Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorLe Chatelier İlkesi: Derişim Etkisi

Belirli bir sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonlu bir kapta;

$CaCO3(k)+2HF(g)⇌CaF2(k)+H2O(g)+CO2(g)\text{CaCO}_3(\text{k}) + 2\text{HF}(\text{g}) \rightleftharpoons \text{CaF}_2(\text{k}) + \text{H}_2\text{O}(\text{g}) + \text{CO}_2(\text{g})

tepkimesi dengededir. Sıcaklık sabit tutularak kaba bir miktar HF(g)\text{HF}(\text{g}) eklenip sistemin yeniden dengeye gelmesi sağlanıyor.

Buna göre, yeni dengede başlangıç durumuna göre meydana gelen değişimlerle ilgili;

I. HF(g)\text{HF}(\text{g}) gazının derişimi değişmez.
II. Kaptaki toplam katı kütlesi azalır.
III. Tepkimenin denge sabiti (KcK_c) değeri artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?
(CaCO3=100 g/mol, CaF2=78 g/mol)(\text{CaCO}_3 = 100\text{ g/mol},\ \text{CaF}_2 = 78\text{ g/mol})

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    Yalnız II
  3. I ve IICevap
  4. D
    II ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

Sürtünmesiz hareketli pistonlu kapta gerçekleşen bu tepkimede, sıcaklık sabit tutulduğundan denge sabiti (KcK_c) değişmez. Gaz fazındaki maddelerin katsayıları girenler ve ürünler tarafında eşit olduğundan ve toplam basınç sabit kaldığından, yeni dengede gaz derişimleri başlangıçtaki değerlerine geri döner. Tepkime ürünler yönüne kaydığı için kalsiyum karbonat katısı harcanıp kalsiyum florür katısı oluşur; mol kütleleri farkından dolayı toplam katı kütlesi azalır. Bu nedenle doğru olan ifadeler hidrojen florür derişiminin değişmemesi ve katı kütlesinin azalmasıdır.
Doğru seçenekte belirtildiği gibi, sürtünmesiz pistonlu kapta toplam gaz derişimi sabit kalmak zorundadır. Tepkimenin gaz fazındaki giren ve ürün katsayıları eşit olduğundan, denge sabiti ifadesi çözüldüğünde tüm gazların denge derişimlerinin ilk duruma eşit çıktığı görülür. Aynı zamanda denge sağa kaydığı için mol kütlesi büyük olan kalsiyum karbonat katısı harcanıp mol kütlesi küçük olan kalsiyum florür katısı oluştuğundan toplam katı kütlesi azalır.

Adım Adım Çözüm

1
Sürtünmesiz hareketli pistonlu kapta basınç-deri��im ilişkisini kurmak.
Sürtünmesiz hareketli pistonlu kaplarda toplam basınç (PTP_T) sabittir. Sıcaklık (TT) da sabit olduğundan, gaz fazındaki maddelerin toplam molar derişimi [Gas]toplam=PTRT[\text{Gas}]_{\text{toplam}} = \frac{P_T}{RT} sabit kalır.
Sisteme yapılan etki sonucunda gazların toplam derişiminin nasıl etkileneceğini belirlemek.
2
Matematiksel olarak gaz derişimlerinin değişimini incelemek.
Kc=[H2O][CO2][HF]2K_c = \frac{[\text{H}_2\text{O}][\text{CO}_2]}{[\text{HF}]^2} bağıntısında [H2O]=[CO2]=x[\text{H}_2\text{O}] = [\text{CO}_2] = x olsun. Bu durumda [HF]=[Gas]toplam−2x[\text{HF}] = [\text{Gas}]_{\text{toplam}} - 2x olur. Bağıntı Kc=x2([Gas]toplam−2x)2K_c = \frac{x^2}{([\text{Gas}]_{\text{toplam}} - 2x)^2} haline gelir. Sıcaklık sabit olduğundan KcK_c sabittir, [Gas]toplam[\text{Gas}]_{\text{toplam}} da sabit olduğundan xx değeri ve dolay��sıyla [HF][\text{HF}] derişimi değişmez. I. ifade doğrudur.
Derişim etkisinin Le Chatelier ilkesine göre son durumdaki derişim değerlerini nasıl etkilediğini bulmak.
3
Tepkime yönüne göre katı kütlelerindeki değişimi hesaplamak.
Kaba HF(g)\text{HF}(\text{g}) eklenmesiyle denge ürünler lehine kayar. Neticede 1 mol CaCO3(k)1\text{ mol } \text{CaCO}_3(\text{k}) (100 g100\text{ g}) harcanırken 1 mol CaF2(k)1\text{ mol } \text{CaF}_2(\text{k}) (78 g78\text{ g}) oluşur. Katı kütlesindeki net değişim 78−100=−22 g/mol78 - 100 = -22\text{ g/mol} olur, yani katı kütlesi azalır. II. ifade doğrudur.
Tepkime yönünün katı fazdaki maddelerin kütlesine olan net etkisini belirlemek.
4
Denge sabitinin sıcaklıkla ilişkisini değerlendirmek.
Denge sabiti (KcK_c) yalnızca sıcaklık değişimi ile değişir. Sıcaklık sabit tutulduğundan KcK_c değişmez. III. ifade yanlıştır.
Denge sabitinin değişip değişmediğini doğrulamak.

Anahtar Kavram

Sürtünmesiz hareketli pistonlu kaplarda gerçekleşen Δngaz=0\Delta n_{\text{gaz}} = 0 tepkimelerinde sıcaklık sabitken yapılan derişim etkileri gaz derişimlerini değiştiremez; denge sadece madde miktarlarını (mollerini) değiştirerek yeniden kurulur.
Bu soruyu puanla

Konular

Le Chatelier İlkesi: Derişim Etkisi

Bu konudan daha fazla soru