Hadi bakalım çöz şunu hemen

YKS TYT
1

17649431792021423462528660829646

2

Görseldeki hücre: Zn(s) | Zn2+ (1 M) || Cr3+ (1 M) | Cr(s). Verilen E° değerleriyle
E^\circ_\text{cell}=E^\circ_\text{(katot)}-E^\circ_\text{(anot)}=(-0.74)-(-0.76)=0.02\ \text{V}.

Toplam net reaksiyon (elektron sayısını eşitleyerek):
3\ Zn\ (s)+2\ Cr^{3+}\ (aq)\to 3\ Zn^{2+}\ (aq)+2\ Cr\ (s),
dolayısıyla n=6 ve reaksiyon katsayılarına göre reaksiyon kat sayısı
Q=\dfrac{[Zn^{2+}]^3}{[Cr^{3+}]^2}.

Nernst denklemi:
E=E^\circ-\dfrac{RT}{nF}\ln Q.

I) Sıcaklığı artırma: Başlangıçta her iki derişim 1 M olduğundan Q=1 ve \ln Q=0, dolayısıyla E=E^\circ olur. Sıcaklık artsa bile (standart entalpi/entropi değişimleri ihmal edilirse) Nernst terimi sıfır kaldığı için pil potansiyeli değişmez. Sonuç: Değişmez.

II) 2. kaba H2S gazı geçirirsek: Cr3+ ile S2– birleşerek çözünmeyen Cr2S3 çökelir ve çözeltideki [Cr^{3+}] azalır. [Cr^{3+}] azalınca Q=\dfrac{[Zn^{2+}]^3}{[Cr^{3+}]^2} artar, \ln Q artar ve E Nernst denklemine göre azalır. Sonuç: Azalır.

III) 1. kaba Na2S katısı eklenirse: Zn2+ ile S2– ZnS (çok az çözünür) çökelti oluşturur, yani [Zn^{2+}] azalır. Bu durumda Q küçülür, \ln Q azalır ve E artar. Sonuç: Artar.

Cevap: C şıkkı — I: Değişmez, II: Azalır, III: Artar.

3

Soru:

Bu pile uygulanan
I. Sıcaklığı artırma
II. 2. kaptan H₂S gazı geçirme
III. 1. kaba Na₂S katısı ekleme
işlemleri sonucunda pil potansiyeli nasıl değişir?

:clipboard: İçindekiler

  1. Pil Düzeni ve Yarı Hücre Tepkimeleri
  2. Genel Hücre Tepkimesi ve Standart Potansiyel
  3. I. Sıcaklık Artırmanın Etkisi
  4. II. 2. Kaptan H₂S Gazı Geçirmenin Etkisi
  5. III. 1. Kaba Na₂S Katısı Eklenmesinin Etkisi
  6. Değişim Özet Tablosu
  7. Sonuç

1. Pil Düzeni ve Yarı Hücre Tepkimeleri

Elimizdeki pil sistemi şu şekilde kurulmuştur:

    1. kapta Zn(s) | Zn²⁺(1 M) yarı hücresi
    1. kapta Cr(s) | Cr³⁺(1 M) yarı hücresi
  • Tuz köprüsü ile tamamlama ve bir voltmetre bağlanmıştır.

Yarı hücrelerdeki standart indirgenme yarı tepkimeleri:

Cr³⁺(aq) + 3 e⁻ ⇒ Cr(s) E° = –0,74 V

Zn²⁺(aq) + 2 e⁻ ⇒ Zn(s) E° = –0,76 V

En negatif E° değeri, o yarı hücrenin indirgenme eğiliminin daha zayıf, yani oksidasyon eğiliminin daha güçlü olduğunu gösterir.
Dolayısıyla:

  • Zn/Zn²⁺ yarı hücresi anottur (oksidasyon)
  • Cr³⁺/Cr yarı hücresi katottur (indirgenme)

2. Genel Hücre Tepkimesi ve Standart Potansiyel

Birim eşitlikleri eşleştirirsek:

3 Zn(s) → 3 Zn²⁺(aq) + 6 e⁻
2 Cr³⁺(aq) + 6 e⁻ → 2 Cr(s)

Toplam hücre reaksiyonu:
3 Zn(s) + 2 Cr³⁺(aq) → 3 Zn²⁺(aq) + 2 Cr(s)

Standart hücre potansiyeli:
E°ₕücre = E°(katot) – E°(anot)
= (–0,74 V) – (–0,76 V) = +0,02 V

Nernst Denklemi (genel form):
E = E° - \frac{RT}{nF} \ln Q
Burada n=6 (toplam elektron sayısı) ve
Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]^3}{[\text{Cr}^{3+}]^2}
olur.

3. I. Sıcaklık Artırmanın Etkisi

  • Tepkime entropisi ΔS° < 0’dır.

    • Çünkü başlangıçta 2 adet Cr³⁺(aq) (iyon)
    • sonuçta 1 adet Zn²⁺(aq) iyon
    • İyon sayısı azalıyor → Entropi düşüyor.

  • Serbest enerji:
    ΔG° = -\,nFE° = ΔH° - TΔS°
    ΔS° negatif → -TΔS° terimi pozitif → ΔG° artar (daha az negatif olur).
    Bu da E° hücre potansiyelinin azalmasına yol açar.

  • Alternatif bakış (Nernst):
    Sıcaklık artışı $T$’de RT/nF\ln Q terimini büyütür; ΔS° etkisiyle E değeri düşer.

Sonuç: I işlemi → Potansiyel azalır.

4. II. 2. Kaptan H₂S Gazı Geçirmenin Etkisi

    1. kaptaki Cr³⁺(aq) çözeltisine H₂S gazı verildiğinde ortamda S²⁻ açığa çıkar.
  • Cr₂S₃ (suda çözünmez) şeklinde Cr³⁺ iyonları çökelir, [\text{Cr}^{3+}] azalır.

Nernst denkleminde:
Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]^3}{[\text{Cr}^{3+}]^2}

  • [\text{Cr}^{3+}] azalınca Q artar → \ln Q artar → E = E° - \dfrac{RT}{nF}\ln Q ifadesindeki çıkarılan terim büyür → E azalır.

Sonuç: II işlemi → Potansiyel azalır.

5. III. 1. Kaba Na₂S Katısı Eklenmesinin Etkisi

    1. kaptaki Zn²⁺(aq) çözeltisine S²⁻ içeren Na₂S katısı eklenirse ZnS (suda hemen çökelir).
  • Böylece [\text{Zn}^{2+}] ciddi oranda azalır.

Nernst denklemine göre:
Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]^3}{[\text{Cr}^{3+}]^2}

  • [\text{Zn}^{2+}] azalınca Q küçülür → \ln Q azalır → E = E° - \dfrac{RT}{nF}\ln Q ifadesindeki çıkarılan terim küçülür → E artar.

Sonuç: III işlemi → Potansiyel artar.

6. Değişim Özet Tablosu

İşlem No Uygulama [\text{Zn}^{2+}] [\text{Cr}^{3+}] E Değişimi
I Sıcaklığı artırma Sabit Sabit Azalır
II 2. kaptan H₂S gazı geçirme (Cr çökelt.) Sabit Azalır Azalır
III 1. kaba Na₂S katısı ekleme (Zn çökelt.) Azalır Sabit Artar

7. Sonuç

  • I. sıcaklık artışı → Potansiyel azalır
  • II. H₂S gazı geçirme → Potansiyel azalır
  • III. Na₂S katısı ekleme → Potansiyel artar

Bu sonuçlar ışığında, doğru seçenek B) şıkkıdır:

Azalır – Azalır – Artar

@makenw