Examkin

Soru

Zorluk: OrtaElektroliz ve Faraday Kanunları

İnert elektrotlar kullanılarak CuCl2CuCl_2 sulu çözeltisi bir süre elektroliz ediliyor. Elektroliz süresince katotta 12,8 gram Cu12,8\text{ gram } Cu metali toplandığı belirleniyor.

Buna göre, bu elektroliz işlemiyle ilgili;

I. Devreden 0,4 mol0,4\text{ mol} elektron geçmiştir.
II. Anotta normal koşullarda 4,48 litre Cl24,48\text{ litre } Cl_2 gazı açığa çıkar.
III. Çözeltinin pH değeri değişmez.

yargılarından hangileri doğrudur?

(Elektron verme eğilimleri: H2>Cu>Cl−>OH−H_2 > Cu > Cl^- > OH^-; Cu=64 g/molCu = 64\text{ g/mol})

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

Cevap

I, II ve III ifadelerinin tamamı doğrudur.
Katotta biriken bakırın mol sayısı 0,2 mol0,2\text{ mol} olarak hesaplanır. Cu2+(aq)+2e−→Cu(s)Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s) tepkimesine göre devreden 0,4 mol0,4\text{ mol} elektron geçmiştir. Anotta ise yükseltgenme eğilimi fazla olan klorür iyonları 2Cl−(aq)→Cl2(g)+2e−2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- tepkimesine göre yükseltgenerek 0,2 mol0,2\text{ mol} (4,48 litre4,48\text{ litre}) klor gazı oluşturur. Su molekülleri yükseltgenme veya indirgenmeye uğramadığı için çözeltideki H+H^+ ve OH−OH^- dengesi bozulmaz, dolayısıyla pH değeri değişmez. Bu gerekçelerle her üç ifade de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Katotta toplanan bakır metalinin mol sayısını bulmak.
n(Cu)=12,8 g64 g/mol=0,2 moln(Cu) = \frac{12,8\text{ g}}{64\text{ g/mol}} = 0,2\text{ mol} CuCu metali toplanmıştır.
Katotta indirgenme potansiyeli sudaki H+H^+ iyonundan daha yüksek olan (başka bir deyişle elektron verme eğilimi H2H_2 den daha az olan) Cu2+Cu^{2+} iyonları indirgenir.
2
Katot yarı tepkimesinden yararlanarak devreden geçen elektronun mol sayısını hesaplamak.
Katot tepkimesi: Cu2+(aq)+2e−→Cu(s)Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s) şeklindedir. Tepkime katsayılarına göre 1 mol Cu1\text{ mol } Cu birikmesi için devreden 2 mol e−2\text{ mol } e^- geçmelidir. 0,2 mol Cu0,2\text{ mol } Cu biriktiğine göre devreden geçen elektron miktar�� 0,2×2=0,4 mol e−0,2 \times 2 = 0,4\text{ mol } e^- olarak bulunur. Dolayısıyla birinci öncül doğrudur.
Faraday yasasına göre elektrotlarda serbest kalan madde miktarı devreden geçen elektrik yükü (elektron molü) ile doğru orantılıdır.
3
Anotta açığa çıkan gazın türünü, mol sayısını ve normal koşullardaki hacmini hesaplamak.
Anotta elektron verme eğilimi (yükseltgenme potansiyeli) OH−OH^- den daha yüksek olan Cl−Cl^- iyonları öncelikle yükseltgenir. Anot tepkimesi: 2Cl−(aq)→Cl2(g)+2e−2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- şeklindedir. Devreden geçen 0,4 mol e−0,4\text{ mol } e^- karşılığında 0,42=0,2 mol Cl2\frac{0,4}{2} = 0,2\text{ mol } Cl_2 gazı açığa çıkar. Bu gazın normal koşullardaki (NK) hacmi: V=0,2 mol×22,4 L/mol=4,48 litreV = 0,2\text{ mol} \times 22,4\text{ L/mol} = 4,48\text{ litre} olarak bulunur. Dolayısıyla ikinci öncül doğrudur.
Elektroliz kaplarında anotta yükseltgenme eğilimi en fazla olan anyon ilk olarak yükseltgenir.
4
Çözeltinin pH değerindeki değişimi yorumlamak.
Elektroliz sürecinde çözeltideki Cu2+Cu^{2+} ve Cl−Cl^- iyonları tüketilmektedir. Suyun yapısındaki H+H^+ ve OH−OH^- iyonları bu aşamada tepkimeye girmediğinden derişimleri ve dolayısıyla çözeltinin pH değeri değişmez. Dolayısıyla üçüncü öncül doğrudur.
Elektroliz sırasında ortamdaki H+H^+ veya OH−OH^- iyon derişimini değiştirecek bir tepkime gerçekleşmediği sürece pH değeri sabit kalır.

Anahtar Kavram

Sulu çözeltilerin elektrolizinde deşarj sırası kuralları ve Faraday kanunları kullanılarak elektrot süreçlerinin nicel ve nitel analizi.

Alternatif Yöntem

Elektroliz devresinden geçen yük miktarı Faraday (FF) cinsinden de doğrudan hesaplanabilir. 1 mol e−=1 F1\text{ mol } e^- = 1\text{ F} olduğundan, devreden 0,4 F0,4\text{ F} yük geçtiği belirlenip işlemler bu birim üzerinden de yürütülebilir.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Elektroliz ve Faraday Kanunları

Bu konudan daha fazla soru