Faraday elektroliz kanunları nedir Test 1

NaCl çözeltisinin elektrolizi sırasında anotta 5,6 litre Cl₂ gazı (NK'da) toplanıyor. Aynı sürede katotta kaç gram Na metali birikir? (Na: 23 g/mol)

A) 11,5 g
B) 23 g
C) 34,5 g
D) 46 g

Bu soruda, elektroliz prensiplerini kullanarak anotta toplanan gaz miktarından yola çıkarak katotta biriken metal miktarını bulacağız. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal tepkimeleri gerçekleştirdiğimiz bir süreçtir. Hadi adım adım ilerleyelim!

• 1. Anot ve Katot Tepkimelerini Belirleyelim:

  NaCl çözeltisinin elektrolizinde, anotta (yükseltgenme) klorür iyonları ($Cl^-$) yükseltgenerek $Cl_2$ gazına dönüşürken, katotta (indirgenme) sodyum iyonları ($Na^+$) indirgenerek Na metaline dönüşür. (Normalde sulu çözeltide $H_2O$ indirgenir ancak soruda Na metali istendiği için $Na^+$ indirgenmesini dikkate alıyoruz.)

  Anot (Yükseltgenme): $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$

  Katot (İndirgenme): $Na^+(aq) + e^- \rightarrow Na(s)$

• 2. Anotta Toplanan $Cl_2$ Gazının Mol Sayısını Bulalım:

  Normal Koşullar (NK) altında 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar. Anotta 5,6 litre $Cl_2$ gazı toplandığına göre, mol sayısını hesaplayabiliriz:

  Mol sayısı ($n$) = $\frac{\text{Hacim}}{\text{Molar Hacim (NK)}}$

  $n_{Cl_2} = \frac{5,6 \text{ L}}{22,4 \text{ L/mol}} = 0,25 \text{ mol } Cl_2$

• 3. Devreden Geçen Elektron (Faraday) Miktarını Bulalım:

  Anot tepkimesine göre, 1 mol $Cl_2$ gazı oluşumu için 2 mol elektron ($2e^-$) gereklidir. Bizim 0,25 mol $Cl_2$ gazımız olduğuna göre, devreden geçen elektron mol sayısını bulalım:

  $1 \text{ mol } Cl_2 \text{ için } 2 \text{ mol } e^-$

  $0,25 \text{ mol } Cl_2 \text{ için } x \text{ mol } e^-$

  $x = 0,25 \times 2 = 0,5 \text{ mol } e^-$

  Demek ki devreden 0,5 mol elektron geçmiştir.

• 4. Katotta Biriken Na Metalinin Mol Sayısını Bulalım:

  Katot tepkimesine göre, 1 mol $Na$ metali birikmesi için 1 mol elektron ($1e^-$) gereklidir. Devreden 0,5 mol elektron geçtiğine göre, biriken Na metalinin mol sayısını bulalım:

  $1 \text{ mol } Na \text{ için } 1 \text{ mol } e^-$

  $y \text{ mol } Na \text{ için } 0,5 \text{ mol } e^-$

  $y = 0,5 \text{ mol } Na$

• 5. Katotta Biriken Na Metalinin Kütlesini Bulalım:

  Na metalinin mol kütlesi 23 g/mol olarak verilmiştir. Biriken Na metalinin mol sayısını bildiğimize göre kütlesini hesaplayabiliriz:

  Kütle ($m$) = Mol sayısı ($n$) $\times$ Mol Kütlesi ($M_a$)

  $m_{Na} = 0,5 \text{ mol } \times 23 \text{ g/mol} = 11,5 \text{ g}$

Gördüğünüz gibi, anotta toplanan gaz miktarından yola çıkarak devreden geçen elektron miktarını bulduk ve bu elektron miktarını kullanarak katotta biriken metalin kütlesini hesapladık. Elektroliz sorularında tepkimeleri doğru yazmak ve mol oranlarını kullanmak çok önemlidir.

Cevap A seçeneğidir.