12. sınıf Kimya · 1. dönem 1. yazılı · 12.1.2.1

Elektrot ve elektrokimyasal hücre kavramlarını açıklar.

KİMYA VE ELEKTRİK · 12.1.2. Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler

1.KolayZn/Cu pilinin bileşenleri10 puan

Bir öğrenci şekilde gösterilen elektrokimyasal pili kurmuştur:

    1. beher: 1 M çinko sülfat (ZnSO4\mathrm{ZnSO_4}) çözeltisine daldırılmış çinko levha
    1. beher: 1 M bakır(II) sülfat (CuSO4\mathrm{CuSO_4}) çözeltisine daldırılmış bakır levha
  • Beherler potasyum nitrat (KNO3\mathrm{KNO_3}) çözeltisi içeren bir tuz köprüsüyle birleştirilmiş, levhalar bir voltmetreye bağlanmıştır.

Pil bir süre çalıştıktan sonra çinko levhanın kütlesinin azaldığı, bakır levhanın kütlesinin arttığı gözlenmiştir.

Tuz köprüsü(KNO3)VZnCu1 M ZnSO4(suda)1 M CuSO4(suda)
Şekil: Öğrencinin kurduğu çinko-bakır pili
1.a

Gözlemlere dayanarak pilin anot ve katot elektrotlarını belirleyiniz ve her elektrotta gerçekleşen yarı tepkimeyi yazınız.

6 p
1.b

Tuz köprüsünün işlevini açıklayınız.

4 p
2.Ortaİnert elektrotlu pil13 puan

Şekilde gösterilen elektrokimyasal pilde:

    1. yarı hücre: CuSO4\mathrm{CuSO_4} çözeltisine daldırılmış bakır levha
    1. yarı hücre: Hem demir(III) (Fe3+\mathrm{Fe^{3+}}) hem demir(II) (Fe2+\mathrm{Fe^{2+}}) iyonlarını içeren sarımsı kahverengi bir çözeltiye daldırılmış platin (Pt) levha
  • Yarı hücreler KNO3\mathrm{KNO_3} içeren tuz köprüsüyle, levhalar iletken telle birleştirilmiştir.

Pil çalışırken bakır levhanın kütlesinin azaldığı ve 2. yarı hücredeki çözeltinin renginin zamanla açık yeşile döndüğü gözlenmiştir. Bilgi: Fe3+\mathrm{Fe^{3+}} iyonları çözeltiye sarımsı kahverengi, Fe2+\mathrm{Fe^{2+}} iyonları açık yeşil renk verir.

Tuz köprüsü(KNO3)CuPtCuSO4(suda)Fe3+ve Fe2+(suda)(sarımsı kahverengi)
Şekil: Bakır ve platin elektrotlu pil (pil çalışmaya başlamadan önce)
2.a
  1. yarı hücrede neden platin elektrot kullanıldığını açıklayınız.
4 p
2.b

Gözlemlere dayanarak anot ve katodu belirleyiniz ve her elektrottaki yarı tepkimeyi yazınız.

5 p
2.c

Dış devrede elektronların akış yönünü ve tuz köprüsündeki iyonların hangi yarı hücreye doğru hareket ettiğini yazınız.

4 p
3.ZorHatalı pil düzeneklerinin analizi15 puan

Öğrenciler bakır ve gümüş yarı hücrelerinden (1 M Cu(NO3)2\mathrm{Cu(NO_3)_2} çözeltisine daldırılmış Cu levha ve 1 M AgNO3\mathrm{AgNO_3} çözeltisine daldırılmış Ag levha) pil kurmaya çalışmıştır. Doğru kurulan pilde (şekil) gümüş levhanın kütlesinin arttığı gözlenmiştir. Bazı grupların düzeneklerinde ise devredeki ampermetre akım göstermemiş ya da pil kısa sürede beklenenden farklı davranmıştır:

  • Grup 1: Yarı hücreler tuz köprüsüyle birleştirilmiş, ancak levhalar arasına iletken tel bağlanmamıştır.
  • Grup 2: Levhalar iletken telle bağlanmış, ancak tuz köprüsü kullanılmamıştır.
  • Grup 3: Tuz köprüsünün içi saf suyla doldurulmuştur.
  • Grup 4: Tuz köprüsünün içi potasyum klorür (KCl\mathrm{KCl}) çözeltisiyle doldurulmuştur. Bir süre sonra gümüş yarı hücresinde tuz köprüsünün ucunda beyaz bir katı oluştuğu görülmüştür.
Tuz köprüsüACuAg1 M Cu(NO3)2(suda)1 M AgNO3(suda)
Şekil: Doğru kurulmuş bakır-gümüş pili
3.a

Grup 1, 2 ve 3'ün düzeneklerinde akım elde edilememesinin nedenlerini açıklayınız.

6 p
3.b

Grup 4'te oluşan beyaz katının ne olduğunu tahmin ederek bu durumun pilin çalışmasına etkisini açıklayınız. Tuz köprüsü için daha uygun bir madde öneriniz.

4 p
3.c

Doğru kurulan pil için anodu ve katodu belirleyiniz; yarı tepkimeleri, net pil tepkimesini ve elektronların dış devredeki akış yönünü yazınız.

5 p

Puanlar sorunun kendi içindeki dağılımıdır; senaryo yazılısında tüm sorular birlikte 100 puana ölçeklenir.

Bu konunun geçtiği senaryo yazılıları

Senaryo 1: 2 soruSenaryo 2: 2 soruSenaryo 3: 1 soruSenaryo 4: 1 soruSenaryo 5: 3 soru