Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) dibandingkan besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium akan berkarat, tetapi besi tidak berkarat.

Fe²⁺(aq) + 2e^- ⇌ Fe(s) E^o = $-$0,44 V

Mg²⁺(aq) + 2e^- ⇌ Mg(s) E^o = $-$2,34 V

Hal ini terjadi karena potensial reduksi besi lebih positif daripada magnesium, sehingga besi yang mengalami kontak dengan magnesium akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian, besi terlindungi dan magnesium yang akan mengalami oksidasi. Metode ini disebut dengan sacrificial protection (pengorbanan anode). Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah ataupun pada badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.

Sel elektrokimia di mana pereaksinya adalah oksigen dan hidrogen yang dialirkan secara terus-menerus (kontinu) merupakan sel bahan bakar (fuel cell). Pada sel bahan bakar, nikel digunakan sebagai anode, nikel oksida sebagai katode, dan KOH sebagai elektrolit. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

Katoda: O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^- $\rightarrow$ 4OH^-(aq)

Anoda: 2H₂(g) + 4OH^-(aq) $\rightarrow$ 4H₂O(l) + 4e^-

Reaksi sel: 2H₂(g) + O₂(g) $\rightarrow$ 2H₂O(l)

Sel bahan bakar dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan dan pembangkit listrik.

sumber: teknisimobil.com

Korosi besi adalah suatu proses elektrokimia. Korosi pada besi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur material besi. Korosi pada besi terjadi akibat kontak besi dengan udara ataupun air.

Fe ⇌ Fe²⁺ + 2e

O₂ + 2H₂O + 4e ⇌ 4OH^-

Ion besi(II) yang telah terbentuk akan mengalami oksidasi lebih lanjut membentuk ion besi(III), yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe₂O₃$\text{}$$\cdot$$\chi$H₂O, yaitu karat besi.

Sebenarnya, korosi pada besi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel). Akan tetapi, proses ini membutuhkan biaya lebih besar. Cara lain yang dapat digunakan untuk mencegah korosi pada besi adalah sebagai berikut.

1. Mengecat: cat menghindarkan kontak besi dengan udara dan air.
2. Melumuri dengan oli: oli mencegah kontak besi dengan air.
3. Dibalut dengan plastik: plastik mencegah kontak besi dengan udara dan air.
4. Pelapisan dengan timah (tin plating): timah tergolong logam yang tahan karat, sehingga besi yang dilapisi dengan timah tidak mengalami korosi, karena tidak ada kontak dengan udara dan air.
5. Pelapisan dengan zink (galvanisasi): zink melindungi besi dari korosi, sehingga besi tidak mengalami oksidasi, melainkan zink yang yang mengalami oksidasi.
6. Pelapisan dengan kromium (cromium plating): kromium memberi perlindungan pada besi, di mana besi tidak akan mengalami oksidasi, melainkan kromium yang akan teroksidasi.

Jadi, jawaban yang benar adalah anodizing.

*Anodizing adalah suatu proses penebalan lapisan oksida pada permukaan aluminium melalui proses elektrolisis.

Diketahui:

Zn + Ni²⁺ ⇌ Ni + Zn²⁺$\ \Longrightarrow\$E^o= +0,48 V

Zn²⁺ + 2e^- ⇌ Zn $\ \Longrightarrow\$E^o = $-$0,76 V

Sn²⁺ + 2e^- ⇌ Sn $\ \Longrightarrow\$E^o = $-$0,14 V

Ditanya:

Ni + Sn²⁺ $\ \rightarrow\ \$Ni²⁺ + Sn $\ \Longrightarrow\$ E^o?

Dijawab:

Potensial standar sel (E^o_sel) dapat dihitung berdasarkan data potensial katode dan potensial anode. Pada reaksi di atas, diketahui bahwa Ni mengalami oksidasi, sehingga Ni berperan sebagai anode. Sn mengalami reduksi, sehingga Sn berperan sebagai katode. Nilai potensial reduksi standar Sn sudah diketahui, tetapi nilai potensial reduksi standar Ni belum diketahui.

