RPP Sel Volta KD 3.3 Kelas XII

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

Satuan Pendidikan      : SMAN XX

Kelas/ Semester           : XII/ Ganjil

Mata Pelajaran            : Kimia

Topik                           : Sel Volta

Alokasi Waktu            : 30 menit

A.    Kompetensi Dasar

1.1    Menyadari adanya keteraturan dalam sifat koligatif larutan, reaksi redoks, keragaman sifat unsur, senyawa makromolekul sebagai wujud kebesaran Tuhan YME dan pengetahuan tentang adanya keteraturan tersebut sebagai hasil pemikiran kreatif manusia yang kebenarannya bersifat tentatif.

2.1  Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, disiplin,  jujur, objektif, terbuka,  mampu membedakan fakta dan opini, ulet, teliti, bertanggung jawab, kritis, kreatif, inovatif, demokratis, komunikatif) dalam merancang dan melakukan percobaan serta berdiskusi yang diwujudkan dalam sikap sehari-hari.

2.3  Menunjukkan perilaku responsif dan pro-aktif serta bijaksana sebagai wujud kemampuan memecahkan masalah dan membuat keputusan.

3.3  Mengevaluasi gejala atau proses yang terjadi dalam contoh sel elektrokimia (sel volta dan sel elektrolisis) yang digunakan dalam kehidupan.

4.3  Menciptakan ide/gagasan/ produk sel elektrokimia.

B.     Indikator Pencapaian Kompetensi

1.1.1        Mensyukuri keteraturan proses yang terjadi dalam sel elektrokimia sebagai wujud kebesaran Tuhan YME sehingga manusia dengan pemikiran kreatifnya dapat menggolongkan sel elektrokimia kedalam sel volta dan sel elektroisis.

2.1.1      Menunjukkan sikap antusias dengan mengajukan pertanyaan dalam kegiatan pembelajaran dan percobaan sel volta dan sel elektrolisis

2.1.2       Menunjukkan sikap teliti dalam melakukan percobaan pada sel volta dan sel elektrolisis

2.1.3       Menunjukkan sikap jujur dalam menuliskan data hasil percobaan

2.1.4      Menunjukkan sikap kerjasama dalam diskusi untuk mengetahui proses yang terjadi dalam sel elektrokimia

2.1.5     Menunjukkan sikap kritis dalam mengidentifikasi reaksi anode dan katode yang terjadi pada sel volta dan sel elektrolisis

2.1.6      Menunjukkan sikap kreatif dalam menciptakan ide terkait produk penerapan sel elektrokimia dalam kehidupan sehari-hari

2.1.7    Menunjukkan sikap komunikatif dalam mempresentasikan hasil diskusi mengenai produk  penerapan sel elektrokimia dalam kehidupan sehari-hari

2.3.1    Menunjukkan sikap responsif dan pro-aktif dalam memecahkan berbagai masalah dalam sel elektrokimia

3.3.1        Menjelaskan fungsi jembatan garam pada rangkaian sel volta.

3.3.2        Menjelaskan definisi katoda pada rangkaian sel volta.

3.3.3        Menjelaskan definisi anoda pada rangkaian sel volta.

3.3.4        Menjelaskan proses yang terjadi pada katoda sel volta

3.3.5        Menjelaskan proses yang terjadi pada anoda sel volta

3.3.6        Menuliskan reaksi yang terjadi di anoda dan katoda pada sel volta.

3.3.7        Menjelaskan arah aliran elektron yang terjadi pada sel volta.

3.3.8        Menjelaskan prinsip kerja sel volta.

3.3.9        Menuliskan notasi sel volta berdasarkan reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda

4.3.1        Mengamati gambar dalam wacana mengenai komponen sel volta dalam kehidupan sehari-hari

4.3.2        Mengidentifikasi komponen alat yang terdapat dalam gambar sel volta

4.3.3       Merumuskan masalah dari wacana mengenai komponen sel volta dalam kehidupan sehari-hari

4.3.4        Menentukan variabel bebas, terikat, dan kontrol untuk percobaan mengenai sel volta

4.3.5        Melakukan percobaan mengenai sel volta

4.3.6      Mengidentifikasi percobaan menggunakan jembatan garam dan tidak meggunakan jembatan garam

4.3.7       Mengidentifikasi pergerakan jarum voltmeter pada percobaan sel volta

4.3.8       Mengamati perubahan pada masing-masing katoda dan anoda nya

4.3.9    Mengidentifikasi perubahan yang terjadi pada masing-masing katoda dan anoda nya yang menggunakan jembatan garam dan tidak menggunakan jembatan garam

