Examkin

Soru

Zorluk: ZorDerişim Hücreleri ve Nernst Eşitliği

25 °C sıcaklıkta hazırlanan bir elektrokimyasal hücrenin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir:

Pt(k)∣H2(g,1 atm)∣H+(suda,x M)∥Cu2+(suda,0,01 M)∣Cu(k)\text{Pt}(k) \mid \text{H}_2(g, 1\text{ atm}) \mid \text{H}^+(suda, x\text{ M}) \parallel \text{Cu}^{2+}(suda, 0,01\text{ M}) \mid \text{Cu}(k)

Bu hücrenin 25 °C'taki başlangıç potansiyeli 0,458 V0,458\text{ V} olarak ölçülmüştür.

Buna göre, anot yarı hücresindeki sulu çözeltinin başlangıç pH değeri kaçtır?

(25 °C'ta Cu2+(suda)+2e−→Cu(k)E∘=+0,34 V\text{Cu}^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(k) \quad E^\circ = +0,34\text{ V}; 2H+(suda)+2e−→H2(g)E∘=0,00 V2\text{H}^+(suda) + 2e^- \rightarrow \text{H}_2(g) \quad E^\circ = 0,00\text{ V}'tur. Nernst eşitliğindeki sabit değeri 0,059n\frac{0,059}{n} olarak alınız.)

Cevap: 3

Cevap

Anot yarı hücresindeki sulu çözeltinin başlangıç pH değeri 3'tür.
Pil tepkimesi yazılıp Nernst eşitliği uygulandığında, hidrojen iyon derişimi 10−3 M10^{-3}\text{ M} olarak bulunur. Bu derişimin eksi logaritması alındığında pH = 3 elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Anot ve katot yarı tepkimelerini belirleyip net pil denklemini yazın.
Anot (Yükseltgenme): H2(g)→2H+(suda)+2e−\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{H}^+(suda) + 2e^-
Katot (İndirgenme): Cu2+(suda)+2e−→Cu(k)\text{Cu}^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(k)
Net Tepkime: H2(g)+Cu2+(suda)⇌2H+(suda)+Cu(k)\text{H}_2(g) + \text{Cu}^{2+}(suda) \rightleftharpoons 2\text{H}^+(suda) + \text{Cu}(k)
Transfer edilen elektron sayısı: n=2n = 2
Nernst denkleminde reaksiyon kesri (Q) ve transfer edilen elektron sayısı (n) net tepkimeye göre belirlenir.
2
Standart pil potansiyelini (Epil∘E^\circ_{\text{pil}}) hesaplayın.
Epil∘=Ekatot∘−Eanot∘=0,34 V−0,00 V=0,34 VE^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}} = 0,34\text{ V} - 0,00\text{ V} = 0,34\text{ V}
Hücrenin standart potansiyeli, elektrotların standart indirgenme potansiyelleri farkı ile bulunur.
3
Nernst eşitliğini kurarak hidrojen iyon derişimini ([H+][\text{H}^+]) hesaplayın.
Epil=Epil∘−0,059nlog⁡QE_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,059}{n} \log Q
0,458=0,34−0,0592log⁡[H+]2PH2⋅[Cu2+]0,458 = 0,34 - \frac{0,059}{2} \log \frac{[\text{H}^+]^2}{P_{\text{H}_2} \cdot [\text{Cu}^{2+}]}
0,118=−0,0295log⁡[H+]21⋅10−20,118 = -0,0295 \log \frac{[\text{H}^+]^2}{1 \cdot 10^{-2}}
−4=log⁡[H+]210−2  ⟹  10−4=[H+]210−2  ⟹  [H+]2=10−6  ⟹  [H+]=10−3 M-4 = \log \frac{[\text{H}^+]^2}{10^{-2}} \implies 10^{-4} = \frac{[\text{H}^+]^2}{10^{-2}} \implies [\text{H}^+]^2 = 10^{-6} \implies [\text{H}^+] = 10^{-3}\text{ M}
Nernst eşitliği standart olmayan derişimlerdeki pil potansiyelini hesaplamayı sağlar.
4
Hidrojen iyon derişimini kullanarak pH değerini bulun.
pH=−log⁡[H+]=−log⁡(10−3)=3\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(10^{-3}) = 3
pH değeri, hidrojen iyonu molar derişiminin eksi logaritması olarak tanımlanır.

Anahtar Kavram

Nernst eşitliği kullanılarak standart dışı koşullardaki pil potansiyelinden yararlanıp iyon derişimi ve asitlik (pH) hesabı yapılması.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Derişim Hücreleri ve Nernst Eşitliği

Bu konudan daha fazla soru