reaksi redoks dan elektrokimia

Drs. Sena/Redoks/XII/hal 1

BAB IIREAKSI REDOKS DAN ELEKTROKIMIA

A. Penyetaraan Reaksi Redoks

a. Aturan bilangan oksidasi ( BO )

Latihan menetukan jenis reaksi redoks/autoredoks/bukan redoks

6. Yang termasuk reaksi redoks adalah ...

a. AgCl + 2NH4OH → 2H2O + Ag(NH3)2+ + Cl-

b. CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

c. Cu2+ + 4CN- → Cu(CN)42-

d. 2Fe(CN)64- + Cl2 → 2Cl- + 2Fe(CN)6

3-

e. Na+ + H2SO4 → NaHSO4

7. Yang bukan reaksi redoks adalah …

a. 2Ag + Cl2 → 2AgCl

b. SnCl2 + I2 + 2HCl → SnCl2 + 2HI

c. 2CuO + CO → Cu2O + CO2

d. CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O

e. H2 + Cl2 → 2HCl

Unsur bebas(atom/molekul unsur) : 0 Fe, Na, K,........H2, O2, P4,........ Dalam senyawa

I A ( Li, Na, K ) dan Ag H NH4 : + 1 II A ( Be, Mg, Ca, Sr,Ba ) Zn, Cd, Ni : + 2

O : - 2 (lihat catatan)OH dan F : -1Al : +3 Unsur logam : + valensinyaIon : muatannyaTotal senyawa ion : muatannyaTotal senyawa netral : 0

Muatan sisa asam : P,As,Sb,B,Al…. : -3 S,C,Si,Cr… : -2

SELAIN….. : -1 Total muatan H2O dan NH3 : 0

Catatan:Biloks O yang mungkin : (+2 ) pada OF2, ( 0 ), ( -2 ), ( -1 ), ( -1/2 )Peroksida : senyawa yang terbentuk jika suatu oksida ditambahkan 1

atom oksigenNatrium oksida : Na2ONatrium peroksida : Na2O2

Ion superoksida : O2-

Litium superoksida : LiO2

Calsium superoksida: Ca(O2)2

Biloks H yang mungkin : (+1) jika NL - H, ( 0 ) jika bebas,( -1 ) jika L - H

Oksidasi :

- Penangkapan

oksigen

- Pelepasan elektron

Reduksi :

- Pelepasan oksigen

- Penangkapan

elektron

Urutan :

1. Ada unsur bebas = reaksi redoks / auto redoks

2. Tidak ada unsur bebas dan tidak ada unsur bivalen = bukan reaksi redoks

3. Tidak ada unsur bebas tetapi ada unsur bivalen = cek bivalen………?Unsur bivalenHg, CuAuCr, Mn, Co, FePt, Sn, Pb


b. Menyetarakan reaksi dengan CARA BILANGAN OKSIDASI

Latihan penyetaraan dengan metode bilangan oksidasi pada reaksi ion

B. Elektrokimia

Eketrokimia adalah bagian ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dengan arus listrik.

Sel elektrokimia dibagi menjadi :

a. Sel Volta

Reaksi kimia yang berlangsung bersifat spontan dan menghasilkan arus listrik. Katode merupakan kutub positif dan anode merupakan kutub negatif ( K P A N ).

Prisip kerjanya : - energi hasil dari reaksi kimia diubah menjadi energi listrik- reaksi yang berlangsung adalah reaksi redoks- pada katoda terjadi reduksi dan merupakan kutub positif- pada anoda terjadi oksidasi dan merupakan kutub negatif jadi katoda positif anoda negatif (disingkat K P A N; dibaca kapan).

Potensial Elektroda (E0)Potensial elektroda:

Potensial listrik yang dihasilkan oleh suatu reaksi reduksi (lambangnya E0) dibandingkan terhadap hidrogen.Makin mudah suatu logam mengalami reduksi makin besar potensial elektroda yang ditimbulkannya. Jadi makin ke kanan letak suatu logam pada deret volta makin besar potensial elektrodanya.Deret volta : Urutan keaktifan logam mulai dari reduktor terkuat (mudah teroksidasi) sampai reduktor terlemah (sukar teroksidasi).

