Examkin

Kimyasal Tepkimelerde Denge

117 questions

All types117Multiple choice79True / False19Numeric17Ordering2
Question 21Question →

Sabit hacimli kapalı bir kapta,

2A(g)+B(g)⇌2C(g)2\text{A}(g) + \text{B}(g) \rightleftharpoons 2\text{C}(g)

tepkimesi dengededir. Bu sistemin farklı sıcaklıklarda ölçülen derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Sıcaklık (∘C^\circ\text{C})Denge Sabiti (KcK_c)
254×10−24 \times 10^{-2}
508×10−38 \times 10^{-3}

Buna göre, bu denge sistemi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızı, ileri tepkime hızına göre daha fazla artar.

Answer

Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızının, ileri tepkime hızına göre daha fazla artacağını belirten ifade doğrudur.
Verilen tepkimenin sıcaklığı artırıldığında KcK_c değerinin küçülmesi tepkimenin ekzotermik olduğunu kanıtlar. Sıcaklık artışı hem ileri hem geri tepkime hızlarını artırsa da endotermik olan geri yönün aktifleşme enerjisi daha büyük olduğundan geri hızdaki artış miktarı ileri hıza göre daha fazla olur. Bu durum dengenin girenler yönüne kaymasına yol açar.

Step-by-Step Solution

1
Sıcaklık değişimiyle KcK_c değerindeki değişimi analiz ederek tepkimenin entalpi işaretini belirlemek.
Sıcaklık artarken (25∘C→50∘C25 ^\circ\text{C} \rightarrow 50 ^\circ\text{C}), denge sabiti (KcK_c) küçülmüştür (4×10−2→8×10−34 \times 10^{-2} \rightarrow 8 \times 10^{-3}). Bu durum, sıcaklık artışının dengeyi girenler lehine kaydırdığını ve tepkimenin ekzotermik (ΔH<0\Delta H < 0) olduğunu gösterir.
Sıcaklık artışıyla denge sabitinin küçülmesi, yalnızca ekzotermik tepkimelere özgü bir durumdur.
2
Sıcaklık artışının ileri ve geri tepkime hızları üzerindeki etkisini Le Chatelier ilkesine göre yorumlamak.
Sıcaklık artışı hem ileri tepkime hızını (rir_i) hem de geri tepkime hızını (rgr_g) artırır. Ancak tepkime ekzotermik olduğundan, geri tepkimenin aktifleşme enerjisi (EagE_{ag}) ileri tepkimeninkinden (EaiE_{ai}) büyüktür. Bu nedenle sıcaklık artışı geri tepkime hızını daha fazla artırır (rg>rir_g > r_i olur) ve sistem girenler yönüne kayar.
Aktifleşme enerjisi büyük olan tepkimeler (endotermik yön), s��caklık değişimlerine karşı daha duyarlıdır.
3
Seçeneklerdeki ifadeleri kimyasal denge kuralları açısından değerlendirmek.
Geri hızın ileri hıza göre daha fazla artacağını belirten seçenek doğrudur. Diğer seçeneklerdeki hacim değişimiyle KcK_c değişimi iddiası, Δn\Delta n formül hatası, gaz katsayıları eşitliğinin sıcaklık etkisini yok edeceği yanılgısı ve katalizörün entalpiyi değiştireceği varsayımı yanlıştır.
Denge sabiti yalnızca sıcaklıkla değişir, katalizör entalpiyi etkilemez ve Δn\Delta n ürün eksi giren gaz katsayıları farkıdır.

Key Concept

Ekzotermik denge tepkimelerinde sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırır; bu süreçte hem ileri hem geri hız artsa da endotermik olan geri yönün hızı daha çok artar. Denge sabiti KcK_c ise sadece sıcaklıkla değişir.
Question 22Question →

Belirli bir sıcaklıkta, 2,0 L2,0\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen;

C(k)+CO2(g)⇌2CO(g)C\text{(k)} + CO_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2CO\text{(g)}

tepkimesi dengedeyken kapta 3,0 mol C(k)3,0\text{ mol } C\text{(k)}, 2,0 mol CO2(g)2,0\text{ mol } CO_2\text{(g)} ve 4,0 mol CO(g)4,0\text{ mol } CO\text{(g)} bulunmaktadır.

Aynı sıcaklıkta, kabın hacmi 9,0 L9,0\text{ L}'ye çıkarılıp sistemin yeniden dengeye ulaşması bekleniyor.

Buna göre, yeni kurulan dengede başlangıçtaki duruma göre katı karbon (CC) kütlesindeki değişim aşağıdakilerden hangisidir? (C=12 g/molC = 12\text{ g/mol})

Show answer & explanation

Answer: 12 g azalır

Answer

Katı karbon kütlesi 12 g azalır.
Hacim 2,0 L'den 9,0 L'ye çıkarıldığında kaptaki gazların kısmi basınçları azalır. Sistem bu etkiyi azaltmak için gaz mol sayısının daha çok olduğu ürünler yönüne kayar. İlk dengeden Kc değeri 4,0 olarak hesaplanır. İkinci dengede Kc bağıntısı yeni hacim olan 9,0 L üzerinden kurulduğunda harcanan CO2 ve C miktarı 1,0 mol olarak hesaplanır. 1,0 mol C katısının harcanması ise kütlesinin 12 g azalacağı anlamına gelir.

Step-by-Step Solution

1
İlk dengedeki maddelerin derişimleri bulunur ve denge sabiti (KcK_c) hesaplanır. Katı karbon (C(k)C\text{(k)}) heterojen denge kuralı gereği bağıntıya yazılmaz.
[CO2]=2,0 mol2,0 L=1,0 M[CO_2] = \frac{2,0\text{ mol}}{2,0\text{ L}} = 1,0\text{ M}, [CO]=4,0 mol2,0 L=2,0 M[CO] = \frac{4,0\text{ mol}}{2,0\text{ L}} = 2,0\text{ M} olup Kc=[CO]2[CO2]=(2,0)21,0=4,0K_c = \frac{[CO]^2}{[CO_2]} = \frac{(2,0)^2}{1,0} = 4,0 bulunur.
Yeni kurulan dengede de sıcaklık değişmediği için KcK_c değeri 4,0 olarak kalacaktır.
2
Hacim 9,0 L9,0\text{ L}'ye çıkarıldığında basınç azalır. Le Chatelier ilkesine göre denge gaz mol sayısının çok olduğu ürünler yönüne kayar. Harcanan CO2CO_2 miktarına zz denilerek yeni denge molleri yazılır.
n(CO2)=2,0−z moln(CO_2) = 2,0 - z\text{ mol}, n(CO)=4,0+2z moln(CO) = 4,0 + 2z\text{ mol} ve n(C)=3,0−z moln(C) = 3,0 - z\text{ mol} olur.
Tepkime katsayılarına göre 1 mol CO21\text{ mol } CO_2 harcandığında 1 mol C1\text{ mol } C katısı harcanır ve 2 mol CO2\text{ mol } CO gazı oluşur.
3
Yeni hacim (V=9,0 LV = 9,0\text{ L}) kullanılarak yeni dengedeki derişimler KcK_c bağıntısında yerine yazılır.
4,0=(4,0+2z9,0)22,0−z9,0  ⟹  4,0=(4,0+2z)29,0×(2,0−z)4,0 = \frac{\left(\frac{4,0 + 2z}{9,0}\right)^2}{\frac{2,0 - z}{9,0}} \implies 4,0 = \frac{(4,0 + 2z)^2}{9,0 \times (2,0 - z)}
Denge derişimleri bulunurken yeni hacim değeri olan 9,0 L kullanılmalıdır.
4
Elde edilen matematiksel eşitlik sadeleştirilerek zz değeri için çözülür.
36(2−z)=(4+2z)2  ⟹  36(2−z)=4(2+z)2  ⟹  9(2−z)=(2+z)236(2 - z) = (4 + 2z)^2 \implies 36(2 - z) = 4(2 + z)^2 \implies 9(2 - z) = (2 + z)^2

18−9z=4+4z+z2  ⟹  z2+13z−14=0  ⟹  (z−1)(z+14)=018 - 9z = 4 + 4z + z^2 \implies z^2 + 13z - 14 = 0 \implies (z-1)(z+14) = 0

Buradan fiziksel olarak anlamlı olan tek kök z=1,0 molz = 1,0\text{ mol} olarak bulunur.
Mol sayısı ve harcanan miktar negatif olamayacağı için z=−14z = -14 kökü elenir.
5
Harcanan katı karbon (CC) kütlesi hesaplanır.
Harcanan karbon miktarı z=1,0 molz = 1,0\text{ mol}'dür. Kütledeki azalma: 1,0 mol×12 g/mol=12 g1,0\text{ mol} \times 12\text{ g/mol} = 12\text{ g} olarak hesaplanır.
Karbon katısının mol kütlesi 12 g/mol'dür.

