Examkin

Soru

Zorluk: ZorKaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Alçalması
Dış basıncın 1 atm1\text{ atm} olduğu bir ortamda, 400 g400\text{ g} saf su içerisinde 0,6 mol0,6\text{ mol} HCl\text{HCl} asidi tamamen çözülerek bir sulu çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltiye 0,2 mol0,2\text{ mol} Mg\text{Mg} katısı ekleniyor ve tam verimle gerçekleşen,
Mg(k)+2HCl(suda)→MgCl2(suda)+H2(g)\text{Mg}(k) + 2\text{HCl}(suda) \rightarrow \text{MgCl}_2(suda) + \text{H}_2(g)
tepkimesi tamamlanıyor.

Buna göre, tepkime sonrasında elde edilen yeni çözeltinin aynı ortamdaki kaynama noktası kaç ∘C^\circ\text{C}'dir?

(Eklenen katının çözelti hacmini değiştirmediği, suyun buharlaşmasının ihmal edildiği ve oluşan H2\text{H}_2 gazının çözeltiyi terk ettiği varsayılacaktır. H2OH_2O için kaynama noktası yükselmesi sabiti, Kk=0,52 ∘C/mK_k = 0,52\text{ }^\circ\text{C}/m'dir. HCl\text{HCl} ve MgCl2\text{MgCl}_2'nin suda tamamen iyonlaştığı kabul edilecektir.)

Cevap: 101.3 °C

Cevap

Tepkime sonrasında elde edilen yeni çözeltinin 1 atm1\text{ atm} dış basınçtaki kaynama noktası 101,3 ∘C101,3\text{ }^\circ\text{C} olarak bulunur.
Doğru yanıt olan 101,3 °C değeri; Mg katısının HCl ile tam verimli tepkimesi sonucu artan HCl (0,2 mol) ve oluşan MgCl₂ (0,2 mol) elektrolitlerinin sulu ortamda tamamen iyonlaşarak toplamda 1,0 mol iyon oluşturması, bu iyonların 0,4 kg suda 2,5 molal iyon derişimi yapması ve suyun kaynama noktasını 1,3 °C yükseltmesiyle elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime denklemi üzerinden sınırlayıcı bileşen belirlenir ve artan ile oluşan maddelerin mol sayıları hesaplanır.
Tepkime sonunda 0,2 mol0,2\text{ mol} MgCl2\text{MgCl}_2 tuzu oluşur, 0,2 mol0,2\text{ mol} HCl\text{HCl} asidi artar ve 0,2 mol0,2\text{ mol} H2\text{H}_2 gazı ortamdan uzaklaşır.
Kolligatif özellikleri belirleyen, çözeltide kalan taneciklerin (iyonların) mol sayısıdır. Bu yüzden tepkime sonrasındaki nihai madde miktarlarını bulmamız gerekir.
2
Çözeltide kalan maddelerin tamamen iyonlaşacağını dikkate alarak, çözeltideki toplam iyon mol sayısını hesaplamak.
Toplam iyon mol sayısı 1,0 mol1,0\text{ mol} olarak bulunur. (Artan HCl\text{HCl}'den 0,2×2=0,4 mol0,2 \times 2 = 0,4\text{ mol} iyon, oluşan MgCl2\text{MgCl}_2'den 0,2×3=0,6 mol0,2 \times 3 = 0,6\text{ mol} iyon gelir.)
Kaynama noktası yükselmesi, çözünmüş taneciklerin (iyonlerin) toplam derişimiyle (molalitesiyle) doğru orantılıdır.
3
Çözeltideki iyonların toplam molalitesini (mm) hesaplamak.
m=1,0 mol0,4 kg=2,5 mm = \frac{1,0\text{ mol}}{0,4\text{ kg}} = 2,5\text{ m}
Molalite, 1 kg1\text{ kg} çözücüde çözünmüş olan taneciklerin mol sayısıdır. Suyun kütlesi 400 g=0,4 kg400\text{ g} = 0,4\text{ kg}'dır.
4
Kaynama noktası yükselme miktarını (ΔTk\Delta T_k) ve çözeltinin kaynama noktasını hesaplamak.
ΔTk=Kk×m=0,52×2,5=1,3 ∘C\Delta T_k = K_k \times m = 0,52 \times 2,5 = 1,3\text{ }^\circ\text{C} yükselme gerçekleşir. Yeni kaynama noktası 100+1,3=101,3 ∘C100 + 1,3 = 101,3\text{ }^\circ\text{C} olur.
Saf suyun 1 atm1\text{ atm} basınçta kaynama noktası 100 ∘C100\text{ }^\circ\text{C}'dir. Çözelti bu sıcaklığın ΔTk\Delta T_k kadar üzerinde kaynar.

Anahtar Kavram

Tepkimeli Çözeltilerde Kaynama Noktası Yükselmesi (Ebüliyoskopi)

Alternatif Yöntem

Toplam iyon mol sayısını bulmak için spektatör (seyirci) iyonlar da doğrudan sayılabilir. Tepkimeye girmeyen Cl⁻ iyonlarının mol sayısı başlangıçtaki HCl miktarından dolayı sabit kalıp 0,6 mol'dür. Mg²⁺ iyonları 0,2 mol oluşmuştur. Ortamda kalan H⁺ iyonları ise başlangıçtaki 0,6 molden tepkimeye giren 0,4 mol çıkarılarak 0,2 mol bulunur. Toplam iyon mol sayısı = 0,6 (Cl⁻) + 0,2 (Mg²⁺) + 0,2 (H⁺) = 1,0 mol olur.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Alçalması

Bu konudan daha fazla soru