I)
Anota giden iyonlar: Cl^– ve Br^–
Katoda giden iyonlar: Na⁺, K⁺ ve Fe³⁺
II)
Anotta önce Br^– iyonu yükseltgenir, sonra Cl^– iyonu yükseltgenir.
Katotta, önce Fe³⁺ iyonu indirgenir, sonra Na⁺ ve en son da K⁺ iyonu indirgenir.
III)
Anot: 2Br^– → Br_2(g) + 2e^–
Katot: Fe³⁺ + 3e^– → Fe_(k)

I)
Kaptaki bileşiklerin katyonlarını (“+”) ve anyonlarını (“-“) görelim:
– NaCl bileşinin iyonları: Na⁺ ve Cl^–
– NaBr bileşiğinin iyonları: K⁺ ve Br^–
– FeCl₃ bileşiğinin iyonları: Fe³⁺ ve Cl^–

Bu iyonlar, kendileri ile zıt yüklü olan kutba gidecek ve orada elektroliz olacaktır:

Anyonlar anotta tepkimeye girer ve yükseltgenir.
Katyonlar katotta tepkimeye girer ve indirgenir.
Sonuçta:
Anota giden iyonlar: Cl^– ve Br^–
Katoda giden iyonlar: Na⁺, K⁺ ve Fe³⁺

II)
– Anotta: Elektron verme eğilimi en fazla olan önce yükseltgenir.
– Katotta: Elektron alma eğilimi en fazla olan önce yükseltgenir.

Soruda; herkesin elektron verme eğilimi sırası şöyle verilmiş:
K > Na > Fe > Br^– > Cl^–

O zaman:
Anotta bekleyenlerin elektron verme eğilimi şöyledir:
Br^– > Cl^–
Demek ki; anotta önce Br^– iyonu yükseltgenir, sonra Cl^– iyonu yükseltgenir.

Katotta bekleyenlerin elektron verme eğilimi şöyledir:
K > Na > Fe
Elektron alma eğilimi, elektron verme eğiliminin tam tersidir. O zamana katotta bekleyenlerin elektron alma eğilimi şöyledir:
Fe > Na > K
Demek ki; katotta, önce Fe³⁺ iyonu indirgenir, sonra Na⁺ ve en son da K⁺ iyonu indirgenir.

III)
Anotta; elektron vermeye daha hevesli olduğu için; önce Br^– iyonu yükseltgenir. Br^– iyonunun yükseltgenme yarı tepkimesi şöyledir:
2Br^– → Br_2(g) + 2e^–

Katotta; elektron almaya daha hevesli olduğu için, önce Fe³⁺ iyonu indirgenir. Fe³⁺ iyonunun indirgenme yarı tepkimesi şöyledir:
Fe³⁺ + 3e^– → Fe_(k)

Cevap:
I)
Anota giden iyonlar: Cl^– ve Br^–
Katoda giden iyonlar: Na⁺, K⁺ ve Fe³⁺
II)
Anotta önce Br^– iyonu yükseltgenir, sonra Cl^– iyonu yükseltgenir.
Katotta, önce Fe³⁺ iyonu indirgenir, sonra Na⁺ ve en son da K⁺ iyonu indirgenir.
III)
Anot: 2Br^– → Br_2(g) + 2e^–
Katot: Fe³⁺ + 3e^– → Fe_(k)

I) Doğru
II) Doğru
III) Doğru
IV) Yanlış

I) – Doğru
Elektroliz tepkimesi anot ve katotta gerçekleşen yarı tepkimelerin toplamıdır.

Anotta, tuzun anyonu yükseltgenir:
Anot (YYT): 2Cl^– → Cl_2(g) + 2e^–

Katotta tuzun katyonu indirgenir:
Katot (İYT): Na⁺ + e^– → Na_(k)

Elektroliz tepkimesini bulmak için, bu iki tepkimenin toplanması gerekir. Tabi yarı tepkimelerin toplanması için de elektronların eşitlenmesi gerekir. Yani; önce, katot tepkimesini 2 ile çarpıp, yarı tepkiemleri öyle toplamalıyız.
Anot (YYT): 2Cl^– → Cl_2(g) + 2e^–
Katot (İYT): 2Na⁺ + 2e^– → 2Na_(k)

Elektroliz tepkimesi:
2Na⁺ + 2Cl^–→ 2Na_(k) + Cl_2(g)
veya
2NaCl_(s) → 2Na_(k) + Cl_2(g)

II) – Doğru
Bir elektroliz kabında devreden geçen yük miktarı biliniyor ise, anot ve katotta biriken elementin kütlesi Faradayın 1. Kanunu ile bulunabilir:

Katot tepkimesini hatırlayalım:
Na⁺ + e^– → Na_(k)
– Tepkimeden anlıyoruz ki alınan elektron sayısı yani “n” değeri 1’dir.
– Q değeri, soruda 9650 C verilmiş.
– M_A değeri 23 verilmiş.
Verilenleri yerine yazalım ve “m” değerini bulalım:


2. Yol:
Devreden geçen yük biliniyorsa, devreden kaç mol elektron geçtiği de hesaplanabilir:

96500 C      1 mol e^– demekse
9650 C      n mol e^– demektir.

Doğru orantı denklemini çözerek n değerini bulalım:
n . 96500 = 1 . 9650
n = 0,1 mol

Yarı tepkimeye baktığımızda, Na katısı ile elektronun katsayısı eşittir:
Na⁺ + e^– → Na_(k)

Bu yüzden; 0,1 mol elektrondan 0,1 mol Na katısı oluşur. 0,1 mol Na katısının kütlesi:
m = n . M_A
m = 0,1 . 23
m = 2,3 g olur.

