Examkin

Soru

Zorluk: ZorDerişim Hücreleri ve Nernst Eşitliği

25 °C sıcaklıkta iki adet gümüş (AgAg) elektrot ve gümüş nitrat (AgNO3AgNO_3) çözeltileri kullanılarak aşağıdaki derişim hücresi hazırlanıyor.

* I. yarı hücre: 100 mL 0,1 M AgNO3100\text{ mL } 0,1\text{ M } AgNO_3 çözeltisi ve AgAg elektrot
* II. yarı hücre: 100 mL 0,1 M AgNO3100\text{ mL } 0,1\text{ M } AgNO_3 çözeltisi ve AgAg elektrot

Bu pil sisteminin I. yarı hücresine aynı sıcaklıkta 100 mL 0,3 M NaCl100\text{ mL } 0,3\text{ M } NaCl çözeltisi ilave ediliyor. Sabit sıcaklıkta gerçekleşen tepkime sonucunda bir miktar AgClAgCl katısı çöküyor.

Buna göre, yeni dengenin kurulduğu bu sistemin 25 ��C'taki pil potansiyeli kaç volttur?

(25 °C'ta Nernst eşitliğindeki logaritmik terimin katsayısını 0,06n\frac{0,06}{n} alınız. 25 °C'ta AgClAgCl için Kc¸c¸=1×10−10K_{\text{çç}} = 1 \times 10^{-10}'dur. Çöken katının hacmi ihmal edilecektir.)

  1. A
    0,06
  2. B
    0,24
  3. 0,48Cevap
  4. D
    0,54
  5. E
    -0,48

Cevap

Sistemin 25 °C'taki pil potansiyeli 0,48 volttur.
Çökelme tepkimesi gerçekleştikten sonra I. yarı hücredeki gümüş iyonu derişimi 10^-9 M olarak hesaplanır. II. yarı hücredeki derişim ise 0,1 M (10^-1 M) olarak kalır. Derişimi küçük olan bölme anot olacağından, I. bölme anot ve II. bölme katottur. Nernst eşitliğinde standart potansiyel (E° = 0 V), aktarılan elektron sayısı (n = 1) ve derişimlerin oranı yazıldığında pil potansiyeli 0,48 V olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
I. yarı hücreye NaCl çözeltisi eklendiğinde tepkimeye giren iyonların mol sayılar�� hesaplanır.
n(Ag+)=0,1 M×0,1 L=0,01 moln(Ag^+) = 0,1\text{ M} \times 0,1\text{ L} = 0,01\text{ mol}, n(Cl−)=0,3 M×0,1 L=0,03 moln(Cl^-) = 0,3\text{ M} \times 0,1\text{ L} = 0,03\text{ mol}.
Çökelme tepkimesindeki sınırlayıcı bileşeni ve artan madde miktarını belirlemek amacıyla mol sayıları bulunur.
2
Ag⁺ ve Cl⁻ iyonlarının çökme tepkimesi yazılarak tepkime sonrasında artan Cl⁻ iyonunun derişimi hesaplanır.
Tepkime: Ag+(suda)+Cl−(suda)→AgCl(k)Ag^+(suda) + Cl^-(suda) \rightarrow AgCl(k). 0,01 mol Ag+0,01\text{ mol } Ag^+ tamamen harcan��r, 0,02 mol Cl−0,02\text{ mol } Cl^- artar. Toplam hacim 200 mL=0,2 L200\text{ mL} = 0,2\text{ L} olduğundan [Cl−]=0,02 mol0,2 L=0,1 M[Cl^-] = \frac{0,02\text{ mol}}{0,2\text{ L}} = 0,1\text{ M} olur.
Kçç dengesinde ortak iyon etkisi üzerinden kalan Ag⁺ iyonu derişimini hesaplamak için ortamdaki Cl⁻ derişimi gereklidir.
3
I. yarı hücredeki ��özünürlük dengesinden Ag⁺ iyonu derişimi bulunur.
Kc¸c¸=[Ag+][Cl−]⇒1×10−10=[Ag+]×0,1⇒[Ag+]I=10−9 MK_{\text{çç}} = [Ag^+][Cl^-] \Rightarrow 1 \times 10^{-10} = [Ag^+] \times 0,1 \Rightarrow [Ag^+]_{\text{I}} = 10^{-9}\text{ M}.
Çökelme sonrasında I. yarı hücrede kalan gümüş iyonlarının dengedeki net derişimini belirlemek için çözünürlük çarpımı formülü uygulanır.
4
Derişimi az olan I. yarı hücre anot (10−9 M10^{-9}\text{ M}), derişimi fazla olan II. yarı hücre katot (0,1 M0,1\text{ M}) seçilerek Nernst eşitliği ile pil potansiyeli hesaplanır.
Epil=Epil∘−0,06nlog⁡[Ag+]anot[Ag+]katot⇒Epil=0−0,061log⁡10−910−1=−0,06log⁡(10−8)=0,48 VE_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,06}{n} \log \frac{[Ag^+]_{\text{anot}}}{[Ag^+]_{\text{katot}}} \Rightarrow E_{\text{pil}} = 0 - \frac{0,06}{1} \log \frac{10^{-9}}{10^{-1}} = -0,06 \log(10^{-8}) = 0,48\text{ V} bulunur.
Derişim hücresinin net pil potansiyelini bulmak için standart pil potansiyeli (Epil∘=0 VE^\circ_{\text{pil}} = 0\text{ V}), aktarılan elektron sayısı (n=1n=1) ve derişim değerleri Nernst denklemine yerleştirilir.

Anahtar Kavram

Derişim pillerinde Nernst eşitliği yardımıyla pil potansiyelinin hesaplanması ve ortak iyon etkisiyle derişim değişimi.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Derişim Hücreleri ve Nernst Eşitliği

Bu konudan daha fazla soru