Bir kimya laboratuvarında 25\ ^\circ\text{C} sıcaklık ve 1\text{ atm} basınç altında hazır… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Bir kimya laboratuvarında $25\ ^\circ\text{C}$ sıcaklık ve $1\text{ atm}$ basınç altında hazırlanan krom-bak��r ( $Cr-Cu$ ) galvanik hücresinin çalışması sırasında krom elektrodun kütlesinin azaldığı tespit edilmiştir.

Hücrede gerçekleşen yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri şu şekildedir:

Cr^{3+}(aq) + 3e^- \rightarrow Cr(k) \quad E^\circ = -0,74\text{ V}

Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(k) \quad E^\circ = +0,34\text{ V}

Buna göre, pil çalışırken krom ( $Cr$ ) elektrodun k��tlesinde $10,4\text{ g}$ azalma meydana geldiği anda bakır ( $Cu$ ) elektrodun kütlesindeki değişim ve pilin başlangıç potansiyeli ( $E^\circ_{\text{pil}}$ ) aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
( $Cr = 52\text{ g/mol}$ , $Cu = 64\text{ g/mol}$ )

A
$12,8\text{ g}$ artar / $1,08\text{ V}$
$19,2\text{ g}$ artar / $1,08\text{ V}$ Answer
C
$19,2\text{ g}$ artar / $2,50\text{ V}$
D
$19,2\text{ g}$ azalır / $1,08\text{ V}$
E
$12,8\text{ g}$ artar / $0,40\text{ V}$

Answer

Bakır elektrodun kütlesi 19,2 g artar ve pilin başlangıç potansiyeli 1,08 V'tur.

Krom elektrodun aşınması onun anot olduğunu belirtir.

10,4\text{ g}

(

0,2\text{ mol}

) krom yükseltgendiğinde devreden

0,6\text{ mol}

elektron geçer. Katotta bu elektronlarla indirgenen bakır miktarı

0,3\text{ mol}

(

19,2\text{ g}

) olur ve katot kütlesi artar. Başlangıç pil potansiyeli ise

0,74 + 0,34 = 1,08\text{ V}

olarak hesaplanır.

Step-by-Step Solution

Anot ve katot elektrotlarını belirleme.

Krom elektrodun kütlesinin azalması yükseltgenmenin bu yarı hücrede olduğunu gösterir. Dolayısıyla krom (

Cr

) elektrot anot, bakır (

Cu

) elektrot katottur.

Galvanik hücrelerde aktif olan metal yükseltgenerek aşınır (kütlesi azalır) ve anot görevi görür.

Yarı tepkimeleri yazma ve standart pil potansiyelini (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplama.

Anot:

Cr(k) \rightarrow Cr^{3+}(aq) + 3e^- \quad E^\circ_{\text{yükseltgenme}} = +0,74\text{ V}

Katot:

Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(k) \quad E^\circ_{\text{indirgenme}} = +0,34\text{ V}

Net Pil Tepkimesi:

2Cr(k) + 3Cu^{2+}(aq) \rightarrow 2Cr^{3+}(aq) + 3Cu(k)

E^\circ_{\text{pil}} = 0,74 + 0,34 = 1,08\text{ V}

Yarı pil potansiyelleri yoğun (intensive) özellik olduğundan tepkime katsayılarıyla çarpılmaz.

Krom elektrottan aşınan maddenin mol sayısını ve devreden geçen elektron mol sayısını bulma.

n(Cr) = \frac{10,4\text{ g}}{52\text{ g/mol}} = 0,2\text{ mol}

Devreden geçen elektron mol sayısı:

0,2\text{ mol } Cr \times 3 = 0,6\text{ mol } e^-

Anot yarı tepkimesine göre 1 mol krom aşındığında 3 mol elektron açığa çıkar.

Katot elektrodun (bakır) kütle değişimini hesaplama.

İndirgenen bakır mol sayısı:

\frac{0,6\text{ mol } e^-}{2} = 0,3\text{ mol } Cu

Biriken bakır kütlesi:

0,3\text{ mol} \times 64\text{ g/mol} = 19,2\text{ g}

(kütle artar).

Katot yarı tepkimesine göre devreden geçen her 2 mol elektron için 1 mol bakır katısı birikir.

Key Concept

Galvanik hücrelerde standart pil potansiyeli, anot yükseltgenme ve katot indirgenme yarı potansiyellerinin toplamıdır; bu potansiyel değeri tepkimenin stokiometrik katsayılarıyla çarpılmaz. Elektrotlardaki kütle değişimleri ise devreden geçen net elektron mol sayısı üzerinden yarı tepkimelerin katsayıları kullanılarak stokiometrik olarak hesaplanır.

Estimated Time:2m 30s

Question

Answer

Step-by-Step Solution

Key Concept

Common Mistakes

Topics

More questions from this topic