III) – Doğru
Faraday’ın 1. kanunu ile oluşan Cl₂ kütlesinin bulabiliriz:


– 96500 C demek 1F demektir.
– Q değeri 4F olarak verilmiş.
– Cl₂ gazının yarı tepkimesine bakarsak elektron sayısının 2 olduğunu anlarız:
2Cl^– → Cl_2(g) + 2e^–
– Cl atomunun mol ağırlığı 35 olduğu için Cl₂ gazının mol ağırlığı:
M_A = 35 + 35 = 70 g/mol dür.
Şimdi, bu değerleri formülde yerine yazalım ve “m” değerini bulalım:


IV) – Yanlış
Devreden geçen amper ile saniyeyi çarparsak, bu devreden geçen yük (Q) miktarını bulabiliriz:
Q = I . t

I = 1,93 A olarak verilmiş.
16 dakika ve 40 saniye:
(16 . 60) + 40 = 1000 saniye
yapar. O zaman yük şu kadar olur:
Q = 1,93 . 1000
Q = 1930 C

Katot, negatif kutup olduğundan, katota giden iyon Na⁺ katyonu olacaktır.
Faradayın 1. kanunu yardımı ile, katotta biriken Na metalinin kütlesi bulunabilir:


Soruda; Na için MA değeri 23 verilmiş. Yarı tepkimesine baktığımızda, alınan elektron sayısını (n) 1 olarak görürüz. Bütün bu değerleri yerine yazarsak, “m” değeri bulunabilir:

I) X > Y > Z

II) m_x = 27,6
m_z = 10,8

III) 0,1 mol elektron

I)
Seri bağlı elektroliz hücrelerinde, her hangi bir kutupta, eşit sürede biriken elementlerden eşdeğer kütlesi daha büyük olanın kütlesi daha çoktur.

Katotlarda, katyonlar yani metal iyonları birikir. Bileşiklerdeki her bir metal iyonunun eşdeğer kütlesini sıralarsak, biriken metal miktarını da sıralamış oluruz.

Eşdeğer kütleler:

Metaller için e^– değeri, metalin yüküne eşittir.

Bileşiklerdeki metal iyonlarının yükünü bulalım:
XCl bileşiğinde X⁺ ve Cl^– iyonlarından oluşur.
YF₂ bileşiğinde Y²⁺ ve F^– iyonlarından oluşur.
ZBr₃ bileşiğinde Z³⁺ ve Br^– iyonlarından oluşur.

Her bir metalin eşdeğer kütlesini bulalım:
X⁺ iyonunun eşdeğeri kütlesi = 23 / 1 = 23
Y²⁺ iyonunun eşdeğeri kütlesi = 40 / 2 = 20
Z³⁺ iyonunun eşdeğeri kütlesi = 27 / 3 = 9

Eşdeğer kütlelerin sırası, aynı sürede biriken metallerin kütlelerinin de sıralaması demektir.
X > Y > Z

II)
Seri bağlı elektroliz kaplarında, kapların kutuplarında biriken elementlerin kütleleri arasında aşağıdaki ilişki vardır:


Ortadaki kabın katotunda (“-” kutup) kaptaki Y²⁺ iyonu birikmiştir.

Biriken X metalinin kütlesini bulalım:

XCl kabının katotunda ise, X⁺ iyonu birikir.

Biriken Y²⁺ ve X⁺ iyonları için yukarıdaki formülü uygularsak X⁺ iyonunun kütlesini bulabiliriz. Formülde gerekenleri bulalım:

X metalinin M_A değeri = 23 g/mol verilmiş.
Y metalinin M_A değeri = 40 g/mol verilmiş.

Bir önceki soruda bu iki iyonun yüklerini bulmuştuk. Metallerin yükleri, formüldeki e^– değerine eşittir:
X⁺ için e^– değeri = 1
Y²⁺ için e^– değeri = 2

Bu değerleri, formülde yerine koyalım ve katotta biriken X metalinin kütlesini (m_x) bulalım:


Biriken Z metalinin kütlesini bulalım:

ZCl₃ kabının katotunda ise, Z³⁺ iyonu birikir.

Biriken Y²⁺ ve Z³⁺ iyonları için yukarıdaki formülü uygularsak Z³⁺ iyonunun kütlesini bulabiliriz. Formülde gerekenleri bulalım:

Z metalinin M_A değeri = 27 g/mol verilmiş.
Y metalinin M_A değeri = 40 g/mol verilmiş.

Metallerin bileşikteki yükleri, formüldeki e^– değerine eşittir:
Z³⁺ için e^– değeri = 3
Y²⁺ için e^– değeri = 2

Bu değerleri, formülde yerine koyalım ve katotta biriken Z metalinin kütlesini (m_Z) bulalım:


III)
XCl kabında; X metali, bileşikteki X⁺ iyonundan oluşur ve katot kutbunda oluşur.

Faradayın 1. kanunu ile, 2,3 gram X metalinin birikmesi için, kutuptan geçmesi gereken yükü bulabiliriz:


Devreden 1 mol elektron geçseydi 96500 C yük geçmiş olurdu. Buradan hareketle şöyle bir orantı kurabiliriz:

96500 C      1 mol e^– demekse
9650 C      n mol e^– demektir.

Doğru orantı denklemini çözerek n değerini bulalım:
n . 96500 = 1 . 9650
n = 0,1 mol elektron

Seri bağlı elektroliz kaplarında, bir kutuptan kaç mol elektron geçerse, bütün kutuplardan o kadar elektron geçer. Bu yüzden;

Ortadaki kabın anotundan 0,1 mol elektron elektron geçer.

Cevap:
I) X > Y > Z
II) m_x = 27,6
m_z = 10,8
III) 0,1 mol elektron