Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorGalvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Standart şartlarda (25∘C25^\circ\text{C} ve 1 atm1\text{ atm}) hazırlanan bir galvanik hücreye ait şema aşağıda verilmiştir.

Yarı TepkimeE∘ (V)E^\circ \text{ (V)}
Fe2+(aq)+2e−→Fe(k)\text{Fe}^{2+}(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Fe}(\text{k})−044-0{}44
2H+(aq)+2e−→H2(g)2\text{H}^+(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2(\text{g})0000{}00
Cu2+(aq)+2e−→Cu(k)\text{Cu}^{2+}(\text{aq}) + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu}(\text{k})+034+0{}34

Bu galvanik hücre çalışmaya başladıktan sonraki süreçle ilgili;

I. Pilin başlangıç potansiyeli 078 V0{}78\text{ V}'tur.
II. Zamanla II. kaptaki çözeltinin pH değeri azalır.
III. Pt\text{Pt} elektrot yüzeyinde öncelikle kırmızı renkli bakır metali toplanır, Cu2+\text{Cu}^{2+} iyonları tükendikten sonra ise gaz çıkışı gözlenir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    I ve II
  3. I ve IIICevap
  4. D
    II ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

I ve III
I ve III numaralı ifadeler doğrudur. Başlangıç pil potansiyeli demirin yükseltgenmesi ve bakırın indirgenmesiyle 0,78 V olarak bulunur. Katotta indirgenme potansiyeli daha yüksek olan bakır iyonları önce indirgenerek Pt elektrot üzerinde kırmızı bakır katısı oluşturur, bakır bittikten sonra ise hidrojen iyonları indirgenerek gaz çıkışı başlatır.

Adım Adım Çözüm

1
Anot ve katot yarı hücrelerindeki maddelerin aktifliklerini ve olası yarı tepkimeleri belirleme.
I. kapta aktif metal olan Fe yükseltgenir: Fe(k) -> Fe2+(aq) + 2e- (E° = +0,44 V). II. kapta (katot) indirgenme potansiyelleri farklı olan H+ ve Cu2+ iyonları bulunur.
Galvanik hücrede hangi elektrodun anot, hangi iyonların katotta indirgeneceğini bulmak için standart potansiyeller karşılaştırılmal��dır.
2
Katot kabında gerçekleşecek öncelikli indirgenme tepkimesini seçme.
Cu2+ iyonunun indirgenme potansiyeli (+0,34 V), H+ iyonunun indirgenme potansiyelinden (0,00 V) daha büyük olduğu için katotta öncelikle Cu2+ indirgenir: Cu2+(aq) + 2e- -> Cu(k) (E° = +0,34 V).
Katotta indirgenme potansiyeli en büyük olan katyon öncelikle indirgenir.
3
Pilin başlangıç potansiyelini (E°_pil) hesaplama.
E°_pil = E°_yükseltgenme + E°_indirgenme = 0,44 V + 0,34 V = 0,78 V. (I. öncül doğrudur).
Başlangıçta ortamda bol miktarda Cu2+ iyonu bulunduğundan, ilk çalışan pil tepkimesinin potansiyeli bu iki yarı tepkime üzerinden hesaplanır.
4
Pil çalışmaya devam ettikçe meydana gelen değişimleri analiz etme.
Cu2+ iyonları tamamen tükendikten sonra katotta H+ iyonları indirgenmeye başlar: 2H+(aq) + 2e- -> H2(g). Bu sırada Pt elektrot yüzeyinde önce bakır birikir, sonra gaz çıkışı gözlenir (III. öncül doğrudur). H+ iyonlarının azalması sonucu [H+] düşer, dolayısıyla pH değeri artar (II. öncül yanlıştır).
Çözeltide birden fazla katyon olduğunda indirgenme sırayla gerçekleşir ve H+ iyonlarının harcanması çözeltinin asitliğini azaltarak pH'ını artırır.

Anahtar Kavram

Galvanik hücrelerde anot/katot belirlenmesi, başlangıç pil potansiyeli hesabı ve katotta öncelikli indirgenme sırası.
Bu soruyu puanla

Konular

Galvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Bu konudan daha fazla soru