Faraday elektroliz hesaplamaları (Q=I.t) Test 1

Gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizinde 5 amper akım uygulandığında 2,16 gram gümüş 6 dakika 24 saniyede birikiyor. Buna göre gümüşün mol kütlesi kaç g/mol'dür? (Faraday sabiti: 96500 C/mol)

A) 54
B) 108
C) 162
D) 216

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, elektroliz prensiplerini kullanarak gümüşün mol kütlesini hesaplayacağız. Adım adım ilerleyerek bu tür problemleri nasıl çözeceğimizi öğrenelim.

• 1. Adım: Toplam süreyi saniyeye çevirelim.

  Akım ve yük hesaplamalarında zaman birimi olarak saniye kullanmamız gerekir. Bize verilen süre 6 dakika 24 saniyedir.

  $\text{Süre (s)} = (\text{Dakika} \times 60 \text{ s/dak}) + \text{Saniye}$

  $\text{Süre (s)} = (6 \times 60) + 24 = 360 + 24 = 384 \text{ saniye}$

• 2. Adım: Elektroliz sırasında geçen toplam yük (Q) miktarını hesaplayalım.

  Elektrik akımı (I) ve zaman (t) bilindiğinde, geçen toplam yük miktarını ($Q$) aşağıdaki formülle bulabiliriz:

  $Q = I \times t$

  Burada $I = 5 \text{ Amper}$ ve $t = 384 \text{ saniye}$'dir.

  $Q = 5 \text{ A} \times 384 \text{ s} = 1920 \text{ Coulomb}$

• 3. Adım: Geçen elektron mol sayısını ($n_e$) bulalım.

  Faraday sabiti ($F$), 1 mol elektronun taşıdığı yük miktarını verir ($96500 \text{ C/mol}$). Geçen toplam yük miktarını Faraday sabitine bölerek geçen elektron mol sayısını bulabiliriz:

  $n_e = \frac{Q}{F}$

  $n_e = \frac{1920 \text{ C}}{96500 \text{ C/mol}} \approx 0.019896 \text{ mol elektron}$

• 4. Adım: Gümüşün birikme tepkimesini yazalım ve mol oranını belirleyelim.

  Gümüş nitrat çözeltisinde gümüş iyonları ($Ag^+$) bulunur. Elektroliz sırasında bu iyonlar katotta elektron alarak metalik gümüş ($Ag$) olarak birikir:

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

  Bu tepkimeye göre, 1 mol gümüş iyonunun 1 mol elektron alarak 1 mol metalik gümüşe dönüştüğünü görüyoruz. Yani, biriken gümüşün mol sayısı, geçen elektron mol sayısına eşittir.

  $n_{Ag} = n_e \approx 0.019896 \text{ mol gümüş}$

• 5. Adım: Gümüşün mol kütlesini ($M_{Ag}$) hesaplayalım.

  Mol kütlesi, bir maddenin kütlesinin mol sayısına bölünmesiyle bulunur:

  $M_{Ag} = \frac{\text{Kütle (g)}}{\text{Mol sayısı (mol)}}$

  Bize verilen gümüş kütlesi $2.16 \text{ gram}$'dır ve biriken gümüşün mol sayısını $0.019896 \text{ mol}$ olarak bulduk.

  $M_{Ag} = \frac{2.16 \text{ g}}{0.019896 \text{ mol}} \approx 108.00 \text{ g/mol}$

Bu hesaplamalar sonucunda gümüşün mol kütlesini yaklaşık $108 \text{ g/mol}$ olarak buluruz.

Cevap B seçeneğidir.