Examkin

Soru

Zorluk: OrtaElektroliz ve Faraday Kanunları

Platin inert elektrotlar kullanılarak MgBr2MgBr_2 sulu çözeltisi bir süre elektroliz edilmektedir. Elektroliz işlemi sırasında katotta normal koşullarda 4,48 L4,48\text{ L} hacim kaplayan H2H_2 gazı toplandığı belirlenmiştir.

Buna göre, aynı sürede hücrenin anot elektrodunda hangi maddeden kaç gram elde edilir?
(Elektron verme eğilimleri: Mg>H2>Br−>OH−Mg > H_2 > Br^- > OH^-; Br=80 g/molBr = 80\text{ g/mol}, O=16 g/molO = 16\text{ g/mol})

  1. 32\text{ gram } Br_2Cevap
  2. B
    16\text{ gram } Br_2
  3. C
    3,2\text{ gram } O_2
  4. D
    64\text{ gram } Br_2
  5. E
    1,6\text{ gram } O_2

Cevap

Doğru yanıt anot elektrodunda 32 gram Br2 elde edileceğini belirten seçenektir.
Katotta öncelikle indirgenen H+H^+ iyonlarının oluşturduğu H2H_2 gazının hacminden yola çıkılarak devreden geçen yük miktarı 0,4 mol e−0,4\text{ mol } e^- olarak hesaplanır. Anotta ise yükseltgenme eğilimi daha yüksek olan Br−Br^- iyonları ilk olarak yükseltgenir ve 0,2 mol Br20,2\text{ mol } Br_2 (32 gram32\text{ gram}) elde edilir. Bu nedenle doğru yanıt 32 gram Br232\text{ gram } Br_2 elde edileceğini belirten seçenektir.

Adım Adım Çözüm

1
Katotta gerçekleşecek indirgenme tepkimesini belirleme
Çözeltide bulunan katyonlar Mg2+Mg^{2+} ve H+H^+ iyonlarıdır. Elektron verme eğilimi (aktiflik) Mg>H2Mg > H_2 olduğundan, indirgenme eğilimi H+>Mg2+H^+ > Mg^{2+} şeklindedir. Dolayısıyla katotta öncelikle H+H^+ iyonları indirgenerek H2H_2 gazı açığa çıkar.
Katotta indirgenme potansiyeli en büyük olan iyon ilk önce indirgenir.
2
Katot tepkimesinden devreden geçen elektron mol sayısını hesaplama
Katot tepkimesi: 2H+(suda)+2e−→H2(g)2H^+(suda) + 2e^- \rightarrow H_2(g) şeklindedir. Normal koşullarda 4,48 L H24,48\text{ L } H_2 gazı: n(H2)=4,4822,4=0,2 moln(H_2) = \frac{4,48}{22,4} = 0,2\text{ mol}'dür. Katsayı ilişkisinden devreden geçen elektron mol sayısı: n(e−)=0,2×2=0,4 moln(e^-) = 0,2 \times 2 = 0,4\text{ mol} olarak bulunur.
Faraday kanunlarına göre devreden geçen yük miktarı (elektron mol sayısı) elektrotlarda toplanan maddelerin mol sayılarıyla doğrudan ilişkilidir.
3
Anotta gerçekleşecek yükseltgenme tepkimesini ve oluşan ürün miktarını hesaplama
Çözeltideki anyonlar Br−Br^- ve OH−OH^- iyonlarıdır. Elektron verme eğilimi Br−>OH−Br^- > OH^- olduğundan, anotta öncelikle Br−Br^- iyonları yükseltgenir. Anot tepkimesi: 2Br−(suda)→Br2(s)+2e−2Br^-(suda) \rightarrow Br_2(s) + 2e^- şeklindedir. Devreden geçen 0,4 mol e−0,4\text{ mol } e^- yükü ile oluşan brom miktarı: n(Br2)=0,42=0,2 moln(Br_2) = \frac{0,4}{2} = 0,2\text{ mol} olur. Br2Br_2 kütlesi ise: m(Br2)=0,2 mol×160 g/mol=32 gramm(Br_2) = 0,2\text{ mol} \times 160\text{ g/mol} = 32\text{ gram} olarak hesaplanır.
Anotta elektron verme eğilimi yüksek olan anyon ilk önce yükseltgenir ve devreden geçen aynı yük miktarı kullanılarak toplanan madde stoichiometry ile hesaplanır.

Anahtar Kavram

Elektroliz devresinde anot ve katot öncelik sırası ile Faraday Kanunları stoichiometric hesaplamaları.
Bu soruyu puanla

Konular

Elektroliz ve Faraday Kanunları

Bu konudan daha fazla soru