Tüm alıştırma soruları

Soru 3401Soru →

Aşağıda şeması verilen derişim hücresinde sabit sıcaklıkta anot yarı hücresindeki çözeltinin hacmi, saf su eklenerek 10 katına çıkarılmaktadır.

Buna göre, yeni durumda hücre potansiyeli $0,0888\text{ V}$ olur.
(Nernst eşitliğindeki sabiti $0,0592$ alınız.)

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Sabit sıcaklıkta anot yarı hücresindeki çözeltinin hacmi saf su eklenerek 10 katına çıkarıldığında hücre potansiyeli

0,0888\text{ V}

olur.

Derişim hücresinde seyreltik olan I. yarı hücre anottur. Saf su eklenerek hacmi 10 katına çıkarıldığında derişimi

0,001\text{ M}

olur. Nernst eşitliğinde

n=2

değeri yerine yazılarak hesaplama yapıldığında pil potansiyeli

0,0888\text{ V}

olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Derişim hücresindeki anot ve katot yarı hücrelerini belirleme.

I. yarı hücre seyreltik (

0,01\text{ M}

) olduğundan anot, II. yarı hücre derişik (

1,0\text{ M}

) olduğundan katottur.

Derişim hücrelerinde derişimi küçük olan yarı hücre anot, büyük olan ise katottur.

2

Anot yarı hücresindeki yeni derişimi hesaplama.

Anot hücresinin hacmi 10 katına çıkarıldığında

Zn^{2+}

iyon derişimi

0,01\text{ M}

'dan

0,001\text{ M}

(

10^{-3}\text{ M}

)'a düşer.

Molarite ve hacim ters orantılıdır (

M_1 \cdot V_1 = M_2 \cdot V_2

).

3

Nernst eşitliğini uygulayarak pil potansiyelini hesaplama.

E_{pil} = 0 - \frac{0,0592}{2} \log\left(\frac{10^{-3}}{1,0}\right) = -0,0296 \times (-3) = 0,0888\text{ V}

.

Çinko iyonunun yükseltgenme/indirgenme tepkimesinde aktarılan elektron sayısı (

n

) 2'dir.

Anahtar Kavram

Derişim hücrelerinde anot/katot tayini ve Nernst eşitliği kullanılarak pil potansiyelinin hesaplanması.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3402Soru →

Gaz fazında gerçekleşen üç basamaklı mekanizmalı bir tepkimenin basamaklarına ait ileri aktifleşme enerjisi ( $E_{ai}$ ) ve tepkime entalpisi ( $\Delta H$ ) değerleri tabloda verilmiştir:

Basamak	İleri Aktifleşme Enerjisi ( $E_{ai}$ )	Tepkime Entalpisi ( $\Delta H$ )
I. Basamak	$75\text{ kJ/mol}$	$-30\text{ kJ/mol}$
II. Basamak	$110\text{ kJ/mol}$	$+40\text{ kJ/mol}$
III. Basamak	$50\text{ kJ/mol}$	$-80\text{ kJ/mol}$

Buna göre, bu tepkime basamaklarının geri tepkime hızlarını aynı koşullarda yavaştan hızlıya doğru s��ralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Geri tepkime hızlarının yavaştan hızlıya doğru sıralanışı III. Basamak, I. Basamak, II. Basamak şeklindedir.

Geri tepkime hızlarını karşılaştırmak için her bir basamağın geri aktifleşme enerjisini (

E_{ag}

) hesaplamamız gerekir.

\Delta H = E_{ai} - E_{ag}

bağıntısından; I. basamak için

E_{ag1} = 105\text{ kJ/mol}

, II. basamak için

E_{ag2} = 70\text{ kJ/mol}

ve III. basamak için

E_{ag3} = 130\text{ kJ/mol}

bulunur. Aktifleşme enerjisi en büyük olan III. basamağın geri hızı en yavaş, aktifleşme enerjisi en küçük olan II. basamağın geri hızı en hızlıdır. Bu nedenle yavaştan hızlıya doğru sıralama III, I, II şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1

Her bir basamağın geri aktifleşme enerjisini (

E_{ag}

) bulmak için

\Delta H = E_{ai} - E_{ag}

formülünü uygulayınız.

I. Basamak için:

-30 = 75 - E_{ag1} \Rightarrow E_{ag1} = 105\text{ kJ/mol}

II. Basamak için:

+40 = 110 - E_{ag2} \Rightarrow E_{ag2} = 70\text{ kJ/mol}

III. Basamak için:

-80 = 50 - E_{ag3} \Rightarrow E_{ag3} = 130\text{ kJ/mol}

Bir tepkimenin geri aktifleşme enerjisi, o tepkimenin geri hızını belirleyen temel faktördür.

2

Bulunan geri aktifleşme enerjisi (

E_{ag}

) değerlerini karşılaştırınız.

E_{ag3} (130\text{ kJ/mol}) > E_{ag1} (105\text{ kJ/mol}) > E_{ag2} (70\text{ kJ/mol})

Aktifleşme enerjisi ile tepkime hızı ters orantılıdır.

3

Geri aktifleşme enerjileri ile geri tepkime hızları arasındaki ters orantı ilişkisini kurarak yavaştan hızlıya doğru sıralayınız.

Geri aktifleşme enerjisi en büyük olan III. basamağın geri hızı en yavaş, en küçük olan II. basamağın ise en hızlıdır. Sıralama: III < I < II olur.

Aktivasyon enerjisi engeli ne kadar büyükse, birim zamanda bu engeli aşabilen tanecik sayısı o kadar az olacağından tepkime o kadar yavaş gerçekleşir.

Anahtar Kavram

Çok basamaklı tepkimelerde basamakların hızları, ilgili basamağın aktifleşme enerjisine bağlıdır. Geri tepkime hızı ise geri aktifleşme enerjisi (

E_{ag}

) ile ters orantılıdır. Geri aktifleşme enerjisi

\Delta H = E_{ai} - E_{ag}

ilişkisi kullanılarak hesaplanır.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3403Soru →

Aşağıda verilen kimyasal ve fiziksel olaylar ile bu olayların termodinamik özelliklerine dair açıklamaları en uygun şekilde eşleştiriniz.

Soldaki öğeye tıklayın, sonra eşleşen sağdaki öğeye tıklayın

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Azot gazının yanması yanma tepkimelerinin endotermik istisnasıyla, sodyumun iyonlaşması elektron koparmak için enerji gereken endotermik olayla, buzun erimesi düzensizliğin arttığı fiziksel endotermik değişimle, demirin paslanması ise ekzotermik yavaş yanma olayıyla eşleşir.

Doğru eşleştirmede azot gazının yanması endotermik yanma istisnasıyla, sodyumun birinci iyonlaşması elektron koparmak için enerji gerektiren kimyasal olayla, buzun erimesi düzensizliğin arttığı fiziksel endotermik olayla, demirin paslanması ise ekzotermik yavaş yanmayla eşleştirilmiştir.

Adım Adım Çözüm

1

Azot gazının yanma tepkimesini analiz etme.

Azot gazının (

N_2

) yanması kimyasal bir olaydır. Diğer tüm yanma tepkimeleri ekzotermik iken, azotun yanması endotermiktir.

Azot molekülündeki güçlü azot-azot üçlü bağını (

\text{N}\equiv\text{N}

) kırmak için gereken enerji, bağ oluşumunda açığa çıkan enerjiden büyüktür.

2

Sodyum atomunun iyonlaşma tepkimesini analiz etme.

Gaz fazındaki nötr bir atomdan elektron koparılması (

Na(g) \rightarrow Na^+(g) + e^-

) endotermiktir.

Çekirdeğin elektrona uyguladığı çekim kuvvetini yenmek için dışarıdan enerji verilmesi zorunludur.

3

Buzun erime olayını analiz etme.

Katıdan sıvıya geçiş (

H_2O(k) \rightarrow H_2O(s)

) fizikseldir ve ısı alarak gerçekleşir (endotermik).

Tanecikler daha serbest hareket etmeye başlar, bu da düzensizliği (entropiyi) artırır.

4

Demirin paslanma olayını analiz etme.

Demirin oksijenle tepkimesi paslanmadır, bu bir yavaş yanmadır ve ekzotermiktir.

Azot dışındaki metallerin ve maddelerin oksijenle yanma/oksitlenme tepkimeleri dışarıya ısı verir (ekzotermiktir).

Anahtar Kavram

Fiziksel ve kimyasal olayların endotermik veya ekzotermik olarak sınıflandırılması ve endotermik tepkimelerin genel özellikleri.

