B. Uraian

1. Reaksi yang dapat berlangsung spontan adalah reaksi yang memiliki harga E°sel positif (+). Reaksi yang memiliki harga E°sel negatif (–) berlangsung tidak spontan.

(21)

20 Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Reaksi di atas tidak dapat berlangsung spontan karena E°sel bernilai negatif (–). 2. a. Li | Li+ || Zn2+ | Zn

3. Elektrode Pt merupakan elektrode inert. CuSO4(aq)→ Cu2+(aq) + SO

42–(aq)

Pada katode akan terjadi reduksi ion Cu2+ (bukan

logam aktif), sedangkan pada anode terjadi oksidasi H2O (SO42– merupakan sisa asam oksi).

Reaksi yang terjadi dalam sel tersebut adalah: Anode : 2H2O(A) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e

Elektrolisis larutan AgNO3 menggunakan elektrode Pt AgNO3(aq) → Ag+(aq) + NO

3–(aq)

Ag+ bukan logam aktif, sehingga kation direduksi

di katode. Anode (Pt) bersifat inert, sedangkan anion dari sisa asam oksi sehingga air yang akan teroksidasi di anode.

Katode : Ag+(aq) + e– → Ag(s)

Anode : 2H2O(A) → 4H+(aq) + O

2(g) + 4e–

Menyamakan jumlah elektron terlebih dahulu Katode : 4Ag+(aq) + 4e → 4Ag(s) Jumlah endapan di katode: eAg = A Agr Jadi, kuat arus yang diperlukan adalah 5,03 ampere dan endapan perak yang terdapat di katode adalah 6,75 gram.

5. Volume Al2O3 yang dihasilkan = luas permukaan × tebal = 5,0 × 102 × 1,0 × 10–3 cm3

Jadi, arus listrik yang dibutuhkan untuk meningkat-kan ketebalan lapisan oksida 1,0 × 10–3 cm adalah

(22)

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a

Logam yang direndam dalam air atau dicelupkan pada larutan asam cepat mengalami korosi. Dihubungkan dengan lempeng magnesium (Mg) merupakan cara mencegah korosi dengan perlindungan katodik, caranya dengan meng-hubungkan logam besi dengan logam pelindung yang memiliki E° lebih kecil. Logam pelindung ditanam di dalam tanah atau air yang berada di dekat logam yang akan dilindungi. Sel Volta raksasa akan terbentuk dengan logam pelindung sebagai anode. Perlindungan katodik biasanya digunakan untuk mencegah korosi pada pipa air, menara raksasa, dan baling-baling kapal laut. 2. Jawaban: d

SO2 dan NO2 merupakan oksida nonlogam yang dapat mengakibatkan korosi. Kedua oksida nonlogam ini apabila terkena uap air di udara akan membentuk asam sulfat (H2SO4) dan asam nitrat (HNO3). Ion-ion H+ dari kedua asam ini bersifat

korosif sehingga mampu merusak benda dari logam.

3. Jawaban: b

Pada proses perkaratan besi, salah satu bagian permukaan besi akan bertindak sebagai anode atau mengalami oksidasi menurut reaksi:

Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e

Elektron akan mengalir ke bagian permukaan besi yang bertindak sebagai katode.

O2 akan mengalami reduksi menurut reaksi: O2(g) + 4H+(aq) + 4e → 2H

2O(A)

O2(g) + 2H2O(A) + 4e– → 4OH–(aq)

Dengan demikian, H+ (asam) atau H

2O diperlukan

dalam perkaratan untuk mereduksi O2 pada katode. 4. Jawaban: c

Pada proses pelapisan besi dengan seng, besi (Fe) bertindak sebagai katode, sedangkan seng (Zn) bertindak sebagai anode. Zn akan mengalami oksidasi terlebih dahulu karena harga E°-nya lebih kecil daripada Fe. Hal ini dapat mencegah terjadinya korosi . Jika larutan elektrolitnya berupa ZnCl2, reaksinya sebagai berikut.

Anode (–) = Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e

Katode (+) = Zn2+(aq) + 2e → Zn(s)

Dengan demikian, Fe tidak mengalami oksidasi karena terlindungi oleh Zn.

