Çinko ile kaplanmış (galvanize) bir demir levha yüzeyinden derin bir çizik aldığında bile, çizik bölgesindeki demir metalinin korozyona uğramadığı gözlemlenir. Bu olguyu açıklamak amacıyla kurulacak bir elektrokimyasal modelde gerçekleşen olaylarla ilgili yapılan aşağıdaki açıklamalardan hangisi bilimsel olarak doğrudur? (Aktiflik sıralaması: Zn > Fe > H₂)
- A) Çizik bölgesinde oluşan elektrokimyasal hücrede Zn elektrot anot olarak yükseltgenirken, Fe yüzeyi indirgenmenin gerçekleştiği katot bölgesi olur.
- B) Çinko kaplama çizildiğinde anot görevini üstlenen demir, kendi elektronlarını çinkoya aktararak korozyondan korunur.
- C) Çinko havayla doğrudan tepkimeye girerek demir boru üzerinde geçirimsiz bir soy gaz tabakası oluşturur.
- D) Çizik nedeniyle aktifliği azalan çinko metali, demir üzerinde paslanmayı engelleyici koruyucu bir asit tabakası sentezler.
- E) Demir yüzeyindeki derin çizik, her iki metalin de indirgenme potansiyelini sıfırlayarak korozyon tepkimesini fiziksel olarak engeller.
Deniz dibindeki tarihi bir batıktan çıkarılan demir çapanın, tuzlu ve yüksek oksijenli deniz ortamında yüzyıllarca kalarak ileri derecede korozyona uğradığı tespit edilmiştir. Müzede sergilenecek olan bu değerli kültürel varlığın korozyonunu tamamen durdurmak ve geleceğe taşımak için bilim kurulunun uygulayacağı en uygun bilimsel yöntem aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Tarihi eseri sürekli nemli tutarak havadaki kuru oksijenle doğrudan temas etmesini tamamen kesmek
- B) Eseri güçlü bir asit çözeltisine daldırarak üzerindeki tüm korozyon tabakasını kimyasal olarak çözmek
- C) Eserin yüzeyine aktifliği demirden çok daha düşük olan nikel veya gümüş ile mikro kaplama yapmak
- D) Eseri doğrudan güneş ışığı alan, hava sirkülasyonu yüksek ve sıcak bir açık hava müzesinde sergilemek
- E) Yapıdaki klor iyonlarını elektroliz yöntemiyle uzaklaştırmak, ardından yüzeyi hava ve nem geçirmeyen inert bir polimerle kaplamak
Toprak altındaki bir demir su borusunu korozyondan korumak amacıyla boruya iletken bir telle aktifliği demirden daha fazla olan bir metal blok bağlanarak katodik koruma (kurban anot) yöntemi uygulanmıştır. Buna göre, kurban anot olarak seçilen aktif metalin boruyu koruma mekanizmasıyla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Kurban anot olarak seçilen metal elektron alarak indirgenir ve demirin yükseltgenmesini önler.
- B) Seçilen aktif metal kendi elektronlarını demire aktararak demir borunun katot kalmasını sağlar.
- C) Demir boru ile kurban anot arasında kurulan devrede elektrik akımı sisteme dışarıdan bir üreteçle uygulanır.
- D) Demir borunun korozyona uğramaması için kurban anotun aktifliğinin demirden daha az olması gerekir.
- E) Kurban anot yöntemi sadece su altındaki yapılarda uygulanabilir, nemli toprak altında işlevsizdir.
Özdeş demir çiviler kullanılarak hazırlanan dört farklı deney tüpünün içeriği ve belirli bir süre sonundaki gözlem sonuçları aşağıda verilmiştir: • I. Tüp: Hava + Nem çekici katı (Susuz CaCl₂) → Paslanma yok • II. Tüp: Hava + Çeşme suyu → Paslanma var • III. Tüp: Hava + Tuzlu su → Hızlı paslanma • IV. Tüp: Kaynatılmış su + Yağ tabakası (Havasız ortam) → Paslanma yok Buna göre, elde edilen verilerden yola çıkarak demirin korozyonuna ilişkin ulaşılabilecek en kapsamlı çıkarım hangisidir?
- A) Korozyonun gerçekleşmesi için sadece sıvı suyun ortamda bulunması yeterli bir etkendir.