Key Concept

Heterojen kimyasal dengelerde hacim değişiminin Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne etkisi ve sayısal hesaplamalar.
Question 23Question →

Belirli bir sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleştirilen,

CO2(g)+C(k)⇌2CO(g)CO_2(g) + C(k) \rightleftharpoons 2CO(g)

tepkimesi dengededir.

Buna göre, bu tepkimenin derişimler cinsinden denge bağıntısı (KcK_c) aşağıdakilerden hangisidir?

Show answer & explanation

Answer: Kc=[CO]2[CO2]K_c = \frac{[CO]^2}{[CO_2]}

Answer

Derişimler cinsinden denge bağıntısı ürünlerin derişimlerinin girenlerin derişimlerine oranlanmasıyla yazılır ve saf katılar bağıntıya dahil edilmez. Bu kurallara uyan doğru bağıntı karbonmonoksit derişiminin karesinin karbondioksit derişimine bölündüğü bağıntıdır.
Doğru bağıntıda, gaz fazındaki ürün olan karbonmonoksitin (COCO) derişiminin karesi pay kısmında, gaz fazındaki giren olan karbondioksitin (CO2CO_2) derişimi ise payda kısmında yer almaktadır. Katı fazdaki karbon (C(k)C(k)) ise bağıntıya dahil edilmemiştir.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime denkleminde yer alan maddelerin fiziksel hallerini inceleyerek denge bağıntısına yazılıp yazılmayacaklarını belirleyin.
CO2(g)CO_2(g) ve CO(g)CO(g) gaz fazında olduğu için bağıntıda yer alır. C(k)C(k) ise katı fazda olduğu için bağıntıda yer almaz.
Denge bağıntısına sadece gazlar ve suda çözünmüş maddeler yazılır; saf katı ve sıvıların derişimleri sabit olduğundan bağıntıya dahil edilmezler.
2
Denge bağıntısına dahil edilecek gaz fazındaki maddelerin katsayılarını belirleyerek üs olarak yazın.
Ürünlerdeki CO(g)CO(g) gazının katsayısı 22 olduğundan bağıntıda [CO]2[CO]^2 şeklinde yer alır. Girenlerdeki CO2(g)CO_2(g) gazının katsayısı 11 olduğundan [CO2]1[CO_2]^1 şeklinde yer alır.
Tepkime denklemindeki katsayılar, denge bağıntısında maddelerin derişimlerine üs olarak yazılır.
3
Ürünlerin derişimini girenlerin derişimine oranlayarak denge bağıntısını oluşturun.
Kc=[CO]2[CO2]K_c = \frac{[CO]^2}{[CO_2]} bağıntısı elde edilir.
Denge sabiti (KcK_c), ürünlerin derişimleri çarpımının girenlerin derişimleri çarpımına bölünmesiyle hesaplanır.

Key Concept

Heterojen denge tepkimelerinde derişimler cinsinden denge bağıntısının (KcK_c) yazılması, saf katıların bağıntıya yazılmaması ve katsayıların üs olarak kullanılması.
Estimated Time:1m 0s
Question 24Question →

Sabit sıcaklıkta, başlangıçta sadece reaktifleri içeren özdeş üç ayrı kaba aynı miktarlarda reaktif konularak bir kimyasal denge tepkimesi başlatılıyor. Bu kaplarda gerçekleştirilen işlemler sonucunda tepkimelerin dengeye ulaşması için geçen süreler ölçülüyor:

* I. İşlem: Tepkimenin katalizör kullanılarak sabit hacimli kapta gerçekleştirilmesi
* II. İşlem: Tepkimenin katalizör kullanılmadan sabit hacimli kapta gerçekleştirilmesi
* III. İşlem: İdeal pistonlu (sabit basınçlı) kapta, ortama tepkimeye giren veya çıkan maddelerle reaksiyona girmeyen (inert) Helyum (HeHe) gazı eklenerek hacim artışı sağlanması ve tepkimenin katalizörsüz gerçekleştirilmesi

Buna göre, bu işlemler sonucunda tepkimelerin dengeye ulaşma sürelerinin en kısadan en uzuna doğru sıralanışı nasıl olmalıdır?

Drag items to arrange them in the correct order

Show answer & explanation

Answer

Tepkimelerin dengeye ulaşma sürelerinin en kısadan en uzuna doğru sıralaması sırasıyla; katalizörlü sabit hacimli kap (I. İşlem), katalizörsüz sabit hacimli kap (II. İşlem) ve inert gaz eklenen ideal pistonlu kap (III. İşlem) şeklindedir.
Katalizör kullanımı tepkimeyi en hızlı hale getirdiğinden dengeye en kısa sürede ulaşılır. Sabit basınçlı kapta inert gaz eklenmesi ise hacmi artırıp derişimleri düşürdüğü için tepkimeyi yavaşlatır ve dengeye ulaşma süresini en uzun hale getirir. Katalizörsüz sabit hacimli tepkime ise bu iki durumun arasında bir sürede dengeye ulaşır.

Step-by-Step Solution

1
Katalizörün tepkime hızına ve denge süresine olan etkisinin analiz edilmesi
Katalizörlü kapta tepkime en hızlı şekilde gerçekleşir ve dengeye en kısa sürede (en küçük zaman değerinde) ulaşılır.
Katalizör, alternatif bir mekanizma üzerinden aktifleşme enerjisini düşürerek tepkime hız sabitini artırır ve dengeye ulaşma süresini kısaltır.
2
Sabit hacimli kapta katalizörsüz tepkimenin denge süresinin analiz edilmesi
Bu kapta tepkime normal hızında ilerler; katalizörlü sisteme kıyasla daha yavaş, hacmi artırılan sisteme kıyasla daha hızlı dengeye ulaşır.
Katalizör kullanılmaması aktifleşme enerjisini yüksek tutar, ancak hacim sabit kaldığından reaktif derişimleri azalmaz.
3
Sabit basınçlı kapta inert gaz ilavesinin hacme, derişime ve denge süresine olan etkisinin analiz edilmesi
Helyum gazı ilavesi kabın hacmini artırır, reaktiflerin derişimini düşürür ve dengeye ulaşma süresini en uzun hale getirir.
İdeal pistonlu kapta eklenen inert gaz toplam hacmi artırır; bu durum reaktiflerin birim hacimdeki tanecik sayısını (derişimini) ve etkin çarpışma sayısını azaltarak tepkimeyi yavaşlatır.

Key Concept

Katalizörler tepkimeyi hızlandırarak sistemin dengeye ulaşma süresini kısaltır. İnert gazlar ise sabit hacimde denge hızını etkilemezken, sabit basınçta hacmi artırıp derişimleri düşürerek tepkimeyi yavaşlatır ve dengeye ulaşma süresini uzatır.
Question 25Question →
Sürtünmesiz ideal pistonlu kapalı bir kapta,
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH<0\text{CO}(g) + \text{H}_2\text{O}(g) \rightleftharpoons \text{CO}_2(g) + \text{H}_2(g) \quad \Delta H < 0
tepkimesi belirli bir sıcaklıkta dengededir.
Sistemin sıcaklığı artırılıp yeniden denge kurulduğunda gerçekleşen deği��imler ile ilgili,
I. Denge sabitinin (KcK_c) değeri azalır.
II. Kaptaki toplam gaz derişimi azalır.
III. CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncı azalır.
yargılarından hangileri doğrudur?
Show answer & explanation

Answer: I, II ve III

Answer

Sıcaklığın artırılmasıyla denge sola kayarak denge sabitini azaltır, pistonlu kap genleştiği için toplam derişim azalır ve ürün mol kesri azaldığı için karbondioksitin kısmi basıncı düşer. Bu nedenle I, II ve III ifadelerinin tamamı doğrudur.
Tepkime ekzotermik olduğundan sıcaklık artışı dengeyi sola kaydırarak denge sabiti Kc değerini düşürür. İdeal pistonlu kapta sıcaklık artışı hacmi artırır; toplam gaz mol sayısı sabit kaldığından toplam gaz derişimi azalır. Dengenin sola kayması ürünlerin mol sayısını ve mol kesrini azalttığı için, sabit toplam basınç altında karbondioksit gazının kısmi basıncı azalır. Dolayısıyla üç öncül de doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Tepkimenin ısı al��şverişi türünü belirlemek ve sıcaklık artışının denge yönüne etkisini incelemek.
Tepkime ekzotermiktir (ısı veren, ΔH<0\Delta H < 0). Sıcaklık artırıldığında Le Chatelier ilkesine göre sistem sıcaklığı azaltmak için girenler (sol) yönüne kayar.
Sıcaklık değişiminin dengeyi hangi yöne kaydıracağını belirlemek için tepkimenin ekzotermik veya endotermik olduğu bilgisi kullanılır.
2
Sıcaklık değişiminin denge sabiti (KcK_c) üzerindeki etkisini yorumlamak.
KcK_c değeri azalır. I. öncül doğrudur.
Denge sabiti (KcK_c) sadece sıcaklıkla değişir. Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi girenlere kaydırdığından ürün/giren oranı ve dolayısıyla KcK_c küçülür.
3
Sürtünmesiz pistonlu kapta sıcaklık artışının hacim ve toplam derişim üzerindeki etkisini analiz etmek.
Kap hacmi (VV) artar. Tepkimenin giren ve ürün gaz katsayıları eşit olduğundan (Δng=0\Delta n_g = 0) denge yönünün değişmesi toplam mol sayısını (ntopn_{top}) değiştirmez. Sabit mol sayısında hacim arttığı için toplam gaz derişimi (Ctop=ntop/VC_{top} = n_{top}/V) azalır. II. öncül doğrudur.
İdeal pistonlu kapta sıcaklık artışı hacmi artırır. Toplam derişimin nasıl değiştiğini bulmak için toplam mol sayısının ve hacmin değişimleri karşılaştırılır.
4
Karbondioksit gazının kısmi basıncındaki değişimi belirlemek.
CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncı (PCO2P_{\text{CO}_2}) azalır. III. öncül doğrudur.
Kısmi basınç Pi=Xi⋅PtopP_i = X_i \cdot P_{top} formülü ile bulunur. Pistonlu kapta toplam basınç (PtopP_{top}) sabittir. Denge sola kaydığından karbondioksitin mol sayısı (nCO2n_{\text{CO}_2}) azalır, toplam mol sayısı (ntopn_{top}) sabit kaldığından karbondioksitin mol kesri (XCO2X_{\text{CO}_2}) azalır. Bu sebeple kısmi basıncı da azalır.