5. Jawaban: b

Korosi besi dipengaruhi oleh uap air atau air dan oksigen. Larutan elektrolit serta zat terlarut yang dapat membentuk asam dapat mempercepat terjadinya korosi. Pada percobaan pertama dan kedua terbentuk karat karena ada oksigen dan air. Pada percobaan kedua, karat dapat lebih cepat terbentuk daripada percobaan pertama karena adanya asam sulfat. Pada percobaan ketiga tidak terbentuk karat karena kalsium klorida anhidrat dapat mengikat uap air di udara sehingga udara menjadi kering (udara tidak mengandung uap air yang memicu korosi). Pada percobaan keempat tidak terbentuk karat karena air yang sudah dididihkan akan kehilangan oksigen terlarut (tidak ada oksigen).

6. Jawaban: b

Besi akan berkarat jika teroksidasi. Agar besi tidak teroksidasi, besi dapat dilapisi dengan bahan yang lebih mudah teroksidasi daripada besi. Bahan yang dimaksud adalah Mg karena Mg memiliki potensial reduksi standar yang paling negatif sehingga paling mudah teroksidasi.

7. Jawaban: a

Prinsip pencegahan korosi dengan perlindungan katodik sebagai berikut.

1) Bahan yang dilindungi harus diletakkan di katode. 2) Logam di katode harus memiliki potensial reduksi lebih besar daripada logam di anode. 3) Logam katode harus mudah direduksi. 4) Logam anode harus mudah dioksidasi. 8. Jawaban: b

Logam yang dapat mencegah terjadinya korosi pada besi adalah logam yang harga E0 < E0 besi,

karena logam tersebut potensial elektrodenya lebih negatif. Logam tersebut adalah Al dan Zn. Jadi, besi tetap terlindungi karena dijadikan katode. 9. Jawaban: a

(23)

22 Reaksi Redoks dan Elektrokimia

Pelapisan dengan timah dapat mencegah korosi pada besi. Perlindungan dengan timah ini tidak terlalu menguntungkan, tetapi besi yang dilapisi dengan timah tampak lebih indah daripada besi yang dilapisi dengan zink (Zn).

10. Jawaban: a

Korosi pada pipa pengalir minyak bumi yang ditanam dalam tanah dapat dicegah menggunakan perlindungan katodik. Caranya dengan meng-hubungkan pipa dengan logam pelindung yang mempunyai E° lebih kecil dari E° pipa (besi). Pengecatan dilakukan untuk mencegah karat pada besi yang berada di udara terbuka, misalnya jembatan. Plastik digunakan untuk mencegah karat pada rak piring. Oli digunakan untuk mencegah karat pada mesin.

B. Uraian

1. Reaksi anodik : Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e

Reaksi katodik : Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s)

Reaksi sel : Fe(s) + Cu2+(aq)→ Fe2+(aq) + Cu(s)

2. Aluminium yang berkarat akan membentuk aluminium oksida (Al2O3) dengan cepat. Setelah terbentuk lapisan oksida yang tipis, perkaratan akan segera terhenti. Lapisan tersebut melekat kuat pada permukaan logam sehingga melindungi logam di bawahnya dari perkaratan lebih lanjut.

3. Logam yang melindungi besi dari korosi mempunyai harga potensial reduksi lebih kecil daripada harga potensial reduksi besi, yaitu logam Mg dan Zn. Oleh karena harga potensial reduksi kedua logam lebih kecil dari harga potensial reduksi besi, kedua logam akan teroksidasi terlebih dahulu sehingga besi terhindar dari korosi.

4. Aluminium merupakan bahan yang sangat baik untuk kemasan makanan karena aluminium tahan korosi. Aluminium dapat terhindar dari proses korosi lebih lanjut karena saat terjadi korosi dapat segera membentuk lapisan oksida di permukaan-nya.

5. Stainless steel lebih tahan karat dibandingkan logam penyusunnya (besi) karena stainless steel memiliki daya tahan terhadap oksidasi yang tinggi pada suhu lingkungan. Hal ini dikarenakan pada stainless steel terdapat campuran logam krom (Cr). Apabila logam krom bereaksi dengan oksigen akan membentuk sebuah lapisan tidak aktif kromium(III) oksida (Cr2O3) yang melindungi besi. Lapisan ini tidak terlihat karena lapisan ini sangat tipis, sehingga stainless steel akan tetap berkilau.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: c

1) S4O62– + 2e– → 2S 2O32–

Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena reaksi tersebut menangkap elektron. 2) Mg → Mg2+ + 2e

Reaksi di atas merupakan reaksi oksidasi karena reaksi tersebut melepas elektron. 3) MnO2 → MnO4

+4 –2 +7 –2

Oksidasi

4) 2CO2 + 2e– → C 2O42–

Reaksi di atas merupakan reaksi reduksi karena reaksi tersebut menangkap elektron.