4.3.10    Menuliskan data hasil percobaan pada tabel hasil pengamatan sel volta

4.3.11  Mengasosiasi data hasil pengamatan dengan informasi yang didapatkan siswa mengenai proses yang terjadi pada sel volta

4.3.12    Menyimpulkan definisi anoda dan katoda

4.3.13    Menyimpulkan fungsi jembatan garam pada sel volta

4.3.14    Menganalisis arah aliran elektron dengan angka pada voltmeter yang terjadi pada sel volta

4.3.15    Menyimpulkan definisi voltase sel pada sel volta

4.3.16    Menganalisis prinsip kerja sel volta

4.3.17    Menyimpulkan definisi sel volta

C.    Materi Ajar

Sel volta

Sel volta atau sel galvani adalah sel elektrokimia yang melibatkan raksi redoks dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda tempat berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda(electrode negative), dan tempat berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda (electrode positif). Anode dan Katode yang berupa logam dicelupkan kedalam larutan elektrolit yang mengandung masing-masing ion logamnya. Kedua larutan dihubungkan dengan jembatan garam, sedangkan kedua elektrode dihubungkan dengan kawat. Listrik yang dihasilkan diukur dengan voltmeter yang dipasangkan pada kawat. Jembatan garam berisi garam dalam gelatin yang berfungsi menjaga kenetralan listrik dari kedua larutan sehingga aliran listrik tidak terputus.

Contoh reaksi redoks spontan dalam Sel volta yang menghasilkan energi listrik adalah reaksi anatara Zn dan ion Cu. Berikut reaksi yang terjadi pada kedua elektrode :

Reaksi oksidasi       : Zn(s) → Zn²⁺ + 2e

Reaksi reduksi         : Cu²⁺(aq) + 2 e →Cu (s)

                                          Reaksi Keseluruhan :  Zn_{(s) +} Cu²⁺(aq) → Zn²⁺ + Cu (s)

a.    Notasi Sel Volta

Sel volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati (sel Zn/Cu²⁺)

Zn(s)|Zn²⁺(aq)║Cu²⁺(aq)|Cu(s)

Bagian anoda (setengah sel oksidasi) dituliskan disebelah kiri bagian katoda. Garis lurus menunjukkan batas fasa yaitu adanya fasa yang berbeda (aqueous vs solid) jika fasanya sama maka digunakan tanda koma. Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasi diujung kiri dan ujung kanan.

b.    Potensial Elektroda Standar

Perbedaan kecenderungan teroksidasi menghasilkan perbedaan rapatan muatan antara kedua elektroda.perbedaan rapatan muatan ini menyebabkan beda potensial listrik yang disebut potensial sel dan diberi lambang E_sel. Apabila potensial sel diukur pada 25^oC dengan konsentrasi ion-ion 1M dan tekanan gas 1 atm disebut potensial sel standar dan diberi lambang  E^o_sel.

Untuk membandingkan kecenderungan oksidasi atau reduksi dari suatu elektroda,telah ditetapkan suatu elektroda pembanding ,yaitu elektroda hidrogen .potensial sel yang dihasilkan suatu elektrode (M) dengan elektroda hidrogen disebut potensial elektrode.dan dinyatakan dengan lamabang E . apabila pengukuran dilakukan pada kondisi standar maka disebut dengan potensial elektroda standar dan diberi lambang E^o.

 Beberapa nilai potensial elektrode standar dicantumkan dalam tabel   dibawah ini. 

Potensial sel volta dapat ditentukan melalui percobaan atau dapat dihitung berdasakan data potensial elektroda standar.

                                   Esel = E° katoda – E°anoda

c.    Deret Volta

Deret Volta adalah urutan logam-logam berdasarkan kenaikan potensial elektrode standarnya. Susunan unsur-unsur logam berdasarkan potensial elektrode standarnya disebut deret elektrokimia atau deret volta. Deret volta dapat dilihat dalam tabel berikut.

Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret volta menandakan: Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron). Logam merupakan reduktor yang semakin kuat. Sebaliknya, semakin kanan kedudukan logam dalam deret volta menandakan: Logam semakin kurang reaktif (semakin sukar melepas elektron). Kationnya merupakan oksidator yang semakin kuat.
Jadi, logam yang terletak lebih kiri lebih reaktif daripada logam-logam yang di kanannya. Oleh karena itu, logam yang terletak lebih kiri dapat mendesak logam yang lebih kanan dari senyawanya.

Penyetaraan reaksi redoks

      1.      Metode bilangan oksidasi

     Metode ini didasarkan pada pengertian bahwa jumlah pertambahan bilangan oksidasi dari reduktor sama dengan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari oksidator. Langkah-langkah yang harus ditempuh dalam penyetaraan reaksi adalah sebagai berikut:

a.       Tulislah kerangka dasar reaksi, yaitu reuktor dan hasil oksidasinya serta oksidator dan hasil   reduksinya. 

Contoh: 

MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq) + H⁺(aq)            Mn²⁺(aq) + CO₂(aq) +H₂O(l)

      +7                    +3                         +2                +4

MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq)             Mn²⁺(aq) + CO₂(aq)

b.      Setarakan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dengan memberi koefisien yang sesuai (biasanya adalah unsur selain hidrogen dan oksigen)

                      +7                 +3                            +2              +4

MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq)             Mn²⁺(aq) + 2CO₂(aq)

c.   Tentukan jumlah penurunan bilangan oksidasi dari oksidator dan jumlah pertambahan bilangan oksidasi dari reduktor. Dalam hal ini yang dimaksud dengan “jumlah penurunan bilangan oksidasi” atau “jumlah pertambahan bilangan oksidasi” adalah hasil kali antara jumlah atom yang terlibat dengan perubahan bilangan oksidasinya.

                      +7                 +3                              +2             +4

MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq)             Mn²⁺(aq) + CO₂(aq)

 (turun 5)                     (naik 2)

d.      Samakan jumlah perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberi koefisien yang     sesuai

+7                   +6                           +2            +8

                   MnO₄^-(aq) + H₂C₂O₄(aq)             Mn²⁺(aq) + 2CO₂(aq)

 (turun 5)(x2)             (naik 2)(x5)

Hasilnya:

2MnO₄^-(aq) + 5H₂C₂O₄(aq)             2Mn²⁺(aq) + 10CO₂(aq)    

    

    

e.     Setarakan muatan denagan menambah ion H⁺ (dalam suasana asam) atau ion OH^- (dalam suasana basa)

2MnO₄^-(aq) + 5H₂C₂O₄(aq) + 6H⁺(aq)            2Mn²⁺(aq) + 10CO₂(aq)

(muatan setara)

f.       Setarakan atom H dengan penambahkan H₂O

2MnO₄^-(aq) + 5H₂C₂O₄(aq) + 6H⁺(aq)           2Mn²⁺(aq) + 10CO₂(aq) + 8H₂O

(setara)

      2.      Metode setengah reaksi (ion-elektron)

Metode ini didasarkan pada pengertian bahwa jumlah elektron yang dilepaskan pada setengah reaksi oksidasi sama dengan jumlah elektron yang diserap pada setengah reaksi reduksi. Penyetaraan dalam suasana basa berbeda dengan larutan bersuasana asam.

a.      Suasana larutan asam

Adapun lanhgkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

Langkah 1: Tulislah kerangka dasar setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi

Reduksi : Cr₂O₇^2-(aq)             Cr³⁺(aq)

Oksidasi : Cl^-(aq)                    Cl₂(g)

Langkah 2 : masing-masing setengah reaksi disetarakan dengan urutan sebagai berikut:

·     Setarakan atom unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi (biasanya ialah unsur oksigen dan hidrogen)

·        Setarakan oksigen dengan menambahkan molekul air (H₂O)

·        Setarakan atom hidrogen dengan menambahkan ion H⁺

·        Setarakan muatan dengan menambahkan elektron

Reduksi                  ·      Cr2O72-(aq)            2Cr3+(aq)                  ·      Cr2O72-(aq)          2Cr3+(aq) + 7H2O(l)                  ·      Cr2O72-(aq) + 14H+(aq)          2Cr3+(aq) + 7H2O(l)                  ·      Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e          2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

Oksidasi                  ·      2Cl-(aq)                Cl2(g)                  ·      2Cl-(aq)                Cl2(g)                  ·      2Cl-(aq)                Cl2(g)                  ·      2Cl-(aq)                Cl2(g) + 2e

Langkah 3 : samakan jumlah elektron yang diserap pada setengah reaksi reduksi dengan jumlah elektron yang dibebaskan pada setengah reaksi oksidasi, kemudian jumlahkan.

Reduksi: Cr₂O₇^2-(aq) + 14H⁺(aq) + 6e          2Cr³⁺(aq) + 7H₂O(l)

                  Oksidasi: 6Cl^-(aq)                3Cl₂(g) + 6e

Redoks: Cr₂O₇^2-(aq) + 14H⁺(aq) + 6Cl^-(aq)        2Cr³⁺(aq) + 3Cl₂(g) + 7H₂O(l)

           b.      Suasana larutan basa

Penyetaraan setengah-reaksi dalam suasana basa atau netral dilakukan dengan menambahkan basa (ion OH^–), untuk menyetarakan atom O atau H. Tinjaulah reaksi berikut yang dilakukan dalam suasana basa.

MnO₄^– + SO₃^2–  → MnO₂ + SO₄^2–

Caranya sama seperti dalam suasana asam. Akan tetapi, setelah reaksi digabungkan, untuk menyetarakan atom O dan H ditambahkan OH^– pada kedua ruas persamaan.

Tahap 1
MnO₄^– → MnO₂ (reaksi reduksi)
SO₃^2– → SO4₂^–  (reaksi oksidasi)

Tahap 2
MnO₄^– + 4H⁺ → MnO₂ + 2H₂O
SO₃^2– + H₂O → SO₄^2– + 2H⁺

Tahap 3
MnO₄^– + 4H⁺ + 3e^– → MnO₂ + 2H₂O
SO₃^2– + H₂O → SO₄^2– + 2H⁺ + 2e^–

Tahap 4

MnO₄^– + 4H⁺ + 3e^– → MnO₂ + 2H₂O                  (x2)

SO₃^2– + H₂O          → SO₄^2– + 2H⁺ + 2e^–              (x3)

2MnO₄^– + 2H⁺ + 3SO₃^2– → 2MnO₂ + H₂O + 3SO₄^2–

Pada persamaan di atas terdapat 2H⁺. Untuk menetralkannya tambahkan 2OH^– pada kedua ruas persamaan. Persamaan menjadi:
2MnO₄^– + (2H⁺ + 2OH^–) + 3SO₃^2– → 2MnO₂ + H₂O + 3SO₄^2– + 2OH^–

Penambahan OH^– akan menetralkan H⁺ menjadi H₂O. Oleh karena di ruas kanan ada H₂O maka terjadi penghilangan H₂O pada salah satu ruas sehingga persamaan menjadi:
2MnO₄^– + H₂O + 3SO₃^2– → 2MnO₂ + 3SO₄^2– + 2OH^–

