Elektroliz soruları 12. sınıf Test 2

Seri bağlı iki elektroliz hücresinden birincisinde AgNO₃, ikincisinde CuSO₄ çözeltisi elektroliz ediliyor. Belirli bir süre sonunda birinci hücrede 10,8 gram gümüş biriktiğine göre, ikinci hücrede kaç gram bakır birikir? (Ag: 108 g/mol, Cu: 64 g/mol)

A) 1,6 g
B) 3,2 g
C) 6,4 g
D) 9,6 g

Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, seri bağlı elektroliz hücrelerinde gerçekleşen tepkimeleri ve Faraday yasalarını kullanarak biriken madde miktarlarını hesaplayacağız. Adım adım ilerleyelim:

• 1. Adım: Gümüşün (Ag) mol sayısını bulalım.

  Birinci hücrede 10,8 gram gümüş (Ag) biriktiği verilmiş. Gümüşün mol kütlesi 108 g/mol'dür. Mol sayısını aşağıdaki formülle hesaplarız:

  Mol sayısı ($n$) = $\frac{\text{Kütle (m)}}{\text{Mol kütlesi (M)}}$

  $n_{Ag} = \frac{10,8 \text{ g}}{108 \text{ g/mol}} = 0,1 \text{ mol Ag}$

• 2. Adım: Gümüşün indirgenme tepkimesini yazarak devreden geçen elektron mol sayısını bulalım.

  Gümüş iyonları ($Ag^+$) katotta indirgenerek metal gümüşe dönüşür. Tepkime şöyledir:

  $Ag^+_{(aq)} + e^- \to Ag_{(s)}$

  Bu tepkimeye göre, 1 mol $Ag$ birikmesi için 1 mol $e^-$ (elektron) geçmesi gerekir. Bizim 0,1 mol $Ag$ biriktiğine göre, devreden geçen elektron mol sayısı da 0,1 mol'dür.

  $n_{e^-} = 0,1 \text{ mol}$

• 3. Adım: Seri bağlı hücrelerdeki elektron akışını değerlendirelim.

  Elektroliz hücreleri seri bağlı olduğunda, her iki hücreden de aynı miktarda elektrik yükü (yani aynı mol sayıda elektron) geçer. Bu nedenle, ikinci hücreden de 0,1 mol elektron geçecektir.

• 4. Adım: Bakırın (Cu) indirgenme tepkimesini yazarak biriken bakırın mol sayısını bulalım.

  İkinci hücrede bakır sülfat ($CuSO_4$) çözeltisi elektroliz edildiği için, bakır iyonları ($Cu^{2+}$) katotta indirgenerek metal bakıra dönüşür. Tepkime şöyledir:

  $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \to Cu_{(s)}$

  Bu tepkimeye göre, 1 mol $Cu$ birikmesi için 2 mol $e^-$ geçmesi gerekir. Bizim devreden geçen elektron mol sayısı 0,1 mol olduğuna göre, biriken bakırın mol sayısını oran orantı ile bulabiliriz:

  2 mol $e^-$ için 1 mol $Cu$ birikiyorsa,

  0,1 mol $e^-$ için $x$ mol $Cu$ birikir.

  $x = \frac{0,1 \text{ mol } e^- \times 1 \text{ mol } Cu}{2 \text{ mol } e^-} = 0,05 \text{ mol Cu}$

• 5. Adım: Biriken bakırın (Cu) kütlesini hesaplayalım.

  Bakırın mol kütlesi 64 g/mol'dür. Biriken bakırın mol sayısı 0,05 mol olduğuna göre, kütlesini aşağıdaki formülle hesaplarız:

  Kütle ($m$) = Mol sayısı ($n$) $\times$ Mol kütlesi ($M$)

  $m_{Cu} = 0,05 \text{ mol} \times 64 \text{ g/mol} = 3,2 \text{ g Cu}$

Buna göre, ikinci hücrede 3,2 gram bakır birikir.

Cevap B seçeneğidir.