Key Concept

Sıcaklık değişiminin Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne, denge sabitine ve sabit basınçlı sistemlerdeki derişim/kısmi basınç ilişkilerine etkisi
Estimated Time:2m 0s
Question 26Question →

Sıcaklık artırıldığında denge sabitinin (KcK_c) sayısal değerinin azaldığı bilinen dengedeki bir gaz tepkimesinde, sıcaklığın düşürülmesi durumunda hem ileri hem de geri tepkime hızı azalırken denge sistemi ürünler yönüne kayar.

Show answer & explanation

Answer: True

Answer

Verilen ifade doğrudur. Sıcaklık artışıyla KcK_c değerinin azalması tepkimenin ekzotermik olduğunu belirtir. Sıcaklık düşüşü hem ileri hem geri tepkime hızını azaltsa da, denge ürünler lehine kayarak yeni bir denge kurulmasını sağlar.
İfadenin doğru olmasının nedeni, sıcaklık azalmasının tüm hız sabitlerini küçültmesi nedeniyle hem ileri hem geri tepkime hızlarını azaltması, buna karşın ekzotermik tepkimelerde sıcaklık düşüşünün dengeyi ürünler lehine kaydırmasıdır.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime entalpisinin işaretini denge sabitinin sıcaklığa bağlı değişiminden belirleme.
Sıcaklık artışı KcK_c değerini azalttığı için tepkime ekzotermiktir (ΔH<0\Delta H < 0).
KcK_c değerinin sıcaklık artışıyla küçülmesi, ürün veriminin azaldığını ve dengenin girenler yönüne kaydığını gösterir. Bu durum yalnızca ekzotermik tepkimelerde gerçekleşir.
2
Sıcaklık azalmasının tepkime hızlarına olan genel etkisini değerlendirme.
Sıcaklık düştüğünde taneciklerin ortalama kinetik enerjileri azalır, bu da hem ileri (rir_i) hem de geri (rgr_g) tepkime hızlarının azalmasına yol açar.
Hız sabitleri (kik_i ve kgk_g), sıcaklık azaldığında küçülür. Dolayısıyla her iki yönün tepkime hızı da azalır.
3
Le Chatelier ilkesi uyarınca denge yönündeki değişimi analiz etme.
Sıcaklığın düşürülmesi, ekzotermik tepkimede dengeyi ürünler lehine kaydırır.
Sistem, azalan sıcaklığı (ısıyı) yeniden artırmak için ısı üreten yöne, yani ürünler tarafına doğru hareket eder.

Key Concept

Sıcaklık değişiminin denge yönü, denge sabiti (KcK_c) ve tepkime hızları üzerindeki etkisi.
Estimated Time:1m 30s
Question 27Question →

Belirli bir sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonlu kapalı bir kapta gaz fazında gerçekleşen;

COCl2(g)⇌CO(g)+Cl2(g)COCl_2(g) \rightleftharpoons CO(g) + Cl_2(g)

tepkimesi dengededir. Aynı sıcaklıkta piston yukarı doğru çekilerek kabın hacmi iki katına çıkarılıyor ve sistemin yeniden dengeye gelmesi sağlanıyor.

Buna göre, yeni kurulan denge durumu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Show answer & explanation

Answer: Denge ürünler yönüne kaydığı için yeni dengedeki ileri tepkime hızı, başlangıç dengesindeki ileri tepkime hızından daha büyüktür.

Answer

Denge ürünler yönüne kaydığı için yeni dengedeki ileri tepkime hızı, başlangıç dengesindeki ileri tepkime hızından daha büyüktür ifadesi yanlıştır. Hacim artışından dolayı tüm gazların derişimleri ve dolayısıyla hem ileri hem de geri tepkime hızları başlangıçtaki değerlerine göre azalmıştır.
Yanlış olan ifade, denge ürünler yönüne kaydığı için yeni dengedeki ileri tepkime hızının başlangıçtakinden daha büyük olduğunu belirten seçenektir. Çünkü kap hacmi genişletildiğinde ortamdaki tüm gazların derişimi azalır. İleri tepkime hızı doğrudan reaktif olan fosgen gazının derişimine (vi=ki[COCl2]v_i = k_i [COCl_2]) bağlıdır. Fosgen derişimi azaldığı için ileri tepkime hızı da azalır.

Step-by-Step Solution

1
Hacim artışının derişimlere etkisini belirleme
Kabın hacmi 2 katına çıkarıld��ğında, kaptaki tüm gazların (COCl2COCl_2, COCO, Cl2Cl_2) derişimleri anlık olarak yarıya (1/21/2) düşer.
Derişim formülü M=n/VM = n/V olup, sabit mol sayısında hacmin 2 katına çıkması derişimi yarıya indirir.
2
Le Chatelier ilkesine göre dengenin kayma yönünü belirleme
Tepkimede girenlerde 1 mol gaz (COCl2COCl_2), ürünlerde ise 2 mol gaz (CO+Cl2CO + Cl_2) bulunmaktadır. Hacim artışı nedeniyle azalan basıncı ve derişimleri artırmak için denge, gaz mol sayısının daha çok olduğu ürünler yönüne kayar.
Le Chatelier ilkesine göre hacim artırıldığında sistem, basıncı artırabilmek amacıyla gaz fazındaki katsayılar toplamının daha fazla olduğu tarafa doğru ilerler.
3
Yeni dengedeki madde miktarlarını ve derişimlerini analiz etme
Dengenin ürünler lehine kaymasıyla COCl2COCl_2 harcanır, mol sayısı azalır ve yeni derişimi başlangıçtakinin yarısından daha az olur ([COCl2]2<0,5⋅[COCl2]1[COCl_2]_2 < 0,5 \cdot [COCl_2]_1). Ürünlerdeki COCO ve Cl2Cl_2 mol sayıları artar ancak hacim artışının etkisi baskın olduğundan derişimleri başlangıçtakine göre azalmış olur (0,5⋅[CO]1<[CO]2<[CO]10,5 \cdot [CO]_1 < [CO]_2 < [CO]_1).
Hacim artışına karşı sistemin verdiği tepki (ürünlere kayma), hacim artışının yarattığı derişim düşüşünü tamamen telafi edemez.
4
Tepkime hızlarındaki değişimi değerlendirme
İleri tepkime hızı vi=ki[COCl2]v_i = k_i [COCl_2] şeklindedir. Yeni dengede COCl2COCl_2 derişimi başlangıçtakinin yarısından daha az olduğu için, yeni dengedeki ileri tepkime hızı başlangıçtaki hıza göre azalmıştır (vi,2<vi,1v_{i,2} < v_{i,1}). Aynı şekilde geri tepkime hızı da azalmıştır.
Sıcaklık sabit olduğundan hız sabiti (kk) değişmez; hız doğrudan derişime bağlıdır ve tüm derişimler azaldığından hızlar da azalmıştır.

Key Concept

Hacim değişiminin kimyasal dengeye etkisi ve derişim-hız ilişkisi
Estimated Time:3m 0s
Question 28Question →

2 L2\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı bir kapta, belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen;

NH4HS(k)⇌NH3(g)+H2S(g)NH_4HS(k) \rightleftharpoons NH_3(g) + H_2S(g)

tepkimesi dengeye ulaştığında kapta 0,8 mol NH4HS(k)0,8\text{ mol } NH_4HS(k), 0,4 mol NH3(g)0,4\text{ mol } NH_3(g) ve 0,4 mol H2S(g)0,4\text{ mol } H_2S(g) maddeleri bulunmaktadır.

