Examkin

Soru

Zorluk: ZorGalvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Standart koşullarda (25 ∘C25\text{ }^\circ\text{C} ve 1 atm1\text{ atm}) hazırlanan bir galvanik hücrede, MnMn metal şeridi 1 M Mn(NO3)21\text{ M } Mn(NO_3)_2 çözeltisine (1. yarı hücre), SnSn metal şeridi ise 1 M Sn(NO3)21\text{ M } Sn(NO_3)_2 çözeltisine (2. yarı hücre) daldırılmıştır. Yarı hücreler bir tuz köprüsü ile birleştirilmiştir.

Yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri şu şekildedir:
* Mn2+(suda)+2e−→Mn(k)E∘=−1.18 VMn^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Mn(k) \quad E^\circ = -1.18\text{ V}
* Sn2+(suda)+2e−→Sn(k)E∘=−0.14 VSn^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Sn(k) \quad E^\circ = -0.14\text{ V}

Buna göre, hazırlanan bu standart pil sistemi çalışırken gerçekleşen olaylarla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. A
    Dış devrede elektronlar MnMn elektrottan SnSn elektroda doğru akarken pil tepkimesinde Mn(k)Mn(k) yükseltgen, Sn2+(suda)Sn^{2+}(suda) ise indirgen olarak davranır.
  2. B
    Standart olmayan koşullarda hücre potansiyeli Nernst eşitliği ile hesaplanırken logaritmik terimdeki derişimler oranı [Sn2+][Mn2+]\frac{[Sn^{2+}]}{[Mn^{2+}]} şeklinde alınır.
  3. Standart hücre potansiyeli 1.04 V1.04\text{ V}'tur ve pil çalışırken 1. yarı hücredeki Mn2+Mn^{2+} iyon derişimi artar.Cevap
  4. D
    Çözeltideki katyonlar aynı kapta elektroliz edilirse, katotta öncelikle indirgenme eğilimi daha düşük olan mangan metali toplanır.
  5. E
    Pil çalıştıkça yarı hücrelerdeki iyon derişimlerinin değişmesi pil tepkimesinin denge sabiti (KcK_c) değerini değiştirir.

Cevap

Standart hücre potansiyeli 1.04 V'tur ve pil çalışırken 1. yarı hücredeki mangan iyon derişimi artar.
Standart hücre potansiyeli, anot yarı hücresindeki yükseltgenme potansiyeli (+1.18 V+1.18\text{ V}) ile katot yarı hücresindeki indirgenme potansiyelinin (−0.14 V-0.14\text{ V}) toplamı olan 1.04 V1.04\text{ V} değerine eşittir. Hücre çalışırken anot olan 1. yarı hücrede Mn(k)→Mn2+(suda)+2e−Mn(k) \rightarrow Mn^{2+}(suda) + 2e^- tepkimesi gerçekleştiği için zamanla çözeltideki Mn2+Mn^{2+} iyon derişimi artar. Bu durum doğru seçenekte tam olarak açıklanmıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Mangan ve kalay yarı hücrelerinin indirgenme potansiyellerini karşılaştırarak anot ve katot yarı hücrelerini belirlemek.
Manganın indirgenme potansiyeli (E∘=−1.18 VE^\circ = -1.18\text{ V}), kalayınkinden (E∘=−0.14 VE^\circ = -0.14\text{ V}) daha düşüktür. Bu durum manganın yükseltgenme eğiliminin daha fazla olduğunu gösterir. Dolayısıyla, mangan (MnMn) anot, kalay (SnSn) ise katot yarı hücresidir.
Galvanik hücrelerde aktifliği (yükseltgenme eğilimi) daha fazla olan elektrot anot olarak davranır.
2
Hücrenin standart pil potansiyelini (Epil∘E^\circ_{\text{pil}}) hesaplamak.
Epil∘=Eyu¨kseltgenme (anot)∘+Eindirgenme (katot)∘=(+1.18 V)+(−0.14 V)=1.04 VE^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{yükseltgenme (anot)}} + E^\circ_{\text{indirgenme (katot)}} = (+1.18\text{ V}) + (-0.14\text{ V}) = 1.04\text{ V} olarak hesaplanır.
Standart pil potansiyeli, anotta gerçekleşen yükseltgenme yarı tepkimesinin potansiyeli ile katotta gerçekleşen indirgenme yarı tepkimesinin potansiyelinin toplamına eşittir.
3
Pil çalışırken anot hücresinde ve dış devrede meydana gelen değişimleri değerlendirmek.
Anot bölmesinde (1. yarı hücre) Mn(k)→Mn2+(suda)+2e−Mn(k) \rightarrow Mn^{2+}(suda) + 2e^- yükseltgenme tepkimesi gerçekleşir. Bu nedenle çözeltideki Mn2+Mn^{2+} iyon derişimi zamanla artar. Dış devrede elektron akışı anottan (MnMn) katoda (SnSn) doğrudur.
Anot elektrotta yükseltgenme gerçekleştiği için elektrot kütlesi azalırken çözeltiye sürekli katyon salınımı olur.

Anahtar Kavram

Galvanik hücrelerde anot/katot tayini, standart pil potansiyeli hesabı ve hücre çalışırken derişimlerde meydana gelen değişimlerin yorumlanması.
Bu soruyu puanla

Konular

Galvanik Hücreler ve Standart Pil Potansiyelleri

Bu konudan daha fazla soru