Standart koşullarda (25^\circ\text{C} ve 1\text{ atm}) hazırlanan bir galvanik hücreye ait… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Standart koşullarda ( $25^\circ\text{C}$ ve $1\text{ atm}$ ) hazırlanan bir galvanik hücreye ait şema aşağıda verilmiştir.

Bu pil sistemi çalışırken yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri şu şekildedir:

Al^{3+}\text{(suda)} + 3e^- \rightarrow Al\text{(k)} \quad E^\circ = -1,66\text{ V}

Fe^{2+}\text{(suda)} + 2e^- \rightarrow Fe\text{(k)} \quad E^\circ = -0,44\text{ V}

Fe^{3+}\text{(suda)} + e^- \rightarrow Fe^{2+}\text{(suda)} \quad E^\circ = +0,77\text{ V}

Buna göre, bu galvanik hücre ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Standart pil potansiyeli ( $E^\circ_{\text{pil}}$ ) $2,43\text{ V}$ 'tur ve zamanla $Pt$ elektrodunun kütlesi değişmez.Cevap
B
Standart pil potansiyeli ( $E^\circ_{\text{pil}}$ ) $1,22\text{ V}$ 'tur ve zamanla $Pt$ elektrodunun üzerinde $Fe$ katısı birikir.
C
Standart pil potansiyeli ( $E^\circ_{\text{pil}}$ ) $3,97\text{ V}$ 'tur çünkü net pil tepkimesi denkleştirilirken demir yarı tepkimesi 3 ile çarpılır.
D
Zamanla 2. yarı hücredeki $Fe^{3+}$ iyonları indirgenirken bu tepkimede $Fe^{3+}$ iyonu indirgen özellik gösterir.
E
Tuz köprüsündeki katyonlar, zamanla 1. yarı hücreye göç ederek $Al^{3+}$ iyonlarının oluşturduğu yük fazlalığını dengeler.

Cevap

Standart pil potansiyeli (

E^\circ_{\text{pil}}

)

2,43\text{ V}

'tur ve zamanla

Pt

elektrodunun kütlesi değişmez.

Alüminyum elektrot anot, platin elektrot katottur. Katotta indirgenme eğilimi daha fazla olan demir(III) iyonları demir(II) iyonlarına indirgenir. Suda çözünmüş halde kalan bu iyonlar platin elektrot üzerinde katı birikmesine yol açmaz, bu nedenle platin elektrodun kütlesi değişmez. Pil potansiyeli ise anot ve katot yarı tepkimelerinin standart potansiyellerinin toplamı olan

2,43\text{ V}

değerine eşittir.

Adım Adım Çözüm

Anot ve katot yarı hücrelerinin belirlenmesi.

Alüminyumun yükseltgenme potansiyeli (

+1,66\text{ V}

), demir yarı tepkimelerinin yükseltgenme potansiyellerinden daha yüksek olduğundan alüminyum elektrot anot olarak davranır. Dolayısıyla platin elektrot katottur.

Yükseltgenme eğilimi daha fazla olan elektrot anot, indirgenme eğilimi daha fazla olan elektrot ise katot olarak belirlenir.

Katot yarı hücresinde gerçekleşecek öncelikli indirgenme tepkimesinin belirlenmesi.

Fe^{3+}\text{(suda)} + e^- \rightarrow Fe^{2+}\text{(suda)} \quad E^\circ = +0,77\text{ V}

tepkimesi gerçekleşir.

Katot kabında bulunan katyonlar arasında indirgenme potansiyeli en büyük olan (

+0,77\text{ V} > -0,44\text{ V}

) tür öncelikle indirgenir.

Standart pil potansiyelinin (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplanması.

E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{yükseltgenme}} (Al) + E^\circ_{\text{indirgenme}} (Fe^{3+}/Fe^{2+}) = 1,66\text{ V} + 0,77\text{ V} = 2,43\text{ V}

Standart pil potansiyeli, anot yükseltgenme potansiyeli ile katot indirgenme potansiyelinin toplamına eşittir.

Katot elektrot kütlesindeki değişimin ve iyon hareketlerinin analizi.

Platin elektrodun kütlesi değişmez, tuz köprüsündeki katyonlar katot bölmesine (2. yarı hücre), anyonlar ise anot bölmesine (1. yarı hücre) hareket eder.

Katotta indirgenen demir(III) iyonları suda çözünmüş halde bulunan demir(II) iyonlarına dönüşür, herhangi bir katı birikmesi olmaz. Yük denkliği için anyonlar anoda, katyonlar katoda göç eder.

Anahtar Kavram

Galvanik hücrelerde anot ve katot tayini, indirgenme potansiyeline göre katot tepkimesinin belirlenmesi, pil potansiyeli hesabı ve inert elektrotların kütle değişimi üzerindeki etkisi.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru