|
Metalik - elektrolitik iletkenlik :
Soru 1- Maddeleri elektriği iletmeleri yönünden kaç grupta inceleriz?
Cevap 1- a) İletken olmayan maddeler: Bu maddelerin özgül dirençleri
çok büyüktür.Akımı iletmezler yada çok az iletirler.
b) Metalik iletkenler: Bütün metaller , ametaller , karbonun grafit türü ile bazı oksit ve sülfürler bu gruba girerler.Elektrik akımını yapılarında bulunan serbest elektronlar yardımıyla iletirler.
c) İyonik iletkenler veya elektrolitler: Elektrik akımını yapılarındaki iyonlar yardımıyla taşırlar.çözündüklerinde iyon verebilen asit , baz , tuz vb. maddelerin iletkenliği bu gruba girer.
d) Yarı iletkenler: Bu tip iletkenler , valens elektronların sıcaklık etkisiyle komşu orbitallere hareket etmesiyle akımı iletirler.örneğin; Ge , Se , Si gibi yarı metaller.
e) Karma iletkenler: Bu sınıfa giren iletkenler elektriği kısmen iyonlarla kısmen elektronlarla geçirirler.örneğin; Hg, NH3(susuz), CuI, Ag2S .
Soru 2- Metalik iletkenlik ile elektrolitik iletkenlik arasında ki farklar nelerdir ?
Cevap 2- Metalik iletkenlikte elektrik akımı serbest elektronlar tarafından aktarılırken elektrolitlerde iyonlar tarafından iletilir.metalik iletkenlikte sıcaklık artınca direnç artar iletkenlik azalır , elektrolitlerde tam tersi olur bu durum.metalik iletkenlere birinci sınıf iletkenler denir, elektrolitlere de ikinci sınıftan iletkenler denir.
Soru 3- Elektrolit durumunu açıklayıp, sınıflandırınız ?
Cevap 3- Elektrolitleri önceki sorularda açıkladığımız gibi iyonlarla iletkenliğini gerçekleştiriyorlardı.iyonların disosiye olma durumuna göre iki sınıfa ayırabiliriz.kuvvetli elektrolitler , çözeltide tamamen iyonlarına ayrışanlardır.zayıf elektrolitler ,çözeltilerinde tamamen iyonlarına ayrışmayan elektrolitlerdir.
Soru 4- Direnç ve iletkenlik nedir ?
Cevap 4- Direnç elektrik akımına karşı koyan kuvvettir.ohm (Ω) birimiyle ifade edilir.iletkenlik ise direncin tam tersi olarak dlandırılır.1/R şeklinde adlandırılır.
Soru 5- 20°C da öz direnci 1,72x10üzeri -8 ohmxmolan 0,5 cm² kesitinde, 100m lik bakır kablonun direncini bulunuz ?
Cevap 5- R=ρ x L / S =1,72x10(-8) x 100 m /0,5x10(-2) ohm olur
R =3,44x10(-4) ohm dur. İletkenlikte 1/R=0,29X10(-4) olur.
Elektroliz :
Soru 6- Elektroliz nedir ? nasıl olduğunu açıklayınız ?
Cevap 6- Elektrik enerjisi yardımıyla kimyasal reaksiyonlar meydana getirme tekniğidir.akım kaynağının pozitif kutbuna bağlı uç anot negatif uçta katot lur.elektroliz işleminde elektrolitte bulunan iyonların katyonlar pozitif değerlikli olduğundan elektroliz hücresinin negatif kutbuna giderler ve orada elektron alarak indirgenirler.
Soru 7- Ag+, Cu+2, Pb+2, Fe+2 ve Zn +2 iyonlarını bulunduran bir çözelti elektroliz edilecek olursa bu katyonların elektroliz sırası nasıl olur.
Cevap 7- Katyon standart indirgenme potansiyeli(volt)
Ag/Ag+ 0,7991
Cu/Cu+2 0,337
Pb/Pb+2 -0,126
Fe/Fe+2 -0,44
Zn/Zn+2 -0,763
Redüksiyon potansiyeli büyük olan daha kolay indirgenir bundan indirgenme sırası
Ag, Cu, Pb, Fe, Zn .
Soru 8- Bir elektrolitik hücrede aşağıdaki işlemlerden her birinin hangi elektrootta olduğunu belirtiniz ve yarı reaksiyonlarını yazınız ?
a) Cu+2 çözeltisinde bakırın biriktirilmesi
b) Downs hücresinde sodyum metali üretimi
c) Downs hücresinde klor gazı üretimi
d) Sudan hidrojen gazı üretiminde
Cevap 8- a) Cu+2 (suda) + 2e --> Cu (k) indirgenme, katot
b) Na+(s) + e --> Na (s) indirgenme, katot
c) 2Cl-(s) --> Cl(g) + 2e- yükseltgenme, anot
d) 2H2O(s) --> O2(g) + 4 H+(suda)+ 4e- yükseltgenme, anot
Soru 9- İnert elektronlar kullanılarak 1M CsI (suda) çözeltisi oluşturuluyor.
a) katot reaksiyonunu
b) anot reaksiyonunu
c) elektrotta aşırı gerilim ve pasifleşme olmadığını kabul edersek elektrolizin başlaması için hücreye gereken potansiyel minumum nedir ?
