Berikut ini pembahasan beberapa soal tentang reaksi redoks dan elektrokimia yang muncul pada soal dari KSM Kimia terintegrasi tingkat kabupaten tahun 2019. Pembahasan soal ala urip.info.
Soal Nomor 2:
Secara keseluruhan reaksi elektrolisis air adalah:
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Sebelum dielektrolisis, ke dalam air dimasukkan satu hingga dua tetes asam sulfat. Gas oksigen dihasilkan pada anode dan gas hidrogen pada katode. Minimum tegangan listrik yang diperlukan untuk reaksi tersebut adalah 1,24 V (J/C).
Jika pada tahun 2019, harga tarif dasar listrik (TDL) adalah Rp.1.475,00 per kWh. Berapa rupiah biaya yang diperlukan untuk menghasilkan 1 kg gas hidrogen melalui elektrolisis air?
(A) 24.501,39
(B) 49.043,75
(C) 88.205,00
(D) 176.557,50
Pembahasan Soal Nomor 2
Penentuan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi elektrolisis air:
4H2O(l) + 4e– → 2H2(g) + 4OH–(aq) (reduksi)
2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– (oksidasi)
Total jumlah elektron (nelektron) yang terlibat sebanyak 4 elektron.
Konversi satuan jumlah H2 (nH2) dari satuan gram ke satuan mol.
1 kg H2 = 1000 g H2
nH2 = massa H2 / massa molar H2
nH2 = (1000 g)/(2 g/mol) H2
nH2 = 500 mol H2
Jumlah elektron (nelektron) dalam elektrolisis air yang menghasilkan gas H2 dapat dihitung berdasarkan perbandingan nH2 : nelektron pada reaksi reduksi:
nelektron = koefisien elektron/koefisien H2 × nH2
nelektron = 4/2 × 500 mol
nelektron = 1000 mol elektron
Menghitung jumlah muatan (Q) untuk 1000 mol elektron
nelektron = Q/96500
Q = nelektron × 96500 C/mol
Q = 1000 mol × 96500 C/mol
Q = 9,65 × 10–7 C
Menghitung energi listrik (E) yang diperlukan berdasarkan tegangan (Volt = J/C) dan muatan listrik:
Diketahui bahwa E = V.I.t dan Q = I.t
E = V.Q
E = 1,24 J/C × 9,65 107 C
E = 1,1966 108 J
Konversi harga satuan energi dari satuan kWh ke Joule
Harga tarif dasar listrik Rp.1.475,00 per kWh.
Per kWh artinya per 1000 Watt untuk satu jam.
1000 Watt = 1000 J/detik.
Per kWh = 1000 J/detik × 3.600 detik
Per kWh = 3,6 × 106 J
Jadi tarif listrik Rp.1.475,00 per 3,6 × 106 J
Biaya yang diperlukan untuk menghasilkan 1 kg gas hidrogen melalui elektrolisis
Biaya = [(Rp.1.475,00)/(3,6 × 106 J)] × 1,1966 108 J
Biaya = Rp.49.027,3611
Jawaban yang tepat B
Soal Nomor 17
Prinsip kerja sel Volta mendasari pengembangan teknologi sumber energi listrik alternatif untuk mengurangi konsumsi bahan bakar minyak yang merusak lingkungan. Reaksi pada sel Volta berlangsung spontan, sehingga transfer elektron yang terjadi pada rangkaian dapat menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan untuk berbagai peralatan.
Hanif tengah mempelajari prinsip kerja sel Volta. Ia menyusun rangkaian seperti gambar berikut ini:
Proses yang terjadi pada percobaan tersebut dicatat dengan seksama. Kemudian ia mengganti kedua elektroda dalam rangkaian tersebut dengan batang karbon. Dari catatan Hanif berikut:
Catatan Hanif yang tepat mengenai kedua percobaan tersebut adalah ...