Buna göre, bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Show answer & explanation

Answer: 0,04

Answer

0,04
Kimyasal denge bağıntıları yazılırken katı ve sıvı fazdaki maddeler bağıntıya dahil edilmez, yalnızca gazlar ve suda çözünmüş iyonlar yazılır. Verilen tepkimenin denge bağıntısı Kc=[NH3][H2S]K_c = [NH_3][H_2S] şeklindedir. Kap hacmi 2 L2\text{ L} olduğundan, dengedeki gazların derişimleri molarite formülü (M=n/VM = n/V) ile hesaplanır. Buradan her iki gazın da derişimi 0,2 M0,2\text{ M} olarak bulunur. Değerler bağıntıda yerine yazıldığında doğru denge sabiti 0,040,04 olarak elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
Denge bağıntısının yazılması
Kc=[NH3][H2S]K_c = [NH_3][H_2S]
Saf katılar ve sıvılar denge bağıntısında yer almaz. Bu nedenle katı haldeki NH4HSNH_4HS bağıntıya yazılmaz.
2
Dengedeki maddelerin molar derişimlerinin hesaplanması
[NH3]=0,4 mol2 L=0,2 M[NH_3] = \frac{0,4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,2\text{ M} ve [H2S]=0,4 mol2 L=0,2 M[H_2S] = \frac{0,4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,2\text{ M}
Denge sabitinde (KcK_c) maddelerin mol sayıları yerine molar derişimleri (M=n/VM = n/V) kullanılmalıdır.
3
Derişimlerin denge bağıntısında yerine yazılması ve Kc değerinin hesaplanması
Kc=0,2×0,2=0,04K_c = 0,2 \times 0,2 = 0,04
Bulunan molar derişimler denge bağıntısında yerine konulur.

Key Concept

Heterojen denge tepkimelerinde katıların denge bağıntısına yazılmaması ve hacim kullanılarak molarite hesabı yapılması.
Estimated Time:1m 30s
Question 29Question →
Sabit hacimli kapalı bir kapta katısı ile dengede olan,
C(k)+CO2(g)⇌2CO(g)ΔH>0\text{C}(k) + \text{CO}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{CO}(g) \quad \Delta H > 0
tepkimesinin sıcaklığı artırılıyor.

Buna göre, yeni kurulan dengede başlangıç durumuna göre gerçekleşen değişimlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: Gaz fazının özkütlesi artar.

Answer

Gaz fazının özkütlesinin artacağını belirten ifade doğrudur.
Doğru olan ifade gaz fazının özkütlesinin artacağını belirten ifadedir. Tepkime endotermik olduğundan, sıcaklığın artırılması dengeyi ürünler lehine kaydırır. Bu durum katı haldeki karbonun harcanarak gaz fazındaki karbonmonokside dönüşmesini sağlar. Kabın hacmi sabit olduğundan, katı kütlesinin gaz fazına geçmesiyle gaz fazının toplam kütlesi artar ve dolayısıyla gaz özkütlesi yükselir.

Step-by-Step Solution

1
Tepkimenin endotermik/ekzotermik olma durumunu belirleme ve sıcaklık artışının denge yönüne etkisini saptama.
Tepkime entalpisi ΔH>0\Delta H > 0 olduğundan tepkime endotermiktir (ısı alan). Sıcaklık artırıldığında, Le Chatelier ilkesine göre sistem sıcaklığı azaltmak amacıyla ürünler yönüne (sağa) kayar.
Sıcaklık değişiminin dengenin kayma yönünü nasıl etkilediğini belirlemek için.
2
Kaptaki maddelerin fiziksel hallerini göz önünde bulundurarak kütle ve mol sayısı değişimlerini analiz etme.
Dengenin ürünler yönüne kaymasıyla C(k)\text{C}(k) katısı harcanarak CO(g)\text{CO}(g) gazına dönüşür. Bu durumda katı kütlesi azalırken, gaz fazındaki toplam kütle artar.
Fiziksel hal değişimlerinin gaz fazı üzerindeki etkilerini belirlemek için.
3
Sabit hacimli kapta gaz özkütlesinin değişimini hesaplama.
Gaz fazının özkütlesi dgaz=mgaz/Vd_{\text{gaz}} = m_{\text{gaz}} / V formülüyle bulunur. Kabın hacmi (VV) sabitken, katının gaza dönüşmesiyle gaz fazının kütlesi (mgazm_{\text{gaz}}) arttığından gaz özkütlesi (dgazd_{\text{gaz}}) artar.
Gaz özkütlesindeki net değişimi matematiksel ve fiziksel olarak kanıtlamak için.

Key Concept

Sıcaklık değişiminin endotermik heterojen denge tepkimelerinde denge yönüne, madde miktarlarına ve gaz özkütlesine etkisi.
Estimated Time:2m 0s
Question 30Question →

Bir kimyasal veya fiziksel değişimin kapalı bir sistemde dengeye ulaşabilmesi için genellikle minimum enerji eğilimi ile maksimum düzensizlik eğiliminin zıt yönlerde olması beklenir.

Buna göre, kapalı bir kapta gerçekleştirilen;

I.NH3(gaz)+HCl(gaz)⇌NH4Cl(katı)ΔH<0I. \quad \text{NH}_3(\text{gaz}) + \text{HCl}(\text{gaz}) \rightleftharpoons \text{NH}_4\text{Cl}(\text{katı}) \quad \Delta H < 0
II.H2(gaz)+I2(gaz)⇌2HI(gaz)ΔH>0II. \quad \text{H}_2(\text{gaz}) + \text{I}_2(\text{gaz}) \rightleftharpoons 2\text{HI}(\text{gaz}) \quad \Delta H > 0
III.C3H8(gaz)+5O2(gaz)→3CO2(gaz)+4H2O(gaz)ΔH<0III. \quad \text{C}_3\text{H}_8(\text{gaz}) + 5\text{O}_2(\text{gaz}) \rightarrow 3\text{CO}_2(\text{gaz}) + 4\text{H}_2\text{O}(\text{gaz}) \quad \Delta H < 0

tepkimelerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: III. tepkimede hem minimum enerji hem de maksimum düzensizlik eğilimleri ürünler yönünü desteklediği için tepkimenin dengeye ulaşması beklenmez.

Answer

III. tepkimede hem minimum enerji hem de maksimum düzensizlik eğilimleri ürünler yönünü desteklediği için tepkimenin dengeye ulaşması beklenmez.
III. tepkimenin ekzotermik olması minimum enerji eğiliminin ürünler yönünde olmasını, ürünlerdeki gaz mol sayısının girenlerden fazla olması ise maksimum düzensizlik eğiliminin ürünler yönünde olmasını sağlar. İki eğilimin aynı yönü desteklemesi tepkimenin tek yönlü olmasını sağlar ve dengenin kurulmasını engeller.

Step-by-Step Solution

1
Tepkimelerin minimum enerji eğilimlerinin yönlerini belirlemek.
I. tepkime ekzotermik (Delta H < 0) olduğundan minimum enerji eğilimi ürünler yönünedir. II. tepkime endotermik (Delta H > 0) olduğundan girenler yönünedir. III. tepkime ekzotermik (Delta H < 0) olduğundan ürünler yönünedir.
Minimum enerji eğilimi ısının olduğu tarafı (ekzotermik tepkimelerde ürünler, endotermik tepkimelerde girenler) destekler.
2
Tepkimelerin maksimum düzensizlik eğilimlerinin yönlerini belirlemek.
I. tepkimede girenlerde gazlar, ürünlerde katı olduğundan maksimum düzensizlik girenler yönünedir. II. tepkimede giren ve ürünlerdeki gaz mol sayıları eşit (2 mol) olduğundan net bir düzensizlik artışı yönü belirgin değildir. III. tepkimede girenlerde 6 mol gaz, ürünlerde 7 mol gaz olduğundan maksimum düzensizlik ürünler yönünedir.
Maksimum düzensizlik eğilimi katıdan gaza geçişi ve gaz fazında mol sayısının arttığı yönü destekler.
3
Tepkimelerin dengeye ulaşma olasılıklarını değerlendirmek ve seçenekleri incelemek.
III. tepkimede hem minimum enerji hem de maksimum düzensizlik eğilimleri ürünler yönünü destekler. Bu durum tepkimenin tek yönlü (tam verimli) olarak gerçekleşmesini sağlar ve denge kurulmasını engeller. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
Denge kurulabilmesi için bu iki eğilimin genellikle zıt yönlerde olması gerekir.