Cevap 9- a) Katot:2H2O (s)+2e --> H2(g)+2OH-(suda) E(katot)=-0,83
b) Anot:2I-(suda) --> I2(g) +2e E(anot)=+0,54
c) E(hücre)=E(katot)-E(anot)=-0,83-0,54
=-1,37 v gerilim gerklidir.
Soru 10- Bir elektrot hücrenin anodu Cr dan oluşmuştur.anotta elektrodun mu, suyun mu öncelik alacağını tahmin ediniz ?
Cevap 10-Cr(k) --> Cr+2(suda) + 2e E°=-0,91 V
Cr(k) --> Cr+3(suda) +3e E°=-0,74 V Cr yükseltgenecek
2 H2O --> O2(g) + 4H+(suda) + 4e E°=1,20 V
faraday yasaları :
Soru 11- Faraday yasalarını açıklayın ?
Cevap 11- Faradayın iki önemli kanunu vardır.1-Bir elektroliz olayında indirgenen yada yükseltgenen madde miktarı, devreden geçen akım yada elektrik yükü miktarıyla orantılıdır.2-Bir elektroliz işleminde indirgenen yada yükseltgenen maddendin elektrokimyasal eşdeğeriyle orantılıdır.elektro kimyasal eşdeğer 1faradaylık akım miktarı 96500 C dir.
Soru 12- Bir elektroliz işleminde seri olarak bağlanmış AgNO3, CuSO4 ve FeCl3 çözeltilerinden 60dakika süreyle 0,5 amperlik akım geçiriliyor.katotta toplananAg, Cu, Fe miktarlarını bulunuz.
Cevap 12- mAg=A/n x i x t / F=2,01 g
mCu=63,5/2*0,5*60*60/96500=0,592 g
mFe=56/3*0,5*60*60/96500=0,348 g olur.
Soru 13- saf bakır elde etmek için eski bakır parçalarını eritilip külçe haline getirildikten sonra elektroliz yoluyla saflaşma işlemine tabii tutuluyor.8kg bakır anoda bağlanarak çözündürülmüştür.anotta çözünen bakır elektrolize bağlanmadan önce 0,250 kg katot üzerinde birikmiştir.elektrolizden sonra katodun 5 kg olduğu bulunmuştur.akım veriminin %95 olduğu bu tasfiye işleminde külçe bakırın saflık derecesi nedir?
Cevap 13- elektroliz işleminde biriken bakırın kütlesi
5-0,250=4,750 kg dır.
Akım verimi%95 olduğuna göre 4,750x100/95=5kg dır.
8kg da 5 kg saf bakır bulunursa 5/8*100 = %62,5 bulunur.
Soru 14- Alüminyum, erimiş kriyolit (Na3AlF6)içinde çözünmüş oksidin elektrolizi ile üretilir.sürekli olarak 1,0x10*5 Ade çalışan bir elektrolitik hücrede bir günde üretilebilen alüminyum kütlesini hesaplayınız.kriyolit eaksiyona girmez.
Cevap 14- Al+3 (s) + 3e --> Al (s)katodik yarı reaksiyon budur.3mol elektron 1mol Al olduğunu görebiliyoruz.
Al kütlesi = 1,00x10*5 x 24 x 3600 /(9,65*104 x 3) x 26,98
=8,05x10*5 g dır
Soru 15- H2SO4 ile asitlendirilmiş suyun elektrolizinde katotta hidrojen, anotta oksijen gazları birikir.1,5 amperle çalışan bir elektroliz cihazında 2 saatte toplanacak gazların normal şartlar altındaki hacimlerini bulunuz ?
Cevap 15-m H2=(1(g)/1)x(1,5x2x60x60/96500)=0,112g H2 1,2544 L
m O2=(16/2)x(1,5x2x60x60/96500)=0,895g O2 0,626 L
Volta pili :
Soru 16- Elektrot, yarı hücre, galvonik hücre (volta pili), tuz köprisi terimlerini açıklayınız ?
Cevap 16- Elektrot; uzun bir M metal parçası elektro kimyasal çalışmalarda kullanıldığında elektrot adını alır.M metallerinin iyonlarını içeren çözeltiye daldırılan elektrot bir yarı hüre oluşturur.galvonik hücre; elektrokimyasal bir hücrede kimyasal tepkimelerden elektrik enerjisine çevirirler.Tuz köprüsü; iki yarı hücreyi uygun bir şekilde birleştirmek için kullanılan U şeklindeki bir tüpe verilen isimdir.
Soru 17- Alüminyum metali sulu çözeltideki çinko iyonu ile yer değişir.butepkimenin oluşturduğu volta hücresinin hücre diyagramını yazınız.