(A) (1), (2), dan (3)
(B) (1) dan (3)
(C) (2) dan (4)
(D) (4)
Pembahasan Soal Nomor 17
Pada soal ini dimaksud percobaan I adalah percobaan sel Volta yang menggunakan elektrode seperti dalam diagram, percobaan II adalah percobaan sel Volta dengan mengganti elektrode Ag dan Ni dengan elektrode karbon.
Dalam deret Volta posisi Ni berada di sebelah kiri Ag, Ni (onode) lebih mudah mengalami oksidasi menjadi Ni2+, dan Ag+ lebih mudah mengalami reduksi menjadi Ag (katode).
Reaksi Oksidasi: Ni → Ni2+ + 2e–
Reaksi Reduksi: 2Ag+ + 2e– → 2Ag
Aliran elektron mengalir dari anode (melepaskan elektron) ke katode (menerima elektron).
Dengan elektrode karbon maka reaksi tidak dapat berjalan pada kedua ruang.
Jawaban yang tepat D
Soal Nomor 22
Tanah di bawah permukaan bumi banyak mengandung senyawa Fe(OH)2(s) yang berwarna abu-kehijauan, sedangkan tanah permukaan berwarna merahjingga karena mengandung Fe(OH)3(s) . Tanah yang dominan mengandung senyawa Fe(OH)2 kurang baik untuk ditanami, sehingga petani
mencangkulnya agar terjadi kontak seluas mungkin dengan oksigen sehingga menghasilkan Fe(OH)3.
Pernyataan yang tepat berkaitan dengan hal tersebut adalah ....
(A) reaksi pengubahan hanya dapat berlangsung pada suasana asam
(B) reaksi yang terjadi adalah: 2Fe(OH)2(s) + 2O2(g) → 2Fe(OH)3(s) + 2H2O(l)
(C) ion Fe2+ bertindak sebagai oksidator.
(D) terjadi ½ reaksi: 2H2O(l) + O2(g) + 4e– → 4OH–(aq)
Pembahasan Soal Nomor 22
Reaksi yang terjadi:
Reaksi oksidasi: Fe(OH)2 + OH– → Fe(OH)3 + e–
Reaksi reduksi: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Reaksi oksidasi: 4Fe(OH)2 + 4OH– → 4Fe(OH)3 + 4e–
Reaksi reduksi: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Reaksi redoks: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Dari persamaan reaksi jelas bahwa reaksi berlangsung dalam suasana basa.
Reaksi total yang terjadi: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Fe2+ atau Fe(OH)2 mengalami reaksi oksidasi, spesi yang mengalami oksidasi disebut reduktor.
Reaksi reduksi (½ reaksi reduksi): O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Jawaban yang tepat D
Soal Nomor 30
Cincin besi sebenarnya bisa terlihat lebih berharga dan menarik jika dilapisi dengan emas. Penyepuhan cincin besi dengan emas dapat dilakukan dengan cara elektrolisis, yaitu menggunakan larutan AuCl3
Pernyataan yang benar tentang proses penyepuhan cincin besi adalah ….
(A) Ion Au3+ bergerak ke arah katode (Fe) dan mengalami reduksi membentuk lapisan emas
(B) Ion Au3+ bergerak ke arah katode (Fe) dan mengalami oksidasi membentuk lapisan emas
(C) Ion Au3+ bergerak ke arah anode (Fe) dan mengalami reduksi membentuk lapisan emas
(D) Ion Au3+ bergerak ke arah anode (Fe) dan mengalami oksidasi membentuk lapisan emas
Pembahasan Soal Nomor 30
Untuk melapisi Fe dengan Au, maka Fe berperan sebagai katode, di sekitar katode akan terjadi reaksi reduksi. Katode Fe ini akan menjadi tempat menempel hasil reaksi reduksi Au3+ yaitu Au, Au akan melapisi permukaan Fe sebagai katode.
Reaksi reduksi: Au3+ + 3e– → Au
Jawaban yang tepat A
CMIIW.
Soal nomor lain akan ditambahkan kemudian.
Soal Nomor 2:
Secara keseluruhan reaksi elektrolisis air adalah:
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Sebelum dielektrolisis, ke dalam air dimasukkan satu hingga dua tetes asam sulfat. Gas oksigen dihasilkan pada anode dan gas hidrogen pada katode. Minimum tegangan listrik yang diperlukan untuk reaksi tersebut adalah 1,24 V (J/C).
Jika pada tahun 2019, harga tarif dasar listrik (TDL) adalah Rp.1.475,00 per kWh. Berapa rupiah biaya yang diperlukan untuk menghasilkan 1 kg gas hidrogen melalui elektrolisis air?
(A) 24.501,39
(B) 49.043,75
(C) 88.205,00
(D) 176.557,50
Pembahasan Soal Nomor 2
Penentuan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi elektrolisis air:
4H2O(l) + 4e– → 2H2(g) + 4OH–(aq) (reduksi)
2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e– (oksidasi)
Total jumlah elektron (nelektron) yang terlibat sebanyak 4 elektron.
Konversi satuan jumlah H2 (nH2) dari satuan gram ke satuan mol.
1 kg H2 = 1000 g H2
nH2 = massa H2 / massa molar H2
nH2 = (1000 g)/(2 g/mol) H2
nH2 = 500 mol H2
Jumlah elektron (nelektron) dalam elektrolisis air yang menghasilkan gas H2 dapat dihitung berdasarkan perbandingan nH2 : nelektron pada reaksi reduksi:
nelektron = koefisien elektron/koefisien H2 × nH2
nelektron = 4/2 × 500 mol
nelektron = 1000 mol elektron
Menghitung jumlah muatan (Q) untuk 1000 mol elektron
nelektron = Q/96500
Q = nelektron × 96500 C/mol
Q = 1000 mol × 96500 C/mol
Q = 9,65 × 10–7 C
Menghitung energi listrik (E) yang diperlukan berdasarkan tegangan (Volt = J/C) dan muatan listrik:
Diketahui bahwa E = V.I.t dan Q = I.t
E = V.Q
E = 1,24 J/C × 9,65 107 C
E = 1,1966 108 J
Konversi harga satuan energi dari satuan kWh ke Joule
Harga tarif dasar listrik Rp.1.475,00 per kWh.
Per kWh artinya per 1000 Watt untuk satu jam.
1000 Watt = 1000 J/detik.
Per kWh = 1000 J/detik × 3.600 detik
Per kWh = 3,6 × 106 J
Jadi tarif listrik Rp.1.475,00 per 3,6 × 106 J
Biaya yang diperlukan untuk menghasilkan 1 kg gas hidrogen melalui elektrolisis
Biaya = [(Rp.1.475,00)/(3,6 × 106 J)] × 1,1966 108 J
Biaya = Rp.49.027,3611
Jawaban yang tepat B
Soal Nomor 17
Prinsip kerja sel Volta mendasari pengembangan teknologi sumber energi listrik alternatif untuk mengurangi konsumsi bahan bakar minyak yang merusak lingkungan. Reaksi pada sel Volta berlangsung spontan, sehingga transfer elektron yang terjadi pada rangkaian dapat menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan untuk berbagai peralatan.
Hanif tengah mempelajari prinsip kerja sel Volta. Ia menyusun rangkaian seperti gambar berikut ini:
Proses yang terjadi pada percobaan tersebut dicatat dengan seksama. Kemudian ia mengganti kedua elektroda dalam rangkaian tersebut dengan batang karbon. Dari catatan Hanif berikut:
Catatan Hanif yang tepat mengenai kedua percobaan tersebut adalah ...