DERET VOLTA Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

Sejauh ini, aplikasi terpenting dari sel Volta atau sel Galvani adalah baterai. Baterai merupakan sel elektrokimia yang dapat menghasilkan arus listrik dari reaksi kimia yang berlangsung spontan.Kita dapat mengenal lebih jauh beberapa sel volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, seperti:

Unsur bivalenHg, CuAuCr, Mn, Co, FePt, Sn, Pb

ClO3- Cl-

SO42- SO2

NO3- NO dll

Cari unsur logam bivalen

Cari unsur non logam dalam sisa asam yg beda

Cari unsur bebas

BO-nya berubah setarakan BO x jml atom selisih e x silang L-NL-H-O

Kondisi asam : ruas ( - ) : ( + ) ion H+ : ruas lainnya ( + ) H2O

Kondisi basa : ruas ( + ) : ( + ) ion OH- : ruas lainnya ( + ) H2O

Potensial listrik yang dihasilkan oleh sel elektrokimia dinamakan potensial sel (E0 sel).

Esel = E0 reduksi – E0 oksidasi

Agar reaksi dapat berlangsung spontan maka E sel harus positifUntuk mempersingkat penulisan sel volta dipakai notasi sel khusus :

Anoda | larutan || katoda | larutan

atau

oksidasi || reduksi


a. Baterai Biasa atau Sel Keringb. Baterai Alkalic. Baterai Perak Oksidad. Baterai Nikel-Kadmiume. Sel Aki (Accu)

b. Sel Elektrolisis

Arus listrik menyebabkan berlangsungnya suatu reaksi kimia. Katode merupakan kutub negatif dan anode merupakan kutub positif. Contoh: penyepuhan, pemurnian logam dalam pertambangan, dan penyetruman aki.Arus listrik dapat bersumber dari sel Volta, misalnya dengan menggunakan baterai dan aki. Namun, arus listrik juga dapat menyebabkan berlangsungnya suatu reaksi kimia. Ilmuwan Inggris, Michael Faraday, mengalirkan arus listrik ke dalam larutan elektrolit dan ternyata dalam larutan tersebut terjadi reaksi kimia. Rangkaian alat yang menunjukkan terjadinya reaksi kimia akibat dialirkannya arus listrik tersebut dinamakan sel elektolisis.Prinsip kerjanya:- menghasilkan suatu reaksi kimia dengan menggunakan energi listrik- pada katoda terjadi reduksi,dan merupakan kutub negatif- pada anoda terjadi oksidasi, dan merupakan kutub positif Jadi pada sel elektolisa katoda negatif anoda positif (K N A P) kebalikan dari sel volta.

Contoh :a. Proses penyepuhan logamb. Proses pemurnian logamc. Pembuatan Gas

C. Perhitungan pada sel volta

D. Menentukan potensial sel (E0sel ) berdasarkan potensial sel lain yang

menggunakan elektrode sama

Terdapat data potensial sel sebagai berikut

Li | Li+ || Zn2+ | Zn Eo = 2,24 V

Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn Eo = 1,61 V

Fe | Fe2+ || Cu2+ | Cu Eo = 0,78 V

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu Eo = 1,10 V

E. Menentukan berlangsung-tidaknya suatu reaksi redoks ( spontan –tak spontan )

Urutan unsur berdasarkan potensial sel dari yang paling kecil

Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn H2O Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

( - ) 0 ( + )

Prinsip perhitungan

Ka-red : katode terjadi reduksi anoda terjadi oksidasi

K-P-A-N : katode kutub (+) anoda kutub (- )

Rumus : E0sel = E0

reduksi – E0oksidasi

E0reduksi : E0

reduksi dari unsur yang mengalami reduksi

E0oksidasi : E0

reduksi dari unsur yang mengalami oksidasi

Unsur yang E0reduksi yang besar mengalami reduksi

Unsur yang E0reduksi yang kecil mengalami oksidasi

Notasi atau diagram sel : oksidasi || reduksi

Reaksi akan dapat berlangsung spontan jika :

E0sel = positif (+)