D.    Metode Pembelajaran

Pendekatan          : Scientific

Metode                 : Diskusi, percobaan, dan penugasan

E.     Kegiatan Pembelajaran

Kegiatan	Deskripsi Pembelajaran	Alokasi Waktu
Pertemuan I: Sel Volta
Pendahuluan	·       Guru memberikan pertanyaan “Anak-anak, apakah kalian pernah mengalami kendaraan yang tiba-tiba mogok? Biasanya apakah penyebabnya?”	2 menit
Isi	MENGAMATI ·      Siswa mengamati gambar komponen baterai dan gambar komponen sel aki MENANYA ·    Siswa menunjukkan sikap antusias dan rasa ingin tahu dengan bertanya: -   Mengapa baterai dan sel aki dapat menghantarkan arus listrik searah? -  Mengapa pada saat baterai dan sel aki pada saat pengisian/cas/charge dapat mengubah energi listrik menjadi kimia dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik? -   Mengapa pada sel aki jika sudah lemah dapat diisi ulang sedangkan pada sel baterai tidak bisa diisi ulang MENCOBA ·    Siswa melakukan percobaan mengenai sel volta dengan dua perlakuan, yaitu dengan rangkaian sel volta yang menggunakan jembatan garam dan tanpa menggunakan jembatan garam ·  Siswa mengamati pergerakan jarum pada voltmeter ketika kedua elektroda dicelupkan dalam larutan CuSO4 dan ZnSO4 yang telah dihubungkan jembatan garam ·  Siswa mengamati pergerakan jarum pada voltmeter ketika kedua elektroda dicelupkan dalam larutan CuSO4 dan ZnSO4 dan tidak  dihubungkan dengan jembatan garam ·     Siswa mengamati perubahan yang terjadi pada elektroda negatif saat larutan ZnSO4 dicelupkan lempeng  Zn ·     Siswa mengamati perubahan yang terjadi pada elektroda positif saat larutan CuSO4 dicelupkan lempeng Cu ·    Siswa menuliskan data hasil percobaan pada tabel hasil pengamatan sel volta ·   Siswa mengidentifikasi spesi yang terlibat pada kedua elektroda dalam sel volta berdasarkan data hasil percobaan ·   Guru meminta siswa untuk mengidentifikasi perubahan yang terjadi pada elektoda negatif dan elektroda positif berdasarkan data hasil percobaan MENGASOSIASI ·  Siswa menganalisis gambar mikroskopis proses yang terjadi pada sel volta  Sumber: Chang, 2005. ·      Siswa menganalisis arah aliran elektron ·      Siswa menganalisis fungsi dari jembatan garam ·      Siswa menyimpulkan fungsi dari jembatan garam ·      Siswa menyimpulkan definisi katoda dan anoda ·  Siswa menuliskan reaksi redoks yang terjadi pada  percobaan sel volta ·      Siswa menuliskan notasi sel pada percobaan sel volta ·      Siswa menganalisis prinsip kerja sel volta ·      Siswa menyimpulkan definisi sel volta MENGKOMUNIKASIKAN ·  Guru memberi kesempatan kepada kelompok yang bersedia maju untuk mempresentasikan hasil pengamatan dan hasil diskusi LKS ·     Siswa dapat mempresentasikan laporan hasil percobaan sel Volta dan hasil diskusi LKS dengan menggunakan tata bahasa yang benar	20 menit

F.     Alat  dan Sumber Belajar

·      Alat dan Bahan

-       LCD Projector

-       Laptop

-       Alat-alat praktikum

No.	Alat	Jumlah/ kelompok
1.	Gelas kimia 100 ml	4 buah
2.	Voltmeter	2 unit
3.	Pipet tetes	3 buah
4.	Gelas ukur 100 ml	2 buah
5.	Kertas saring	secukupnya

·      Sumber Belajar

-       Lembar Kerja Siswa (LKS)

-       Purba, Michael. 2006.  Kimia Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

-       Video animasi

G.    Penilaian Proses dan Hasil Belajar

·      Teknik

Teknik tes dan non tes

·      Bentuk

Tes tertulis dan pengamatan (observasi)

·      Instrumen (Tes dan non tes)

·      Kunci dan pedoman penskoran

·      Tugas