Contoh Soal Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Metode Bilangan Oksidasi

Contoh Soal Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Metode Bilangan Oksidasi - Saat kalian belajar di kelas X, kalian telah memahami tentang reaksi redoks dan penyetaraan reaksi. Pemahaman kalian tentang topik tersebut akan sangat membantu kalian dalam memahami topik ini, yaitu penyetaraan reaksi redoks.

Pernahkah kalian menyalakan lampu kecil dengan sebuah baterai? Jika kalian pernah melakukan hal itu, kalian tentu akan menjumpai bahwa lampu akan menyala jika dihubungkan dengan 2 kabel seperti pada gambar A dan lampu tidak akan menyala jika tidak semua kabel dihubungkan seperti gambar B. Mengapa hal ini bisa terjadi?

          Pada dasarnya, baterai adalah sebuah elemen yang netral. Untuk memindahkan muatannya, elemen yang menerima muatan, yaitu lampu juga harus netral. Perhatikan analisis berikut ini.

• Pada gambar A, baterai bersifat netral karena berisi muatan positif dan negatif, lampu juga netral karena terhubung dengan kabel positif dan negatif. Hal ini menunjukkan bahwa, antara baterai dan lampu memiliki muatan yang setara, sehingga lampu dapat menyala.
• Pada gambar B, baterai bersifat netral karena berisi muatan positif dan negatif, sedangkan lampu bermuatan positif karena hanya dihubungkan dengan kabel positif. Hal ini menunjukkan bahwa, antara baterai dan lampu memiliki muatan yang tidak setara, sehingga lampu tidak menyala.

          Bukan hanya pada baterai dan lampu, pada reaksi redoks pun memerlukan penyetaraan muatan. Lantas, bagaimana cara menyetarakan reaksi redoks? Apa saja langkah-langkahnya? Mari kita pelajari bersama.

Sebelum kita mempelajari penyetaraan reaksi redoks, ada baiknya kita mengingat kembali pengertian reaksi redoks berikut ini.

✎REAKSI REDOKS

Reaksi redoks adalah suatu reaksi yang terdiri dari reaksi reduksi dan reaksi oksidasi. Reaksi reduksi dan oksidasi, dapat dipahami dari 3 aspek, yaitu:

a. Konsep oksigen

• Oksidasi : reaksi pengikatan oksigen oleh suatu atom. Misalnya : 2Mg + O₂ → 2MgO
• Reduksi : reaksi pelepasan oksigen dalam suatu senyawa. Misalnya : 2NaO → 2Na + O₂

b. Konsep elektron

• Oksidasi : reaksi pelepasan elektron. Misalnya : 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2e
• Reduksi : reaksi pengikatan elektron. Misalnya : Na⁺ + e → Na

c. Konsep bilangan Oksidasi

• Oksidasi : reaksi peningkatan bilangan oksidasi
• Reduksi : reaksi penurunan bilangan oksidasi

Misalnya:

          Sebagaimana yang telah kalian pelajari pada penyetaraan reaksi, dalam menyetarakan suatu reaksi, jumlah atom-atom pada bagian pereaksi harus sama jumlahnya dengan bagian produk. Apabila jumlah atomnya sudah sama, maka persamaan reaksi yang diperoleh merupakan persamaan reaksi setara.

          Pada reaksi redoks, penyetaraan tidak hanya dilakukan pada jumlah atomnya, tetapi juga pada jumlah muatannya. Hal ini dikarenakan pada reaksi redoks juga melibatkan ion-ion. Penyetaraan reaksi redoks dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

1. Metode bilangan oksidasi

2. Metode ion elektron atau setengah reaksi

✎Penyetaraan Reaksi Redoks dengan Metode Bilangan Oksidasi

Penyetaraan reaksi redoks dengan metode bilangan oksidasi, didasarkan pada jumlah penurunan bilangan oksidasi pada oksidator dan jumlah peningkatan bilangan oksidasi pada reduktor. Agar menghasilkan reaksi yang setara, jumlah penurunan bilangan oksidasi pada oksidator dan jumlah peningkatan bilangan oksidasi pada reduktor harus sama. Tahap-tahap yang dapat dilakukan pada penyetaraan reaksi redoks dengan metode ini adalah sebagai berikut:

1. Menuliskan reaksi dasarnya, yaitu reduktor dan hasil oksidasinya serta oksidator dan hasil reduksinya
2. Menyetarakan jumlah atom yang mengalami perubahan bilangan oksidasi (biasanya selain atom O dan H)
3. Menghitung jumlah penurunan bilangan oksidasi dari oksidator dan jumlah peningkatan bilangan oksidasi dari reduktor (bilangan oksidasi ditunjukkan oleh angka di atas atau di bawah lambang atom)
4. Menyetarakan jumlah peningkatan dan penurunan bilangan oksidasi dengan cara kali silang
5. Menyetarakan muatan antara produk dengan pereaksi dengan menambahkan ion H⁺ (dalam suasan asam) atau ion OH⁻ (dalam suasana basa)
6. Menyetarakan atom H dengan menambahkan molekul H₂O

Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut.