Unsur yang bebas terletak disebelah kiri unsur yang bermuatan dalam deret volta


F. Menentukan urutan unsur berdasarkan kereaktifannya

SKEMA ELEKTROLISIS

Urutan unsur berdasarkan potensial sel dari yang paling kecil


( - ) 0 ( + )A. Sel Elektrolisis K-N-A-P/ ka-red

a. Reaksi di katoda (reduksi ) Lihat kation / ion (+) : tidak memperhatikan jenis elektrodenya

[ H+ ] ............................................................ 2H+ + 2e H2

Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn 2H2O + 2e 2 OH- + H2

[ L + ]

Reaksi akan dapat berlangsung spontan jika :

E0sel = positif (+)

Unsur yang bebas terletak disebelah kiri unsur yang bermuatan dalam deret volta

Urutan unsur berdasarkan potensial reduksi dari yang paling kecil


( - ) 0 ( + )

Dari kiri ke kanan :

E0reduksi (semakin besar) : semakin mudah mengalami reduksi

Sifat oksidator : semakin kuat : sifat pengoksidasinya semakin kuat

Kereaktifan : semakin tidak reaktif


- Selain ( Li............Mn) L + x + x e L - Leburan/ Lelehan/cairan

b. Reaksi di anoda (oksidasi) Lihat elektroda ...........inert atau non inert ?

1. Elektroda (inert) : Pt/C/Au ............................. Lihat anion / ion (-)

[ OH- ] …………………………………. 4 OH- 2 H2O + O2 + 4 e

Sisa asam non oksi (X- : F,Cl,Br,I) 2 X- X2 + 2e

Anion Sisa asam oksi (NO3

-, SO4-2, ....... ) 2 H2O 4 H+ + O2 + 4e

Oksida dari leburan (O2-).................. 2O2- O2 + 4 e

Hidrida ( H- )............................. 2H- H2 + 2e

2. Elektroda non inert : Selain Pt/C/Au ............. Elektrode (anodenya) akan teroksidasi

misalkan elektrodenya logam L L L+x + x e

Cu Cu+2 + 2e Fe Fe+2 + 2e Ag Ag+ + e

dllB. Hukum Faraday I dan II

w = = = e . F e : =

w : massa zat yang dihasilkan (gram)i : kuat arus (ampere)t : waktu (detik)n : perubahan BO atau valensi unsurQ : kuat arus (coulomb)F : kuat arus (faraday)

Jika ada dua zat yang dielektrolisis dengan kuat arus dan waktu yang sama berlaku

=

F : mol elektron

:


2. Natrium karbonat dieraksikan dengan asam klorida menghasilkan natrium klorida, karbon dioksida dan air

3. Logam seng dilarutkan dalam asam nitrat membentuk seng nitrat, gas nitrogen monoksida dan air


4. Kalsium fosfat direaksikan dengan silikon dioksida dan karbon menghasilkan kalsium silikat, karbon monoksida dan molekul fosfor

5. Bromin dilarutkan dalam kalium hidroksida menghasilkan kalium bromida, kalium bromat dan air

6. Logam mangan direaksikan dengan asam sulfat mengasilkan mangani sulfat, gas sulfur dioksida dan air

7. Bromin direaksikan dengan mangan dioksida dan kalium hidroksida menghasilkan kalium bromida, kalium manganat dan air

8. Ferro sulfida direaksikan dengan asam nitrat menghasilkan feri nitrat, belerang, nitrogen dioksida dan air

9. Kalium permangat direaksikan dengan asam sulfat dan ferro sulfat membentuk ferri sulfat, kalium sulfat, mangano sulfat dan air


Latihan Elektrolisis

1.Elektrolisis latrutan NaCl dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

2. .Elektrolisis latrutan AgNO3 dengan elektrode platina

Katoda :

Anoda :

3. Elektrolisis leburan NaCl dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

4 .Elektrolisis Leburan MgCl2 dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

5 .Elektrolisis larutan AgNO3 dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

6 .Elektrolisis larutan Ag2SO4 dengan elektrode Cu

Katoda :

Anoda :


7 .Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Cu

Katoda :

Anoda :

8 .Elektrolisis larutan AgNO3 dengan katode Fe dan anoda Cu

Katoda :

Anoda :

9 .Elektrolisis KBr cair dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

10 .Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode Karbon tanpa diafragma

Katoda :

Anoda :

11 .Elektrolisis larutan KCl panas dengan elektrode Karbon disertai pengadukkan

Katoda :

Anoda :

12 .Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Ag

Katoda :Anoda :


12 .Elektrolisis larutan CuSO4 dengan elektrode Ag

Katoda :Anoda :

Soal latihan Ulangan redoks1. Tulis reaksi elektrolisis dari : a. Larutan AgNO3 dengan elektrode Pt b. Larutan CuSO4 dengan elektrode Ag

c. Larutan NaCl dengan elektrode C d. Leburan MgCl2 dengan elektrode Pt

2. Terdapat reaksi sebagai berikut : K2Cr2O7 + H2SO4 + Fe SO4 K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + H2O Untuk mendapatkan 4 gram Fe2(SO4)3 tentukan H2SO4 yang harus direaksikan


3. Berapa logam tembaga yang diendapkan jika arus listrik 10 ampere dialirkan ke dalam larutan CuSO4 selama 2 jam ( Ar Cu = 63,5 )

4. Arus listrik 200 coulomb dialirkan ke dalam larutan AgNO3. Jika Ar Ag = 108 Tentukan massa perak yang diendapkan.

5. Ke dalam larutan NiSO4 dialirkan arus listrik 0,2 faraday. Tentukan berat Ni ( Ar Ni = 59 ) dan vol gas yang terbentuk di anode jika diukur pada keadaan STP.

6. Kedalam 500 mL larutan AgNO3 0,1 M dialirkan arus listrik 10 ampere selama 965 detik. Tentukan pH larutan setelah proses elektrolisis tersebut.

7. Arus listrik 1930 coulomb dapat mengendapkan 1,5 gram logam X ( Ar X=150) dari suatu larutan. Tentukan notasi ion untuk unsur X tersebut

8. Ke dalam larutan NiSO4 dan larutan AgNO3 yang disusun secara seri dialirkan arus listrik dan ternyata pada larutan NiSO4 dihasilkan 11,8 gram endapan Ni. Tentukan massa logam Ag yang diendapkan .

9. Suatu proses elektrolisis sejumlah arus tertentu membebaskan 2,5 gram gas hidrogen ( Ar H=1). Tentukan massa oksigen ( Ar=16) yang dibebaskan oleh arus dan waktu yang sama

10. Dalam suatu proses elektrolisis larutan LSO4 menggunakan elektrode platina dikatode dihasilkan 0,295 gram endapan logam. Larutan hasil elektrolisis dianode dapat dinetralkan oleh 50 ml larutan KOH 0,2 M. Tentukan massa atom relatif logam L tersebut

.


11. Unsur florin dapat diperoleh dengan cara elektrolisis leburan KHF2, sesuai dengan persamaan reaksi HF2

- HF + 1/2F2 + e Jika gas fluorin yang dihasilkan 2,24 L dalam waktu 965 detik serta kondisi STP, tentukan besarnya kuat arus yang mengalir dalam

proses tersebut

12. Suatu sel volta tersusun dari elektrode-elektrode logam vanandium dan logam paladium, yang masing- masing tercelup dalam larutan garamnya

V2+ + 2e V E0 = -1,20 voltPd2+ + 2e Pd E0 = +1,20volta. Manakah logam yang merupakan katode b. Manakah logam yang merupakan katodec. Sebutkan logam yang bertindak sebagai elektrode negatifd. Tuliskan reaksi selnyae. Tuliskan notasi selnyaf. Berapa potensial sel yang dihasilkan


1.Elektrolisis latrutan NaCl dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

2. .Elektrolisis latrutan AgNO3 dengan elektrode platina

Katoda :

Anoda :

3 .Elektrolisis Leburan MgCl2 dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

4 .Elektrolisis larutan Ag2SO4 dengan elektrode Cu

Katoda :

Anoda :

5. Berapa logam tembaga yang diendapkan jika arus listrik 10 ampere dialirkan ke dalam larutan CuSO4 selama 2 jam ( Ar Cu = 63,5 )


6. Arus listrik 200 coulomb dialirkan ke dalam larutan AgNO3. Jika Ar Ag = 108 Tentukan massa perak yang diendapkan.


8. Arus listrik 1930 coulomb dapat mengendapkan 1,5 gram logam X ( Ar X=150) dari suatu larutan. Tentukan notasi ion untuk unsur X tersebut

9. Ke dalam larutan NiSO4 dan larutan AgNO3 yang disusun secara seri dialirkan arus listrik dan ternyata pada larutan NiSO4 dihasilkan 11,8 gram endapan Ni. Tentukan massa logam Ag yang diendapkan.