Cevap 17-yükseltgenme : 2{Al(k) --> Al+3(aq) + 3 }
İndirgenme : 3{Zn+2(aq) + 2e --> Zn(k) }
Net tepkime :2Al(k) + 3Zn+2(aq) 2Al+3(aq) + 3Zn(k)
Al(k)|Al+3(aq) || Zn+2(aq)|Zn(k)
Soru 18- Sc(k)|Sc+3(aq)||Ag+(aq)|Ag(k) volta hücresinde oluşan net redoks tepkimesini oluşturunuz ?
Cevap 19- yükseltgenme :1[ Sc(k) --> Sc+3(aq) + 3e]
İndirgenme : 3[Ag+(aq) +1e --> Ag(k) ]
Net tepkime : Sc(k) +3Ag+3(aq) Sc+3(aq) + 3Ag(k)
Soru 20- Fe(k) +Cu+2(çöz) Cu(k) + Fe+2(çöz) reaksiyonun pil reaksiyonunu oluşturun.elektrotlarını işaretleyin.
Cevap 20- Fe (k) --> Fe+2(çöz) +2e
Demir 2elktron vererek yükseltgenmiştir.(oksitlenmiştir)bundan dolayı anot olacak.
Cu+2(çöz) + 2e --> Cu(k)
Bakır iyonu 2elektron alarak bakır katısına dönüşmüştür.yani indirgenmiştir.(redüklenmiştir)bundan dolayı katot olacaktır.
Anot tuz köprüsünün sol tarafına yazılır
Katot tuz köprüsünün sağ tarafına yazılır.
Tuz köprüsü || şeklinde ifade edilir.
-Fe(k)|Fe+2(çöz)||Cu+2(çöz)|Cu(k)+ olarak yazabiliriz.
Elektrot potansiyeleri ,PH :
Soru 21- Aşağıdaki galvonik hücrelerin standart potansiyellerini tahmin ediniz ?
Pt(k)|Cr+3(suda),Cr+2(suda)||Cu+(suda)|Cu(k)
Ag(k)|AgI(k)|I-(suda)||Cl-(suda)|AgCl(k)|Ag(k)
Hg(s)|Hg2Cl2(k)|Cl-(suda)||Hg2+2(suda)|Hg(s)
Cevap 21- E°(hücre) =E°(katot)-E°(anot)
Cu+2(suda) + 2e Cu (k) E(katot)=+0,34 V
Cr+2(suda) Cr+3(suda)+1e -E(anot) =+0,41 V
E(hücre)=+0,34+0,41=0,75 V
Ag(k) + I-(suda) AgI(k) + e -E(anot) = +0,15 V
AgCl(k) + e Ag(k) + Cl-(suda) E(katot)= +0,22 V
E(hücre)=+0,15+0,22=0,37 V
Hg2+2(suda) + 2e 2Hg(s) E(katot) =+0,79 V
2Hg(s) +2Cl-(suda) Hg2Cl2 +2e -E(anot) =-0,27 V
E(hücre)=+0,79-0,27=+0,52
Soru 22- Soru 21deki pil reaksiyonlarının serbest enerji değerlerini hesaplayınız.
Cevap 22- Pt(k)|Cr+3(suda),Cr+2(suda)||Cu+(suda)|Cu(k) reaksiyonunda n=2 dir.E=0,75 tir.DG=-2 x 96500 x 0,75
Ag(k)|AgI(k)|I-(suda)||Cl-(suda)|AgCl(k)|Ag(k) reaksiyonunda n = 1 dir.E=0,37 DG= -1 x 96500 x 0,37 =-100kJ/mol
Hg(s)|Hg2Cl2(k)|Cl-(suda)||Hg2+2(suda)|Hg(s) reaksiyonunda n=2 dir.E=0,52 DG=2 x 0,52 x 96500
Soru 23- Yukarıda ki tepkimelerin hangileri kendiliğinden gerçekleşir.yani istemlidir.
Cevap 23- kendiliğinden gerçekleşmesi için tepkime ileri yönlü olmalıdır.biz ileri yönlü olduğunu E potansiyel değerinin pozitif olmasın dan DG değerinin de negatif olması gerekir.buna göre
Hg(s)|Hg2Cl2(k)|Cl-(suda)||Hg2+2(suda)|Hg(s)
Ag(k)|AgI(k)|I-(suda)||Cl-(suda)|AgCl(k)|Ag(k)
Pt(k)|Cr+3(suda),Cr+2(suda)||Cu+(suda)|Cu(k) pil reaksiyonlarını hepside istemlidir.
Soru 24- Aşağıdaki türleri yükseltgen olarak kuvvetleri artacak şekilde düzenleyiniz.
a) Co+2, Cl2, Ce+4, In3+ b) NO3, ClO4, HBrO, Cr2O7(-2)hepsi asidik çözeltide.
Cevap 24- a)Co+2 E=-0,28 V , Cl2 E=+1,36 V , Ce+4 E =1,61 V
In+3 E=-0,34 V dur.buna gören iyi yükseltgen enyüksek E ye sahiptir. Ce+4 >Cl2 > Co+2 >In+3
b) E(NO3)=0,96 V , E(ClO4-)=1,23 V , E(HBrO)
|