Soru 3404Soru →

Gaz fazında gerçekleşen ekzotermik bir denge tepkimesinde sıcaklık düşürüldüğünde, sistemin ürünler lehine hareket etmesi nedeniyle ileri tepkime hızının artacağı, geri tepkime hızının ise azalacağı ifadesi doğru mudur?

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Sıcaklık düşürüldüğünde hem ileri hem de geri tepkime hızları azalır; bu nedenle ifade yanlıştır.

Sıcaklık düşürüldüğünde hem ileri hem de geri tepkime hızları azalır. Ekzotermik tepkimelerde geri tepkimenin aktivasyon enerjisi ileri tepkimeninkinden büyük olduğu için geri tepkime hızı sıcaklık düşüşünden daha fazla etkilenir ve daha çok azalır. Bu durum dengenin ürünler yönüne kaymasına neden olur, ancak ileri hızın arttığı anlamına gelmez. Dolayısıyla verilen ifade yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık düşüşünün hız sabitleri (

k_i

ve

k_g

) üzerindeki etkisini belirlemek.

Sıcaklık azald��ğında taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ve eşik enerjisini aşan etkin çarpışma say��sı azalır. Bu durum, tepkimenin yönünden veya türünden bağımsız olarak hem ileri (

k_i

) hem de geri (

k_g

) tepkime hız sabitlerinin küçülmesine yol açar.

Sıcaklık azalışı, tüm kimyasal tepkimelerin hız sabitlerini azaltan genel bir fiziksel etkidir.

2

Aktivasyon enerjisi ile sıcaklık hassasiyeti ilişkisini kurmak.

Ekzotermik tepkimelerde geri yönün aktivasyon enerjisi (

E_{a,g}

), ileri yönün aktivasyon enerjisinden (

E_{a,i}

) büyüktür. Aktivasyon enerjisi büyük olan tepkime adımları sıcaklık değişimine karşı daha hassastır. Dolayısıyla, sıcaklık düşürüldüğünde geri tepkime hızı (

r_g

) ileri tepkime hızına (

r_i

) kıyasla çok daha keskin bir şekilde azalır.

Arrhenius denklemine göre, aktivasyon enerjisi yüksek olan adımların hız sabitleri sıcaklık değişimlerinden daha fazla etkilenir.

3

Denge yönündeki kaymayı ve yeni denge hızlarını analiz etmek.

Sıcaklık düşüşü anında her iki hız da azalır ancak geri hız çok daha fazla azaldığı için

r_i > r_g

durumu oluşur. Sistem bu dengesizliği gidermek için ürünler yönüne kayar. Yeni denge kurulduğunda ileri ve geri hızlar tekrar eşitlenir (

r_i' = r_g'

), fakat bu hızların değeri ilk dengedeki değerlerinden daha düşüktür.

Le Chatelier ilkesine göre sistem, yapılan etkiyi azaltacak yönde hareket eder; ancak bu hareket başlangıçtaki hız seviyelerine geri dönülmesini veya hızın artmasını sağlamaz.

Anahtar Kavram

Sıcaklık değişiminin denge hızı ve denge yönü üzerindeki net etkisi

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3405Soru →

Sabit sıcaklıkta bulunan $2\text{ L}$ hacimli kapalı bir kapta $0{}3\text{ mol } CH_4$ ve $0{}2\text{ mol } He$ gazları bulunmaktadır. Kaptaki $He$ gazının kısmi basıncı $0{}8\text{ atm}$ olarak ölçülmüştür. Buna göre, kaba aynı sıcaklıkta $0{}5\text{ mol } Ne$ gazı eklendiğinde kaptaki toplam basınç kaç $\text{atm}$ olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 4

Cevap

Son durumda kaptaki toplam basınç

4{}0\text{ atm}

olur.

Dalton Yasası'na göre, sabit hacimli bir kapta sabit sıcaklıkta bulunan gazların kısmi basınçları mol sayılarıyla doğru orantılıdır.

