12. sınıf Kimya · 1. dönem 1. yazılı · 12.1.4.1
Standart koşullarda pil voltajını hesaplama, sınırlayıcı maddeyle kullanım ömrü; kuru pil ve akü örnekleri.
Resmî öğrenme çıktısı
Kimya ve Elektrik · 12.1.4. Kimyasallardan Elektrik Üretimi
12.1.4.1. Standart koşullarda galvanik pillerin voltajını ve kullanım ömrünü örnekler vererek açıklar.
En yüksek voltajlı pil · 10 puan
| Yarı tepkime | E° (V) |
|---|---|
| Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg | −2,37 |
| Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn | −0,76 |
| Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu | +0,34 |
| Ag⁺ + e⁻ → Ag | +0,80 |
Mg-Ag, Mg-Cu, Zn-Ag ve Zn-Cu pillerinin standart voltajlarını hesaplayınız; en yüksek voltajlı pilin anot ve katodunu belirtiniz.
Bir öğrenci aynı Zn-Cu pilini çok daha büyük elektrotlarla kurarsa voltajın artacağını düşünüyor. Standart koşullarda bu düşünceyi değerlendiriniz. Elektrot boyutunun neyi değiştirebileceğini yazınız.
1.1 tam puan 6
Örnek çözüm
Mg-Ag: 0,80 − (−2,37) = 3,17 V. Mg-Cu: 0,34 − (−2,37) = 2,71 V. Zn-Ag: 0,80 − (−0,76) = 1,56 V. Zn-Cu: 0,34 − (−0,76) = 1,10 V. En yüksek voltaj Mg-Ag pilindedir: anot Mg, katot Ag.
Puanlama
1.2 tam puan 4
Örnek çözüm
Düşünce yanlıştır. Standart voltaj, elektrot ve iyon türlerine bağlıdır, elektrotun büyüklüğüne bağlı değildir; bu nedenle yine 1,10 V ölçülür. Büyük elektrot daha fazla madde demektir; pilin kullanım ömrünü uzatabilir. Yüzey alanı büyüdüğü için alınabilen akım da artabilir.
Puanlama
Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.
Pilin ömrünü belirleyen madde · 9 puan
Bir Zn-Cu pilinde 13 g çinko elektrot ve katot kabında 100 mL, 1 M Cu²⁺ çözeltisi kullanılmıştır. Bakır elektrot yeterli miktardadır (Zn: 65 g/mol).
Pilin çalışmasını sınırlayan maddeyi hesapla belirleyiniz. Tepkime durduğunda kaç mol elektron akmış olur ve kaç g çinko tepkimeye girmeden kalır?
Pilin voltajını değiştirmeden kullanım ömrünü iki katına çıkarmak için bir değişiklik öneriniz. Bu önerinin voltajı neden değiştirmediğini açıklayınız.
2.1 tam puan 5
Örnek çözüm
Zn: 13 / 65 = 0,2 mol. Cu²⁺: 0,1 L · 1 mol/L = 0,1 mol. Tepkime 1:1 olduğu için Cu²⁺ sınırlayıcıdır. Tepkime 0,1 mol Cu²⁺ ile biter; 0,2 mol elektron akar. Harcanan Zn 0,1 mol olduğundan tepkimeye girmeden 0,1 · 65 = 6,5 g Zn kalır.
Puanlama
2.2 tam puan 4
Örnek çözüm
Katot kabındaki 1 M çözeltinin hacmi 200 mL’ye çıkarılabilir. Böylece 0,2 mol Cu²⁺ bulunur, 13 g Zn ile birlikte toplam 0,4 mol elektron akabilir; bu da önceki miktarın iki katıdır. Elektrot türleri ve 1 M derişim değişmediğinden standart voltaj yine 1,10 V’tur.
Puanlama
Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.
Kuru pil ve otomobil aküsü · 9 puan
Aşağıda günlük hayatta kullanılan bazı piller ve yaklaşık voltajları verilmiştir.
| Pil | Yaklaşık voltaj | Not |
|---|---|---|
| AAA alkali pil | 1,5 V | Küçük boy |
| D alkali pil | 1,5 V | Büyük boy |
| Kurşun-asit akü hücresi | 2 V | Otomobil aküsünde birden çok hücre seri bağlıdır |
Aynı kimyasal yapıdaki AAA ve D pillerin voltajlarının aynı olmasını açıklayınız. Aynı cihazda hangisinin daha uzun süre kullanılacağını gerekçesiyle yazınız.
12 V’luk bir otomobil aküsünde kaç kurşun-asit hücresi seri bağlıdır? Akünün yeniden şarj edilebilmesini, tek kullanımlık pillerden ayıran özellikle açıklayınız.
3.1 tam puan 5
Örnek çözüm
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.
Puanlama
3.2 tam puan 4
Örnek çözüm
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.
Puanlama
Yetersiz, yanlış, belirsiz ya da boş bırakılan cevap 0 puandır.
Puanlar sorunun kendi içindeki dağılımını gösterir; örnek kâğıtta bütün sorular birlikte 100 puana ölçeklenir.
Kâğıdın tamamını çözüp kendini puanlamak için bir kâğıt seç.
Sorular resmî sınav sorusu değildir; Unikazan tarafından Ortaöğretim Kimya Dersi Öğretim Programı’na göre örnek olarak hazırlandı. Öğrenme çıktısı metni ÖDSGM konu soru dağılım tablosundan alındı (kaynak).
Ücretsiz ön görüşme
Hemen konuşmak istersen 0432 606 02 26 veya WhatsApp
