Examkin

Soru

Zorluk: ZorDenge Kesri (Qc) ve Tepkime Yönünün Belirlenmesi
Belirli bir sıcaklıkta,
N2O4(g)⇌2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)
tepkimesinin derişimler cinsinden denge sabiti Kc=04K_c = 0{}4'tür. Aynı sıcaklıkta 2 litrelik2\text{ litrelik} sabit hacimli kapalı bir kaba 10 mol N2O4(g)1{}0\text{ mol } N_2O_4(g) ve 04 mol NO2(g)0{}4\text{ mol } NO_2(g) gazları konuluyor.

Buna göre, bu sistem ile ilgili;

I. Başlangıçta denge kesri (QcQ_c) değeri 0080{}08 olup sistem dengede değildir.
II. Sistem dengeye ulaştığında kapta 08 mol NO2(g)0{}8\text{ mol } NO_2(g) bulunur.
III. Sabit sıcaklıkta kabın hacmi değiştirilirse tepkimenin denge sabiti (KcK_c) değeri de değişir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

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

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur.
Başlangıç derişimleri üzerinden hesaplanan denge kesri (Qc=008Q_c = 0{}08), denge sabitinden (Kc=04K_c = 0{}4) küçük olduğu için sistem dengede değildir ve ürünler yönüne kayar. Denge kurulduğunda NO2(g)NO_2(g) gazının derişimi 04 M0{}4\text{ M} ve mol sayısı 080{}8 olur. Denge sabiti (KcK_c) ise sadece sıcaklıkla değiştiğinden hacim değişimiyle değişmez. Bu nedenle birinci ve ikinci ifadeler doğru, üçüncü ifade yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Kaptaki gazların başlangıç molar derişimlerini hesaplayın.
[N2O4]i=10 mol2 L=05 M[N_2O_4]_i = \frac{1{}0\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0{}5\text{ M} ve [NO2]i=04 mol2 L=02 M[NO_2]_i = \frac{0{}4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0{}2\text{ M} olarak bulunur.
Denge kesri ve denge hesaplamaları mol sayıları üzerinden değil, molar derişimler üzerinden yapılmalıdır.
2
Başlangıç derişimlerini kullanarak denge kesrini (QcQ_c) hesaplayın ve sistemin dengede olup olmadığını belirleyin.
Qc=[NO2]i2[N2O4]i=(02)205=008Q_c = \frac{[NO_2]_i^2}{[N_2O_4]_i} = \frac{(0{}2)^2}{0{}5} = 0{}08 bulunur. Qc<KcQ_c < K_c (008<040{}08 < 0{}4) olduğu için sistem dengede değildir ve dengeye ulaşmak için ürünler (sağ) yönüne kayar.
Denge kesrinin denge sabitinden küçük olması, ürün derişiminin denge durumuna göre az olduğunu ve tepkimenin ürünler lehine ilerleyeceğini gösterir.
3
Tepkime için denge tablosu (başlangıç, değişim, denge) oluşturarak denge derişimlerini belirleyin.
N2O4(g)⇌2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) tepkimesinde değişim miktarı N2O4N_2O_4 için −x-x, NO2NO_2 için +2x+2x olsun. Denge anında [N2O4]=05−x[N_2O_4] = 0{}5 - x ve [NO2]=02+2x[NO_2] = 0{}2 + 2x olur. Kc=(02+2x)205−x=04  ⟹  004+08x+4x2=02−04x  ⟹  4x2+12x−016=0  ⟹  x2+03x−004=0K_c = \frac{(0{}2 + 2x)^2}{0{}5 - x} = 0{}4 \implies 0{}04 + 0{}8x + 4x^2 = 0{}2 - 0{}4x \implies 4x^2 + 1{}2x - 0{}16 = 0 \implies x^2 + 0{}3x - 0{}04 = 0 denkleminden x=01 Mx = 0{}1\text{ M} bulunur.
Denge sabiti bağıntısı kullanılarak sistemin yeni dengeye ulaştığı andaki derişim değişim miktarı (xx) hesaplanır.
4
Denge anındaki NO2NO_2 gazının mol sayısını hesaplayın.
Denge anında [NO2]=02+2(01)=04 M[NO_2] = 0{}2 + 2(0{}1) = 0{}4\text{ M} olur. Mol sayısı ise n(NO2)=04 M×2 L=08 moln(NO_2) = 0{}4\text{ M} \times 2\text{ L} = 0{}8\text{ mol} olarak hesaplanır.
Denge derişiminden mol sayısına geçiş yapmak için molarite formülü (n=M×Vn = M \times V) kullanılır.
5
Hacim değişiminin denge sabitine etkisini değerlendirin.
Denge sabiti (KcK_c) yalnızca sıcaklıkla değişir. Sabit sıcaklıkta kabın hacminin değiştirilmesi denge sabitinin sayısal değerini etkilemez.
Denge sabiti termodinamik olarak sadece sıcaklığa bağlı bir büyüklüktür.

Anahtar Kavram

Denge kesri (QcQ_c) hesaplanarak tepkime yönünün belirlenmesi ve yeni denge derişimlerinin/mollarının hesaplanması.

Alternatif Yöntem

Dengenin kayacağı yönü belirlemek için nitel olarak Le Chatelier ilkesi de kullanılabilir ancak nicel hesaplamalar için denge kesri (QcQ_c) formülü zorunludur.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Denge Kesri (Qc) ve Tepkime Yönünün Belirlenmesi

Bu konudan daha fazla soru