Examkin

Soru

Zorluk: OrtaElektroliz ve Faraday Kanunları

Erimiş bir MClnMCl_n tuzu belirli bir süre elektroliz edilmektedir. Bu işlem sırasında katotta 4 gram M4\text{ gram } M metali toplanırken, anotta normal koşullarda 2,24 litre Cl22,24\text{ litre } Cl_2 gazı açığa çıkmaktadır.

MM elementinin mol kütlesi 40 g/mol40\text{ g/mol} olduğuna göre;

I. MM metalinin yükseltgenme basamağı +2+2'dir.
II. Devreden geçen elektrik yük miktarı 0,2 Faraday0,2\text{ Faraday}'dır.
III. Elektroliz edilen tuzun formülü MCl3MCl_3'tür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    Yalnız II
  3. I ve IICevap
  4. D
    II ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur.
Anotta normal koşullarda açığa çıkan 2,24 L2,24\text{ L} (0,1 mol0,1\text{ mol}) Cl2Cl_2 gazı için devreden 0,2 mol0,2\text{ mol} elektron, yani 0,2 F0,2\text{ F} elektrik yükü geçmelidir. Katotta toplanan 4 g4\text{ g} (0,1 mol0,1\text{ mol}) MM metalinin indirgenmesi için devreden geçen 0,2 mol0,2\text{ mol} elektron kullanıldığına göre metalin yükseltgenme basamağı +2+2 olur ve formülü MCl2MCl_2 şeklinde yazılır. Dolayısıyla I ve II. öncüller doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Anotta gerçekleşen yükseltgenme yarı tepkimesini yazarak devreden geçen elektronun mol sayısını bulmak.
Anotta klor iyonları yükseltgenerek klor gazı oluşturur:
2Cl−→Cl2(g)+2e−2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-
Normal koşullarda 2,24 L Cl22,24\text{ L } Cl_2 gazının mol sayısı:
n(Cl2)=2,24 L22,4 L/mol=0,1 moln(Cl_2) = \frac{2,24\text{ L}}{22,4\text{ L/mol}} = 0,1\text{ mol}
Yarı tepkimeye göre 1 mol Cl21\text{ mol } Cl_2 gazı açığa çıkarken devreden 2 mol2\text{ mol} elektron geçer. Dolayısıyla, 0,1 mol Cl20,1\text{ mol } Cl_2 gazı açığa çıktığında devreden geçen elektronun mol sayısı:
n(e−)=0,1×2=0,2 moln(e^-) = 0,1 \times 2 = 0,2\text{ mol} olur.
Elektroliz devresinde anot ve katottan geçen elektrik yük miktarı aynıdır ve açığa çıkan madde miktarı ile doğru orantılıdır.
2
Devreden geçen elektrik yükünü Faraday birimi cinsinden ifade etmek.
Devreden 0,2 mol0,2\text{ mol} elektron geçmiştir. Faraday Kanunları'na göre 1 mol1\text{ mol} elektronun yükü 1 Faraday1\text{ Faraday} (1 F1\text{ F})'dır. Buradan devreden geçen elektrik yük miktarı:
Q=0,2 FaradayQ = 0,2\text{ Faraday} bulunur. Bu da II. öncülün doğru olduğunu gösterir.
1 mol elektronun taşıdığı yük miktarının 1 Faraday'a eşit olduğu temel bilgisini kullanmak gerekir.
3
Katotta biriken metalin mol sayısını bulmak ve yükseltgenme basamağını hesaplamak.
Katotta gerçekleşen indirgenme yarı tepkimesi:
Mn++ne−→M(k)M^{n+} + n e^- \rightarrow M(k)
Toplanan MM metalinin mol sayısı:
n(M)=4 g40 g/mol=0,1 moln(M) = \frac{4\text{ g}}{40\text{ g/mol}} = 0,1\text{ mol}
Tepkimeye göre 0,1 mol M0,1\text{ mol } M metalinin toplanması için 0,2 mol0,2\text{ mol} elektron kullanılmıştır. Buna göre metalin değerliği (nn):
n=n(e−)n(M)=0,20,1=2n = \frac{n(e^-)}{n(M)} = \frac{0,2}{0,1} = 2
Buradan metalin yükseltgenme basamağı +2+2 olarak bulunur. Bu durumda I. öncül doğrudur, III. öncül ise yanlıştır (formül MCl2MCl_2 olmalıdır).
Katotta toplanan metal miktarı ile devreden geçen elektron miktarı arasındaki stoikometrik ilişki metalin iyon yükünü belirler.

Anahtar Kavram

Faraday Elektroliz Kanunları ve elektroliz devrelerindeki stoikometrik hesaplamalar.
Bu soruyu puanla

Konular

Elektroliz ve Faraday Kanunları

Bu konudan daha fazla soru