Bir elektroliz deneyinde CuSO₄ çözeltisi kullanılarak katotta 6,35 gram bakır birikiyor. Aynı sürede anotta toplanan gazın NK'daki hacmi kaç litredir? (Cu: 63,5 g/mol, O: 16 g/mol, S: 32 g/mol)
A) 1,12Merhaba öğrenciler, bu elektroliz sorusunu adım adım çözelim. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirdiğimiz bir yöntemdir. Bu soruda, bakır sülfat ($CuSO_4$) çözeltisi elektroliz ediliyor ve katotta bakır metali birikiyor. Aynı zamanda anotta da bir gaz toplanıyor. Bizden istenen, anotta toplanan gazın normal koşullardaki (NK) hacmini bulmak.
Verilen bilgiye göre, katotta 6,35 gram bakır birikiyor. Bakırın mol kütlesi 63,5 g/mol olarak verilmiş. Mol sayısı (n) = kütle (m) / mol kütlesi (M) formülünü kullanarak bakırın mol sayısını hesaplayalım:
$n(Cu) = \frac{6,35 \ g}{63,5 \ g/mol} = 0,1 \ mol$
Yani katotta 0,1 mol bakır birikmiştir.
Katot Reaksiyonu (İndirgenme): $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$
Bu reaksiyona göre, 1 mol bakır elde etmek için 2 mol elektron gereklidir. O halde, 0,1 mol bakır için 0,2 mol elektron gereklidir.
Anot Reaksiyonu (Yükseltgenme): $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$
Bu reaksiyona göre, 1 mol oksijen gazı elde etmek için 4 mol elektron gereklidir.
Katotta 0,2 mol elektron kullanıldığına göre, devreden geçen toplam elektron sayısı 0,2 moldür. Anot reaksiyonunda 4 mol elektron karşılığında 1 mol oksijen gazı oluşuyorsa, 0,2 mol elektron karşılığında ne kadar oksijen gazı oluşacağını bulalım:
$n(O_2) = \frac{0,2 \ mol \ e^-}{4 \ mol \ e^- / mol \ O_2} = 0,05 \ mol$
Yani anotta 0,05 mol oksijen gazı oluşmuştur.
Normal koşullarda (NK), 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar. O halde, 0,05 mol oksijen gazının hacmi:
$V(O_2) = 0,05 \ mol \times 22,4 \ L/mol = 1,12 \ L$
Anotta toplanan gazın NK'daki hacmi 1,12 litredir.
Cevap A seçeneğidir.
