Standart koşullarda (25^\circ\text{C} ve 1\text{ atm}) çalışan bir galvanik hücreye ait ya… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Standart koşullarda ( $25^\circ\text{C}$ ve $1\text{ atm}$ ) çalışan bir galvanik hücreye ait yarı h��crelerin içerikleri aşağıda verilmiştir:

* 1. Yarı Hücre: $1,0\text{ M } Cr(NO_3)_3$ sulu çözeltisine batırılmış krom ( $Cr$ ) elektrot.
* 2. Yarı Hücre: $1,0\text{ M } KMnO_4$ , $1,0\text{ M } Mn(NO_3)_2$ ve $1,0\text{ M } HNO_3$ sulu çözeltileri karışımına batırılmış platin ( $Pt$ ) elektrot.

Sistemde gerçekleşebilecek yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri ��u şekildedir:

MnO_4^-(aq) + 8H^+(aq) + 5e^- \rightarrow Mn^{2+}(aq) + 4H_2O(s) \quad E^\circ = +1,51\text{ V}

Cr^{3+}(aq) + 3e^- \rightarrow Cr(s) \quad E^\circ = -0,74\text{ V}

Buna göre, bu galvanik hücre ile ilgili;

I. Standart pil potansiyeli ( $E^\circ_{\text{pil}}$ ) $+2,25\text{ V}$ 'tur.
II. Zamanla platin ( $Pt$ ) elektrodun kütlesi artar.
III. Dış devrede elektron akışı krom ( $Cr$ ) elektrottan platin ( $Pt$ ) elektroda doğrudur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A
Yalnız I
B
Yalnız III
C
I ve II
I ve IIICevap
E
II ve III

Cevap

I ve III öncüllerini içeren seçenek

I ve III öncüllerini içeren seçenek doğrudur. Yarı pil potansiyelleri karşılaştırıldığında, indirgenme potansiyeli daha yüksek olan permanganat (

MnO_4^-

) iyonlarının indirgenmesi katotta, krom (

Cr

) metalinin yükseltgenmesi ise anotta gerçekleşir. Anot tepkimesi

Cr(s) \rightarrow Cr^{3+}(aq) + 3e^-

(

E^\circ = +0,74\text{ V}

), katot tepkimesi

MnO_4^-(aq) + 8H^+(aq) + 5e^- \rightarrow Mn^{2+}(aq) + 4H_2O(s)

(

E^\circ = +1,51\text{ V}

) şeklindedir. Standart hücre potansiyeli bu iki değerin toplamından

E^\circ_{\text{pil}} = 1,51 + 0,74 = 2,25\text{ V}

olarak hesaplanır (I. öncül doğru). Katot hücresinde gerçekleşen indirgenme tepkimesinde çözeltideki iyonlar yine çözeltideki başka bir iyona (

Mn^{2+}

) dönüşmektedir ve herhangi bir katı birikmesi gözlenmez. Dolayısıyla platin (

Pt

) elektrodunun kütlesi değişmez (II. öncül yanlış). Elektronlar dış devrede her zaman anottan katoda yani aktif olan

Cr

elektrottan inert olan

Pt

elektroda doğru akar (III. öncül doğru).

Adım Adım Çözüm

Anot ve katot yarı hücrelerini belirleme

Cr(s)/Cr3+(aq) yarı hücresi anot, Pt(s)/MnO4-(aq),Mn2+(aq),H+(aq) yarı hücresi ise katottur.

Yarı tepkimelerin indirgenme potansiyelleri karşılaştırıldığında MnO4- iyonunun indirgenme eğilimi (+1,51 V), Cr3+ iyonunun indirgenme eğiliminden (-0,74 V) daha büyüktür. Bu nedenle MnO4- katotta indirgenirken, Cr anotta yükseltgenir.

Standart pil potansiyelini (E°pil) hesaplama

E°pil = +2,25 V

Anot yükseltgenme potansiyeli E°yüks = +0,74 V ve katot indirgenme potansiyeli E°ind = +1,51 V değerleri toplanarak E°pil = 1,51 + 0,74 = 2,25 V elde edilir.

Katot elektrot kütlesindeki değişimi analiz etme

Pt elektrodun kütlesi değişmez.

Katot hücresinde gerçekleşen indirgenme tepkimesinde çözeltideki MnO4- iyonları yine çözeltide çözünmüş halde kalan Mn2+ iyonlarına dönüşür. Ortamda herhangi bir katı metal birikmesi (depolanması) gerçekleşmediği için inert Pt elektrodunun kütlesi sabit kalır.

Dış devredeki elektron akış yönünü belirleme

Elektronlar krom (Cr) elektrottan platin (Pt) elektroda doğru akar.

Galvanik hücrelerde elektron akışı her zaman anottan (yükseltgenmenin olduğu Cr elektrot) katoda (indirgenmenin olduğu Pt elektrot) doğrudur.

Anahtar Kavram

İnert elektrotlu galvanik hücrelerin standart pil potansiyeli hesabı, elektrot kütlesi değişimi ve elektron akış yönünün analizi

Tahmini Süre:3m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru