Examkin

Soru

Zorluk: ZorElektroliz ve Faraday Kanunları

İnert elektrotlar kullanılarak 2 L2\text{ L} hacmindeki CuSO4CuSO_4 sulu çözeltisi 9,65 A9,65\text{ A}'lik sabit akımla elektroliz edilmektedir. Elektroliz süresince katotta öncelikle bakır (CuCu) metali toplanırken, anotta suyun yükseltgenmesi sonucu O2O_2 gazı ve H+H^+ iyonları oluşmaktadır. Elektroliz işlemi bittiğinde çözeltinin 25∘C25^\circ\text{C}'deki pH değeri 22 olarak ölçüldüğüne göre, elektroliz işlemi toplam kaç saniye sürmüştür? (Başlangıçta çözeltinin nötr olduğu kabul edilecektir. Suyun elektrolizinden kaynaklanan hacim değişimi ihmal edilecektir. Faraday sabiti: F=96500 C/mol e−F = 96500\text{ C/mol } e^-)

Cevap: 200 saniye

Cevap

Elektroliz işlemi toplam 200 saniye sürmüştür.
Çözeltinin son pH değeri 22 olduğuna göre [H+]=10−2 M[H^+] = 10^{-2}\text{ M} olur. 2 L2\text{ L} hacimdeki toplam H+H^+ iyonu mol sayısı 0,02 mol0,02\text{ mol}'dür. Anottaki suyun yükseltgenme tepkimesinde oluşan H+H^+ ile devreden geçen elektron molü birebir orantılıdır (4H+4H^+ için 4e−4e^-). Bu durumda devreden geçen elektron molü 0,02 mol0,02\text{ mol}'dür. Devreden geçen elektrik yükü Q=ne×F=0,02×96500=1930 CoulombQ = n_e \times F = 0,02 \times 96500 = 1930\text{ Coulomb}'dur. Q=I×tQ = I \times t formülünden 1930=9,65×t1930 = 9,65 \times t eşitliği ile t=200 saniyet = 200\text{ saniye} elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Çözeltideki H+H^+ iyonlarının mol sayısının hesaplanması
n(H+)=0,02 moln(H^+) = 0,02\text{ mol}
pH değeri 22 olan çözeltide [H+]=0,01 M[H^+] = 0,01\text{ M}'dır. 2 L2\text{ L} ç��zeltideki toplam mol sayısı n=M×Vn = M \times V formülüyle bulunur.
2
Anotta gerçekleşen tepkimeye göre devreden geçen elektronun mol sayısının belirlenmesi
n(e−)=0,02 moln(e^-) = 0,02\text{ mol}
Suyun anot yükseltgenme tepkimesi 2H2O(s)→O2(g)+4H+(suda)+4e−2H_2O(s) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(suda) + 4e^- şeklindedir. Oluşan H+H^+ iyonlarının katsayısı ile elektronun katsayısı eşit (44) olduğundan mol sayıları da eşittir.
3
Devreden geçen elektrik yükü (QQ) ve elektroliz süresinin (tt) hesaplanması
t=200 saniyet = 200\text{ saniye}
Q=n(e−)×FQ = n(e^-) \times F ve Q=I×tQ = I \times t formülleri birleştirilerek n(e−)×F=I×tn(e^-) \times F = I \times t eşitliğinden elektroliz süresi çekilir.

Anahtar Kavram

Elektrolizde pH değişimi ve Faraday Kanunları stoksiyometri ilişkisi
Bu soruyu puanla

Konular

Elektroliz ve Faraday Kanunları

Bu konudan daha fazla soru