Aşağıda standart koşullarda (25^\circ\text{C}, 1\text{ atm}) hazırlanan bir galvanik hücre… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Aşağıda standart koşullarda ( $25^\circ\text{C}$ , $1\text{ atm}$ ) hazırlanan bir galvanik hücrenin şematik gösterimi ve yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri verilmiştir.

Yarı tepkimeler ve standart indirgenme potansiyelleri:

Fe^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Fe(k) \quad E^\circ = -0.44\text{ V}

Fe^{3+}(suda) + e^- \rightarrow Fe^{2+}(suda) \quad E^\circ = +0.77\text{ V}

Buna göre, bu galvanik hücre ile ilgili;
I. Başlangıç standart pil potansiyeli $1.21\text{ V}$ 'tur.
II. Pil çalışırken her iki yarı hücrede de $Fe^{2+}$ iyonu derişimi artar.
III. Zamanla platin ( $Pt$ ) elektrodun kütlesi artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

A
Yalnız I
B
Yalnız II
I ve IICevap
D
I ve III
E
I, II ve III

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur.

Standart pil potansiyeli, anot yarı hücresindeki yükseltgenme potansiyeli (

+0.44\text{ V}

) ile katot yarı hücresindeki indirgenme potansiyelinin (

+0.77\text{ V}

) toplamı olan

1.21\text{ V}

değerine eşittir. Pil çalışırken anot hücresinde demir metalinin yükseltgenmesiyle çözeltiye

Fe^{2+}

iyonları verilir. Katot hücresinde ise çözeltideki

Fe^{3+}

iyonları indirgenerek yine

Fe^{2+}

iyonlarına dönüşür. Bu nedenle her iki yarı hücrede de

Fe^{2+}

derişimi artar. Katot hücresinde katı metal birikmediğinden platin elektrodun kütlesi değişmez.

Adım Adım Çözüm

Yarı hücrelerde gerçekleşebilecek tepkimeleri ve standart indirgenme potansiyellerini karşılaştırarak anot ve katot yarı hücrelerini belirlemek.

İndirgenme potansiyeli daha büyük olan

Fe^{3+}/Fe^{2+}

sistemi katot (

E^\circ = +0.77\text{ V}

), indirgenme potansiyeli daha küçük olan

Fe^{2+}/Fe

sistemi ise anot (

E^\circ = -0.44\text{ V}

) olarak işlev görür. Fe elektrot yükseltgenir, Pt elektrot yüzeyinde ise indirgenme gerçekleşir.

Galvanik hücrelerde indirgenme potansiyeli yüksek olan yarı hücre katot, düşük olan yarı hücre ise anot olur.

Anot ve katot yarı tepkimelerini yazarak standart pil potansiyelini (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplamak.

Anot:

Fe(k) \rightarrow Fe^{2+}(suda) + 2e^- \quad E^\circ_{\text{yükseltgenme}} = +0.44\text{ V}

Katot:

2Fe^{3+}(suda) + 2e^- \rightarrow 2Fe^{2+}(suda) \quad E^\circ_{\text{indirgenme}} = +0.77\text{ V}

Net Tepkime:

Fe(k) + 2Fe^{3+}(suda) \rightarrow 3Fe^{2+}(suda) \quad E^\circ_{\text{pil}} = 0.44 + 0.77 = 1.21\text{ V}

olarak hesaplanır.

Standart pil potansiyeli, anot yükseltgenme potansiyeli ile katot indirgenme potansiyelinin toplamına eşittir. Yarı tepkime katsayılarının değişmesi

E^\circ

değerini etkilemez.

Pil çalışırken her iki yarı hücredeki

Fe^{2+}

iyonu derişimi değişimlerini incelemek.

Anot kabında demir elektrot aşınarak çözeltiye

Fe^{2+}

iyonları verir, dolayısıyla bu kapta

Fe^{2+}

derişimi artar. Katot kabında ise çözeltideki

Fe^{3+}

iyonları

Fe^{2+}

iyonlarına indirgenir, bu nedenle bu kapta da

Fe^{2+}

derişimi artar.

Net tepkimeye göre

Fe^{2+}

iyonu ürünler tarafındadır ve her iki yarı hücrede de oluşmaktadır.

Katot elektrodunun (Pt) kütlesindeki değişimi değerlendirmek.

Katot yarı hücresindeki indirgenme tepkimesi

Fe^{3+}(suda) + e^- \rightarrow Fe^{2+}(suda)

şeklindedir. Tepkime sonucunda katı bir metal oluşmadığı için platin elektrot üzerinde herhangi bir madde birikmez ve Pt elektrodun kütlesi değişmez.

İndirgenme ürünü sulu çözeltide kalan

Fe^{2+}

iyonudur, katı metal birikimi gerçekleşmez.

Anahtar Kavram

Galvanik hücrelerde elektrot reaksiyonları, standart pil potansiyeli hesabı ve inert elektrotların işlevi

Alternatif Yöntem

Alternatif olarak, indirgenme eğilimleri (standart indirgenme potansiyelleri) karşılaştırılarak hangi türün daha kolay indirgeneceği doğrudan tespit edilebilir.

Fe^{3+}

iyonunun indirgenme potansiyeli (

+0.77\text{ V}

Fe^{2+}

iyonunun indirgenme potansiyelinden (

-0.44\text{ V}

) daha büyük olduğu için katot yarı hücresinde doğrudan

Fe^{3+} \rightarrow Fe^{2+}

indirgenmesi gerçekleşir. Anotta ise

Fe

metali yükseltgenir. Buradan hareketle pil potansiyeli ve derişim değişimleri yorumlanabilir.

Tahmini Süre:2m 30s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Alternatif Yöntem

Konular

Bu konudan daha fazla soru