Çinko sülfat ($ZnSO_4$) çözeltisinin elektrolizi, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal bir değişimi gerçekleştirme işlemidir. Bu süreçte, çözeltideki iyonlar ve su molekülleri, elektrotlar üzerinde indirgenme veya yükseltgenme tepkimelerine girerler.
- Çözeltideki Türler: Çinko sülfat çözeltisi, $Zn^{2+}$ iyonları, $SO_4^{2-}$ iyonları ve su ($H_2O$) molekülleri içerir. Su molekülleri çok az da olsa $H^+$ ve $OH^-$ iyonlarına ayrışır.
- Katot (Negatif Elektrot): Katot, pozitif yüklü iyonları (katyonları) çeker ve burada indirgenme (elektron alma) tepkimeleri gerçekleşir. Bu çözeltide katota gidebilecek ve indirgenebilecek türler $Zn^{2+}$ iyonları ve $H_2O$ molekülleridir.
- Olası Katot Tepkimeleri ve İndirgenme Potansiyelleri:
Katotta iki ana indirgenme tepkimesi potansiyeli vardır:
1. Çinko iyonlarının indirgenmesi: $Zn^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Zn(s)$ ; Standart indirgenme potansiyeli ($E^0$) yaklaşık $-0.76 V$'dir.
2. Suyun indirgenmesi (hidrojen gazı oluşumu): $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ ; Nötr bir çözeltide (pH=7) bu tepkimenin potansiyeli yaklaşık $-0.41 V$'dir. (Standart koşullarda $H^+$ iyonlarının indirgenme potansiyeli $0.00 V$ olsa da, nötr çözeltide suyun indirgenmesi daha doğru bir karşılaştırma sağlar.)
- Tepkimelerin Karşılaştırılması: İndirgenme potansiyelleri karşılaştırıldığında, daha pozitif (veya daha az negatif) potansiyele sahip olan tepkime öncelikli olarak gerçekleşir. Suyun indirgenme potansiyeli (yaklaşık $-0.41 V$) çinko iyonlarının indirgenme potansiyelinden (yaklaşık $-0.76 V$) daha büyüktür (daha pozitiftir). Bu, suyun indirgenmesinin çinko iyonlarının indirgenmesinden daha kolay ve öncelikli olduğu anlamına gelir.
- Sonuç: Bu nedenle, çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi sırasında katotta öncelikli olarak su molekülleri indirgenerek hidrojen gazı açığa çıkar.
Cevap B seçeneğidir.
