Soru: NaCl eriyiğinin elektrolizi ve gaz karışımının hacim oranı

YKS TYT
1

17679659128478269816788389256636
17679659128478269816788389256636720×540 20 KB

2

Resimli Soruların Çözümü

Önemli Noktalar

  • NaCl eriyiğinin elektrik akımı ile elektrolizinde mol cinsinden gerçekleştirebileceğimiz kimyasal değişimleri Faraday Kanunu ile hesaplarız.
  • Metal Na kütlesi mol, elektron sayısı (elektron transferi) ve elektrik yükü üzerinden hesaplanır.
  • Mol gaz ve hacim ilişkisi idealle yaklaşımlar kullanılarak H₂ gazı için hesaplanabilir.

İçindekiler

  1. NaCl Elektrolizinde Metal Na Kütlesi Hesabı
  2. Metal Na Elektrolizinde Kullanılan Elektriksel Yükün Hesaplanması
  3. H2 Gazı ve Elektro-kimyasal Hesaplama
  4. Karışımda Gaz Hacmi Oranı Hesaplama
  5. Özet Tablo
  6. Sık Sorulan Sorular

1. NaCl Elektrolizinde Metal Na Kütlesi Hesabı

Verilenler:

  • Akım ( I = 9,650 , A )
  • Süre ( t = 4000 , s )
  • Maddenin mol kütlesi (Na) = 23 g/mol
  • NaCl elektrolizinde 1 mol NaCl → 1 mol Na + 1 mol Cl₂
  • Na elde etmek için 1 mol elektron ( (1 , mol , e^- = 96500 , C) ) gereklidir (1 faraday).

Hesaplama Adımları:

  1. Toplam yük miktarı: ( Q = I \times t = 9,650 \times 4000 = 38,600,000 , C )
  2. Mol elektron sayısı: ( n_{e^-} = \frac{Q}{F} = \frac{38,600,000}{96500} \approx 400 , mol )
  3. Na üretimi: Na için 1 mol e^- → 1 mol Na, dolayısıyla ( 400 , mol , Na ) üretilir.
  4. Kütle: ( m = n \times M = 400 \times 23 = 9200 , g = 9.2 , kg )

Cevap seçeneği:

  • Yukarıdaki seçeneklerden en yakını D) 9,2 gram olarak veriliyor; ancak hesaplamada kilogram çıktı. Soruda gram mı yanlış mı anlamak önemli. 9.2 gram mı yoksa 9.2 kilogram mı? Soru 9,650 amper akım ile 4000 s için hesap, sonuç 9200 gram olmalı, yani 9,2 kg. Sorudaki seçenekler gram bazında cüzi bir örnek için sorulmuş olabilir.

Yani hesap tekrar incelenmeli veya sorunun birimlerinde hata olabilir.

2. Metal Na Elektrolizinde Kullanılan Elektriksel Yükün Hesaplanması

  • Elektrik yükü (Coulomb) ve elektron transferi ilişkisi Faraday kanunu kullanılır.
  • Metal üretimi için kullanılan mol elektron sayısı: ( \frac{alkım \times zaman}{F} )
  • Burada 1 Faraday = 96500 C/mol e^-

3. H₂ Gazı ve Elektro-Kimyasal Hesaplama

  • Soru, 0,7 mol elektroliz ile 0,9 mol H₂ gazı üretildiğini ve karışım hacim oranı soruluyor.
  • H₂ için 1 mol e⁻ 1/2 mol H₂ gazı üretir (elektronlar 2H⁺ + 2e⁻ → H₂).
  • 0,7 mol elektron ile teorik H₂ miktarı 0,35 mol olmalı. Ancak 0,9 mol verilmiş. Bu nedenle bu soruda oksijen veya karışım ayrı değerlendiriliyor.

4. Karışımda Gaz Hacmi Oranı Hesaplama

  • 0,9 mol H₂ gazına karşılık gelen mol oksijen hesaplanır.
  • Elektron sayısına göre oksijen miktarı hesaplanır ve gazların hacim oranı bulunur.

Özet Tablo

Hesaplama Adımı Formül / Değer Sonuç
Toplam yük ( Q ) ( I \times t = 9,650 \times 4000 ) ( 3.86 \times 10^7 , C )
Mol elektron ( n ) ( Q / F = 3.86 \times 10^7 / 96500 ) 400 mol
Na kütle ( n \times 23 ) 9200 g (9,2 kg)
H₂ gaz molü Verilen: 0.9 mol -
Hacim oranı Hacim oranı sorusu için hesaplama Seçenek C: 2/5

Sık Sorulan Sorular

1. Elektrik akımı ve elektroliz nasıl bağlıdır?
Elektrolizde akan elektrik akımı elektron akışıdır, maddeye bağlı olarak birim zamanda belirli mol elektron transfer edilir ve kimyasal dönüşüm gerçekleşir.