0{}2\text{ mol } He

gazının kısmi basıncı

0{}8\text{ atm}

olduğuna göre, kapta bulunan her

0{}1\text{ mol}

gaz

0{}4\text{ atm}

basınç yapar. Başlangıçta kapta

0{}3\text{ mol } CH_4

ve

0{}2\text{ mol } He

olmak üzere toplam

0{}5\text{ mol}

gaz vardır ve toplam basınç

2{}0\text{ atm}

'dir. Kaba

0{}5\text{ mol } Ne

gazı eklendiğinde kaptaki toplam mol sayısı

1{}0\text{ mol}

olur. Bu durumda son toplam basınç başlangıçtaki toplam basıncın iki katına çıkarak

4{}0\text{ atm}

olur.

Adım Adım Çözüm

1

He gazının kısmi basıncını kullanarak sistemdeki basınç-mol ilişkisini veya başlangıç toplam basıncını bulma.

Başlangıçtaki toplam gaz molü

n_{ilk} = 0{}3 + 0{}2 = 0{}5\text{ mol}

'dür.

0{}2\text{ mol } He

gazı

0{}8\text{ atm}

basınç yapıyorsa,

1\text{ mol}

gaz

4\text{ atm}

basınç yapar. Başlangıç toplam basıncı ise

P_{ilk} = 0{}5\text{ mol} \times 4\text{ atm/mol} = 2{}0\text{ atm}

olarak hesaplanır.

Sabit hacim ve sıcaklıkta gazların kısmi basınçları mol sayılarıyla doğru orantılıdır.

2

Ne gazı eklendikten sonra kaptaki toplam mol sayıs��nı hesaplama.

n_{son} = n_{CH_4} + n_{He} + n_{Ne} = 0{}3 + 0{}2 + 0{}5 = 1{}0\text{ mol}

Eklenen gazla birlikte sistemdeki toplam tanecik (mol) sayısını belirlemek gerekir.

3

Son durumdaki toplam basıncı hesaplama.

Kaptaki son toplam basınç

P_{son} = 1{}0\text{ mol} \times 4\text{ atm/mol} = 4{}0\text{ atm}

olur.

Sıcaklık ve hacim sabit olduğundan, son toplam basınç son toplam mol sayısı ile doğru orantılıdır.

Anahtar Kavram

Gaz karışımlarında kısmi basınç ile mol sayısı arasındaki doğru orantı ilişkisi (Dalton Kısmi Basınçlar Yasası).

Soru 3406Soru →

Sürtünmesiz ideal pistonlu kapalı bir kapta,

2X(g) \rightleftharpoons Y(g) + Z(g) \quad \Delta H < 0

denklemine göre dengede bulunan gaz fazındaki bir sisteme yapılan sıcaklık artışı etkisiyle ilgili 'Yeni kurulan dengede

X(g)

gazının kısmi basıncı ilk denge durumuna göre azalır.' ifadesi doğru mudur?

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

İfade yanlıştır. Tepkime ekzotermik olduğundan sıcaklık artışı dengeyi girenler yönüne kaydırır ve

X

gazının mol sayısını artırır. Tepkimede giren ve ürünlerin gaz katsayıları toplamı eşit olduğundan toplam gaz mol sayısı değişmez. İdeal pistonlu kapta toplam basınç sabit olduğundan, mol sayısı artan

X

gazının kısmi basıncı artar.

İfade yanlıştır. Tepkime ekzotermik olduğundan sıcaklık artırıldığında denge sola (girenler yönüne) kayar ve X gazının mol sayısı artar. Tepkimenin her iki tarafındaki gaz katsayıları toplamı eşit olduğundan toplam mol sayısı değişmez. Sabit basınçlı ideal pistonlu kapta toplam basınç sabit olduğundan, mol kesri artan X gazının kısmi basıncı da artar.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık artışının Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne etkisini belirleme

Tepkime ekzotermik (

\Delta H < 0

) olduğundan, sıcaklığın artırılması dengeyi girenler (sola) yönüne kaydırır.

Le Chatelier ilkesine göre sistem, yapılan sıcaklık artışı etkisini azaltmak için ısıyı harcayacak yönde (endotermik yönde, yani sola doğru) hareket eder.

2

Sıcaklık artışının kaptaki toplam gaz mol sayısına etkisini inceleme

Denge sola kaydığında

2\text{ mol } X

gazı oluşurken

1\text{ mol } Y

ve

1\text{ mol } Z

gazı harcanır.

\Delta n = 0

(

2 - (1+1) = 0

) olduğundan, toplam gaz mol sayısı (

n_T

) değişmez.