- B) Nem çekici kimyasallar ortamdaki oksijen gazını emerek korozyon tepkimesini durdurur.
- C) Kaynatılmış suyun içindeki çözünmüş gazlar korozyon tepkimesinde katalizör görevi üstlenir.
- D) Korozyon için hem oksijen hem de nemin bir arada bulunması gerekirken, çözünmüş iyonlar süreci hızlandırır.
- E) Yağ tabakası metalin nemle temasını kesmesine rağmen oksijenin metalle temas etmesini engellemez.
Bir öğrenci, özdeş demir çivileri farklı tuz derişimlerine sahip sularda eşit süreler boyunca bekleterek paslanma miktarlarını ölçmektedir. Öğrenci bu araştırmasıyla korozyon hızına etki eden faktörleri belirlemeyi amaçlamaktadır. Buna göre, kurulan bu deney düzeneğinde belirlenmesi gereken bağımsız ve bağımlı değişkenler aşağıdakilerin hangisinde doğru eşleştirilmiştir?
- A) Bağımsız Değişken: Çivinin yüzey alanı / Bağımlı Değişken: Paslanma süresi
- B) Bağımsız Değişken: Çözünen tuzun türü / Bağımlı Değişken: Çözelti sıcaklığı
- C) Bağımsız Değişken: Tuz derişimi / Bağımlı Değişken: Korozyon (paslanma) hızı
- D) Bağımsız Değişken: Su miktarı / Bağımlı Değişken: Çivinin başlangıç kütlesi
- E) Bağımsız Değişken: Paslanma miktarı / Bağımlı Değişken: Çözeltideki oksijen miktarı
Çelik bir kaşığı gümüşle kaplayan öğrenciler, gümüş tabakasının kaşık üzerinden kolayca soyulduğunu ve mat bir görünüm aldığını fark ediyorlar. Kaplamanın daha parlak, pürüzsüz ve metal yüzeyine çok daha sağlam yapışmasını sağlamak için öğrenciler hangi deneysel değişikliği yapmalıdır?
- A) Düşük akım yoğunluğu kullanarak kaplama süresini uzatmalı ve çökelmenin yavaş gerçekleşmesini sağlamalıdırlar.
- B) Devreden geçen akım şiddetini çok yüksek bir değere çıkarıp süreyi kısaltmalıdırlar.
- C) Elektrolit çözeltisini ısıtarak gümüş iyonlarının hareket ve kaplama hızını maksimuma ulaştırmalıdırlar.
- D) Güç kaynağını devreden çıkararak kaşığın çözelti içinde kendiliğinden kaplanmasını beklemelidirler.
- E) Kaşığı anot kutbuna bağlayarak çözeltideki gümüş iyonlarının hızla kaşık üzerinde birikmesini sağlamalıdırlar.
Bir galvanizleme tesisinde özdeş iki demir levhayı korozyondan korumak için çinko (Zn) ile kaplamak amacıyla iki farklı elektroliz tankı kullanılıyor. Birinci tanktan 5 Amper akım 2 saat boyunca, ikinci tanktan ise 10 Amper akım 1 saat boyunca geçiriliyor. Deney sonunda levhaların kaplama kalınlıkları ve korozyona karşı dirençleri hakkında ne söylenebilir?
- A) İkinci levhada biriken çinko kütlesi daha fazla olduğundan korozyona karşı daha dayanıklıdır.
- B) Birinci levhada akım daha uzun süre uygulandığı için kaplama tabakası daha kalın olur.
- C) Her iki tanktan geçen toplam elektrik yükü (Q) eşit olduğundan, levhaların kaplama kalınlıkları ve koruyuculukları eşittir.
- D) Birinci tankta daha düşük akım kullanıldığı için çinko iyonları indirgenemez ve kaplama gerçekleşmez.
- E) İkinci tankta yüksek akım nedeniyle sadece demir atomları yükseltgenerek levha aşınır.
Şekildeki elektroliz devresinde demir bir yüzük bakır metali ile kaplanmak istenmektedir. Bu sistemle ilgili verilen bilgilerden hangisi kaplama işleminin amacına uygun ve doğru bir şekilde gerçekleştiğini gösterir?
- A) Güç kaynağının pozitif kutbuna bağlı olan Y elektrodunda yükseltgenme gerçekleşir.
- B) Çözeltideki demir iyonları indirgenerek yüzüğün kalınlığını artırır.
- C) X elektrodunun kütlesi zamanla artarken, Y elektrodunun kütlesi azalır.
- D) Sistemin çalışabilmesi için üretilen net pil potansiyelinin sıfırdan küçük olması gerekir.
- E) Negatif kutba bağlı olan Y elektrodunun yüzeyinde Cu2+ iyonları indirgenerek yüzüğü kaplar.
Bir fabrikada çelik çatalları bakırla kaplama süresini değiştirmeden, kaplanan metal kütlesini tam iki katına çıkarmak isteniyor. Buna göre, elektroliz sisteminde yapılacak hangi değişiklik bu hedefe doğrudan ulaşılmasını sağlar?
- A) Çözeltideki bakır iyonlarının derişimini iki katına çıkarmak
- B) Elektroliz hücresine uygulanan gerilimi yarıya indirmek
- C) Sıcaklığı iki katına çıkarıp daha geniş bir anot yüzeyi kullanmak
- D) Devreden geçen akım şiddetini iki katına çıkarmak
- E) Kaplanacak çelik çatalın yüzey alanını yarıya indirmek
Bir öğrenci demir bir anahtarı korozyondan korumak amacıyla bakır metaliyle kaplamak için elektroliz düzeneği kuruyor. Bu deneyde pürüzsüz ve başarılı bir kaplama gerçekleştirmek için anot, katot ve elektrolit çözeltisi seçimi nasıl olmalıdır?
- A) Anot: Demir anahtar, Katot: Bakır çubuk, Çözelti: FeSO4
- B) Anot: Bakır çubuk, Katot: Demir anahtar, Çözelti: CuSO4
- C) Anot: Bakır çubuk, Katot: Demir anahtar, Çözelti: FeSO4
- D) Anot: Demir anahtar, Katot: Bakır çubuk, Çözelti: CuSO4
- E) Anot: Platin çubuk, Katot: Bakır çubuk, Çözelti: HCl
Bir sanayici, nikel kaplama tesisinde üretim hızını artırmak amacıyla akım şiddetini normal işletim değerinin çok üzerine çıkardığında, harcanan elektrik enerjisine oranla biriken nikel miktarının beklenenden çok daha az olduğunu tespit etmiştir. Faraday yasalarına göre doğrusal bir artış bekleyen sanayicinin karşılaştığı bu sapma aşağıdaki hipotezlerden hangisi ile açıklanabilir?
- A) Aşırı akım nedeniyle elektrolit çözeltisinden geçen toplam elektrik yükü miktarının azalması
- B) Nikel iyonlarının yüksek akımda elektrot yüzeyine ulaşamadan çözelti içinde katılaşması
- C) Yüksek akım ve voltajda, nikel indirgenmesinin yanı sıra suyun elektroliziyle hidrojen gazı çıkışı gibi yan reaksiyonların da gerçekleşmesi
- D) Nikel metalinin yüksek akım altında anot bölgesinde daha hızlı çözünerek katottaki birikmeyi durdurması
- E) Akım şiddeti arttıkça nikel atomlarının etki değerliklerinin kendiliğinden artış göstermesi
Seri bağlı iki elektroliz kabından birincisinde erimiş NaCl, ikincisinde ise erimiş AlCl3 tuzu bulunmaktadır. Hücrelerden bir süre akım geçirildiğinde birinci kabın katodunda biriken sodyum (Na: 23 g/mol) kütlesinin, ikinci kabın katodunda biriken alüminyum (Al: 27 g/mol) kütlesinden daha fazla olduğu gözleniyor. Bu durumun nedeni Faraday'ın elektroliz yasalarına göre aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır?
- A) Sodyum iyonunun indirgenmesi için gereken elektron sayısının daha az olması nedeniyle biriken sodyumun mol sayısının çok daha fazla olması
- B) Alüminyumun atom kütlesinin sodyumdan daha büyük olması nedeniyle biriken kütlesinin her zaman az olması
- C) Seri bağlı kaplarda her iki hücreden geçen elektrik akımı miktarlarının farklı olması
- D) Sodyum metalinin aktifliğinin alüminyumdan yüksek olması sebebiyle daha hızlı elektron alması
- E) Elektroliz süresinin birinci kap için ikinci kaba göre daha uzun tutulmuş olması
Bir metal kaplama fabrikasında, eşit elektrik yükü harcanarak kaplama banyosunda en fazla sayıda metal atomunun biriktirilmesi amaçlanmaktadır. Katotlarında sırasıyla Ag+, Cu2+ ve Al3+ iyonları bulunan üç farklı elektroliz hücresi özdeş koşullarda çalıştırılıyor. Bu amaca en uygun seçimi yapmak isteyen mühendisin ulaştığı bilimsel gerekçe aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Al3+ iyonu içeren hücre seçilmelidir çünkü alüminyumun aşınma direnci gümüşten daha yüksektir.
- B) Cu2+ iyonu içeren hücre seçilmelidir çünkü bakır elektrik akımını gümüşten daha iyi iletir.
- C) Tüm hücrelerde eşit sayıda metal atomu toplanır çünkü hücrelerden geçen elektrik yük miktarları birbirine eşittir.
- D) Al3+ iyonu içeren hücre seçilmelidir çünkü biriken metalin mol kütlesi en küçüktür.
- E) Ag+ iyonu içeren hücre seçilmelidir çünkü iyon yükünün en küçük olması, aynı elektrik yüküyle en fazla sayıda metal atomunun indirgenmesini sağlar.
Bir araştırmacı, erimiş bakır tuzunun elektrolizinde katotta toplanan bakır miktarını belirlemek için aşağıdaki veri tablosunu hazırlamıştır: Deney NoAkım (Amper)Süre (Dakika)Katotta Biriken Bakır (g) 12100,4 24100,8 32200,8 Bu verilere göre, elektroliz sürecindeki değişkenler arasındaki ilişki hakkında yapılan hangi değerlendirme yanlıştır?
- A) Bağımsız değişkenler, devreden geçen elektrik akımı ve elektroliz süresidir.
- B) Elektrotta biriken madde miktarı, uygulanan elektrik akımı şiddeti ile ters orantılıdır.
- C) Elektroliz süresi iki katına çıkarıldığında devreden geçen toplam elektrik yükü de iki katına çıkar.
- D) Katotta biriken madde miktarı, devreden geçen toplam elektrik yükü miktarı ile doğru orantılıdır.
- E) Akım şiddetinin biriken madde miktarına etkisini incelemek için 1. ve 2. deneylerin sonuçları karşılaştırılmalıdır.
Bir sporcuya verilecek gümüş madalyayı kaplamak amacıyla hazırlanan elektroliz düzeneğinde, madalyanın üzerindeki gümüş miktarını artırmak istenmektedir. Elektroliz süresi sabit tutularak kaplanan gümüş miktarını iki katına çıkarmak için aşağıdaki işlemlerden hangisi uygulanmalıdır?
- A) Çözeltideki gümüş iyonlarının derişimini yarıya indirmek
- B) Devreden geçen elektrik akımını yarıya indirmek
- C) Elektroliz sıcaklığını iki katına çıkarmak
- D) Devreden geçen elektrik akımını iki katına çıkarmak
- E) Daha büyük yüzey alanına sahip bir madalya kullanmak
Elektrolitik ve galvanik hücrelerin özelliklerini karşılaştırmak amacıyla hazırlanan aşağıdaki Venn şemasında, kesişim kümesinde yer alacak ortak özellik belirlenmek isteniyor. Buna göre, her iki hücre türü için de geçerli olan ve kesişim bölgesine yazılması gereken en doğru bilimsel ifade aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Anot kutbunda yükseltgenme, katot kutbunda ise indirgenme tepkimesi gerçekleşir.
- B) Kimyasal enerji istemli olarak elektrik enerjisine dönüşür.
- C) Dış devreden uygulanan elektrik akımı ile istemsiz kimyasal değişimler tetiklenir.
- D) Anot kutbu pozitif (+), katot kutbu negatif (-) işarete sahiptir.
- E) Net tepkimenin standart potansiyeli (E°hücre) her zaman sıfırdan büyüktür.
