Sabit hacimli 11,2\text{ litrelik} kapalı bir kapta 0^\circ\text{C}'de bulunan HCHO(g) ve … — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Sabit hacimli $11,2\text{ litrelik}$ kapalı bir kapta $0^\circ\text{C}$ 'de bulunan $HCHO(g)$ ve $H_2(g)$ gaz karışımının başlangıç basıncı $1,6\text{ atm}$ 'dir. Karışım, uygun bir katalizör eşliğinde artansız tepkimeye girerek tamamen $CH_3OH(g)$ bileşiğine dönüştürülüyor.

Tepkime gerçekleşirken $24\text{ kJ}$ ısı açığa çıkmaktadır.

Tepkimeye ait bazı bağların ortalama bağ enerjileri tabloda verilmiştir:

Bağ Türü	Ortalama Bağ Enerjisi ( $\text{kJ/mol}$ )
$\text{C}-\text{H}$	$415$
$\text{C}-\text{O}$	$360$
$\text{O}-\text{H}$	$465$
$\text{H}-\text{H}$	$435$

Buna göre, tepkimede kırılan $\text{C}=\text{O}$ çift bağının ortalama bağ enerjisi kaç $\text{kJ/mol}$ 'dür?

Answer: 745 kJ/mol

Answer

Methanol sentezi tepkimesinde kırılan C=O çift bağının ortalama bağ enerjisi 745 kJ/mol'dür.

Tepkime sonucu açığa çıkan ısı, mol başına reaksiyon entalpi değişiminin genliğini gösterir. Gaz yasasından toplam mol sayısı 0,8 mol ve buradan reaksiyona giren maddelerin miktarı 0,4'er mol bulunur. Molar entalpi değişimi -60 kJ/mol olarak belirlendikten sonra kırılan ve oluşan bağların enerjileri farkı formülüne göre işlem yapıldığında C=O bağ enerjisi 745 kJ/mol olarak hesaplanır.

Step-by-Step Solution

Başlangıçtaki gaz karışımının toplam mol sayısını İdeal Gaz Yasası formülüyle hesaplayınız.

n_{\text{toplam}} = 0,8\text{ mol}

Kaptaki gaz miktarını belirlemek amacıyla ideal gaz denklemi (

P \cdot V = n \cdot R \cdot T

) uygulanır.

n = \frac{1,6\text{ atm} \times 11,2\text{ L}}{\frac{22,4}{273}\text{ L}\cdot\text{atm/mol}\cdot\text{K} \times 273\text{ K}} = 0,8\text{ mol}

Tepkime stokiyometrisini analiz ederek tepkimeye giren reaktiflerin mol sayılarını ayrı ayrı bulunuz.

n_{HCHO} = 0,4\text{ mol}

n_{H_2} = 0,4\text{ mol}

HCHO(g) + H_2(g) \rightarrow CH_3OH(g)

tepkimesinde reaktif katsayıları

1:1

'dir. Tepkime artansız sonlandığı için karışımda başlangıçta eşit mollerde gaz bulunmalıdır:

0,8 / 2 = 0,4\text{ mol}

Tepkimenin standart molar entalpi değişimini (

\Delta H

) hesaplayınız.

\Delta H = -60\text{ kJ/mol}

0,4\text{ mol}

reaksiyon gerçekleştiğinde

24\text{ kJ}

ısı açığa çıktığına göre,

1\text{ mol}

reaksiyon gerçekleştiğinde

60\text{ kJ}

ısı açığa çıkar. Tepkime ısı veren (ekzotermik) olduğundan

\Delta H = -60\text{ kJ/mol}

olarak alınır.

Kırılan ve oluşan bağların enerjilerini entalpi bağıntısında yerine koyarak bilinmeyen C=O bağ enerjisini çekiniz.

\text{C}=\text{O}

bağ enerjisi

= 745\text{ kJ/mol}

HCHO

molekülünde

2

adet

\text{C}-\text{H}

1

adet

\text{C}=\text{O}

bağı;

H_2

molekülünde

1

adet

\text{H}-\text{H}

bağı kırılır.

CH_3OH

molekülünde ise

3

adet

\text{C}-\text{H}

1

adet

\text{C}-\text{O}

1

adet

\text{O}-\text{H}

bağı oluşur.

\Delta H = \sum H_{\text{kırılan}} - \sum H_{\text{oluşan}}

bağıntısından:

-60 = [2(415) + (\text{C}=\text{O}) + 435] - [3(415) + 360 + 465] \Rightarrow -60 = 1265 + (\text{C}=\text{O}) - 2070 \Rightarrow \text{C}=\text{O} = 745\text{ kJ/mol}

Key Concept

Bağ enerjileri kullanılarak bir tepkimenin entalpi değişimi (Delta H), kırılan bağların toplam enerjisinden oluşan bağların toplam enerjisi çıkarılarak hesaplanır.

Question

Answer

Step-by-Step Solution

Key Concept

Common Mistakes

Topics

More questions from this topic