12. Sınıf Kimya 1. Dönem 1. Yazılı Soruları: Örnek Kâğıt 3

NaClO’da Cl +1’dir ve Cl₂’de 0’a iner, yani NaClO yükseltgendir. HCl’de Cl −1’dir ve 0’a çıkar, yani HCl indirgendir. Oluşan klor gazı zehirlidir ve solunum yollarına zarar verir; bu yüzden iki temizlik maddesi karıştırılmamalıdır.

Fe: +3 → 0 olduğundan Fe₂O₃ yükseltgendir. C: +2 → +4 olduğundan CO indirgendir. 1 mol Fe₂O₃’te 2 mol Fe³⁺ vardır ve her biri 3 e⁻ alır: 6 mol elektron. Denetim: 3 mol CO, 2’şer elektron vererek 6 mol elektron sağlar.

Elektronların dış devrede akması için iki levhanın elektron verme eğilimlerinin farklı olması gerekir. Aynı metallerde eğilim aynıdır; bir taraftan diğerine net elektron akışı oluşmaz, bu nedenle gerilim sıfırdır.

Elektron verme eğilimi büyük olan metal (Zn ya da Mg) yükseltgenir ve verdiği elektronlar telden geçerek bakır levhanın yüzeyine ulaşır; orada limon suyundaki H⁺ iyonları indirgenir. Bu redoks tepkimesinin enerjisi elektrik enerjisine dönüşür. Mg’nin elektron verme eğilimi Zn’den fazladır, bu yüzden Cu-Mg çiftinin gerilimi daha büyüktür.

25 °C sıcaklık, 1 atm H₂ basıncı ve 1 M H⁺ derişimi. Platin tepkimeye girmeyen (inert) bir elektrottur; H₂ ve H⁺ türleri için elektron alışverişi yüzeyi sağlar ve akımı iletir. Tek bir yarı hücrenin potansiyeli doğrudan ölçülemediği için potansiyeli 0,00 V kabul edilen bu elektrot referans alınır.

Elektronlar Zn’den hidrojen elektroduna aktığından Zn anot, hidrojen elektrodu katottur: E° (Zn²⁺/Zn) = −0,76 V. Elektronlar hidrojen elektrodundan Cu’ya aktığından Cu katot, hidrojen elektrodu anottur: E° (Cu²⁺/Cu) = +0,34 V.

E°_hücre = E°_katot − E°_anot. Zn: 0,00 − (−0,76) = +0,76 V, tepkime istemlidir ve H₂ açığa çıkar. Cu: 0,00 − 0,34 = −0,34 V, istemsizdir. Ag: 0,00 − 0,80 = −0,80 V, istemsizdir. Yalnızca Zn H₂ açığa çıkarır.

Önerme yanlıştır. Nitrik asitte yükseltgen olan tür H⁺ değil nitrat iyonudur: E° = 0,96 − 0,34 = +0,62 V. Sonuç pozitif olduğundan bakır nitrik asitte istemli olarak çözünür ve NO gazı oluşur.

• A: Fe+Cu²⁺→Fe²⁺+Cu; E° = 0,34 − (−0,44) = +0,78 V.
• B: Cu+Fe²⁺→Cu²⁺+Fe; E° = −0,44 − 0,34 = −0,78 V.
• C: Cu+2Ag⁺→Cu²⁺+2Ag; E° = 0,80 − 0,34 = +0,46 V.

Yalnızca B güvenlidir: Hücre potansiyeli negatiftir ve tepkime istemsizdir. A ve C’de tepkime istemlidir; kabın metali (Fe ve Cu) yükseltgenip çözünür, kap aşınır ve çözeltideki metal iyonu yüzeyde metal olarak birikir.

Voltaj, pildeki redoks çiftlerinin türüne bağlıdır; iki pilde de aynı kimyasal maddeler kullanıldığı için voltajlar aynıdır. D pil, daha fazla etkin madde içerdiğinden daha fazla elektron aktarabilir ve aynı cihazda daha uzun süre kullanılır.

Seri bağlı hücrelerin voltajları toplanır: 12 / 2 = 6 hücre. Akü boşalırken oluşan ürünler elektrotlarda kalır; dış kaynakla ters yönde akım verildiğinde tepkime tersine döner ve etkin maddeler yeniden oluşur. Tek kullanımlık pillerde bu dönüşüm verimli olarak gerçekleşmez.