Galvanik Hücre ve Nernst Eşitliği
Yayınlanma:
21. Aşağıda galvanik bir hücre sistemi verilmiştir.
[Görsel: Voltmetreye bağlı Ni ve Pt elektrotlar, tuz köprüsü, I. kapta $1\text{ M, } 100\text{ mL Ni(NO}_3)_2$, II. kapta $0,1\text{ M, } 100\text{ mL HCl}$ ve $1\text{ atm H}_2(g)$ girişi]
Buna göre bu galvanik hücre sistemi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
$\left( \begin{aligned} \text{Ni}^{2+}_{\text{(suda)}} + 2e^- &\rightarrow \text{Ni}_{\text{(k)}} & E^\circ = -0,25\text{ V} \\ 2\text{H}^+_{\text{(suda)}} + 2e^- &\rightarrow \text{H}_{2(g)} & E^\circ = 0,00\text{ V} \end{aligned} \right)$
($25^∘\text{C}$'de Nernst eşitliğindeki logaritmik terimin katsayısı $0,059/n$ olarak alınacaktır, burada $n$ tepkimede aktarılan elektron sayısıdır.)
A) Pilin başlangıç potansiyeli $E_{\text{hücre}} = 0,191\text{ V}'\text{dir}.$
B) Dış devreye elektronlar Ni elektrottan verilir.
C) Zamanla II. kaptaki çözeltide pH değeri artar.
D) $\text{H}_{2(g)}$'nin basıncı artılırsa pil potansiyeli artar.
E) Tuz köprüsünden $\text{NO}_3^-$ iyonları I. kaba göç eder.
Soruda görsel içerik var: Şekilde bir galvanik hücre düzeneği görülmektedir. Sol tarafta (I. Kap) Ni(k) elektrot ve 1 M, 100 mL Ni(NO3)2 çözeltisi bulunmaktadır. Sağ tarafta (II. Kap) Pt(k) elektrot, 0,1 M, 100 mL HCl çözeltisi ve dışarıdan 1 atm basınçla verilen H2 gazı girişi bulunmaktadır. İki kap birbirine KNO3 tuz köprüsü ile bağlıdır. Kapların üzerinde bir voltmetre ve bağlantı telleri vardır.
Animasyonlu Video Çözüm
İlk yarısı ücretsiz izlenebilir, tamamı uygulamada.
Adım Adım Yazılı Çözüm
Merhaba. Bu soruda bize verilen galvanik hücre modeli ile ilgili yanlış olan ifadeyi bulacağız. Çözüme ilk olarak elektrotların türünü, yani hangisinin anot hangisinin katot olduğunu belirleyerek başlayalım.
Anot ve Katot Belirleme
Sorunun alt kısmında nikel ve hidrojen iyonlarının indirgenme yarı tepkimeleri ve potansiyelleri verilmiş.
İndirgenme potansiyeli küçük olan taraf her zaman yükseltgenme eğilimindedir, bu yüzden o elektrot anottur. Eksi sıfır virgül yirmi beş, sıfırdan daha küçüktür.
Dolayısıyla birinci kaptaki nikel elektrot anottur. İkinci kaptaki platin ise katot elektrottur diyebiliriz.
1. Kap (Ni): Anot
2. Kap (Pt): Katot
Şimdi anot ve katot tepkimelerini yazarak net pil tepkimesini ve pil potansiyelini elde edelim.
Pil Tepkimeleri
Anotta yükseltgenme olacağı için bize verilen nikel potansiyeli denklemini ters çevirerek yazıyoruz. Bu sayede potansiyelinin işareti de değişerek artı sıfır virgül yirmi beş volt oluyor.
Katotta ise aynen verildiği gibi hidrojen iyonlarının indirgenme tepkimesi gerçekleşecektir.
Bu iki denklemi taraf tarafa toplarsak hem iki elektronluk aktarımı teyit etmiş oluruz hem de pilin net tepkimesini buluruz.
A seçeneği için pilin başlangıç potansiyelini bulmalıyız. Derişimler birer molar olmadığı için Nernst eşitliğini kullanacağız.
A Seçeneği: Nernst Eşitliği
Denklemdeki Q büyük harfi tepkime kesridir. Net tepkimeye göre onu bulmak üzere bir eşitlik yazalım.
Birinci kaptaki nikel iyon derişimi bir molar olarak; hidrojen basıncı da bir atmosfer olarak verilmiş. İkinci kapta ise hidrojen iyon derişimi kuvvetli asit nedeniyle sıfır virgül bir molardır. Değerleri formüle yerleştirelim.
Paydamızdaki sıfır virgül birin karesi sıfır virgül sıfır bir yapar, bu da işlemi tamamladığımızda bize yüz değerini verecektir.
Çözümün devamı Solvi’de
12 adım daha kilitli. Tamamını animasyonlu ve sesli anlatımla ücretsiz izle.
Fotoğrafını çek, her soruyu böyle çöz.
Çözümün Devamını Ücretsiz İzle
İndirmesi ücretsiz · İlk çözümler hediye
