Elektroliz soruları 12. sınıf Test 1

Seri bağlı iki elektroliz hücresinden birincisinde AgNO₃, ikincisinde XCl₃ çözeltisi bulunmaktadır. Belirli bir süre sonunda birinci hücrede 2,16 gram gümüş biriktiğine göre, ikinci hücrede kaç gram X metali birikir? (Ag: 108 g/mol, X: 27 g/mol)

A) 0,18
B) 0,27
C) 0,36
D) 0,54

Bu soruda, seri bağlı elektroliz hücrelerinde gerçekleşen tepkimeleri ve Faraday yasalarını kullanarak metal birikim miktarlarını hesaplayacağız. Seri bağlı hücrelerde aynı miktarda elektrik yükü (elektron) geçtiğini unutmayın. Şimdi adım adım çözüme geçelim:

• 1. Adım: Hücrelerdeki Yarı Tepkimeleri Belirleyelim

  Birinci hücrede $AgNO_3$ çözeltisi bulunmaktadır. Gümüş iyonları ($Ag^+$) indirgenerek gümüş metali ($Ag$) oluşturur:

  $Ag^+(suda) + e^- \rightarrow Ag(k)$

  İkinci hücrede $XCl_3$ çözeltisi bulunmaktadır. $X$ metali iyonları ($X^{3+}$) indirgenerek $X$ metali ($X$) oluşturur:

  $X^{3+}(suda) + 3e^- \rightarrow X(k)$

• 2. Adım: Birinci Hücrede Biriken Gümüşün Mol Sayısını Hesaplayalım

  Bize birinci hücrede 2,16 gram gümüş biriktiği verilmiş. Gümüşün mol kütlesi ($M_{Ag}$) 108 g/mol'dür. Mol sayısını ($n$) şu formülle buluruz:

  $n = \frac{\text{kütle}}{\text{mol kütlesi}}$

  $n_{Ag} = \frac{2,16 \text{ g}}{108 \text{ g/mol}} = 0,02 \text{ mol}$

• 3. Adım: Birinci Hücreden Geçen Elektron Mol Sayısını Bulalım

  Gümüşün indirgenme tepkimesinden ($Ag^+ + e^- \rightarrow Ag$) anlıyoruz ki, 1 mol $Ag$ metali birikmesi için 1 mol elektron ($e^-$) gereklidir.

  Biz 0,02 mol $Ag$ biriktiğini hesapladığımıza göre, birinci hücreden geçen elektron mol sayısı da 0,02 mol'dür.

  $n_{e^-} = 0,02 \text{ mol}$

• 4. Adım: İkinci Hücreden Geçen Elektron Mol Sayısını Belirleyelim

  Soruda hücrelerin seri bağlı olduğu belirtilmiştir. Seri bağlı elektroliz hücrelerinde, her iki hücreden de aynı miktarda elektrik yükü, yani aynı mol sayıda elektron geçer.

  Bu nedenle, ikinci hücreden geçen elektron mol sayısı da 0,02 mol'dür.

  $n_{e^-(ikinci hücre)} = 0,02 \text{ mol}$

• 5. Adım: İkinci Hücrede Biriken X Metalinin Mol Sayısını Hesaplayalım

  $X$ metalinin indirgenme tepkimesi ($X^{3+} + 3e^- \rightarrow X$) bize 1 mol $X$ metali birikmesi için 3 mol elektron gerektiğini gösteriyor.

  İkinci hücreden geçen elektron mol sayısı 0,02 mol olduğuna göre, biriken $X$ metalinin mol sayısını oran orantı kurarak bulabiliriz:

  Eğer 3 mol $e^-$ için 1 mol $X$ birikiyorsa,

  0,02 mol $e^-$ için $n_X$ mol $X$ birikir.

  $n_X = \frac{0,02 \text{ mol } e^-}{3 \text{ mol } e^- / \text{ mol } X} = \frac{0,02}{3} \text{ mol } X$

• 6. Adım: İkinci Hücrede Biriken X Metalinin Kütlesini Hesaplayalım

  $X$ metalinin mol kütlesi ($M_X$) 27 g/mol olarak verilmiştir. Biriken $X$ metalinin kütlesini ($m_X$) bulmak için mol sayısı ile mol kütlesini çarparız:

  $m_X = n_X \times M_X$

  $m_X = \frac{0,02}{3} \text{ mol} \times 27 \text{ g/mol}$

  $m_X = 0,02 \times 9 \text{ g}$

  $m_X = 0,18 \text{ g}$

Buna göre, ikinci hücrede 0,18 gram X metali birikir.

Cevap A seçeneğidir.