Erimiş CaCl₂ bileşiğinin elektrolizinde anotta normal koşullarda 2,24 litre Cl₂ gazı çıktığında katotta toplanan Ca metalinin kütlesi kaç gramdır? (Ca: 40 g/mol)
Cevap:
Bu soruda erimiş kalsiyum klorür (CaCl₂) bileşiği elektroliz edilirken anotta çıkan klor gazı (Cl₂) miktarına dayanarak katotta oluşan kalsiyum metalinin (Ca) kütlesini bulmamız isteniyor.
Adım 1: Tepkimeyi İnceleyelim
Erimiş CaCl₂’nin elektrolizi sırasında şu reaksiyonlar gerçekleşir:
- Anot tepkimesi: Cl⁻ → 1/2 Cl₂ + e⁻ (Klor gazı oluşur)
- Katot tepkimesi: Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca (Kalsiyum metali oluşur)
Buradan, 1 mol Cl₂ gazının açığa çıkması için 2 mol elektronun gerekli olduğu anlaşılır.
Adım 2: Anotta Çıkan Cl₂ Gazı Miktarı
Normal koşullarda (0 °C ve 1 atm basınç) 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar. Soruda bildirilen 2,24 litre Cl₂ gazı normal koşullarda şu şekildedir:
- 2,24 litre Cl₂,
2,24 / 22,4 = 0,1 mol Cl₂olacaktır.
Adım 3: Elde Edilen Kalsiyum (Ca) Miktarını Hesaplayalım
Yukarıdaki dengeye göre:
- 1 mol Cl₂ gazı 2 mol elektron gerektirir.
- 0,1 mol Cl₂ gazı ise 0,2 mol elektron gerektirir (çünkü 1 mol Cl₂ için 2 elektron).
Kalsiyumun elektrolizde elektronlarla tepkimesi (Ca²⁺ + 2e⁻ → Ca) göz önüne alındığında:
- 0,2 mol elektron 0,1 mol Ca oluşturur, çünkü 2 elektron 1 mol Ca yapar.
Adım 4: Ca Metalinin Kütlesine Geçelim
Molar kütle üzerinden hesaplayarak Ca metalini bulalım:
- Molar kütle: Ca = 40 g/mol
- 0,1 mol Ca = 0,1 mol * 40 g/mol = 4 gram
Sonuç:
Katotta toplanan kalsiyum metalinin kütlesi 4 gramdır.
Nihai Cevap:
4 gram kalsiyum metali katotta toplanır.