ELEKTROKİMYA TEST ÇÖZÜMLERİ
12. Sınıflar kimya dersi. Yükseltgenme – indirgenme, elektrot potansiyeli, redoks tepkimelerinin denkleştirilmesi ve elektroliz ile ilgili testin çözümleri.
Çözüm – 1
MnO2 + Al → Mn + Al2O3
Mn elementi sol tarafta +4, sağ tarafta 0 değerliklidir. Mn elementi indirgenmiştir.
Al elementi sol tarafta 0, sağ tarafta +3 değerliklidir. Al elementi yükseltgenmiştir.
İndirgenme yarı tepkimesini yazalım.
Mn+4 + 4e- → Mn
Yükseltgenme yarı tepkimesi;
2Al → Al2+3 + 6e-
Bu iki tepkimeyi alt alta yazalım.
Mn+4 + 4e- → Mn
2Al → Al2+3 + 6e-
Sağ ve sol taraftaki elektron sayılarının eşit olması lazım. Bunun için 1. bileşiği 3 ile 2. bileşiği 2 ile çarpmalıyız.
3Mn+4 + 12e- → 3Mn
4Al → 2Al2+3 + 12e-
İki tepkimeyi birleştirirsek;
3Mn+4 + 12e- + 4Al→3Mn + 2Al2+3 + 12e-
Denklemin her iki tarafındaki elektronları kaldırabiliriz. Diğer elementlerin katsayılarını ana denkleme uygularız.
3MnO2 + 4Al → 3Mn + 2Al2O3
Denklemin her iki tarafında eşit sayıda Al, Mn ve O atomu var. Başka bir şey yapmamıza gerek yok.
Denklemin denk hali;
3MnO2 + 4Al → 3Mn + 2Al2O3
Şeklindedir. Girenler kısmında gerekli Al atomu sayısı ise 4’tür.
Doğru cevap D seçeneği.
Çözüm – 2
Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Yükseltgen element indirgenen elementdir. İndirgenen element kendisi indirgenirken diğer elementi yükseltmiştir.
O halde indirgenen elementleri bulmalıyız.
1. tepkimede Cu elementi +2 değerlikli iken 0 değerine indirgenmiştir.
2. tepkimede N elementi + 5 değerlikli iken +4 değerine indirgenmiştir. (NO2 bileşiği)
Buna göre Cu ile N atomları kendileri indirgenirken Zn ve Ag elementlerini yükseltmişlerdir.
Doğru cevap B seçeneği.
Çözüm – 3
NaAsO3 bileşiğinde O atomu – 2 değerlikli, Na atomu + 1 değerliklidir. Buna göre 3 O atomu toplam – 6 değerliğe sahiptir. Buna Na atomunun +1 değerliğini ilave edersek O ile Na atomlarının yük toplamı – 5 olur. Bileşiğin toplam yükü 0 olduğundan As elementi +5 değerliklidir.
Doğru cevap E seçeneği.
Çözüm – 4
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
Cu atomu sol tarafta 0 değerlikli, sağ tarafta +2 değerliklidir. Cu atomu yükseltgenmiştir.
N atomu sol tarafta +5 değerlikli, sağ tarafta +5 ve +2 değerliklidir. N atomu indirgenmiştir.
Yükseltgenme yarı tepkimesi,
Cu → Cu+2 + 2e-
İndirgenme yarı tepkimesi
N+5 + 3e- → N+2
İki tepkimeyi alt alta yazalım,
Cu → Cu+2 + 2e-
N+5 + 3e- → N+2
Her iki yarı tepkimede sağ ve sol taraftaki elektron sayıları eşit olmalıdır. Elektron sayılarını eşitlemek için 1. Tepkimeyi 3 ile 2. Tepkimeyi 2 ile çarpmamız gerek.
3Cu → 3Cu+2 + 6e-
2N+5 + 6e- → 2N+2
Şimdi iki tepkimeyi birleştirelim.
3Cu + 2N+5 + 6e- → 3Cu+2 + 2N+2 + 6e-
Her iki taraftaki elektronları kaldıralım ve buradaki katsayıları ana denklemde yerine yazalım. N atomunun indirgendiği bileşik NO olduğu için N atomunun yarı tepkimedeki katsayısını NO bileşiğine uygulayacağız.
