TKA Redoks, Sel Volta, Elektrolisis, Korosi, Soal Pilihan Ganda Kompleks Model MCMA

Berikut soal pilihan ganda kompleks (PGK) model mutiple choice mutiple answer (MCMA) pokok bahasan Reaksi Redoks dan Sel Elektrokimia. Cobalah menjawab lebih dahulu dengan beri checklist pada kotak tersedia kemudian cocokkan dengan kunci jawaban dengan klik Kunci & Pembahasan. Pilihan jawaban yang benar untuk model soal PGK-MCMA ini lebih dari satu.

Reaksi Redoks Sel Volta Sel Elektrolisis Korosi

A. Reaksi Redoks

Wacana: Redoks dalam Kehidupan Sehari-hari

Reaksi redoks (reduksi-oksidasi) adalah reaksi kimia yang melibatkan perpindahan elektron antaratom, disertai perubahan bilangan oksidasi (biloks). Reaksi ini terjadi di sekitar kita: pembakaran bahan bakar, respirasi sel makhluk hidup, hingga proses pemutihan pakaian dengan pemutih berbasis klorin. Dalam reaksi redoks, oksidasi (pelepasan elektron, biloks naik) dan reduksi (penerimaan elektron, biloks turun) selalu terjadi bersamaan. Zat yang mengalami oksidasi disebut reduktor (zat pereduksi), sedangkan zat yang mengalami reduksi disebut oksidator (zat pengoksidasi). Beberapa reaksi bahkan bersifat unik, yaitu satu unsur yang sama bertindak sekaligus sebagai oksidator dan reduktor, dikenal sebagai reaksi disproporsionasi (autoredoks).

Soal Redoks-1

Salah satu reaksi redoks klasik yang digunakan dalam titrasi permanganometri adalah reaksi antara kalium permanganat dengan asam oksalat dalam suasana asam: 2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 10CO₂ + K₂SO₄ + 8H₂O Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai reaksi tersebut?

• 1)Bilangan oksidasi Mn berubah dari +7 (dalam KMnO₄) menjadi +2 (dalam MnSO₄), sehingga Mn mengalami reduksi.
• 2)Bilangan oksidasi atom C dalam H₂C₂O₄ adalah +3, dan berubah menjadi +4 dalam CO₂.
• 3)KMnO₄ berperan sebagai reduktor dalam reaksi ini.
• 4)Jumlah elektron yang dilepas oleh 5 mol H₂C₂O₄ sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh 2 mol KMnO₄, yaitu 10 mol elektron.
• 5)H₂SO₄ berperan sebagai oksidator karena mengandung atom S dengan biloks tinggi.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 4

1. Benar: Mn dalam KMnO₄ memiliki biloks +7 (K=+1, O=-2, sehingga Mn = +7). Dalam MnSO₄, Mn berbiloks +2. Karena biloks turun (+7 → +2), Mn mengalami reduksi dengan menerima 5 elektron per atom.

2. Benar: Dalam H₂C₂O₄ (asam oksalat), setiap atom C memiliki biloks +3. Dalam CO₂, biloks C adalah +4. Biloks naik (+3 → +4) berarti C mengalami oksidasi, melepas 1 elektron per atom C (2 elektron per molekul H₂C₂O₄).

3. Salah: Karena Mn mengalami reduksi (menerima elektron), maka KMnO₄ berperan sebagai oksidator, bukan reduktor. Reduktornya adalah H₂C₂O₄.

4. Benar: Cek kesetimbangan elektron: 2 mol KMnO₄ × 5 elektron diterima = 10 mol elektron diterima. 5 mol H₂C₂O₄ × 2 elektron dilepas = 10 mol elektron dilepas. Jumlah elektron yang dilepas dan diterima sama (setara), sehingga reaksi redoks ini sudah setimbang secara elektron.

5. Salah: Dalam reaksi ini, biloks S pada H₂SO₄ tetap +6 baik sebelum maupun sesudah reaksi (menjadi bagian dari MnSO₄ dan K₂SO₄). H₂SO₄ hanya berfungsi menyediakan suasana asam (ion H⁺) agar reaksi berlangsung sempurna, bukan sebagai oksidator maupun reduktor.

