Contoh Soal, Pengertian, Prinsip Kerja Sel Volta & Penjelasannya

tirto.id - Contoh soal sel volta bisa digunakan oleh para siswa untuk makin memahami salah satu materi dalam mata pelajaran Kimia tersebut. Dengan tekun berlatih mengerjakan berbagai contoh soal sel volta, kemampuan para siswa akan makin terasah, sehingga akan lebih lancar saat harus mengerjakan berbagai soal dalam ujian tengah semester ataupun ujian akhir semester di sekolah.

Namun, sebelum berlatih mengerjakan latihan soal sel volta dan menjawab berbagai pertanyaan tentang sel volta, para siswa terlebih dahulu harus memahami pengertian sel volta beserta berbagai prinsip kerjanya. Jika pemahaman dasar tersebut sudah dimiliki, maka ke depannya para siswa tidak akan kebingungan saat harus mengerjakan berbagai soal sel volta yang jenisnya cukup beragam.

Pengertian Sel Volta

Selain menyajikan latihan soal sel volta beserta penjelasannya, artikel ini juga akan membahas pengertian dan prinsip-prinsip kerjanya. Dengan memahami kajian tentang sel volta, siswa diharapkan bisa menerapkannya di kehidupan sehari-hari.

Penamaan sel volta, atau yang juga biasa disebut sel galvani, diambil dari nama penemunya yaitu ilmuwan bernama Alessandro Guiseppe Volta dan Luigi Galvani. Sel volta merupakan sel elektrokimia yang dapat mengubah reaksi kimia dari reaksi redoks spontan (reaksi yang dapat berlangsung dengan sendirinya). Reaksi redoks spontan dapat diubah untuk digunakan sebagai sumber listrik.

Lebih lanjut, menurut buku ajar Energi dan Elektrifikasi Pertanian (2018), energi yang dihasilkan dari reaksi kimia sel volta berupa energi listrik. Sel volta terdiri atas elektrode tempat berlangsungnya reaksi oksidasi atau yang disebut anoda (elektrode negatif), dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi atau yang disebut juga katoda (elektrode positif).

Salah satu contoh paling sederhana dari penggunaan sel volta di kehidupan sehari-hari ialah baterai dan akumulator atau aki. Lantas, bagaimana prinsip kerja sel volta?

Prinsip Kerja Sel Volta

Adapun prinsip kerja sel volta adalah sebagai berikut:

1. Energi hasil dari reaksi kini diubah menjadi energi listrik.
2. Reaksi yang berlangsung adalah reaksi redoks.
3. Pada katoda terjadi reduksi dan merupakan kutub positif.
4. Pada anoda terjadi oksidasi dan merupakan kutub negatif.

Lebih lanjut, bagian-bagian sel volta dapat dijabarkan di bawah ini.

1. Voltmeter: Berfungsi sebagai penentu besar dari energi potensial.
2. Jembatan garam: Berfungsi sebagai penjaga keseimbangan jumlah kation dan anion dalam larutan.
3. Anoda: Berstatus sebagai elektrode negatif yang biasanya berupa seng (Zn) dan merupakan tempat terjadinya reaksi oksidasi.
4. Katoda: Berfungsi sebagai bagian elektrode tembaga (Cu) yang bertindak sebagai tempat adanya reaksi reduksi terjadi.

Contoh Soal Sel Volta dan Penjelasannya

Setelah melihat pengertian dan prinsip kerja sel volta di atas, para siswa bisa mencoba mengerjakan beberapa contoh soal sel volta berikut ini. Latihan soal sel volta ini bertujuan agar para siswa bisa lebih memahami materi secara lebih mendalam.

Contoh Soal 1

Dalam sel volta muncul suatu perubahan, apakah itu?

A. Energi listrik menjadi kimia

B. Energi listrik menjadi panas

C. Energi kimia menjadi energi listrik

D. Energi gerak menjadi energi listrik

E. Energi gerak menjadi energi listrik

Jawaban dan penjelasan: C. Sel volta termasuk ke dalam sel yang melangsungkan perubahan energi kimia atau reaksi kimia menjadi energi listrik sebagai perbedaan potensial listrik yang muncul secara spontan.

Contoh Soal 2

Pernyataan yang benar terkait adanya sel volta, kecuali…

A. Elektron mengalir dari katoda ke anoda

B. Katoda bermuatan positif

C. Elektrode negatif muncul reaksi oksidasi

D. Katoda di sekitar anoda bisa bertambah

E. Katoda muncul reaksi penangkapan elektron

Jawaban dan penjelasan: A. Beberapa spesifikasi dalam sel ini antara lain, katoda sebagai tempat terjadi reduksi, anoda tempat oksidasi, katoda bermuatan positif sementara anoda negatif.

Aliran elektron terjadi dari anoda ke katoda, fungsi jembatan garam dalam sel volta adalah menetralkan kelebihan muatan ion pada dua kompartemen sehingga muncul reaksi, jembatan berisi zat elektrolitinert dan agar-agar.

Contoh Soal 3

Diketahui potensial elektrode perak dan tembaga sebagai berikut

Ag+ + e → Ag Eo = +0.80 V

Cu2+ + 2e → Cu Eo = +0.34 V

1. Tulislah diagram sel volta yang dapat disusun dari kedua elektrode tersebut!

2. Tentukan potensial standar sel itu!

3. Tuliskan reaksi selnya!

Jawaban dan penjelasan:

1. Diagram sel volta: Cu|Cu2+||Ag+|Ag

2. Potensial standar sel = Eo sel = EoKatoda – Eoanoda

Eosel = +0,8 v – 0,34 v = 0,46 v

3. Reaksi selnya ialah sebagai berikut.

Katoda (Reduksi): 2Ag+ + 2e → 2Ag

Anoda (Oksidasi): Cu → Cu2+ + 2e +

Reaksi Sel (Redoks): Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag Eo sel = 0,46 v

Contoh Soal 4

Sel volta tersusun dari elektrode Fe (E° = –0,44 V) dan elektrode Pb (E° = –0,13 V). Tentukan reaksi sel yang terjadi!