3Cu + 2HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
Sağ tarafta 8 N atomu var. HNO3 katsayısı 8 olmalı.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O
H2O bileşiğinin katsayısını 4 yaparsak atom denkliği de sağlanmış olur.
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Doğru cevap B seçeneği.
Çözüm – 5
H2SO3 + I2 + H2O → H2SO4 + HI
I atomu sol tarafta 0 değerlikli iken sağ tarafta -1 değerliklidir. I atomu indirgenmiştir.
S atomu sol tarafta +4 değerlikli, sağ tarafta +6 değerliklidir. S atomu yükseltgenmiştir.
Yükseltgenme yarı tepkimesi,
S+4 → S+6 + 2e-
İndirgenme yarı tepkimesi,
I20 + 2e- → 2I-1
Her iki taraftaki elektron sayıları eşit olduğundan katsayılarla oynamaya gerek yoktur.
Doğru cevap D seçeneği.
Çözüm – 6
Zn+2 + 2e-→ Zn E0 = -0,76
Cu+2 + 2e- → Cu E0 = 0,34
İndirgenme standart gerilimi büyük olan element indirgenir. İndirgenme işlemi katotta gerçekleşir.
Yükseltgenme standart gerilimi düşük olan element yükseltgenir. Bu olay anotta gerçekleşir.
Standart hücre gerilimi;
E0 = E0katot – E0anot
E0 = 0,34 – (-0,76)
E0 = 1,1 V
Doğru cevap A seçeneği.
Çözüm – 7
E0 = E0katot – E0anot eşitliğine bakılarak tepkimenin istemli gerçekleşip gerçekleşmediği anlaşılabilir. E0 > 0 ise tepkime istemlidir.
I. Tepkimede;
Fe yükseltgenmiş, Cu ise indirgenmiştir. Standart gerilimleri
E0 = 0,34 – ( - 0,04)
E0 = 0,38 V
E0 > 0 olduğundan tepkime istemlidir.
II. Tepkimede;
Cu yükseltgenmiş, Cr indirgenmiştir.
E0 = - 0,74 – 0,34
E0 = -1,08 V
E0 < 0 olduğundan tepkime istemsizdir.
III. Tepkimede;
Fe yükseltgenmiş, Cr indirgenmiştir.
E0 = - 0,74 – ( - 0, 04) = -0,70 V
E0 < 0 olduğundan tepkime istemsizdir.
Buna göre doğru cevap A seçeneğidir.
Çözüm – 8
X, Y ve Z elementlerinin elektron verme eğilimleri;
X > Y > Z şeklinde ise;
En aktif metal X, en az aktif olan metal Z elementidir.
Bu durumda I. ifade doğrudur. X ile Y elementleri bir redoks tepkimesinde galvanik hücreleri oluşturur ve tepkime istemli olursa X elementi yükseltgenir, Y elementi indirgenir.
II. ifade I. ifadeden anlaşılacağı üzere yanlıştır.
III. ifade doğrudur. X elementi en aktif olduğundan indirgenme yarı potansiyeli en küçük olan element X’tir.
Doğru cevap C seçeneği.
Çözüm – 9
Çözeltilerin molar derişimleri farklı olduğundan bu soru bir nerst eşitliği sorusudur. Dolayısıyla nerts eşitliğindeki bağıntıları kullanarak çözeceğiz.
Yükseltgenme yarı tepkimesi;
Zn → Zn+2 + 2e-
İndirgenme yarı tepkimesi;
2Ag+ +2e- → 2Ag
E0 = 0,8 – (-0,76)
E0 = 1,56 V
Q = | [Yükseltgenen Maddenin Derişimi]m |
|
[İndirgenen Maddenin Derişimi]n |
Zn atomu yükseltgenmiştir, katsayısı 1’dir.
Ag atomu indirgenmiştir, katsayısı 2’dir.