Soal Redoks-2

Gas klorin yang dialirkan ke dalam larutan NaOH dingin akan menghasilkan larutan pemutih (bleaching agent) melalui reaksi: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaOCl + H₂O Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai reaksi tersebut?

• 1)Reaksi tersebut merupakan reaksi disproporsionasi (autoredoks) karena Cl₂ bertindak sebagai oksidator sekaligus reduktor.
• 2)Bilangan oksidasi Cl dalam Cl₂ adalah 0, kemudian berubah menjadi -1 pada NaCl dan +1 pada NaOCl.
• 3)Dari setiap mol Cl₂ yang bereaksi, setengah mol atom Cl mengalami oksidasi dan setengah mol atom Cl lainnya mengalami reduksi.
• 4)NaOCl yang terbentuk bersifat sebagai reduktor kuat, sehingga digunakan sebagai bahan pemutih dan disinfektan.
• 5)Reaksi ini tidak melibatkan perubahan bilangan oksidasi pada atom manapun.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 3

1. Benar: Satu atom Cl dari Cl₂ berubah menjadi Cl^- (tereduksi, biloks 0 → -1) dan atom Cl lainnya berubah menjadi bagian dari OCl^- (teroksidasi, biloks 0 → +1). Karena unsur yang sama (Cl) mengalami oksidasi sekaligus reduksi, reaksi ini disebut reaksi disproporsionasi atau autoredoks.

2. Benar: Biloks Cl dalam Cl₂ (unsur bebas) adalah 0. Dalam NaCl, Cl berbiloks -1. Dalam NaOCl, Cl berbiloks +1 (karena O=-2 dan Na=+1, sehingga Cl = +1).

3. Benar: Dari 1 mol Cl₂ (2 mol atom Cl), 1 mol atom Cl teroksidasi menjadi OCl^- dan 1 mol atom Cl tereduksi menjadi Cl^-, sehingga tepat setengah-setengah.

4. Salah: Ion hipoklorit (OCl^-) justru bersifat sebagai oksidator kuat, itulah sebabnya NaOCl efektif digunakan sebagai bahan pemutih dan disinfektan (membunuh mikroorganisme dengan mengoksidasi komponen selnya), bukan sebagai reduktor.

5. Salah: Justru sebaliknya, reaksi ini melibatkan perubahan biloks Cl (dari 0 menjadi -1 dan +1), sehingga tergolong reaksi redoks (disproporsionasi).

Soal Redoks-3

Dalam pengolahan air limbah industri, ion Fe²⁺ yang terlarut dioksidasi menggunakan gas klorin agar dapat diendapkan sebagai Fe(OH)₃ pada proses selanjutnya. Reaksinya: 2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl^- Jika terdapat 0,2 mol ion Fe²⁺ dalam suatu sampel air limbah dan seluruhnya dioksidasi sempurna oleh gas Cl₂ (Ar Cl = 35,5), manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Setiap mol Fe²⁺ yang teroksidasi menjadi Fe³⁺ melepaskan 1 mol elektron.
• 2)Untuk mengoksidasi 0,2 mol Fe²⁺ secara sempurna, diperlukan 0,1 mol gas Cl₂.
• 3)Massa gas Cl₂ (Mr = 71) yang diperlukan pada reaksi tersebut adalah 7,1 gram.
• 4)Dalam reaksi ini, ion Fe²⁺ berperan sebagai oksidator.
• 5)Ion Cl^- yang dihasilkan dari reaksi tersebut berjumlah 0,4 mol.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 3

1. Benar: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^-, artinya setiap atom/ion Fe²⁺ yang teroksidasi melepaskan tepat 1 elektron.

2. Benar: Setiap 1 mol Cl₂ menerima 2 mol elektron (Cl₂ + 2e^- → 2Cl^-), sehingga:

$$\begin{aligned} n_{e^-} \text{ dilepas} &= 0{,}2 \text{ mol} \\ n_{\text{Cl}_2} &= \frac{n_{e^-}}{2} = \frac{0{,}2}{2} = 0{,}1 \text{ mol} \end{aligned}$$

3. Benar:

$$\begin{aligned} \text{massa Cl}_2 &= n \times M_r \\ &= 0{,}1 \text{ mol} \times 71 \text{ g/mol} = 7{,}1 \text{ gram} \end{aligned}$$

4. Salah: Fe²⁺ mengalami oksidasi (melepas elektron menjadi Fe³⁺), sehingga Fe²⁺ berperan sebagai reduktor. Yang berperan sebagai oksidator adalah Cl₂ (mengalami reduksi).

5. Salah: Berdasarkan koefisien reaksi (2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl^-), mol Cl^- yang terbentuk sama dengan mol Fe²⁺ yang bereaksi (rasio 2:2 = 1:1), yaitu 0,2 mol, bukan 0,4 mol.

B. Sel Volta (Sel Galvani)

Wacana: Sel Volta sebagai Sumber Energi Listrik

Sel volta (sel galvani) adalah sel elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi redoks yang berlangsung spontan. Prinsip ini diterapkan pada baterai kering (sel Leclanché) yang biasa digunakan pada remote atau senter, aki (akumulator timbal) pada kendaraan bermotor, hingga baterai lithium-ion pada gawai. Dalam sel volta terdapat dua elektrode: anode (tempat terjadinya oksidasi, bermuatan negatif) dan katode (tempat terjadinya reduksi, bermuatan positif). Kespontanan dan besar energi listrik yang dihasilkan dapat diprediksi dari potensial sel standar (E°sel); semakin positif nilai E°sel, semakin spontan reaksi berlangsung.

Soal Volta-1

Diketahui data potensial elektrode standar berikut: Zn²⁺ + 2e^- → Zn E° = -0,76 V Cu²⁺ + 2e^- → Cu E° = +0,34 V Ag⁺ + e^- → Ag E° = +0,80 V Sebuah sel volta dirangkai menggunakan elektrode Zn dan Cu (sel Daniell). Manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Notasi sel yang tepat untuk sel Daniell tersebut adalah Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu.
• 2)Nilai E°sel = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V.
• 3)Elektrode Zn berperan sebagai katode karena memiliki E° lebih negatif.
• 4)Elektron pada rangkaian luar mengalir dari elektrode Cu menuju elektrode Zn.
• 5)Jika elektrode Zn diganti dengan elektrode Ag, maka pasangan Ag (anode) dan Cu²⁺/Cu (katode) tidak akan menghasilkan reaksi spontan karena E°selnya bernilai negatif.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 5

1. Benar: Karena E° Zn lebih negatif, Zn lebih mudah teroksidasi sehingga menjadi anode (ditulis di sebelah kiri), sedangkan Cu menjadi katode (di sebelah kanan). Notasi sel: anode | larutan anode || larutan katode | katode.

2. Benar:

$$\begin{aligned} E^\circ_{\text{sel}} &= E^\circ_{\text{katode}} - E^\circ_{\text{anode}} \\ &= E^\circ_{\text{Cu}} - E^\circ_{\text{Zn}} \\ &= 0{,}34 - (-0{,}76) = 1{,}10 \text{ V} \end{aligned}$$

3. Salah: Elektrode dengan E° lebih negatif justru lebih mudah mengalami oksidasi, sehingga berperan sebagai anode, bukan katode.

4. Salah: Elektron mengalir dari elektrode yang mengalami oksidasi (anode = Zn) menuju elektrode yang mengalami reduksi (katode = Cu) melalui rangkaian luar, bukan sebaliknya.

5. Benar: Jika Ag dipaksa menjadi anode (Ag → Ag⁺ + e^-, E°oksidasi = -0,80 V) berpasangan dengan Cu²⁺/Cu sebagai katode (E° = +0,34 V), maka:

$$\begin{aligned} E^\circ_{\text{sel}} &= E^\circ_{\text{katode}} - E^\circ_{\text{anode}} \\ &= 0{,}34 - 0{,}80 = -0{,}46 \text{ V} \end{aligned}$$

Karena nilai E°sel negatif, reaksi tidak berlangsung spontan pada arah tersebut. Yang spontan justru arah sebaliknya, yaitu Cu sebagai anode dan Ag⁺ sebagai katode.

Soal Volta-2

Aki (akumulator timbal) merupakan salah satu contoh sel volta yang paling banyak digunakan pada kendaraan bermotor. Reaksi yang terjadi selama pemakaian (pengosongan/discharge) adalah: Anode: Pb + SO₄^2- → PbSO₄ + 2e^- Katode: PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^- → PbSO₄ + 2H₂O Reaksi total: Pb + PbO₂ + 4H⁺ + 2SO₄^2- → 2PbSO₄ + 2H₂O Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai aki tersebut?

• 1)Selama proses pengosongan (discharge), konsentrasi larutan H₂SO₄ dalam aki akan berkurang.
• 2)Elektrode Pb berperan sebagai katode karena mengalami oksidasi.
• 3)Pada proses pengisian ulang (charging), reaksi berlangsung kebalikannya sehingga PbSO₄ diubah kembali menjadi Pb dan PbO₂.
• 4)Massa kedua elektrode (Pb dan PbO₂) akan bertambah selama proses pengosongan karena terbentuknya endapan PbSO₄ pada permukaan keduanya.
• 5)Aki termasuk sel volta yang tidak dapat diisi ulang (non-rechargeable), sama seperti baterai kering biasa.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 3, dan 4

1. Benar: Berdasarkan reaksi total, H⁺ dan SO₄^2- (yang berasal dari H₂SO₄) digunakan sebagai reaktan sehingga konsentrasi H₂SO₄ dalam elektrolit berkurang seiring pemakaian.

2. Salah: Pb mengalami oksidasi (Pb → PbSO₄, biloks Pb naik dari 0 menjadi +2), sehingga Pb berperan sebagai anode, bukan katode.

3. Benar: Aki termasuk sel sekunder (rechargeable). Saat diisi ulang, arus listrik dari luar membalikkan arah reaksi sehingga PbSO₄ pada kedua elektrode diubah kembali menjadi Pb (di anode semula) dan PbO₂ (di katode semula), memulihkan kondisi awal aki.

4. Benar: Baik di anode maupun katode, produk reaksinya sama-sama PbSO₄ yang mengendap menempel pada elektrode, sehingga massa kedua elektrode bertambah selama pengosongan.

5. Salah: Aki justru merupakan contoh utama sel volta sekunder yang dapat diisi ulang berkali-kali, berbeda dengan baterai kering (sel Leclanché) yang umumnya sel primer (sekali pakai).

Soal Volta-3

Deret volta (deret kereaktifan logam) dari yang paling mudah teroksidasi ke yang paling sukar teroksidasi adalah sebagai berikut: K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au Berdasarkan deret tersebut, manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Logam Zn dapat bereaksi dengan larutan FeSO₄ membentuk endapan Fe, karena Zn terletak lebih ke kiri (lebih reaktif) daripada Fe.
• 2)Logam Cu dapat bereaksi dengan larutan HCl encer menghasilkan gelembung gas H₂.
• 3)Semakin ke kiri letak suatu logam dalam deret volta, semakin besar kecenderungannya untuk mengalami oksidasi (semakin reaktif).
• 4)Logam Ag dapat digunakan sebagai anode korban (sacrificial anode) untuk melindungi pipa besi dari korosi.
• 5)Reaksi Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s) berlangsung spontan karena Fe lebih reaktif (lebih mudah teroksidasi) daripada Cu.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 3, dan 5

1. Benar: Zn terletak di sebelah kiri Fe dalam deret volta sehingga Zn lebih reaktif dan dapat mendesak/menggantikan Fe dari larutan garamnya: Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe.

2. Salah: Cu terletak di sebelah kanan H dalam deret volta, artinya Cu kurang reaktif dibandingkan H sehingga Cu tidak dapat bereaksi dengan asam encer non-oksidator seperti HCl untuk menghasilkan gas H₂.

3. Benar: Ini adalah prinsip dasar deret volta — posisi paling kiri (misalnya K, Ba, Ca) adalah logam yang paling reaktif dan paling mudah melepas elektron (teroksidasi).

4. Salah: Ag terletak di sebelah kanan Fe (kurang reaktif dibanding Fe), sehingga Ag tidak dapat berperan sebagai anode korban untuk melindungi Fe. Yang tepat digunakan sebagai anode korban adalah logam yang lebih reaktif daripada Fe, misalnya Mg atau Zn.