Endüstride metal kaplamacılıkta kullanılan elektrolitik hücrelerin tasarımı üzerine çalışan bir mühendis, elektroliz süresi ve uygulanan akım gücünün kaplama kalitesine etkisini incelemektedir. Mühendis, kaplama yapılacak metal kaşığı hücrenin uygun kutbuna yerleştirerek üzerini gümüş (Ag) metalı ile kaplamak istemektedir. Mühendisin elektrolitik hücre bileşenlerine ve çalışma prensibine dair oluşturduğu aşağıdaki tahminlerden hangisi bilimsel olarak sorgulandığında geçerliliğini korur?
- A) Kaplama yapılacak metal kaşık anot kutbuna bağlanmalı ve anot çözeltisinde Ag+ iyonları birikmelidir.
- B) Kaşığın yüzeyinde gümüş birikmesi için kaşık katot olarak seçilmeli ve çözeltideki Ag+ iyonları indirgenmelidir.
- C) Kaplamanın gerçekleşmesi için dış devreden standart hücre potansiyelinden daha az akım uygulanmalıdır.
- D) Kaplama işleminde istemli bir redoks tepkimesi gerçekleştiği için harici güç kaynağına ihtiyaç duyulmaz.
- E) Çözeltideki Cl- iyonları katoda göç ederek indirgenmeli ve kaşığı kaplamalıdır.
Sıvı NaCl (ergimiş tuz) içeren elektrolitik bir hücrenin çalışması sırasında gerçekleşen olaylar incelenmektedir. Bu elektroliz hücresinde gözlemlenemeyen (alt mikro/sembolik) elektron ve iyon hareketlerinin yönü hakkında yapılan aşağıdaki tahminlerden hangisi bilimsel olarak doğrudur?
- A) Elektronlar dış devrede katottan anoda doğru akar, Na+ iyonları anoda yönelir.
- B) Elektronlar dış devrede güç kaynağının artı kutbundan çıkıp eksi kutbuna doğrudan ulaşır.
- C) Cl- iyonları katoda giderek elektron alır, elektronlar çözelti içinden anoda yürür.
- D) Elektronlar dış devrede anottan katoda akar, Na+ iyonları katoda yönelir.
- E) Anyonlar katotta yükseltgenirken katyonlar anotta indirgenir.
Öğrenciler, bir elektroliz düzeneğinde gözlemledikleri makro olaylar ile mikroskobik boyuttaki iyon hareketlerini ilişkilendirmek için bir tablo hazırlıyorlar. Buna göre, aşağıdaki önermelerden hangisi gözleme dayalı makro bir verinin, gözlenemeyen alt mikro düzeydeki karşılığı ile doğru ve bilimsel olarak tutarlı bir şekilde eşleştirilmesidir?
- A) Katotta gaz çıkışı gözlenmesi → Katot elektrodun kütlesinin aşınarak çözeltiye geçmesi
- B) Anotta renkli gaz çıkışı gözlenmesi → Anyonların anoda göç ederek elektron vermesi
- C) Elektrolit çözeltisinin renginin değişmesi → Elektronların çözelti içinde serbestçe hareket etmesi
- D) Elektrot kütlesinin artması → Katyonların elektron vererek katot yüzeyinde yükseltgenmesi
- E) Güç kaynağının çalıştırılması → Katot elektrodun pozitif kutupla yüklenmesi
Bir kimya öğretmeni, dersinde istemli bir galvanik hücreyi elektrolitik bir hücreye dönüştürmek için tasarladığı deneyi anlatmaktadır. Öğretmen, dış devreden uygulanacak gerilimin (Edış) rolü üzerine öğrencilerinden bilimsel tahminler ve önermeler oluşturmalarını istemiştir. Buna göre, sistemde ters yönde istemsiz bir redoks tepkimesinin başlatılabilmesi için uygulanması gereken minimum gerilim şartı ne olmalıdır?
- A) Edış gerilimi, standart hücre potansiyeline (E°hücre) tam olarak eşit olmalıdır.
- B) Edış gerilimi sıfırdan büyük her değerde istemsiz tepkimeyi hemen başlatır.
- C) Edış gerilimi, standart hücre potansiyelinden (E°hücre) daha büyük olmalıdır.
- D) Edış gerilimi, standart hidrojen elektrot potansiyeline eşit olmalıdır.
- E) Edış gerilimi, sistemdeki aktif olan metalin yükseltgenme potansiyeline eşit olmalıdır.
Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.
