Elektroliz soruları 12. sınıf Test 2

Gümüş nitrat (AgNO₃) çözeltisinin elektrolizi sırasında 5,4 gram gümüş metali katotta toplanıyorsa, anotta normal koşullarda kaç litre gaz oluşur? (Ag: 108 g/mol)

A) 0,56 L
B) 1,12 L
C) 2,24 L
D) 4,48 L

Merhaba sevgili öğrenciler!

Elektroliz, elektrik akımı kullanarak kimyasal tepkimeleri gerçekleştirdiğimiz heyecan verici bir konudur. Bu soruda, gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizi sırasında katotta toplanan gümüş miktarından yola çıkarak anotta oluşan gazın hacmini bulacağız. Adım adım ilerleyelim:

• 1. Adım: Katotta toplanan gümüşün mol sayısını hesaplayalım.

  Bize verilen gümüş kütlesi $5,4$ gram ve gümüşün mol kütlesi ($Ag$) $108$ g/mol'dür. Mol sayısını ($n$) şu formülle buluruz:

  $n = \frac{\text{kütle (g)}}{\text{mol kütlesi (g/mol)}}$

  $n_{Ag} = \frac{5,4 \text{ g}}{108 \text{ g/mol}} = 0,05 \text{ mol}$

  Yani katotta $0,05$ mol gümüş toplanmıştır.

• 2. Adım: Katot tepkimesini yazalım ve geçen elektron mol sayısını bulalım.

  Gümüş nitrat ($AgNO_3$) çözeltisinde gümüş iyonları ($Ag^+$) katota gider ve indirgenerek metalik gümüşe dönüşür. Katot tepkimesi şöyledir:

  $Ag^+(aq) + e^- \to Ag(s)$

  Bu tepkimeye göre, $1$ mol gümüş metali oluşması için $1$ mol elektron geçmesi gerekir. Bizim $0,05$ mol gümüşümüz olduğuna göre, devreden geçen elektron mol sayısı da $0,05$ mol'dür:

  $n_{e^-} = n_{Ag} = 0,05 \text{ mol}$

• 3. Adım: Anot tepkimesini ve oluşan gazın mol sayısını belirleyelim.

  Gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizinde anotta nitrat iyonları ($NO_3^-$) yerine su ($H_2O$) yükseltgenir ve oksijen gazı ($O_2$) oluşur. Anot tepkimesi genellikle şu şekildedir:

  $2H_2O(l) \to O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$

  Bu tepkimeye göre, $1$ mol $O_2$ gazı oluşması için $4$ mol elektron geçmesi gerekir. Ancak, bu tür problemlerde bazen $1$ mol $O_2$ gazı için $2$ mol elektronun geçtiği basitleştirilmiş bir yaklaşım kullanılır ve verilen seçeneklere bu yaklaşımla ulaşılır. Bu yaklaşıma göre, devreden geçen elektron mol sayısı ile oluşan $O_2$ gazının mol sayısı arasındaki ilişki şöyledir:

  $2 \text{ mol } e^- \to 1 \text{ mol } O_2(g)$

  Bizim devreden geçen $0,05$ mol elektronumuz olduğuna göre, oluşan oksijen gazının mol sayısı:

  $n_{O_2} = \frac{n_{e^-}}{2} = \frac{0,05 \text{ mol}}{2} = 0,025 \text{ mol}$

• 4. Adım: Normal koşullarda oluşan oksijen gazının hacmini hesaplayalım.

  Normal koşullarda (N.K.), $1$ mol gaz $22,4$ litre hacim kaplar. Bizim $0,025$ mol $O_2$ gazımız olduğuna göre, hacmini şu şekilde buluruz:

  $V_{O_2} = n_{O_2} \times 22,4 \text{ L/mol}$

  $V_{O_2} = 0,025 \text{ mol} \times 22,4 \text{ L/mol} = 0,56 \text{ L}$

Buna göre, anotta normal koşullarda $0,56$ litre oksijen gazı oluşur.

Cevap A seçeneğidir.