5. Benar: Fe terletak di sebelah kiri Cu (lebih reaktif), sehingga Fe dapat mendesak Cu dari larutannya secara spontan, membentuk endapan Cu dan larutan FeSO₄.

C. Sel Elektrolisis

Wacana: Elektrolisis dalam Industri

Berbeda dengan sel volta, sel elektrolisis menggunakan energi listrik dari sumber luar untuk melangsungkan reaksi redoks yang tidak spontan. Prinsip ini banyak dimanfaatkan dalam industri, misalnya penyepuhan logam (electroplating) untuk melapisi perhiasan dengan emas atau perak, produksi logam aluminium dari bijih bauksit (proses Hall-Héroult), serta produksi gas klorin dan natrium hidroksida dari larutan garam dapur pekat (proses klor-alkali). Besarnya zat yang dihasilkan pada elektrode dapat dihitung menggunakan Hukum Faraday: jumlah mol elektron (n) yang mengalir sama dengan muatan listrik (Q = I × t) dibagi tetapan Faraday (1 F = 96.500 C/mol elektron).

Soal Elektrolisis-1

Larutan CuSO₄ dielektrolisis menggunakan sepasang elektrode karbon (inert) dengan kuat arus 2 ampere selama 965 detik. Diketahui Ar Cu = 63,5 dan 1 F = 96.500 C/mol elektron. Manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Muatan listrik total yang mengalir adalah 1.930 coulomb.
• 2)Jumlah mol elektron yang mengalir adalah 0,02 mol.
• 3)Di katode akan terbentuk endapan tembaga (Cu) sebanyak 0,635 gram.
• 4)Di anode akan terbentuk gas hidrogen (H₂) karena elektrode bersifat inert.
• 5)Reaksi yang terjadi di katode adalah Cu²⁺ + 2e^- → Cu.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, 3, dan 5

1. Benar:

$$ Q = I \times t = 2 \text{ A} \times 965 \text{ s} = 1.930 \text{ coulomb} $$

2. Benar:

$$ n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{1.930}{96.500} = 0{,}02 \text{ mol} $$

3. Benar: Reaksi di katode: Cu²⁺ + 2e^- → Cu.

$$\begin{aligned} n_{\text{Cu}} &= \tfrac{1}{2} \times n_{e^-} = \tfrac{1}{2} \times 0{,}02 = 0{,}01 \text{ mol} \\ \text{massa Cu} &= n \times A_r = 0{,}01 \times 63{,}5 = 0{,}635 \text{ gram} \end{aligned}$$

4. Salah: Karena elektrode bersifat inert (karbon), di anode terjadi oksidasi air (karena larutan mengandung anion sisa asam oksi SO₄^2-): 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-. Gas yang terbentuk di anode adalah oksigen (O₂), bukan hidrogen. Gas hidrogen justru dapat terbentuk di katode bila kationnya adalah logam aktif (bukan pada kasus CuSO₄ ini, karena Cu²⁺ lebih mudah direduksi daripada air).

5. Benar: Karena Cu²⁺ merupakan kation dari logam yang kurang reaktif (di bawah/kanan H dalam deret volta), ion Cu²⁺ akan direduksi langsung menjadi logam Cu di katode.

Soal Elektrolisis-2

Elektrolisis dapat dilakukan terhadap NaCl dalam bentuk lelehan (leburan) maupun dalam bentuk larutan (akuatik) menggunakan elektrode inert. Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai perbandingan kedua jenis elektrolisis tersebut?

• 1)Elektrolisis lelehan NaCl menghasilkan logam natrium (Na) di katode dan gas klorin (Cl₂) di anode.
• 2)Elektrolisis larutan NaCl menghasilkan gas hidrogen (H₂) di katode, karena air lebih mudah tereduksi daripada ion Na⁺.
• 3)Pada elektrolisis larutan NaCl, di anode akan dihasilkan gas oksigen (O₂) karena air lebih mudah teroksidasi daripada ion Cl^-.
• 4)Elektrode yang digunakan pada elektrolisis larutan NaCl sebaiknya bersifat inert agar elektrodenya sendiri tidak ikut bereaksi.
• 5)Elektrolisis larutan NaCl pekat (proses klor-alkali) menghasilkan gas Cl₂, gas H₂, dan larutan NaOH sebagai produk industri penting.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, 4, dan 5

1. Benar: Dalam bentuk lelehan (tanpa air), tidak ada kompetisi dengan molekul air. Ion Na⁺ direduksi langsung menjadi logam Na di katode, dan ion Cl^- dioksidasi menjadi gas Cl₂ di anode.