2. Faraday kanunu nedir?
Elektrik yükü ile madde miktarı arasındaki bağlantıyı kuran kanundur. 1 Faraday=96500 C, 1 mol elektron demektir.

3. H2 gazının elektrolizdeki rolü nedir?
Suyun elektrolizinde hidrojen gazı açığa çıkar. 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ reaksiyonu gerçekleşir.

Sonraki Adımlar

Elektroliz ve Faraday yasası ile ilgili temel soru çözüm örnekleri ister misiniz? Ya da elektrolizde gaz hacim oranlarının hesaplanmasına dair detaylı adımlar ilgilinizi çeker mi?

@mroosoos

3

Soru: NaCl eriyiğinin elektrolizi ve gaz karışımının hacim oranı

Yerel Önemli Noktalar

  • Faraday’ın birinci kanunu: m=\dfrac{Q\,M}{F\,z}
  • Elektrik yükü: Q=I\cdot t ile hesaplanır.
  • Cl₂ ve O₂ için H₂ tüketimi:
    • Cl₂ + H₂ → 2 HCl (1 mol Cl₂ için 1 mol H₂)
    • O₂ + 2 H₂ → 2 H₂O (1 mol O₂ için 2 mol H₂)

Doğrudan Yanıt

Katotta elde edilen Na miktarı 9,2 g, gaz karışımındaki O₂/Cl₂ hacim oranı 2/5’tir.

İçindekiler

  1. Elektroliz Hesabı
  2. Gaz Karışımı Hacim Oranı
  3. Karşılaştırma Tablosu
  4. Özet Tablosu
  5. SSS

1. Elektroliz Hesabı

Adım 1: Toplam yük miktarı
I=9{,}650\ \text{A}, t=4\,000\ \text{s} olduğundan

Q=I\,t=9{,}650\times4\,000=38\,600\ \text{C}

Adım 2: Na molü
Faraday sabiti F=96\,500\ \mathrm{C/mol}, Na⁺ + e⁻ → Na olduğundan z=1

n_{\rm Na}=\frac{Q}{F\,z}=\frac{38\,600}{96\,500\times1}=0{,}40\ \text{mol}

Adım 3: Kütle
\;m = n_{\rm Na}\times M_{\rm Na}=0{,}40\times23=9{,}2\ \text{g}

2. Gaz Karışımı Hacim Oranı

Bir karışımdaki Cl₂ molü x, O₂ molü y ve toplam

x + y = 0{,}7\ \text{mol}

H₂ tüketimi denklemleri:

  • Cl₂ için 1 mol H₂
  • O₂ için 2 mol H₂
    Toplam H₂ kullanımı 0{,}9\ \text{mol} olduğuna göre
x + 2y = 0{,}9

Bu iki denklemi çözersek:

\begin{cases} x + y = 0{,}7\\ x + 2y = 0{,}9 \end{cases} \;\Rightarrow\; y=0{,}2,\quad x=0{,}5

Hacim oranı (O₂/Cl₂)

\frac{y}{x}=\frac{0{,}2}{0{,}5}=\frac{2}{5}

3. Karşılaştırma Tablosu

Özellik Elektroliz (NaCl) Gaz Reaksiyonu (Cl₂ & O₂)
Temel Kanun Faraday’ın 1. Kanunu Stokiometrik reaksiyon denklemleri
Kullanılan Formül m=\dfrac{I\,t\,M}{F\,z} x + y=0{,}7, x+2y=0{,}9
Sonuç m_{\rm Na}=9{,}2\ \text{g} \mathrm{O_2:Cl_2}=2:5

4. Özet Tablosu

Soru Sonuç İlgili Formül
NaCl elektrolizi 9,2 g Na Q=I\,t, m=\dfrac{Q\,M}{F\,z}
Gaz karışımının hacim oranı 2/5 (O₂/Cl₂) x+y=0{,}7, x+2y=0{,}9

5. SSS

  1. Faraday’ın birinci kanunu neyi ifade eder?
  2. Elektrik yükü Q nasıl bulunur?
  3. Cl₂ ve O₂ reaksiyonlarında H₂ tüketimi nasıl yazılır?
  4. İki denklemi eş zamanlı çözmek neden önemlidir?

Aktif öğrenme için benzer bir elektroliz ve gaz stokiometri problemi çözmek ister misiniz? @mroosoos