10. Dalam suatu proses elektrolisis larutan LSO4 menggunakan elektrode platina dikatode dihasilkan 0,295 gram endapan logam. Larutan hasil elektrolisis dianode dapat dinetralkan oleh 50 ml larutan KOH 0,2 M. Tentukan massa atom relatif logam L tersebut.

11. Unsur florin dapat diperoleh dengan cara elektrolisis leburan KHF2, sesuai dengan persamaan reaksi HF2

- HF + 1/2F2 + e Jika gas fluorin yang dihasilkan 2,24 L dalam waktu 965 detik serta kondisi STP, tentukan besarnya kuat arus yang mengalir dalam proses tersebut



V2+ + 2e V E0 = -1,20 voltPd2+ + 2e Pd E0 = +1,20voltg. Manakah logam yang merupakan katode h. Manakah logam yang merupakan katodei. Sebutkan logam yang bertindak sebagai elektrode negatifj. Tuliskan reaksi selnyak. Tuliskan notasi selnyal. Berapa potensial sel yang dihasilkan

Soal latihan Ulangan Redoks dan reaksi organik1. Setarakan reaksi berikut dengan cara setengah reaksi Cr2(SO4)3 + NaClO3 + NaOH NaCl + Na2SO4 + Na2CrO4 + H2O

Red : Oks :

Cr2(SO4)3 + NaClO3 + NaOH NaCl + Na2SO4 + Na2CrO4 + H2O

MnO2 + H2SO4 + NaCl MnSO4 + Na2SO4 + Cl2 + H2O

Red : Oks :

MnO2 + H2SO4 + NaCl MnSO4 + Na2SO4 + Cl2 + H2O


2. Setarakan reaksi berikut dengan cara Bilangan oksidasi KI + H2SO4 H2S + I2 + H2O + Mn SO4

3. Tulis reaksi elektrolisis reaksi berikut a. Elektrolisis latrutan AgNO3 dengan elektrode platina

Katoda :

Anoda :

b. Elektrolisis Leburan MgCl2 dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

c. Elektrolisis larutan AgNO3 dengan katode Fe dan anoda Cu

Katoda :

Anoda :

d.Elektrolisis KBr cair dengan elektrode karbon

Katoda :

Anoda :

4. Dalam suatu proses elektrolisis larutan LSO4 menggunakan elektrode platina dikatode dihasilkan 0,28 g endapan logam. Larutan hasil elektrolisis dianode dapat dinetralkan oleh 50 ml larutan NaOH 0,2 M. Tentukan massa atom relatif logam L tersebut.



Ag+ + e Ag E0 = 0,80voltZn2+ + 2e Zn E0 = -0,76voltm. Manakah logam yang merupakan katode n. Manakah logam yang merupakan katodeo. Sebutkan logam yang bertindak sebagai elektrode negatifp. Tuliskan reaksi selnyaq. Tuliskan notasi selnyar. Berapa potensial sel yang dihasilkan

6. Ke dalam larutan CuSO4 dan larutan Zn(NO3)2 yang disusun secara seri dialirkan arus listrik dan ternyata pada larutan CuSO4 dihasilkan 6,5 g gram endapan Cu. Tentukan massa logam Zn yang diendapkan. Ar Cu = 63,5 Zn = 65


8. Berapa logam tembaga yang diendapkan jika arus listrik 5 ampere dialirkan ke dalam larutan CuSO4 selama 1,5 jam ( Ar Cu = 63,5 )

9. Ubahlah a. Propena Metil etil keton

b. Sekunder butil alkohol 2 metoksi propana

c. Aluminium karbida isopropil sianida


10. Carilah semua isomer yang ada pada C4H10O Serta tumjukkan senyawa yang mempunyai isomer rangka, isomer posisi, dan isomer optik

11. Carilah semua isomer yang ada pada senyawa C2H4Cl2

reaksi redoks dan elektrokimia

Documents