Jawaban dan penjelasan:

Anoda = Fe (karena lebih negatif)

Katoda = Pb

Reaksi di anoda: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻

Reaksi di katoda: Pb²⁺(aq) + 2e⁻ → Pb(s)

Reaksi sel total: Fe(s) + Pb²⁺(aq) → Fe²⁺(aq) + Pb(s)

Contoh Soal 5

Diketahui dua elektrode: Zn dan Cu. Jika kedua logam tersebut dibuat menjadi sel volta, tentukan:

1. Manakah yang menjadi anoda dan katoda?

2. Tuliskan reaksi redoks yang terjadi!

Jawaban dan penjelasan:

1. Potensial elektrode standar adalah sebagai berikut.

Zn²⁺/Zn = –0,76 V

Cu²⁺/Cu = +0,34 V

Logam dengan potensial reduksi lebih kecil (lebih negatif) akan mengalami oksidasi → anoda

Zn = –0,76 V < Cu = +0,34 V → Zn sebagai anoda, Cu sebagai katoda

2. Reaksi redoks yang terjadi dijelaskan di bawah ini.

Reaksi di anoda: Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

Reaksi di katoda: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)

Reaksi sel: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)

Contoh Soal 6

Diketahui data potensial elektrode:

Ni²⁺ + 2e⁻ ⇌ Ni(s) → E° = –0,25 V

Cu²⁺ + 2e⁻ ⇌ Cu(s) → E° = +0,34 V

Manakah logam yang akan mengendap di elektrode dan mengapa?

Jawaban dan penjelasan:

1. Logam mengendap di katoda karena terjadi reduksi

2. Cu memiliki E° lebih besar → Cu²⁺ direduksi menjadi Cu(s)

Jadi, Cu akan mengendap di katoda.

Contoh Soal 7

Diketahui data potensial elektrode:

Al³⁺ + 3e⁻ ⇌ Al(s) → E° = –1,66 V

Fe²⁺ + 2e⁻ ⇌ Fe(s) → E° = –0,44 V

Tentukan reaksi sel volta yang terjadi!

Jawaban dan penjelasan:

Reaksi sel volta yang terjadi adalah sebagai berikut.

Anoda: Al (lebih negatif)

Katoda: Fe

Reaksi anoda (oksidasi):

Al(s) → Al³⁺(aq) + 3e⁻

Reaksi katoda (reduksi):

Fe²⁺(aq) + 2e⁻ → Fe(s)

Samakan jumlah elektron:

Al(s) → Al³⁺ + 3e⁻ (×2)

Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe (×3)

Reaksi sel total:

2Al(s) + 3Fe²⁺(aq) → 2Al³⁺(aq) + 3Fe(s)

Contoh Soal 8

Diketahui data potensial elektrode:

Sn²⁺ + 2e⁻ ⇌ Sn(s) → E° = –0,14 V

Au³⁺ + 3e⁻ ⇌ Au(s) → E° = +1,50 V

1. Tentukan anoda dan katoda

2. Tentukan notasi sel volta

Jawaban dan penjelasan:

1. Anoda dan katoda dijabarkan di bawah ini.

Anoda: Sn (karena E° lebih rendah → oksidasi)

Katoda: Au (karena E° lebih tinggi → reduksi)

2. Notasi sel volta adalah sebagai berikut.

Sn(s) | Sn²⁺(aq) || Au³⁺(aq) | Au(s)

Contoh Soal 9

Diketahui data potensial elektrode:

Cd²⁺ + 2e⁻ ⇌ Cd(s) → E° = –0,40 V

Pb²⁺ + 2e⁻ ⇌ Pb(s) → E° = –0,13 V

Jika kedua logam dijadikan elektrode dalam sel volta, manakah logam yang akan larut dalam larutan?

Jawaban dan penjelasan:

Logam yang larut adalah yang mengalami oksidasi → berada di anoda

Cd memiliki E° lebih rendah → lebih mudah teroksidasi → Cd akan larut

Maka, jawabannya adalah Cd.

Contoh Soal 10

Dalam suatu eksperimen sel volta, elektrode magnesium kehilangan massa, sementara elektrode perak mengalami peningkatan massa. Jelaskan reaksi kimia yang terjadi dan tentukan arah aliran elektron.

Jawaban dan penjelasan:

Elektrode yang kehilangan massa: Mg → mengalami oksidasi → anoda

Elektrode yang bertambah massa: Ag → mengalami reduksi → katoda

Reaksi di anoda:

Mg(s) → Mg²⁺(aq) + 2e⁻

Reaksi di katoda:

Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s)

Arah aliran elektron: dari Mg (anoda) ke Ag (katoda) melalui kawat luar.

Demikian pembahasan seputar pengertian, prinsip kerja, dan contoh soal sel volta beserta penjelasannya. Dengan memahami pengertian, prinsip kerja, dan rutin mengerjakan berbagai contoh soal sel volta, para siswa yang sedang mempelajari materi kimia tersebut bisa lebih mudah mengerjakan berbagai soal sel volta di saat ujian, sehingga bisa lulus dengan nilai baik.

Bagi para siswa yang ingin melihat contoh soal lainnya, serta butuh berlatih mengerjakan berbagai contoh soal dalam mata pelajaran yang lain bisa mengunjungi tautan berikut ini:

Link Kumpulan Artikel Contoh Soal