Nilai E^o Ni dapat dihitung dengan

Zn + Ni²⁺ ⇌ Ni + Zn²⁺ E^o = +0,48 V ..... (persamaan 1)

Zn²⁺ + 2e^- ⇌ Zn E^o = $-$0,76 V ..... (persamaan 2)

Dari persamaan 1, diketahui bahwa Zn mengalami oksidasi (anode) dan Ni mengalami reduksi (katode).

E^o_sel $=$ E^o_katode $-$ E^o_anode

E^o_katode $=$ E^o_sel $+$ E^o_anode

$=0,48+\left(-\ 0,76\right)$

$=0,48-0,76$

$=-0,28\ \text{V}$

Maka, nilai potensial reduksi standar Ni adalah $-$0,28 V.

Nilai E^o_sel untuk reaksi Ni + Sn²⁺ $\rightarrow$ Ni²⁺ + Sn

E^o_sel $=$ E^o _Sn $-$ E^o _Ni

$=-0,14\ -(-0,28\ )$

$=-0,14\ +\ 0,28$

$=0,14\ \text{V}$

Jadi, nilai E^o_sel untuk reaksi tersebut adalah $+$0,14 V.

Reaksi redoks pada soal adalah reaksi yang setara. Ini dibuktikan dengan jumlah atom dan jumlah muatan sebelum dan sesudah reaksi berjumlah sama.

• Spesi Zn memiliki biloks = 0 karena merupakan atom bebas.
• Spesi ZnO₂^2-. Biloks atom O adalah -2 sehingga biloks atom Zn adalah +2 $\rightarrow$ 2 + (-2 $\times$ 2) = -2
• Spesi NO₃^-. Biloks atom O adalah -2 sehingga biloks atom N adalah +5 $\rightarrow$ 5 + (-2 $\times$ 3) = -1
• Spesi NH₃. Biloks atom H adalah +1 sehingga biloks atom N adalah -3 $\rightarrow$ -3 + (1 $\times$ 3) = 0
• Atom Zn mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari 0 menjadi +2, sehingga Zn (s) disebut sebagai reduktor (spesi yang mengalami oksidasi).
• Atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +5 menjadi -3, sehingga NH₃ disebut sebagai oksidator (spesi yang mengalami reduksi).

Dari seluruh penjelasan di atas, maka jawaban yang tepat adalah atom N mengalami penurunan bilangan oksidasi.

Diketahui:

Arus listrik = $I$ = 10,1 A

waktu = $t$ = 5 menit = 300 detik

Massa atom relatif Cu = A_r Cu = 63,5

Ditanya:

Massa Cu yang dibebaskan = $G$ ?

Dijawab:

Penggabungan hukum Faraday 1 dan hukum Faraday 2 menghasilkan persamaan :

$G=\frac{Q\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}=\frac{I\ \times\ t\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}$

keterangan:

• $G=$ massa zat yang dibebaskan (dalam gram)
• $Q=$ muatan listrik (dalam Coulomb)
• $I=$ kuat arus (dalam ampere)
• $t=$ waktu (dalam detik)
• $A_r=$ massa atom relatif
• $n=$ banyaknya elektron

Pada katode, terjadi reaksi reduksi : Cu²⁺ + 2e^- $\rightarrow$ Cu

$G=\frac{I\ \times\ t\ \times\ A_r}{96.500\ \times\ n}$

$=\frac{10,1\ \times\ 300\ \times\ 63,5\ }{96.500\ \times\ 2}$

$=\frac{192.405}{193.000}$

$=0,9969$

Jadi, banyaknya logam Cu yang dibebaskan adalah 0,9969 gram $\approx$ 1 gram.

Sel volta adalah suatu sel elektrokimia, di mana energi kimia dari reaksi redoks spontan diubah menjadi energi listrik.

Secara umum, sel volta tersusun sebagai berikut.