2. Jawaban: d

Reaksi autoredoks adalah reaksi yang melibatkan suatu zat yang mengalami reaksi oksidasi sekaligus reduksi.

3Cl2(g) + 6OH–(aq) 5Cl(aq) + ClO

3–(aq) + 3H2O(A)

0 –1 +5

reduksi oksidasi

Zat yang mengalami reaksi disprosporsionasi (autoredoks) adalah Cl2. Bilangan oksidasi Cl2 semula 0 berubah menjadi –1 dan +5.

3. Jawaban: e

KMnO4(aq) + 2HCl(aq)→ MnCl2(aq) + Cl2(g) + H2O(A) + KCl(aq)

+7 –1 × (2) +2 0 × (2)

= –2 = 0

–5 (× 2)

(24)

Sehingga menjadi:

2KMnO4(aq) + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + H2O(A) + KCl(aq)

Menyetarakan unsur lain

2KMnO4(aq) + 16HCl(aq) → 2MnCl2(aq) + 5Cl2(g) + 8H2O(A) + 2KCl(aq)

Jadi, koefisien b = 16, c = 2, dan d = 5. 4. Jawaban: d

C2O42–(aq) + Cr2O72– + H+(aq)→ 2CO2(g) + 2Cr3+(aq) + H2O(A)

+3 × (2) +4 × (2)

= +6 +12 = +8 +6

+2 (× 3)

–6 (× 1)

Sehingga menjadi: 3C2O42–(aq) + Cr

2O72– + H+(aq) → 6CO2(g) +

2Cr3+(aq) + H 2O(A)

Disetarakan dengan menambah H+ dan H 2O.

3C2O42–(aq) + Cr

2O72– + 14H+(aq) → 6CO2(g) +

2Cr3+(aq) + 7H 2O(A)

Jadi, koefisien a = 3, b = 14, dan d = 2. 5. Jawaban: b

a. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

0 +1 +2 0 Oksidasi

Reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. b. SO3 + H2O → H2SO4

+6–2 +1–2 +1+6–2

Reaksi di atas bukan reaksi redoks karena pada reaksi tersebut tidak terdapat unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. c. Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

0 +1 +1 +2 –1 +1 –2 Reduksi

Oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. d. Cu + CuCl2 → 2CuCl

0 +2 +1

Oksidasi Reduksi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks. e. Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2

0 +1 –1 –1 –1 0 Reduksi Oksidasi

Reaksi di atas merupakan reaksi redoks.

6. Jawaban: e

KClO3(s) + S(s) + H+(aq) → KCl(s) + SO

2(g) + H2O(A)

+5 0 –1 +4

reduksi oksidasi

Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi. Pada reaksi di atas, zat yang berperan sebagai oksidator adalah KClO3.

7. Jawaban: d

biloks H2P2O72–= (2 × biloks H) + (2 × biloks P) +

(7 × biloks O)

–2 = (2 × (+1)) + (2 × biloks P) + (7 × (–2))

–2 = 2 + (2 × biloks P) + (–14) –2 – 2 + 14 = 2 × biloks P

biloks P = 10

2

+

= +5 8. Jawaban: a

H2SO4 + 2HI → H2S + I2 + H2O

+6 –2 –2 0

–8 (× 1)

+2 (× 4)

Sehingga menjadi:

H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + H2O Menyamakan unsur lain.

H2SO4 + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O nHI= 8 × nH

2SO4 = 8 × 1,5 = 12 mol

Jadi, 1,5 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen iodida sebanyak 12 mol.

9. Jawaban: b Reaksi: Fe2+ + MnO

4– → Fe3+ + Mn2+

(suasana asam)

Menggunakan metode setengah reaksi.

Oksidasi: Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e(× 5)

Reduksi : MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5e– → Mn2+(aq)

+ 4H2O(A) (× 1)

sehingga menjadi:

Oksidasi: 5Fe2+(aq) → 5Fe3+(aq) + 5e

Reduksi : MnO4(aq) + 8H+(aq) + 5e– → Mn2+(aq)

+ 4H2O(A)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Redoks : 5Fe2+(aq) + MnO

4–(aq) + 8H+(aq)

5Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4H 2O(A)

Perbandingan mol = perbandingan koefisien Jadi, 5 mol Fe2+ ~ 1 mol MnO

4– ~ 8 mol H+ ~ 5 mol

Figur

gambar tersebut yaitu:

gambar tersebut

yaitu: p.88

Referensi

Memperbarui...