Key Concept

Bir tepkimenin dengeye ulaşabilmesi için minimum enerji ve maksimum düzensizlik eğilimlerinin zıt yönlü olması gerekir.
Question 31Question →

Hacmi 5.0 L5.0\text{ L} olan sabit hacimli kapalı bir reaktöre, T1T_1 sıcaklığında 1.0 mol1.0\text{ mol} CO2CO_2 gazı ve yeterli miktarda CC katısı konulmaktadır. Sistem,

C(k)+CO2(g)⇌2CO(g)C\text{(k)} + CO_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2CO\text{(g)}

tepkimesine göre dengeye ulaştığında kapta toplam 1.2 mol1.2\text{ mol} gaz karışımı bulunduğu tespit ediliyor.

Daha sonra sistemin sıcaklığı T2T_2 değerine getirildiğinde kurulan yeni dengede, CO2CO_2 gazının kısmi basıncının başlangıçtaki (T1T_1 sıcaklığındaki) denge kısmi basıncına eşit olduğu gözleniyor.

T2T_2 sıcaklığında ölçülen toplam kap basıncı, T1T_1 sıcaklığındaki toplam kap basıncının 22 katı olduğuna göre, T2T_2 sıcaklığındaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değeri kaçtır?

Show answer & explanation

Answer: 0.4

Answer

T2T_2 sıcaklığındaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değeri 0.40.4 olarak hesaplanır.
T1T_1 sıcaklığındaki dengeden CO2CO_2 ve COCO gazlarının sırasıyla 0.8 mol0.8\text{ mol} ve 0.4 mol0.4\text{ mol} olduğu bulunur. T2T_2 sıcaklığına geçildiğinde hacim sabit olduğundan kısmi basınç eşitliği n(CO2)2⋅T2=0.8⋅T1n(CO_2)_2 \cdot T_2 = 0.8 \cdot T_1 ve toplam basınç ilişkisi ntoplam,2⋅T2=2.4⋅T1n_{toplam,2} \cdot T_2 = 2.4 \cdot T_1 denklemlerini verir. Gaz fazındaki oksijen atomlarının korunumu (2n(CO2)+n(CO)=2.0 mol2n(CO_2) + n(CO) = 2.0\text{ mol}) ile bu denklemler birleştirildiğinde sıcaklık oranı T1/T2=0.625T_1/T_2 = 0.625 bulunur. Buradan T2T_2 sıcaklığındaki denge mol sayıları n(CO2)=0.5 moln(CO_2) = 0.5\text{ mol} ve n(CO)=1.0 moln(CO) = 1.0\text{ mol} olarak elde edilir. 5.0 L5.0\text{ L} hacme bölünerek bulunan [CO2]=0.1 M[CO_2] = 0.1\text{ M} ve [CO]=0.2 M[CO] = 0.2\text{ M} derişimleri heterojen denge bağıntısında yerine konulduğunda Kc2=0.4K_{c2} = 0.4 sonucuna ulaşılır.

Step-by-Step Solution

1
T1T_1 sıcaklığında gerçekleşen tepkime için başlangıç, değişim ve denge (BDD) mol tablosu oluşturulur.
Dengedeki CO2CO_2 mol sayısı 1.0−x1.0 - x, COCO mol sayısı 2x2x ve toplam gaz mol sayısı 1.0+x1.0 + x olarak ifade edilir.
Tepkimeye giren ve oluşan maddelerin mol sayıları arasındaki stokiyometrik ilişkileri belirlemek için.
2
T1T_1 sıcaklığındaki toplam gaz mol sayısı eşitliği (1.0+x=1.21.0 + x = 1.2) kullanılarak xx değeri hesaplanır ve dengedeki mol sayıları bulunur.
x=0.2 molx = 0.2\text{ mol} bulunur. Dengede n(CO2)1=0.8 moln(CO_2)_1 = 0.8\text{ mol} ve n(CO)1=0.4 moln(CO)_1 = 0.4\text{ mol} gaz mevcuttur.
T1T_1 sıcaklığındaki denge karışımının tam bileşimini elde etmek için.
3
T1T_1 ve T2T_2 sıcaklıkları için ideal gaz denklemi (P⋅V=n⋅R⋅TP\cdot V = n\cdot R\cdot T) yazılır. Hacim sabit olduğundan kısmi basınçlar ve toplam basınçlar mol sayısı ve sıcaklık cinsinden oranlanır.
T1/T2=kT_1/T_2 = k olmak üzere; P(CO2)2=P(CO2)1  ⟹  n(CO2)2=0.8kP(CO_2)_2 = P(CO_2)_1 \implies n(CO_2)_2 = 0.8k ve Ptoplam,2=2Ptoplam,1  ⟹  ntoplam,2=2.4kP_{toplam,2} = 2P_{toplam,1} \implies n_{toplam,2} = 2.4k bağıntıları elde edilir.
Sıcaklık değişimiyle birlikte değişen gaz basınçlarını ve mol sayılarını ilişkilendirmek için.
4
Kapalı kapta gaz fazındaki oksijen atomlarının toplam mol sayısının korunduğu (2⋅n(CO2)+n(CO)=2.0 mol2\cdot n(CO_2) + n(CO) = 2.0\text{ mol}) göz önüne alınarak T2T_2'deki toplam gaz mol sayısı (ntoplam,2=2.0−n(CO2)2n_{toplam,2} = 2.0 - n(CO_2)_2) denklemi kurulur.
2.4k=2.0−0.8k  ⟹  3.2k=2.0  ⟹  k=0.6252.4k = 2.0 - 0.8k \implies 3.2k = 2.0 \implies k = 0.625 olarak hesaplanır.
Sıcaklık oranı kk değerini sayısal olarak bulup dengedeki mol sayılarına geçiş yapmak için.
5
k=0.625k = 0.625 değeri yerine konularak T2T_2 sıcaklığındaki denge mol sayıları ve 5.0 L5.0\text{ L} hacim kullanılarak denge derişimleri hesaplanır.
n(CO2)2=0.5 mol  ⟹  [CO2]2=0.1 Mn(CO_2)_2 = 0.5\text{ mol} \implies [CO_2]_2 = 0.1\text{ M} ve n(CO)2=1.0 mol  ⟹  [CO]2=0.2 Mn(CO)_2 = 1.0\text{ mol} \implies [CO]_2 = 0.2\text{ M} bulunur.
Denge sabiti (KcK_c) hesaplamasında kullanılacak olan derişimleri belirlemek için.
6
T2T_2 sıcaklığı için heterojen denge bağıntısı (Kc2=[CO]2/[CO2]K_{c2} = [CO]^2 / [CO_2]) yazılır ve derişimler yerine konularak hesaplama yapılır.
Kc2=(0.2)2/0.1=0.04/0.1=0.4K_{c2} = (0.2)^2 / 0.1 = 0.04 / 0.1 = 0.4 olarak bulunur.
Soru kökünde istenen denge sabiti değerini nihai olarak hesaplamak için.

Key Concept

Heterojen denge tepkimelerinde sıcaklık değişimiyle Kc hesaplanması ve ideal gaz yasası uygulamaları
Estimated Time:3m 0s
Question 32Question →

Belirli bir sıcaklıkta 2 L2\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı bir kaba 1,0 mol C(k)1,0\text{ mol } C(k) ve 0,8 mol H2O(g)0,8\text{ mol } H_2O(g) konularak başlatılan,

C(k)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)C(k) + H_2O(g) \rightleftharpoons CO(g) + H_2(g)

tepkimesi aynı sıcaklıkta dengeye ulaştığında kapta 0,4 mol H2(g)0,4\text{ mol } H_2(g) bulunduğu tespit ediliyor.

Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Show answer & explanation

Answer: 0.2

Answer

Tepkimenin derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) 0,20,2 olarak hesaplanır.
Tepkime dengedeyken gaz fazındaki maddelerin molar derişimleri [H2O]=0,2 M[H_2O] = 0,2\text{ M}, [CO]=0,2 M[CO] = 0,2\text{ M} ve [H2]=0,2 M[H_2] = 0,2\text{ M} olarak hesaplanır. Katı haldeki karbon (CC) denge bağıntısına yazılmadığı için Kc=[CO][H2][H2O]K_c = \frac{[CO][H_2]}{[H_2O]} bağıntısından denge sabiti 0,20,2 bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime denklemini kullanarak başlangıç, değişim ve denge mol sayılarını belirleyin.
Dengedeki mol sayıları: n(C)=0,6 moln(C) = 0,6\text{ mol} (katı), n(H2O)=0,4 moln(H_2O) = 0,4\text{ mol}, n(CO)=0,4 moln(CO) = 0,4\text{ mol} ve n(H2)=0,4 moln(H_2) = 0,4\text{ mol} olur.
Denge anındaki ürün ve giren mol sayılarını netleştirmek için başlangıç miktarlarından harcanan ve oluşan miktarlar çıkarılır/eklenir.
2
Denge derişimlerini bulmak için gaz fazındaki maddelerin mol sayılarını kabın hacmine (V=2 LV = 2\text{ L}) bölün.
[H2O]=0,4 mol2 L=0,2 M[H_2O] = \frac{0,4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,2\text{ M}, [CO]=0,4 mol2 L=0,2 M[CO] = \frac{0,4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,2\text{ M}, [H2]=0,4 mol2 L=0,2 M[H_2] = \frac{0,4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,2\text{ M}.
Denge sabiti bağıntısında mol sayıları değil, molar derişimler (M) kullanılır.
3
Tepkimenin KcK_c bağıntısını yazın ve katı fazdaki C(k)C(k) maddesini bağıntıya dahil etmeyin.
Kc=[CO][H2][H2O]K_c = \frac{[CO][H_2]}{[H_2O]}
Saf katı ve sıvıların derişimleri sabit olduğundan denge bağıntısında yer almazlar (heterojen denge kuralı).
4
Denge derişimlerini KcK_c bağıntısında yerine yazarak denge sabitini hesaplayın.
Kc=0,2×0,20,2=0,2K_c = \frac{0,2 \times 0,2}{0,2} = 0,2
Bulunan molar derişim değerleri doğrudan denge ifadesine yerleştirilerek matematiksel işlem tamamlanır.

Key Concept

Heterojen denge tepkimelerinde katıların denge bağıntısına yazılmaması ve derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) hesaplanırken molaritenin (M=n/VM = n/V) kullanılması.
Question 33Question →

Sıcaklığı artırılan ekzotermik bir gaz tepkimesinde, hem ileri hem de geri yönlü tepkime hızları artmasına rağmen geri tepkime hızının daha fazla artması sonucu dengenin girenler yönüne kaydığı ve denge sabitinin (KcK_c) küçüld��ğü ifadesi doğru mudur?

Show answer & explanation

Answer: True

Answer

Verilen ifade doğrudur.
Ekzotermik tepkimelerde geri tepkimenin aktifleşme enerjisi ileri tepkimeninkinden büyüktür. Sıcaklık artışı aktifleşme enerjisi büyük olan tepkimenin hızını daha çok artırır, bu yüzden geri tepkime hızı daha fazla artarak dengeyi girenlere kaydırır ve denge sabitini küçültür.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime türünün ve entalpi değişiminin analiz edilmesi
Tepkime ekzotermiktir (ΔH<0\Delta H < 0), yani ıs�� ürünler tarafındadır.
Sıcaklık değişiminin denge yönüne etkisini belirlemek için tepkimenin endotermik mi ekzotermik mi olduğunu saptamak gerekir.
2
Sıcaklık artışının ileri ve geri tepkime hızları üzerindeki etkisinin incelenmesi
Sıcaklık artışı hem ileri yönlü tepkime hızını (rir_i) hem de geri yönlü tepkime hızını (rgr_g) artırır.
Sıcaklık artışı tüm kimyasal reaksiyonların hızını ve hız sabitlerini (kik_i ve kgk_g) artırır.
3
Aktifleşme enerjileri ile hız artış oranlarının ilişkilendirilmesi
Ekzotermik tepkimelerde geri tepkimenin aktifleşme enerjisi (EagE_{a_g}), ileri tepkimenin aktifleşme enerjisinden (EaiE_{a_i}) büyüktür. Bu nedenle sıcaklık artışıyla geri tepkime hızı, ileri tepkime hızına göre daha fazla artar.
Aktifleşme enerjisi yüksek olan tepkimeler sıcaklık değişimine karşı daha duyarlıdır.
4
Denge yönünün ve denge sabiti (KcK_c) değişiminin belirlenmesi
Geri tepkime hızı daha fazla arttığı için sistem girenler yönüne kayar. Kc=kikgK_c = \frac{k_i}{k_g} oranında payda paya göre daha fazla büyüdüğü için KcK_c değeri küçülür.
Le Chatelier ilkesine göre sıcaklık artışı sistemi ısıyı harcayacak yöne (girenler yönüne) kaydırır ve sıcaklık değişimi denge sabitinin sayısal değerini değiştirir.

Key Concept

Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışının kinetik (hızlar) ve termodinamik (denge yönü ve denge sabiti) etkilerinin analizi
Estimated Time:1m 30s
Question 34Question →

Sabit sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonlu kapalı bir kapta;

2NO2(g)⇌N2O4(g)2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g)

tepkimesi dengededir. Aynı sıcaklıkta piston aşağı itilerek kabın hacmi yarıya düşürülüyor ve piston bu konumda sabitleniyor.

Sistemin yeniden dengeye ulaşması sürecinde ve yeni denge durumunda gerçekleşen değişimler ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: Yeni dengede toplam gaz derişimi, başlangıçtaki toplam gaz derişiminin iki katından daha azdır.

Answer

Yeni dengede toplam gaz derişimi, başlangıçtaki toplam gaz derişiminin iki katından daha azdır.
Yeni dengede toplam gaz derişiminin başlangıçtakine göre iki katından daha az olmasının nedeni, hacmin yarıya inmesiyle anlık olarak iki katına çıkan derişimlerin, dengenin ürünler (daha az gaz molü içeren) yönüne kaymasıyla toplam gaz mol sayısını azaltmasıdır.

Step-by-Step Solution

1
Hacim değişiminin derişimler üzerindeki ilk etkisini belirlemek.
Kabın hacmi yarıya düşürüldüğünde, M=n/VM = n/V bağıntısına göre kaptaki tüm gazların (NO2NO_2 ve N2O4N_2O_4) derişimleri anında iki katına çıkar.
Hacim değişimi anlıktır ve mol sayıları henüz değişmeden derişimleri doğrudan etkiler.
2
Le Chatelier ilkesine göre dengenin kayma yönünü belirlemek.
Kaptaki toplam basınç ve derişimler arttığı için, sistem bu etkiyi azaltmak amacıyla gaz katsayıları toplamının daha az olduğu tarafa (ürünler yönüne, yani N2O4N_2O_4 tarafına) kayar.
Girenlerde 2 mol gaz (2NO22NO_2), ürünlerde ise 1 mol gaz (N2O4N_2O_4) bulunmaktadır. Hacim küçüldüğünde denge az mole kayar.
3
Yeni dengedeki toplam gaz derişimini analiz etmek.
Dengenin ürünler yönüne kaymasıyla toplam gaz mol sayısı azalır. Hacim yarıya indiği için derişim başlangıçta 2 katına çıkmıştı; ancak mol sayısının azalması nedeniyle yeni dengedeki toplam gaz derişimi başlangıçtaki derişimin iki katından daha az olur (C1<C2<2C1C_1 < C_2 < 2C_1).
Sistem hacim azalmasıyla oluşan derişim artışını azaltmaya çalışır ancak tamamen yok edemez, bu yüzden toplam derişim ilk duruma göre fazla ama anlık 2 kat değerinden az olur.

Key Concept

Hacim değişimiyle bozulan dengelerde, Le Chatelier ilkesine göre sistemin verdiği tepkinin ilk etkiyi tamamen yok edememesi ve yeni dengede derişimlerin nasıl değiştiğinin analizi.
Question 35Question →

Bir kimyasal ya da fiziksel değişimin kapalı bir kapta ve sabit sıcaklıkta dengeye ulaşabilmesi için genellikle minimum enerjiye eğilim (minimum enerji yönü) ile maksimum düzensizliğe eğilim (maksimum düzensizlik yönü) birbirine zıt olmalıdır.

Buna göre, kapalı kaplarda sabit sıcaklıkta gerçekleşen;

I.CO2(g)⇌CO2(suda)+IsıI. \quad CO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(suda) + \text{Isı}
II.N2(g)+2O2(g)+Isı⇌N2O4(g)II. \quad N_2(g) + 2O_2(g) + \text{Isı} \rightleftharpoons N_2O_4(g)
III.CaCO3(k)+Isı⇌CaO(k)+CO2(g)III. \quad CaCO_3(k) + \text{Isı} \rightleftharpoons CaO(k) + CO_2(g)

olaylarından hangilerinde minimum enerjiye eğilim ile maksimum düzensizliğe eğilim yönleri birbirine zıttır?

Show answer & explanation

Answer: I ve III

Answer

I ve III öncüllerinde minimum enerji ve maksimum düzensizlik eğilimleri zıt yönlüdir.
I. öncüldeki gaz çözünmesi ekzotermik olup minimum enerji eğilimi ürünleri, maksimum düzensizlik ise girenleri desteklediği için eğilimler zıttır. III. öncüldeki katı ayrışması endotermik olup minimum enerji girenleri, ürünlerde gaz çıkışı olması nedeniyle maksimum düzensizlik ürünleri desteklediği için eğilimler zıttır. Bu nedenle her iki olayda da eğilimler birbirine zıttır.

Step-by-Step Solution

1
I. öncüldeki fiziksel çözünme olayı analiz edilir.
Karbondioksit gazın��n suda çözünmesi ekzotermiktir (CO2(g)⇌CO2(suda)+IsıCO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(suda) + \text{Isı}). Isı ürünler tarafında olduğundan minimum enerji eğilimi ürünler (sağ) yönündedir. Gaz fazından sulu çözelti fazına geçildiğinde düzensizlik azaldığından maksimum düzensizlik eğilimi girenler (sol) yönündedir. Eğilimler zıt yönlüdür.
Birinci öncüldeki denge eğilimlerinin yönünü belirlemek için.
2
II. öncüldeki kimyasal sentez tepkimesi analiz edilir.
Tepkime endotermiktir (N2(g)+2O2(g)+Isı⇌N2O4(g)N_2(g) + 2O_2(g) + \text{Isı} \rightleftharpoons N_2O_4(g)). Isı girenler tarafında olduğundan minimum enerji eğilimi girenler (sol) yönündedir. Girenlerde 3 mol gaz, ürünlerde ise 1 mol gaz olduğundan girenler tarafı daha düzensizdir. Dolayısıyla maksimum düzensizlik eğilimi girenler (sol) yönündedir. Her iki eğilim de girenler yönünde olduğu için zıt yönlü değildir.
İkinci öncüldeki denge eğilimlerinin yönünü belirlemek için.
3
III. öncüldeki kimyasal ayrışma tepkimesi analiz edilir.
Kalsiyum karbonatın ayrışması endotermiktir (CaCO3(k)+Isı⇌CaO(k)+CO2(g)CaCO_3(k) + \text{Isı} \rightleftharpoons CaO(k) + CO_2(g)). Isı girenler tarafında olduğundan minimum enerji eğilimi girenler (sol) yönündedir. Girenlerde yalnızca katı bulunurken ürünlerde gaz fazında madde oluştuğundan maksimum düzensizlik eğilimi ürünler (sağ) yönündedir. Eğilimler zıt yönlüdür.
Üçüncü öncüldeki denge eğilimlerinin yönünü belirlemek için.
4
Eğilimlerin zıt yönlü olduğu öncüller bir araya getirilir.
I ve III öncüllerinde eğilimler zıt yönlü olarak tespit edilir.
Doğru seçeneğe ulaşmak için.

Key Concept

Denge Şartları, Maksimum Düzensizlik ve Minimum Enerji Eğilimleri
Question 36Question →
Sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen,
A(g)+B(g)⇌C(g)\text{A}(g) + \text{B}(g) \rightleftharpoons \text{C}(g)
tepkimesinin farklı sıcaklıklardaki denge derişimleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:
Sıcaklık (∘C^\circ\text{C})[A][\text{A}] (M)[B][\text{B}] (M)[C][\text{C}] (M)
2525020{}2020{}2040{}4
5050040{}4040{}4020{}2

Buna göre, bu denge sistemi ile ilgili;

I. Tepkime ekzotermiktir (ısı veren).
II. Sıcaklık artırıldığında hem ileri hem de geri tepkime hızları artmıştır.
III. Sıcaklık düşürüldüğünde toplam molekül sayısı artar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

Tepkime ekzotermiktir ve sıcaklık artışı hem ileri hem de geri tepkime hızlarını artırır, bu nedenle 'I ve II' öncülleri doğrudur.
Verilen derişim değerleriyle hesaplanan denge sabitleri (25∘C25^\circ\text{C}'de Kc=10K_c = 10, 50∘C50^\circ\text{C}'de Kc=125K_c = 1{}25) sıcaklık artışıyla KcK_c'nin küçüldüğünü gösterir. Bu durum tepkimenin ekzotermik olduğunu kanıtlar. Sıcaklık artışı hem ileri hem de geri tepkime hızını her zaman artırır. Dolayısıyla 'I ve II' öncülleri doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Verilen iki farklı sıcaklık için denge sabiti (KcK_c) değerlerini hesaplayınız.
25∘C25^\circ\text{C}'de Kc1=[C][A][B]=0402×02=10K_{c1} = \frac{[\text{C}]}{[\text{A}][\text{B}]} = \frac{0{}4}{0{}2 \times 0{}2} = 10 olur. 50∘C50^\circ\text{C}'de Kc2=[C][A][B]=0204×04=125K_{c2} = \frac{[\text{C}]}{[\text{A}][\text{B}]} = \frac{0{}2}{0{}4 \times 0{}4} = 1{}25 olur.
Sıcaklığın denge sabitine etkisini görerek tepkimenin entalpi işaretini belirlemek.
2
Sıcaklık artışı ile KcK_c arasındaki ilişkiyi kullanarak tepkimenin ısı yönünü belirleyiniz.
Sıcaklık arttığında (25∘C→50∘C25^\circ\text{C} \rightarrow 50^\circ\text{C}) denge sabiti küçülmüştür (10→12510 \rightarrow 1{}25). Bu durum tepkimenin ekzotermik (ısı veren) olduğunu gösterir. I. öncül doğrudur.
Le Chatelier ilkesine göre ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırarak denge sabitini küçültür.
3
Sıcaklık artışının ileri ve geri tepkime hızlarına etkisini değerlendiriniz.
Sıcaklık artışı hem ileri hem de geri tepkime hızını artırır. II. öncül doğrudur.
Sıcaklık artışı, tepkime endotermik veya ekzotermik olsun, taneciklerin kinetik enerjisini ve etkin çarpışma sayısını artırarak hız sabitlerini ve hızları her zaman artırır.
4
Sıcaklığın düşürülmesinin denge yönüne ve toplam molekül sayısına etkisini belirleyiniz.
Sıcaklık düşürüldüğünde denge ürünler tarafına kayar. Girenlerde 2 mol gaz, ürünlerde 1 mol gaz bulunduğundan denge ürünlere kaydıkça toplam molekül sayısı azalır. III. öncül yanlıştır.
Ekzotermik tepkimelerde sıcaklığın düşürülmesi sistemi ısı açığa çıkaracak yöne (ürünler yönüne) kaydırır.

Key Concept

Sıcaklık değişiminin denge sabitine (KcK_c), tepkime hızlarına ve denge yönüne etkisi Le Chatelier ilkesi çerçevesinde açıklanır.
Question 37Question →

2 L2\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı bir kaba belirli bir sıcaklıkta 1,5 mol CaCO3(k)1,5\text{ mol } CaCO_3(k) maddesi konuluyor. Tepkime aynı sıcaklıkta,

CaCO3(k)⇌CaO(k)+CO2(g)CaCO_3(k) \rightleftharpoons CaO(k) + CO_2(g)

denklemine göre dengeye ulaştığında kapta 0,5 mol CO2(g)0,5\text{ mol } CO_2(g) bulunduğu belirleniyor.

Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) aşağıdakilerden hangisidir?

Show answer & explanation

Answer: 0,25

Answer

Denge sabiti değeri 0,25'tir.
Tepkimede yer alan maddelerden CaCO3CaCO_3 ve CaOCaO katı fazda, CO2CO_2 ise gaz fazındadır. Heterojen denge bağıntısına katılar yazılmadığından denge bağıntısı Kc=[CO2]K_c = [CO_2] şeklindedir. Dengedeki CO2CO_2 gazının derişimi [CO2]=0,5 mol/2 L=0,25 M[CO_2] = 0,5\text{ mol} / 2\text{ L} = 0,25\text{ M} olduğundan, denge sabiti değeri 0,25 olarak bulunur.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime denklemine göre denge bağıntısı yazılır.
Kc=[CO2]K_c = [CO_2]
Heterojen denge tepkimelerinde katı fazdaki maddeler (CaCO3(k)CaCO_3(k) ve CaO(k)CaO(k)) derişimleri sabit kabul edildiğinden denge bağıntısında yer almazlar.
2
Dengedeki CO2(g)CO_2(g) maddesinin molar derişimi hesaplanır.
[CO2]=nV=0,5 mol2 L=0,25 M[CO_2] = \frac{n}{V} = \frac{0,5\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0,25\text{ M}
Denge bağıntısında maddelerin mol sayıları yerine molar derişimleri (mol/Lmol/L) kullanılmalıdır.
3
Bulunan derişim değeri denge bağıntısında yerine yazılarak KcK_c hesaplanır.
Kc=0,25K_c = 0,25
KcK_c bağıntısı doğrudan CO2CO_2 gazının molar derişimine eşittir.

Key Concept

Denge Sabiti (Kc) Hesaplamaları
Question 38Question →

273 °C sıcaklıkta, 22,4 litrelik sabit hacimli kapalı bir kapta 1,6 mol N2O4(g)N_2O_4(g) gazı bulunmaktadır. Sabit sıcaklıkta sistem,

N2O4(g)⇌2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)

tepkimesine göre dengeye ulaştığında kaptaki toplam basınç 4 atm olarak ölçülmektedir.

Buna göre, bu denge tepkimesiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

(R = 22,4/273 L·atm/(mol·K) alınız.)

Show answer & explanation

Answer: Derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değeri 142\frac{1}{42}'dir.

Answer

Derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değerinin 142\frac{1}{42} olduğunu belirten seçenek doğrudur.
Denge anındaki toplam mol sayısı ideal gaz denkleminden 2 mol olarak bulunur. Tepkime stokiyometrisine göre başlangıçtaki 1,6 mol N2O4N_2O_4'ün 0,4 molü ayrışarak dengede 1,2 mol N2O4N_2O_4 ve 0,8 mol NO2NO_2 gazı oluşturur. Hacim 22,4 L olduğundan maddelerin denge derişimleri sırasıyla 356\frac{3}{56} M ve 128\frac{1}{28} M olur. Kc=[NO2]2[N2O4]K_c = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} bağıntısından Kc=142K_c = \frac{1}{42} olarak doğru hesaplanır.

Step-by-Step Solution

1
Sıcaklığın Kelvin birimine dönüştürülmesi ve ideal gaz denklemi kullanılarak denge anındaki toplam gaz mol sayısının bulunması.
T=273+273=546 KT = 273 + 273 = 546 \text{ K}. P⋅V=ntop⋅R⋅T  ⟹  4⋅22,4=ntop⋅22,4273⋅546  ⟹  ntop=2 molP \cdot V = n_{\text{top}} \cdot R \cdot T \implies 4 \cdot 22,4 = n_{\text{top}} \cdot \frac{22,4}{273} \cdot 546 \implies n_{\text{top}} = 2 \text{ mol}.
Denge anındaki maddelerin miktarlarını belirleyebilmek için kaptaki toplam gaz mol sayısını bulmamız gerekir.
2
Tepkime stokiyometrisi kullanılarak dengedeki maddelerin mol sayılarının hesaplanması.
N2O4(g)⇌2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) başlangıçta 1,6 mol N2O4N_2O_4 varken xx mol harcanırsa dengede 1,6−x1,6 - x mol N2O4N_2O_4 ve 2x2x mol NO2NO_2 olur. Toplam mol sayısı: 1,6−x+2x=1,6+x=2  ⟹  x=0,4 mol1,6 - x + 2x = 1,6 + x = 2 \implies x = 0,4 \text{ mol}. Buradan dengede 1,2 mol N2O41,2 \text{ mol } N_2O_4 ve 0,8 mol NO20,8 \text{ mol } NO_2 bulunur.
Denge sabiti hesaplamalarında kullanılacak dengedeki madde miktarlarını belirlemek.
3
Dengedeki maddelerin derişimlerinin (molarite) hesaplanması.
[N2O4]=1,222,4=356 M[N_2O_4] = \frac{1,2}{22,4} = \frac{3}{56} \text{ M} ve [NO2]=0,822,4=128 M[NO_2] = \frac{0,8}{22,4} = \frac{1}{28} \text{ M}.
Derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) bağıntısında yer alan derişim değerlerini elde etmek.
4
KcK_c bağıntısının yazılması ve değerlerin yerine konularak hesaplanması.
Kc=[NO2]2[N2O4]=(128)2356=1784⋅563=142K_c = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]} = \frac{(\frac{1}{28})^2}{\frac{3}{56}} = \frac{1}{784} \cdot \frac{56}{3} = \frac{1}{42}.
İstenen derişimler cinsinden denge sabitini bulmak.
5
KpK_p değerinin kısmi basınçlar kullanılarak doğrulanması ve Kp−KcK_p - K_c ilişkisinin kontrol edilmesi.
P(N2O4)=1,22⋅4=2,4 atmP(N_2O_4) = \frac{1,2}{2} \cdot 4 = 2,4 \text{ atm}, P(NO2)=0,82⋅4=1,6 atmP(NO_2) = \frac{0,8}{2} \cdot 4 = 1,6 \text{ atm}. Kp=1,622,4=1615 atmK_p = \frac{1,6^2}{2,4} = \frac{16}{15} \text{ atm}. Kp=Kc(RT)Δn  ⟹  1615=Kc⋅(22,4273⋅546)1=Kc⋅44,8  ⟹  Kc=1615⋅44,8=142K_p = K_c(RT)^{\Delta n} \implies \frac{16}{15} = K_c \cdot (\frac{22,4}{273} \cdot 546)^1 = K_c \cdot 44,8 \implies K_c = \frac{16}{15 \cdot 44,8} = \frac{1}{42}.
Hesaplamaların tutarlılığını ve Kp−KcK_p - K_c ilişkisini teyit etmek.

Key Concept

Kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) ile derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) arasındaki ilişki Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülüyle kurulur. Burada Δn\Delta n, gaz fazındaki ürünlerin katsayıları toplamından girenlerin katsayıları toplamının çıkarılmasıyla elde edilir.
Question 39Question →

Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleştirilen heterojen bir denge tepkimesinde yer alan saf katı ve saf sıvıların, denge kurulana kadar geçen sürede madde miktarları (mol sayıları) değişmediği için bu maddelerin derişimleri sabit kalır ve derişimler cinsinden denge bağıntısına (KcK_c) yazılmazlar.

Show answer & explanation

Answer: False

Answer

Verilen ifade yanlıştır. Saf katı ve saf sıvıların denge bağıntısına yazılmama gerekçesi madde miktarlarının (mol sayılarının) değişmemesi değil, tepkime süresince molar derişimlerinin (birim hacimdeki mol sayılarının) sabit kalmasıdır.
İfade yanlıştır çünkü saf katı ve sıvıların tepkime süresince madde miktarları (mol sayıları) azalır ya da artar; ancak bu maddelerin yoğunlukları ve dolayısıyla molar derişimleri değişmediği için denge bağıntısında yer almazlar.

Step-by-Step Solution

1
Derişimler cinsinden denge bağıntısının (KcK_c) tanımını ve bağıntıda yer alan maddelerin özelliklerini değerlendirin.
KcK_c bağıntısı, tepkimede yer alan ve derişimleri (birim hacimdeki madde miktarları) değişken olan türlerin (gazlar ve sulu çözeltideki maddeler) derişimleri cinsinden yazılır.
Denge bağıntısının temel yazım kuralını belirlemek için.
2
Tepkime sürecinde saf katı ve saf sıvıların mol sayısı ve hacim ilişkisini inceleyin.
Tepkime ilerledikçe katı ve sıvıların kütleleri ve mol sayıları (nn) değişir. Ancak saf bir maddenin mol sayısı azaldığında kapladığı hacim (VV) de doğru orantılı olarak azalır.
Miktar değişiminin derişim üzerindeki net etkisini görmek için.
3
Yoğunluk (dd) ve mol kütlesi (MAM_A) ilişkisini kullanarak derişim formülünü oluşturun.
Saf maddelerin derişimi [Katı/Sıvı]=nV=dMA[Katı/Sıvı] = \frac{n}{V} = \frac{d}{M_A} şeklindedir. Sabit sıcaklıkta saf maddelerin yoğunluğu (dd) ve mol kütlesi (MAM_A) sabit olduğundan derişimleri de sabit kalır.
Denge bağıntısında yer almama nedeninin miktar değil derişim sabitliği olduğunu açıklamak için.

Key Concept

Saf katı ve saf sıvıların derişimlerinin sabitliği
Estimated Time:1m 30s
Question 40Question →

Sabit sıcaklıkta gaz fazında gerçekleşen N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) tepkimesinin kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) ile derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) arasındaki ilişkiyi veren bağıntı Kp=Kc(RT)−2K_p = K_c(RT)^{-2} şeklinde midir?

Show answer & explanation

Answer: True

Answer

İfade doğrudur. N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) tepkimesi için Δn=−2\Delta n = -2 olup, denge sabitleri arasındaki ilişki Kp=Kc(RT)−2K_p = K_c(RT)^{-2} şeklindedir.
Verilen tepkimenin Δn\Delta n değeri −2-2 olduğu için Kp−KcK_p - K_c ilişkisi doğru verilmiştir.

Step-by-Step Solution

1
Tepkime denklemindeki gaz fazındaki maddelerin katsayılarını belirlemek.
Ürünlerdeki gaz katsayısı 2 (NH3NH_3), girenlerdeki gaz katsayıları toplamı ise 1+3=41 + 3 = 4 (N2N_2 ve H2H_2).
Kp−KcK_p-K_c bağıntısındaki Δn\Delta n hesabında sadece gaz fazındaki maddelerin katsayıları dikkate alınır.
2
Δn\Delta n değerini hesaplamak.
Δn=2−4=−2\Delta n = 2 - 4 = -2 olarak bulunur.
Δn\Delta n, ürünlerin gaz fazındaki katsayıları toplamından girenlerin gaz fazındaki katsayıları toplamı çıkarılarak hesaplanır.
3
Bulunan Δn\Delta n değerini Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülünde yerine koymak.
Kp=Kc(RT)−2K_p = K_c(RT)^{-2} bağıntısı elde edilir.
İlgili tepkimenin denge sabitleri arasındaki ilişkiyi bulmak için Δn\Delta n değeri formülde üs olarak yazılır.

Key Concept

Kısmi Basınçlar Cinsinden Denge Sabiti (KpK_p) ve Kp−KcK_p-K_c İlişkisi
Estimated Time:1m 0s
PreviousPage 2 / 6Next