Zn+2 derişimi 0,5 M,
Ag+ derişimi 1,8 M
Q = 0,15
Ehücre = E0 – | 0,0592 | logQ |
n |
Ehücre = 1,56 – | 0,0592 | log(0,15) |
2 |
Ehücre = 1,56 – 0,0296 . ( - 0,82)
Ehücre = 1,56 + 0,02
Ehücre = 1,58 V
Doğru cevap B seçeneği.
Çözüm – 10
Yükseltgenme yarı tepkimesi,
Zn → Zn + 2e-
İndirgenme yarı tepkimesi,
Ni+2 + 2e- → Ni
E0 = - 0,25 – ( -0,76)
E0 = 0,51 V
Zn atomu yükseltgenmiştir. Zn+2 ’nin katsayısı 1, derişimi 0,3 M dir.
Ni atomu indirgenmiştir. Ni+2 nin katsayısı 1, derişimi 1,5 M dir.
Q = 0,2
Ehücre = E0 – | 0,0592 | logQ |
n |
Ehücre = 0,51– | 0,0592 | log(0,2) |
1 |
Ehücre = 0,51 – 0,0592 . ( - 0,7)
Ehücre = 0,51 + 0,04
Ehücre = 0,55 V
Doğru cevap E seçeneği.
Çözüm – 11
Elektroliz devresinin akım şiddeti 12 A olduğuna göre bu devreden 1 saniyede 12 C yük geçişi olmaktadır.
Ag + e- → Ag
Tepkimesine göre 1 mol Ag elementi elde etmek için 1 mol elektron gerekmektedir.
1 mol elektronun yükü 96500 C dur.
Ag elementinin 1 molü 106,4 g olduğuna göre 96500 C elektrik yükü katotta 106,4 g Ag elementi açığa çıkarır.
1,5 saatte açığa çıkan Ag miktarını bulabilmek için 1,5 saatte devreden geçen yük miktarını bulmalıyız.
1,5 sa = 90 dk = 5400 saniye
1 saniyede 12 C yük geçtiğine göre;
1 s de 12 C
5400 s de x
x = 5400 . 12 = 64800 C
Şimdi açığa çıkan Ag miktarı için orantı kuralım.
96500 C 106,4 g
64800 C m
m = 71,45 gram
Doğru cevap D seçeneği.
Çözüm – 12
X+ + e-→ X
Tepkimesine göre devreden 1 mol elektron geçerse 84,5 g X elementi oluşmaktadır.
1 mol e yükü = 96500 C = 1 Farad’dır.
İlk olarak 15, 6 gram X elementini oluşturan yük miktarını bulalım.Bu yük miktarı bize her iki kaptan geçen elektron yük miktarını verecektir.
1 Farad 84,5 g X
a Farad 15,6 g X
a = 0,18 F
Seri bağlı kaplarda aynı miktarda yük geçişi olur. X maddesinin bulunduğu kapta geçen yük miktarı 0,18 F ise Y kabından geçen yük miktarı da 0,18 F olur.
Y+3 + 3e-→ Y
Tepkimesine göre 1 mol Y atomunun açığa çıkması için 3 mol e = 3 F yük gerekmektedir. 1 mol Y 45 gram olduğuna göre,
3 F 45 g Y
0,18 F m
m = 2,7 g
İşlemi birde eşdeğer gram sayılarıyla tekrarlayalım.
X elementinin indirgenme tepkimesi;
X+ + e- → X
Şeklindedir. 1 eşdeğer gram X elementi;
Y elementinin indirgenme tepkimesi;
Y+3 + 3e- → Y
Olduğundan 1 eşdeğer gram Y elementi;
Açığa çıkan X elementinin eşdeğer gram sayısı;
Faraday kanununa göre seri bağlı elektroliz devrelerinde kapların herbirinde açığa çıkan elementlerin eşdeğer gram sayıları eşittir.
Buna göre açığa çıkan Y elementinin eşdeğer gram sayısı da 0,18 olmalıdır.
1 eşdeğer gram Y 15 g
0,18 eşdeğer gram Y m
m = 2,7 g
Doğru cevap C seçeneği.
Elektrokimya Test Soruları
Elektroliz Hesaplamaları
SANATSAL BİLGİ
20/09/2017