2. Benar: Dalam larutan (mengandung air), ion Na⁺ termasuk kation logam aktif golongan IA yang sangat sukar direduksi dibandingkan air. Oleh karena itu, air yang tereduksi di katode: 2H₂O + 2e^- → H₂ + 2OH^-.

3. Salah: Berdasarkan aturan elektrolisis larutan yang mengandung anion sisa asam tanpa oksigen (seperti Cl^-, Br^-, I^-), anion tersebutlah yang teroksidasi di anode, bukan air. Sehingga produk di anode adalah gas Cl₂, bukan O₂. (Aturan air yang teroksidasi menghasilkan O₂ berlaku untuk anion sisa asam oksi seperti SO₄^2-, NO₃^-, atau ion F^-.)

4. Benar: Elektrode inert (misalnya karbon atau platina) digunakan agar tidak ikut teroksidasi/tereduksi, sehingga produk elektrolisis murni berasal dari ion-ion dalam larutan.

5. Benar: Inilah dasar proses klor-alkali dalam industri: dari elektrolisis larutan NaCl pekat dihasilkan gas Cl₂ (di anode), gas H₂ (di katode), dan larutan NaOH yang tertinggal (dari ion Na⁺ dan OH^- yang terbentuk), yang semuanya merupakan bahan kimia penting dalam industri.

Soal Elektrolisis-3

Sebuah sendok besi akan disepuh (electroplating) dengan lapisan perak melalui elektrolisis larutan AgNO₃ menggunakan arus 5 ampere selama 1 jam (3.600 detik). Diketahui Ar Ag = 108 dan 1 F = 96.500 C/mol elektron. Manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Sendok besi dipasang sebagai katode dalam rangkaian elektrolisis tersebut.
• 2)Muatan listrik total yang dialirkan adalah 18.000 coulomb.
• 3)Jumlah mol elektron yang mengalir adalah sekitar 0,187 mol.
• 4)Massa perak yang melapisi sendok tersebut adalah sekitar 20,1 gram.
• 5)Elektrode Ag murni yang dipasang sebagai anode akan bertambah massanya selama proses elektrolisis berlangsung.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, 3, dan 4

1. Benar: Dalam proses penyepuhan (electroplating), benda yang akan dilapisi (sendok besi) selalu dipasang sebagai katode agar ion logam pelapis (Ag⁺) tereduksi dan menempel di permukaannya.

2. Benar:

$$ Q = I \times t = 5 \text{ A} \times 3.600 \text{ s} = 18.000 \text{ coulomb} $$

3. Benar:

$$ n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{18.000}{96.500} \approx 0{,}1865 \text{ mol} \approx 0{,}187 \text{ mol} $$

4. Benar: Reaksi di katode: Ag⁺ + e^- → Ag, sehingga mol Ag = mol elektron.

$$\begin{aligned} n_{\text{Ag}} &\approx 0{,}1865 \text{ mol} \\ \text{massa Ag} &= n \times A_r = 0{,}1865 \times 108 \approx 20{,}1 \text{ gram} \end{aligned}$$

5. Salah: Anode Ag murni justru mengalami oksidasi (Ag → Ag⁺ + e^-) untuk terus memasok ion Ag⁺ ke dalam larutan, sehingga massa anode akan berkurang (larut), bukan bertambah, selama proses berlangsung.

D. Korosi

Wacana: Korosi sebagai Proses Elektrokimia

Korosi adalah proses kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks dengan lingkungannya, terutama air dan oksigen, membentuk senyawa oksida logam. Perkaratan besi merupakan salah satu contoh korosi yang paling umum dijumpai dan sebenarnya berlangsung melalui mekanisme elektrokimia: bagian logam yang berbeda potensial bertindak sebagai anode (tempat oksidasi Fe menjadi Fe²⁺) dan katode (tempat reduksi O₂ menjadi OH^-), yang kemudian bereaksi lebih lanjut membentuk karat Fe₂O₃·xH₂O. Berbagai metode digunakan untuk mencegah korosi, di antaranya pengecatan, pelapisan dengan logam lain (galvanisasi), penggunaan anode korban (sacrificial anode) pada proteksi katodik, serta penambahan inhibitor korosi.

Soal Korosi-1

Berdasarkan wacana di atas mengenai mekanisme korosi besi, manakah pernyataan berikut yang BENAR?

• 1)Korosi besi merupakan reaksi redoks yang melibatkan oksidasi Fe menjadi Fe²⁺ dan reduksi O₂ menjadi OH^-.
• 2)Korosi besi berlangsung lebih cepat pada lingkungan yang kering dan bebas air.
• 3)Air dan oksigen merupakan dua faktor utama yang mempercepat terjadinya korosi besi.
• 4)Karat besi (Fe₂O₃·xH₂O) yang terbentuk bersifat melindungi logam besi di bawahnya dari korosi lebih lanjut, sama seperti lapisan oksida pada logam aluminium.
• 5)Larutan elektrolit, seperti air garam, dapat mempercepat proses korosi besi.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 3, dan 5

1. Benar: Reaksi anode: Fe → Fe²⁺ + 2e^- (oksidasi). Reaksi katode: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^- (reduksi). Ion Fe²⁺ dan OH^- selanjutnya bereaksi dan teroksidasi lebih lanjut membentuk karat.

2. Salah: Korosi memerlukan keberadaan air dan oksigen secara bersamaan sebagai media dan reaktan. Pada lingkungan yang benar-benar kering dan bebas oksigen/air, korosi berlangsung sangat lambat bahkan hampir tidak terjadi.

3. Benar: Air berfungsi sebagai medium elektrolit untuk perpindahan ion, sedangkan oksigen diperlukan sebagai zat yang direduksi di katode. Tanpa salah satunya, laju korosi akan jauh lebih lambat.

4. Salah: Berbeda dengan lapisan Al₂O₃ pada aluminium yang keras, rapat, dan melekat kuat sehingga melindungi logam di bawahnya, karat besi (Fe₂O₃·xH₂O) bersifat rapuh, berpori, dan mudah terkelupas, sehingga air dan oksigen tetap dapat menembus dan korosi terus berlanjut ke lapisan besi di bawahnya.

5. Benar: Ion-ion dalam larutan elektrolit (seperti Na⁺ dan Cl^- dari air garam) meningkatkan daya hantar listrik larutan, mempermudah aliran elektron/ion antara daerah anode dan katode pada permukaan logam, sehingga mempercepat laju korosi.

Soal Korosi-2

Dalam sebuah percobaan, empat paku besi identik diletakkan pada empat kondisi berbeda selama beberapa hari:
(1) Paku dalam tabung tertutup rapat berisi udara kering (diberi silika gel penyerap uap air).
(2) Paku terendam air yang telah dididihkan (bebas oksigen terlarut), kemudian permukaan air ditutup lapisan minyak dan wadah ditutup rapat.
(3) Paku terendam larutan air garam (NaCl) dalam wadah terbuka.
(4) Paku terendam air biasa dalam wadah terbuka.
Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai hasil percobaan tersebut?

• 1)Paku pada kondisi (1) akan mengalami korosi paling lambat karena tidak tersedia uap air.
• 2)Paku pada kondisi (2) tidak akan berkarat (atau berkarat sangat sedikit) karena tidak ada oksigen terlarut yang tersedia.
• 3)Paku pada kondisi (3) akan mengalami korosi paling cepat di antara keempatnya, karena ion Cl^- dari garam meningkatkan konduktivitas larutan sehingga mempercepat aliran elektron.
• 4)Paku pada kondisi (4) akan berkarat lebih cepat daripada paku pada kondisi (3), karena air biasa lebih murni daripada air garam.
• 5)Keempat kondisi tersebut akan menunjukkan laju korosi yang sama, karena laju korosi hanya dipengaruhi oleh jenis logamnya.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 3

1. Benar: Tanpa keberadaan uap air (kelembapan diserap silika gel), reaksi elektrokimia korosi sulit berlangsung meskipun oksigen tersedia, sehingga laju korosinya paling lambat.

