Examkin

Soru

Zorluk: ZorGalvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Şekildeki standart galvanik hücrede, çinko (ZnZn) metal şeridi 1 M Zn(NO3)21\text{ M } Zn(NO_3)_2 sulu çözeltisine, platin (PtPt) metal şeridi ise 1 M HCl1\text{ M } HCl ve 1 M Ni(NO3)21\text{ M } Ni(NO_3)_2 içeren sulu çözeltiye daldırılmıştır.

Yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri şu şekildedir:
* Zn2+(suda)+2e−→Zn(k)E∘=−0,76 VZn^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Zn(k) \quad E^\circ = -0,76\text{ V}
* Ni2+(suda)+2e−→Ni(k)E∘=−0,25 VNi^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Ni(k) \quad E^\circ = -0,25\text{ V}
* 2H+(suda)+2e−→H2(g)E∘=0,00 V2H^+(suda) + 2e^- \rightarrow H_2(g) \quad E^\circ = 0,00\text{ V}

Buna göre, hazırlanan bu pil sistemiyle ilgili;

I. Başlangıç pil potansiyeli 0,76 V0,76\text{ V}'tur.
II. Zamanla katot yarı h��cresindeki çözeltinin pH değeri artar.
III. Zamanla katot elektrodunun kütlesi artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. I ve IICevap
  3. C
    I ve III
  4. D
    Yalnız III
  5. E
    II ve III

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur
Aktifliği daha fazla olan çinko elektrot anot olup yükseltgenirken (Eyu¨k∘=+0,76 VE^\circ_{yük} = +0,76\text{ V}), katot hücresinde indirgenme potansiyeli nikelden daha yüksek olan hidrojen iyonları indirgenir (Eind∘=0,00 VE^\circ_{ind} = 0,00\text{ V}). Bu durum başlangıç pil potansiyelinin 0,76 V0,76\text{ V} olmasını sağlar. Ayrıca hidrojen iyonlarının azalması çözeltinin asitliğini azaltarak pH değerini artırır. Katot elektrodunda gaz çıkışı gerçekleştiği için platin elektrodun kütlesi değişmez. Bu nedenle pil potansiyelinin 0,76 V0,76\text{ V} olduğu ve pH değerinin arttığı yönündeki ifadeler doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Anot yarı hücresindeki yükseltgenme tepkimesini ve potansiyelini belirlemek.
Anot tepkimesi: Zn(k)→Zn2+(suda)+2e−Zn(k) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + 2e^- ve Eyu¨kseltgenme∘=+0,76 VE^\circ_{yükseltgenme} = +0,76\text{ V} olarak belirlenir.
İndirgenme potansiyeli en düşük olan çinko metali en aktif metaldir ve anot olarak davranarak yükseltgenir.
2
Katot yarı hücresinde öncelikle hangi iyonun indirgeneceğini belirlemek.
Katot tepkimesi: 2H+(suda)+2e−→H2(g)2H^+(suda) + 2e^- \rightarrow H_2(g) ve Eindirgenme∘=0,00 VE^\circ_{indirgenme} = 0,00\text{ V} olarak belirlenir.
Çözeltide bulunan H+H^+ ve Ni2+Ni^{2+} iyonlarından indirgenme potansiyeli daha büyük (0,00 V>−0,25 V0,00\text{ V} > -0,25\text{ V}) olan H+H^+ iyonu öncelikli olarak indirgenir.
3
Standart pil potansiyelini (Ehu¨cre∘E^\circ_{hücre}) hesaplamak.
Ehu¨cre∘=0,76 V+0,00 V=0,76 VE^\circ_{hücre} = 0,76\text{ V} + 0,00\text{ V} = 0,76\text{ V} bulunur. Dolayısıyla I. öncül doğrudur.
Standart pil potansiyeli, anot yükseltgenme potansiyeli ile katot indirgenme potansiyelinin toplamına eşittir.
4
Zamanla katot hücresindeki pH değişimini yorumlamak.
Katotta H+H^+ iyonları tüketildiğinden [H+][H^+] azalır ve çözeltinin pH değeri artar. Dolayısıyla II. öncül doğrudur.
pH değeri hidrojen iyonu derişiminin eksi logaritması olduğundan, H+H^+ derişimi azaldıkça pH artar.
5
Katot elektrot kütlesindeki değişimi değerlendirmek.
Katot elektrot yüzeyinde gaz çıkışı (H2H_2) olduğundan elektrot kütlesi değişmez. Dolayısıyla III. öncül yanlıştır.
Katotta katı metal birikmediği, gaz açığa çıktığı için elektrot kütlesinde artış gözlenmez.

Anahtar Kavram

Galvanik hücrelerde anot/katot seçimi, katot hücresinde indirgenme önceliği ve pil potansiyeli hesaplama
Bu soruyu puanla

Konular

Galvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Bu konudan daha fazla soru