• Anode, yaitu elektrode tempat terjadinya reaksi oksidasi.
• Katode, yaitu elektrode tempat terjadinya reaksi reduksi.
• Elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan listrik.
• Rangkaian luar, yaitu kawat konduktor yang menghubungkan anode dengan katode.
• Jembatan garam, yaitu rangkaian dalam yang terdiri dari larutan garam. Jembatan garam memungkinkan adanya aliran ion-ion dari setengah sel anode ke setengah sel katode, dan sebaliknya sehingga terbentuk rangkaian listrik tertutup.
• Voltmeter untuk mengukur tegangan listrik yang dihasilkan.

sumber: studiobelajar.com

Jadi, dalam suatu susunan sel volta, tempat terjadinya reaksi oksidasi disebut anode.

Elektrolisis larutan NaCl dengan elektrode grafit (elektrode karbon).

NaCl(aq) $\rightarrow$ Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Reaksi katode: bergantung pada jenis kation. Dalam hal ini, kationnya adalah Na⁺, yaitu kation logam aktif (sulit direduksi), sehingga reaksi pada katode adalah reduksi air. Jika digunakan kation yang mudah direduksi, maka kation tersebut akan tereduksi.

• 2H₂O(l) + 2e^- $\rightarrow$ 2OH^-(aq) + H₂(g)

Reaksi anode: bergantung pada jenis anode dan anion. Ketika digunakan elektrode inert (Pt, Au, C), maka reaksi pada anode bergantung pada jenis anionnya. Anion klorida (Cl^-) tergolong anion yang mudah teroksidasi, sehingga akan terjadi oksidasi anion Cl^- menjadi Cl₂. Jika digunakan anion yang sulit dioksidasi (anion sisa asam oksi, seperti SO₄^2-, PO₄^3-, NO₃^-), maka air yang akan teroksidasi.

• 2Cl^-(aq) $\rightarrow$ Cl₂(g) + 2e^-

Jadi, reaksi yang akan terjadi pada katode adalah reduksi air.

Diketahui:

Arus listrik $=I\ =\ 95,75\ \text{A}$

Massa zat yang dibebaskan $=G\ =\ 50\ \text{gram}$

Massa atom Fe $=56$

Ditanya:

waktu = $t$ ?

Dijawab:

Penggabungan hukum Faraday 1 dan hukum Faraday 2 menghasilkan persamaan :

$G\ =\ \frac{Q\ \times A_r}{96.500\ \times\ n}\$ $=\ \frac{I\ \times\ t\ \times A_r}{96.500\ \times\ n}$

• G = massa zat yang dibebaskan (dalam gram)
• $Q$ = muatan listrik (coulomb)
• $I$ = kuat arus (dalam ampere)
• t = waktu (dalam detik)
• A_r = massa atom relatif
• n = banyaknya elektron

Reaksi di katode : Fe²⁺ + 2e^- $\rightarrow$ Fe

sehingga diperoleh n = 2

Menentukan waktu elektrolisis

$G=\frac{I\ \times t\ \times A_r}{96.500\ \times n}$

$t\ =\frac{G\times96.500\ \times n}{I\times A_r}$

$=\frac{50\ \times96.500\ \times2}{95,75\times56}$

$=1.800\ \text{detik}$

$=30\ \text{menit}$

Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis adalah 30 menit.

Diketahui:

Hg²⁺(aq) + 2e^- $\rightarrow$ Hg(s) E^o = $+$0,79 V

Co²⁺(aq) + 2e^- $\rightarrow$ Co(s) E^o = $-$0,28 V

Ditanya:

E^o_sel?

Dijawab:

Dari kedua nilai potensial reduksi, dapat disimpulkan bahwa Hg akan berperan sebagai katode, sedangkan Co akan berperan sebagai anode. Hal ini terjadi karena nilai E^o Hg > E^o Co, sehingga Hg lebih mudah direduksi dan Co akan lebih mudah teroksidasi.

E^o_sel $=$ E^o_katode $-$ E^o_anode

$=+0,79-\left(-0,28\right)$

$=+0,79+0,28$

$=+1,07\ \text{V}$