Contoh soal

Reaksi setara dari Zn + NO₃⁻ → Zn²⁺ + NH₄⁺ dalam suasana asam adalah ....

Penyelesaian:

Dengan menggunakan tahap-tahap penyetaraan reaksi redoks menggunakan metode bilangan oksidasi, diperoleh:

1) Menuliskan reaksi dasar

Zn + NO₃⁻ → Zn²⁺ + NH₄⁺

2) Menyetarakan jumlah atom selain O dan H

Jumlah atom selain O dan H pada pereaksi dan produk sudah setara

3) Menghitung perubahan bilangan oksidasi

Mula-mula, tuliskan bilangan oksidasi atom selain O dan H.

Kemudian, hitung perubahan bilangan oksidasi yang terjadi dan setarakan dengan kali silang.

4) Menuliskan koefisien yang sesuai dengan hasil pada kali silang

8 Zn + 2 NO₃⁻ → 8 Zn²⁺ + 2 NH₄⁺

5) Menyetarakan jumlah muatan antara pereaksi dengan produk

Jumlah muatan pada pereaksi = (8 x 0) + (2 x (-1)) = -2

Jumlah muatan pada produk = (8 x (+2)) + (2 x (+1)) = +18

Untuk menyetarakan muatannya, pada sisi pereaksi perlu ditambahkan 20 H⁺ (suasana asam), sehingga reaksinya menjadi:

20 H⁺ + 8 Zn + 2 NO₃⁻ → 8 Zn²⁺ + 2 NH₄⁺

6) Menyetarakan jumlah atom H dengan menambah H₂O

Atom H pada pereaksi sebanyak 20.

Atom H pada produk sebanyak 8.

Produk kekurangan atom H sebanyak 12. Untuk menyetarakannya, pada produk perlu ditambah H₂O sebanyak $\frac{12}{2}$, yaitu 6 .

20 H⁺ + 8 Zn + 2 NO₃⁻ → 8 Zn²⁺ + 2 NH₄⁺ + 6 H₂O

Dari hasil tersebut, kita peroleh reaksi yang setara, baik jumlah atom maupun jumlah muatan.

Jadi reaksi setara dari reaksi tersebut adalah 
20 H⁺ + 8 Zn + 2 NO₃⁻ → 8 Zn²⁺ + 2 NH₄⁺ + 6 H₂O.

S1

Berikut ini pernyataan yang benar tentang penyetaraan reaksi redoks adalah .

S2

Reaksi berikut yang merupakan reaksi redoks adalah ….

S3

Diketahui reaksi :

Zn + NO₃⁻ → ZnO₂²⁻ + NH₃

Jika disetarakan dalam suasana basa, maka jumlah ion OH⁻ yang diperlukan pada reaksi tersebut adalah .…

S4

Nilai a, b, dan c pada reaksi redoks aCl₂ → bClO⁻ + cCl⁻ berturut-turut adalah .…

S5

Reaksi Fe²⁺ + MnO₄⁻ → Fe³⁺ + Mn²⁺ berlangsung dalam suasana asam. Jumlah mol ion Fe²⁺ yang teroksidasi oleh 1 mol MnO₄⁻ adalah .…

S6

Pernyataan yang tepat tentang reaksi setara dari I₂ + S₂O₃²⁻ → I⁻ + S₄O₆²⁻ adalah .…

S7

Jumlah molekul air yang diperlukan untuk menghasilkan reaksi setara dari reaksi MnO₄⁻ + C₂H₄ + H₂O → MnO₂ + OH⁻ + C₂H₆O₂ adalah ... molekul.

S8

Jumlah perubahan bilangan oksidasi oksidator dan reduktor pada reaksi ClO⁻ + H₂S → Cl⁻ + SO₄²⁻ adalah ....

S9

Sebanyak 2 mol CrO₇²⁻ direaksikan dengan Fe²⁺ menurut reaksi:

Fe²⁺ + CrO₇²⁻ → Fe₂O₃ + Cr³⁺

Massa Fe₂O₃ yang dihasilkan adalah … (Ar Fe = 56, O = 16).

S10

Volume larutan pada reaksi Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ adalah 250 mL. Jika massa tembaga yang bereaksi sebesar 31,75 gram (Ar = 63,5 gram/mol), maka volume gas nitrogen dioksida yang dihasilkan pada keadaan standar adalah .…

Share this post