Bu soruda, verilen redoks tepkimesini en küçük tam sayılarla denkleştirerek $K_2Cr_2O_7$'nin katsayısını bulmamız isteniyor. Redoks tepkimelerini denkleştirmek için genellikle yükseltgenme basamağı yöntemini kullanırız. Şimdi adım adım bu tepkimeyi denkleştirelim:
- Adım 1: Her bir elementin yükseltgenme basamağını belirleyelim.
Reaktiflerde ve ürünlerdeki her bir elementin yükseltgenme basamağını bulalım:
$K_2Cr_2O_7$: K ($+1$), O ($-2$), Cr ($+6$) ($2 \times (+1) + 2 \times Cr + 7 \times (-2) = 0 \Rightarrow 2 + 2Cr - 14 = 0 \Rightarrow 2Cr = 12 \Rightarrow Cr = +6$)
$HCl$: H ($+1$), Cl ($-1$)
$KCl$: K ($+1$), Cl ($-1$)
$CrCl_3$: Cl ($-1$), Cr ($+3$) ($Cr + 3 \times (-1) = 0 \Rightarrow Cr = +3$)
$Cl_2$: Cl ($0$)
$H_2O$: H ($+1$), O ($-2$)
- Adım 2: Yükseltgenme basamağı değişen elementleri ve değişim miktarlarını belirleyelim.
Krom (Cr) $K_2Cr_2O_7$'deki $+6$ yükseltgenme basamağından $CrCl_3$'teki $+3$ yükseltgenme basamağına inmiştir. Bu bir indirgenme tepkimesidir.
Bir Cr atomu için değişim: $+6 \rightarrow +3$ (3 elektron almıştır).
$K_2Cr_2O_7$ bileşiğinde iki Cr atomu olduğu için toplam elektron alımı: $2 \times 3 = 6$ elektron.
Klor (Cl) $HCl$'deki $-1$ yükseltgenme basamağından $Cl_2$'deki $0$ yükseltgenme basamağına çıkmıştır. Bu bir yükseltgenme tepkimesidir.
Bir Cl atomu için değişim: $-1 \rightarrow 0$ (1 elektron vermiştir).
$Cl_2$ molekülünde iki Cl atomu olduğu için toplam elektron verimi: $2 \times 1 = 2$ elektron.
- Adım 3: Alınan ve verilen elektron sayılarını eşitleyelim.
Krom atomları toplam $6$ elektron almıştır.
Klor atomları toplam $2$ elektron vermiştir.
Elektron sayılarını eşitlemek için, klorun yükseltgenme tepkimesini $3$ ile çarpmalıyız ($3 \times 2 = 6$ elektron).
- Adım 4: Belirlediğimiz katsayıları denkleme yerleştirelim.
$K_2Cr_2O_7$'nin katsayısı $1$ olur (çünkü $2$ Cr atomu $6$ elektron almıştır).
$CrCl_3$'ün katsayısı $2$ olur (çünkü $K_2Cr_2O_7$'den gelen $2$ Cr atomu vardır).
$Cl_2$'nin katsayısı $3$ olur (çünkü $6$ elektron veren $6$ Cl atomu $3$ $Cl_2$ molekülü oluşturur).
Denklem şu hali alır: $1 K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow KCl + 2 CrCl_3 + 3 Cl_2 + H_2O$
- Adım 5: Diğer atomları (K, O, H ve kalan Cl) denkleştirelim.
Potasyum (K) denkleştirme: Sol tarafta $K_2Cr_2O_7$'den $2$ K atomu var. Sağ tarafta $KCl$'nin katsayısı $2$ olmalıdır.
$1 K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow 2 KCl + 2 CrCl_3 + 3 Cl_2 + H_2O$
Oksijen (O) denkleştirme: Sol tarafta $K_2Cr_2O_7$'den $7$ O atomu var. Sağ tarafta $H_2O$'nun katsayısı $7$ olmalıdır.
$1 K_2Cr_2O_7 + HCl \rightarrow 2 KCl + 2 CrCl_3 + 3 Cl_2 + 7 H_2O$
Hidrojen (H) denkleştirme: Sağ tarafta $7 H_2O$'dan $7 \times 2 = 14$ H atomu var. Sol tarafta $HCl$'nin katsayısı $14$ olmalıdır.
$1 K_2Cr_2O_7 + 14 HCl \rightarrow 2 KCl + 2 CrCl_3 + 3 Cl_2 + 7 H_2O$
Klor (Cl) kontrolü: Şimdi klor atomlarını kontrol edelim.
Sol taraf: $14$ Cl ($14 HCl$)
Sağ taraf: $2$ Cl ($2 KCl$) + $6$ Cl ($2 CrCl_3$) + $6$ Cl ($3 Cl_2$) $= 2 + 6 + 6 = 14$ Cl
Klor atomları da dengelenmiştir.
- Adım 6: Denkleşmiş son tepkimeyi yazalım ve $K_2Cr_2O_7$'nin katsayısını belirleyelim.
Denkleşmiş tepkime: $K_2Cr_2O_7 + 14 HCl \rightarrow 2 KCl + 2 CrCl_3 + 3 Cl_2 + 7 H_2O$
Bu tepkimede $K_2Cr_2O_7$'nin katsayısı $1$'dir.
Cevap A seçeneğidir.