(A) (1), (2), dan (3)
(B) (1) dan (3)
(C) (2) dan (4)
(D) (4)
Pembahasan Soal Nomor 17
Pada soal ini dimaksud percobaan I adalah percobaan sel Volta yang menggunakan elektrode seperti dalam diagram, percobaan II adalah percobaan sel Volta dengan mengganti elektrode Ag dan Ni dengan elektrode karbon.
Dalam deret Volta posisi Ni berada di sebelah kiri Ag, Ni (onode) lebih mudah mengalami oksidasi menjadi Ni2+, dan Ag+ lebih mudah mengalami reduksi menjadi Ag (katode).
Reaksi Oksidasi: Ni → Ni2+ + 2e–
Reaksi Reduksi: 2Ag+ + 2e– → 2Ag
Aliran elektron mengalir dari anode (melepaskan elektron) ke katode (menerima elektron).
Dengan elektrode karbon maka reaksi tidak dapat berjalan pada kedua ruang.
Jawaban yang tepat D
Soal Nomor 22
Tanah di bawah permukaan bumi banyak mengandung senyawa Fe(OH)2(s) yang berwarna abu-kehijauan, sedangkan tanah permukaan berwarna merahjingga karena mengandung Fe(OH)3(s) . Tanah yang dominan mengandung senyawa Fe(OH)2 kurang baik untuk ditanami, sehingga petani
mencangkulnya agar terjadi kontak seluas mungkin dengan oksigen sehingga menghasilkan Fe(OH)3.
Pernyataan yang tepat berkaitan dengan hal tersebut adalah ....
(A) reaksi pengubahan hanya dapat berlangsung pada suasana asam
(B) reaksi yang terjadi adalah: 2Fe(OH)2(s) + 2O2(g) → 2Fe(OH)3(s) + 2H2O(l)
(C) ion Fe2+ bertindak sebagai oksidator.
(D) terjadi ½ reaksi: 2H2O(l) + O2(g) + 4e– → 4OH–(aq)
Pembahasan Soal Nomor 22
Reaksi yang terjadi:
Reaksi oksidasi: Fe(OH)2 + OH– → Fe(OH)3 + e–
Reaksi reduksi: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Reaksi oksidasi: 4Fe(OH)2 + 4OH– → 4Fe(OH)3 + 4e–
Reaksi reduksi: O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Reaksi redoks: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Dari persamaan reaksi jelas bahwa reaksi berlangsung dalam suasana basa.
Reaksi total yang terjadi: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
Fe2+ atau Fe(OH)2 mengalami reaksi oksidasi, spesi yang mengalami oksidasi disebut reduktor.
Reaksi reduksi (½ reaksi reduksi): O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
Jawaban yang tepat D
Soal Nomor 30
Cincin besi sebenarnya bisa terlihat lebih berharga dan menarik jika dilapisi dengan emas. Penyepuhan cincin besi dengan emas dapat dilakukan dengan cara elektrolisis, yaitu menggunakan larutan AuCl3
Pernyataan yang benar tentang proses penyepuhan cincin besi adalah ….
(A) Ion Au3+ bergerak ke arah katode (Fe) dan mengalami reduksi membentuk lapisan emas
(B) Ion Au3+ bergerak ke arah katode (Fe) dan mengalami oksidasi membentuk lapisan emas
(C) Ion Au3+ bergerak ke arah anode (Fe) dan mengalami reduksi membentuk lapisan emas
(D) Ion Au3+ bergerak ke arah anode (Fe) dan mengalami oksidasi membentuk lapisan emas
Pembahasan Soal Nomor 30
Untuk melapisi Fe dengan Au, maka Fe berperan sebagai katode, di sekitar katode akan terjadi reaksi reduksi. Katode Fe ini akan menjadi tempat menempel hasil reaksi reduksi Au3+ yaitu Au, Au akan melapisi permukaan Fe sebagai katode.
Reaksi reduksi: Au3+ + 3e– → Au
Jawaban yang tepat A
CMIIW.
Soal nomor lain akan ditambahkan kemudian.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar