Seri bağlı iki elektroliz kabından birincisinde erimiş XCl_n tuzu, ikincisinde ise sulu Ag… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Seri bağlı iki elektroliz kabından birincisinde erimiş $XCl_n$ tuzu, ikincisinde ise sulu $AgNO_3$ çözeltisi bulunmaktadır. Bu sistemden bir süre elektrik akımı geçirildiğinde, birinci kabın katodunda $16,8\text{ g}$ $X$ metali toplanırken, ikinci kabın anodunda normal koşullarda $5,04\text{ L}$ gaz açığa çıkmaktadır.

Birinci kaptaki $X^{n+}$ iyonunun elektron dizilimi $3d^5$ orbitali ile sonlandığına göre, $X$ elementinin mol kütlesi kaç $\text{g/mol}$ 'dür?
(Suyun yükseltgenme yarı tepkimesi: $2H_2O(\text{s}) \rightarrow O_2(\text{g}) + 4H^+(\text{suda}) + 4e^-$ şeklindedir. İyonların elektron verme eğilimleri: $Cl^- > OH^- > NO_3^-$ ve $Ag^+ > H^+$ şeklindedir.)

A
37,3
56Cevap
C
74,7
D
112
E
168

Cevap

X elementinin mol kütlesi 56 g/mol'dür.

Normal koşullarda 5,04 L hacim kaplayan O2 gazı 0,225 moldür. Anot yarı tepkimesine göre 1 mol O2 için devreden 4 mol elektron geçmelidir, bu da devreden geçen toplam elektron mol sayısını 0,9 mol yapar. X iyonunun elektron dizilimi 3d5 ile sonlandığına göre, bu iyon X3+ iyonudur (Fe3+ gibi). Katotta X3+ + 3e- -> X tepkimesine göre 0,9 mol elektron ile 0,3 mol X metali toplanır. 16,8 g X metali 0,3 mol olduğuna göre mol kütlesi 56 g/mol olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

Anotta açığa çıkan gazın mol sayısını hesaplama

n(O_2) = 0,225\text{ mol}

Normal koşullarda (NK) 1 mol gaz 22,4 L hacim kaplar. 5,04 L gazın mol sayısı

n = \frac{5,04}{22,4} = 0,225\text{ mol}

olarak bulunur.

Devreden geçen elektronun mol sayısını bulma

n(e^-) = 0,9\text{ mol}

Suyun yükseltgenme yarı tepkimesine göre, 1 mol

O_2

gazı açığa çıkarken devreden 4 mol elektron geçer. Dolayısıyla devreden geçen elektron miktarı

0,225 \times 4 = 0,9\text{ mol}

'dür.

X metalinin yükseltgenme basamağını (n) belirleme

n = 3

X elementinin nötr haldeki elektron dizilimi

[Ar] 4s^2 3d^6

şeklindedir. Elektronlar öncelikle en dış katmandaki 4s orbitalinden, ardından 3d orbitalinden koparılır.

X^{3+}

iyonunun elektron dizilimi

[Ar] 3d^5

ile sonlanır. Bu nedenle

n = 3

olmalıdır.

X metalinin mol kütlesini hesaplama

M_A(X) = 56\text{ g/mol}

Katotta indirgenme yarı tepkimesi

X^{3+}(\text{s}) + 3e^- \rightarrow X(\text{k})

şeklindedir. Devreden geçen 0,9 mol elektron ile katotta 0,3 mol X metali toplanır. 0,3 mol X metali 16,8 g olduğuna göre, 1 mol X metali

\frac{16,8}{0,3} = 56\text{ g/mol}

'dür.

Anahtar Kavram

Seri bağlı kaplarda Faraday kanunlarının uygulanması ve katyonların elektron diziliminden yükseltgenme basamaklarının bulunması

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru