Examkin

Soru

Zorluk: ZorGaz Karışımları ve Kısmi Basınç

Şekildeki sabit sıcaklıktaki sistemde, 3 L3\text{ L} hacimli birinci kapta 40 atm4{}0\text{ atm} basınçta CO\text{CO} gazı, 2 L2\text{ L} hacimli ikinci kapta ise 50 atm5{}0\text{ atm} basınçta O2\text{O}_2 gazı bulunmaktadır.

Kaplar arasındaki M musluğu açılarak gazların sabit sıcaklıkta tamamen karışması sağlanıyor. Daha sonra karışım elektrik kıvılcımı ile;

2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)2\text{CO}(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g)

tepkimesine göre tam verimle reaksiyona sokuluyor.

Tepkime tamamlandıktan sonra sistem başlangıç sıcaklığına döndürüldüğüne göre, son durumda kaptaki CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncı kaç atm\text{atm} olur?

Cevap: 2.4 atm

Cevap

Tepkime tamamlanıp sistem başlangıç sıcaklığına döndürüldüğünde, kaptaki CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncı 24 atm2{}4\text{ atm} olur.
Gazların başlangıç mol oranları basınç ve hacim çarpımlarından sırasıyla 1212 ve 1010 birim olarak bulunur. 2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)2\text{CO}(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g) tepkimesine göre 1212 birim CO\text{CO} gazının tamamı harcandığında 1212 birim CO2\text{CO}_2 gazı oluşur. Bu gaz 5 L5\text{ L}'lik toplam hacme yayıldığından, son durumdaki kısmi basıncı 12/5=24 atm12 / 5 = 2{}4\text{ atm} olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Gazların başlangıç mol sayıları ile doğru orantılı olan P⋅VP \cdot V çarpımlarını hesaplama
nCO∝40 atm×3 L=12n_{\text{CO}} \propto 4{}0\text{ atm} \times 3\text{ L} = 12 birim mol, nO2∝50 atm×2 L=10n_{\text{O}_2} \propto 5{}0\text{ atm} \times 2\text{ L} = 10 birim mol.
Sabit sıcaklıkta ideal gazların mol sayıları, basınç ve hacim değerlerinin çarpımı (P⋅VP \cdot V) ile doğru orantılıdır.
2
Tepkime denklemi üzerinden tam verimli reaksiyon sonucu kapta bulunan gaz miktarlarını belirleme
Tepkime denklemine göre: 2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)2\text{CO}(g) + \text{O}_2(g) \rightarrow 2\text{CO}_2(g). 1212 birim CO\text{CO} gazının tamamı harcanırken, 66 birim O2\text{O}_2 gazı tüketilir ve 1212 birim CO2\text{CO}_2 gazı oluşur. Artan O2\text{O}_2 gazı 10−6=410 - 6 = 4 birimdir.
Tam verimli tepkimelerde reaktiflerden en az biri tamamen tükenir. Katsayılar oranına göre (2:12:1), 1212 birim CO\text{CO}'yu tüketmek için 66 birim O2\text{O}_2 gerekir ve reaktiflerden CO\text{CO} sınırlayıcı bileşendir.
3
Toplam hacmi kullanarak CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncını hesaplama
PCO2=12 birim mol5 L=24 atmP_{\text{CO}_2} = \frac{12\text{ birim mol}}{5\text{ L}} = 2{}4\text{ atm}.
Musluk açıldığında gazların yayıldığı toplam hacim Vtoplam=3 L+2 L=5 LV_{\text{toplam}} = 3\text{ L} + 2\text{ L} = 5\text{ L} olur. Kısmi basınç Pi=ni⋅R⋅TVtoplamP_i = \frac{n_i \cdot R \cdot T}{V_{\text{toplam}}} formülüyle doğrudan hesaplanabilir.

Anahtar Kavram

Gaz karışımlarında tepkime öncesi ve sonrası kısmi basınçların Dalton Yasası ve tepkime stokiyometrisi ile hesabı
Bu soruyu puanla

Konular

Gaz Karışımları ve Kısmi Basınç

Bu konudan daha fazla soru