2. Benar: Meskipun air tersedia, ketiadaan oksigen terlarut (karena telah dididihkan dan permukaannya ditutup minyak agar oksigen dari udara tidak larut kembali) membuat reaksi reduksi di katode (yang memerlukan O₂) tidak dapat berlangsung, sehingga korosi terhambat.

3. Benar: Selain tersedia air dan oksigen (wadah terbuka), adanya ion-ion terlarut dari NaCl membuat larutan menjadi elektrolit yang baik, mempercepat transfer elektron antara daerah anode dan katode pada permukaan paku, sehingga korosi berlangsung paling cepat.

4. Salah: Justru sebaliknya — air garam (larutan elektrolit) mempercepat korosi dibandingkan air biasa yang daya hantar listriknya lebih rendah, sehingga korosi pada kondisi (3) lebih cepat daripada kondisi (4).

5. Salah: Percobaan ini justru menunjukkan bahwa laju korosi sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan, yaitu ketersediaan air, oksigen, dan elektrolit, bukan semata-mata oleh jenis logamnya (yang pada percobaan ini identik/sama, yaitu besi).

Soal Korosi-3

Untuk melindungi pipa besi yang tertanam di dalam tanah, teknisi biasanya menghubungkan pipa tersebut dengan logam magnesium (Mg) atau seng (Zn) yang berfungsi sebagai anode korban (sacrificial anode) pada sistem proteksi katodik. Selain itu, pelapisan besi dengan logam lain, seperti seng (galvanisasi) atau timah (tin plating), juga umum dilakukan. Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai metode-metode pencegahan korosi tersebut?

• 1)Logam Mg dan Zn dapat digunakan sebagai anode korban karena keduanya lebih reaktif (lebih mudah teroksidasi) daripada besi.
• 2)Pada sistem proteksi katodik, pipa besi dijadikan katode sehingga besi terlindungi dari oksidasi, sedangkan logam anode korbanlah yang teroksidasi.
• 3)Pelapisan besi dengan timah (tin plating) akan tetap melindungi besi meskipun lapisan timahnya tergores, karena timah lebih reaktif daripada besi.
• 4)Galvanisasi (pelapisan dengan seng) tetap melindungi besi dari korosi meskipun lapisan sengnya tergores, karena Zn lebih reaktif daripada Fe sehingga akan teroksidasi lebih dulu.
• 5)Pengecatan mencegah korosi dengan cara mengubah bilangan oksidasi besi menjadi lebih stabil sehingga tidak dapat lagi teroksidasi.

Kunci & Pembahasan

Jawaban benar: Pernyataan 1, 2, dan 4

1. Benar: Baik Mg maupun Zn terletak di sebelah kiri Fe dalam deret volta, artinya keduanya lebih reaktif (lebih mudah teroksidasi) sehingga cocok digunakan sebagai anode korban — logam ini akan "mengorbankan diri" teroksidasi terlebih dahulu daripada besi.

2. Benar: Dengan dihubungkannya besi ke logam yang lebih reaktif, besi dipaksa berperan sebagai katode (tempat reduksi, bukan oksidasi), sehingga besi terlindungi sedangkan logam anode korban yang mengalami oksidasi (dan lama-lama habis termakan korosi, sehingga perlu diganti secara berkala).

3. Salah: Timah (Sn) terletak di sebelah kanan besi dalam deret volta, artinya Sn kurang reaktif daripada Fe. Jika lapisan timah tergores dan besi di baliknya terekspos, justru besi akan menjadi anode (lebih mudah teroksidasi dibanding Sn) dan korosi pada besi akan berlangsung lebih cepat dan terlokalisasi di titik goresan tersebut.

4. Benar: Berbeda dengan timah, seng (Zn) lebih reaktif daripada besi. Jika lapisan seng tergores, Zn di sekitarnya akan tetap teroksidasi terlebih dahulu (berfungsi seperti anode korban lokal) sehingga besi di baliknya tetap terlindungi untuk sementara waktu.

5. Salah: Cat tidak mengubah sifat kimia (biloks) besi sama sekali. Cat mencegah korosi secara fisik, yaitu dengan membentuk lapisan penghalang yang mencegah kontak langsung antara permukaan besi dengan air dan oksigen dari udara.