C. Soal Analisis 1. Perhatikan reaksi redoks dalam suasana asam berikut. MnO(s) + PbO2(s) → MnO4 (aq) + Pb2+(aq) (suasana asam) Jika dibutuhkan 14,2 gram MnO untuk mereduksi PbO2, tentukan banyaknya ion Pb2+ yang dihasilkan reaksi tersebut (dalam gram). (A, H = 1, 0 = 16, Mn = 55, dan Pb = 207) 

Pada soal ini terdapat persamaan reaksi redoks dan ditanyakan banyaknya ion \(Pb^{2+}\) yang dihasilkan dalam gram. Kita bisa menentukannya dengan terlebih dahulu menyetarakan persamaan reaksinya. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Menyetarakan Persamaan Redoks.

Identifikasi Konsep

Reaksi redoks atau reduksi oksidasi adalah reaksi yang terjadi pada proses elektrokimia dan terdapat perubahan bilangan oksidasi (biloks) dari spesi kimia yang terlibat. Reaksi reduksi merupakan reaksi yang terjadi karena adanya penurunan biloks dari spesi kimia. Spesi yang mengalami reduksi disebut oksidator. Sementara itu, oksidasi merupakan reaksi yang terjadi karena adanya kenaikan biloks dari spesi kimia. Spesi yang mengalami oksidasi disebut reduktor.
 
Kita akan menyetarakan persamaan redoks ini dengan cara setengah reaksi. Namun, sebelumnya kita perlu menentukan reaksi oksidasi dan reduksinya. Berikut adalah reaksi oksidasi dan reduksi dari persamaan reaksi di atas.
 
Reduksi : \(PbO_2+4H^+ +2e^- \rightarrow Pb^{2+}+2H_2O\)
Oksidasi : \(MnO + 3H_2O \rightarrow MnO_4^-+6H^++5e^-\)
 
Pada reaksi reduksi, \(PbO_2\) dengan biloks Pb = +4 akan mengalami penurunan biloks menjadi \(Pb^{2+}\) dengan biloks Pb = +2. Persamaan reaksi reduksi ini belum setara. Ingat, persamaan reaksi setara artinya jumlah unsur di ruas kanan dan kirinya sama. Muatan yang ada di kedua ruas juga harus sama.

Kita perlu menyetarakan reaksi reduksi dengan menambahkan \(H_2O\) di ruas kanan. Hal ini dilakukan untuk menyamakan jumlah oksigen yang ada di ruas kiri. Karena ditambah \(H_2O\), di ruas kiri menjadi kekurangan H, sehingga kita tambahkan ion \(H^+\) di ruas kiri. 

Karena jumlah O di ruas kiri ada 2, maka kita tambahkan 2 molekul \(H_2O\) di ruas kanan. Untuk menyetarakan atom H-nya, kita tambahkan 4 ion \(H^+\) di ruas kiri.

Pada reaksi oksidasi, \(MnO\) dengan biloks Mn = +2 akan mengalami kenaikan biloks menjadi \(MnO_4^-\) dengan biloks Mn = +7. Karena jumlah O di ruas kanan ada 4, maka kita tambahkan 3 molekul \(H_2O\) di ruas kiri. Untuk menyetarakan atom H-nya, kita tambahkan 6 ion \(H^+\) di ruas kanan.

Terakhir, kita dapat menyetarakan muatan reaksi reduksi dan oksidasi dengan menambahkan elektron. Berikut adalah persamaan reaksi setelah ditambah \(H_2O\), \(H^+\), dan elektron.
 
Reduksi : \(5PbO_2+20H^+ +10e^- \rightarrow 5Pb^{2+}+10H_2O\)
Oksidasi : \(2MnO + 6H_2O \rightarrow 2MnO_4^-+12H^++10e^-\)
 
Bisa kamu perhatikan, muatan total reaksi reduksi di ruas kiri adalah +10, begitu juga di ruas kanan. Kita bisa membuat muatan kedua ruasnya setara setelah menambahkan 10 elektron di ruas kiri. Lalu, muatan total reaksi oksidasi adalah 0 di ruas kiri. Kita bisa menyetarakannya dengan menambahkan 10 elektron di ruas kanan. 

Karena jumlah elektron reaksi reduksi dan oksidasinya belum sama, kita bisa menyamakannya dengan mengkali silang. Reaksi reduksi dikali 5, sementara reaksi oksidasi dikali 2. Secara jelas, penyetaraan reaksinya adalah sebagai berikut.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-85/LessonId-224/ModuleId-2/QuestionCode-21IWLDBPEL5/333.png" />

Dari persamaan di atas, kita bisa menyederhanakannya dengan mengeliminasi spesi kimia yang sama di ruas kanan dan kirinya. Persamaan reaksi total di atas sudah setara ya. Sekarang kita akan menghitung massa ion \(Pb^{2+}\) yang dihasilkan.

Diketahui dari soal:
Massa MnO = 14,2 gram
Ar H = 1; C = 12; O = 16; Mn = 55; Pb = 207
Mr \(MnO\) = 71 gram/mol

Ditanya:
Massa ion \(Pb^{2+}\) yang dihasilkan?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan massa ion \(Pb^{2+}\). 

1) Menentukan jumlah mol \(MnO\) 
Sebelumnya, kita perlu menentukan mol \(MnO\) dengan cara membagi massa dengan Mr-nya.

Mol \(MnO\) = \(\frac{massa\ MnO}{Mr\ MnO}\)
Mol \(MnO\) = \(\frac{14,2\ gram}{71\ gram/mol}\)
Mol \(MnO\) = \(0,2\ mol\)

2) Menentukan mol ion \(Pb^{2+}\)
Mol \(Pb^{2+}\) dihitung dengan perbandingannya terhadap MnO yang bereaksi.

Mol \(Pb^{2+}\) = \(\frac{Koef.Pb^{2+}}{Koef.MnO}\ .\ mol\ MnO\)
Mol \(Pb^{2+}\) = \(\frac{5}{2}\ .\ 0,2\ mol\)
Mol \(Pb^{2+}\) = 0,5 mol

3) Menentukan massa \(Pb^{2+}\)
Massa zat dicari dengan mengkali mol dengan Ar-nya.

Massa \(Pb^{2+}\) = mol \(Pb^{2+}\) . Ar \(Pb\)
Massa \(Pb^{2+}\) = 0,5 mol . 207 gram/mol
Massa \(Pb^{2+}\) = 103,5 gram

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, massa \(Pb^{2+}\) yang dihasilkan adalah \(103,5\ gram\).