Tepkimenin her iki tarafındaki gaz katsayıları toplamı birbirine eşit olduğundan, dengenin sağa veya sola kayması toplam mol sayısını etkilemez.

3

İdeal pistonlu kapta toplam basınç ve hacim ilişkisini kurarak kısmi basınç değişimini hesaplama

Pistonlu kapta toplam basınç (

P_{\text{toplam}}

) sabittir.

X

gazının kısmi basıncı

P_X = \frac{n_X}{n_T} \cdot P_{\text{toplam}}

formülüyle hesaplanır.

n_T

ve

P_{\text{toplam}}

sabitken

n_X

arttığı için

P_X

artar.

Kısmi basınç, gazın mol kesri ile toplam basıncın çarpımına eşittir. Toplam mol sayısı ve toplam basınç değişmeyip sadece

X

gazının mol sayısı arttığı için kısmi basıncı artar.

Anahtar Kavram

Ekzotermik denge tepkimelerinde sıcaklık artışının Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne, toplam mol sayısına ve ideal pistonlu kapta kısmi basınçlara etkisi.

Soru 3407Soru →

Sabit sıcaklık ve basınçta gerçekleşen;

2X(g) \rightarrow 3Y(g) + Z(g)

tepkimesinin geri aktifleşme enerjisi ( $E_{ag}$ ) $170\text{ kJ}$ ve aktifleşmiş kompleksinin potansiyel enerjisi $210\text{ kJ}$ 'dir.

Tepkimenin girenlerinin toplam potansiyel enerjisi $120\text{ kJ}$ olduğuna göre, tepkimede $0,6\text{ mol}$ $Y$ gazı oluştuğunda meydana gelen entalpi değişimi ( $\Delta H$ ) kaç $\text{kJ}$ 'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -16

Cevap

Tepkimede

0,6\text{ mol}

Y

gazı oluştuğunda meydana gelen entalpi değişimi (

\Delta H

)

-16\text{ kJ}

'dir.

Aktifleşmiş kompleksin enerjisi

210\text{ kJ}

ve geri aktifleşme enerjisi (

E_{ag}

)

170\text{ kJ}

olduğundan, ürünlerin potansiyel enerjisi

H_{\text{ürünler}} = 210 - 170 = 40\text{ kJ}

'dir. Girenlerin potansiyel enerjisi

H_{\text{girenler}} = 120\text{ kJ}

olarak verildiğine göre tepkime entalpisi

\Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}} = 40 - 120 = -80\text{ kJ}

olarak bulunur. Tepkimede

3\text{ mol}

Y

gazı oluştuğunda entalpi değişimi

-80\text{ kJ}

olduğuna göre,

0,6\text{ mol}

Y

gazı oluştuğunda entalpi değişimi

\Delta H = \frac{0,6}{3} \times (-80) = -16\text{ kJ}

olur.

Adım Adım Çözüm

1

Girenlerin potansiyel enerjisi ve aktifleşmiş kompleksin enerjisi kullanılarak ileri aktifleşme enerjisi (

E_{ai}

) hesaplanır.

E_{ai} = 210 - 120 = 90\text{ kJ}

İleri aktifleşme enerjisi, aktifleşmiş kompleks enerjisi ile girenlerin potansiyel enerjisi arasındaki farka e��ittir.

2

İleri ve geri aktifleşme enerjisi değerleri kullanılarak tepkimenin entalpi değişimi (

\Delta H

) hesaplanır.

\Delta H^{\circ} = E_{ai} - E_{ag} = 90 - 170 = -80\text{ kJ}

Bir tepkimenin entalpi değişimi, ileri aktifleşme enerjisinden geri aktifleşme enerjisi çıkarılarak bulunur.

3

Tepkime denklemindeki

Y

katsayısına bağlı olarak

0,6\text{ mol}

Y

oluşumu için entalpi değişimi hesaplanır.

\Delta H = \frac{0,6\text{ mol}}{3\text{ mol}} \times (-80\text{ kJ}) = -16\text{ kJ}

Entalpi değişimi, tepkimede oluşan veya harcanan maddelerin mol sayılarıyla doğru orantılıdır.

Anahtar Kavram

Ekzotermik tepkimelerde aktifleşme enerjileri ve entalpi değişimi arasındaki ilişki.

Soru 3408Soru →

Şekildeki sabit sıcaklıktaki sistemde, $3\text{ L}$ hacimli birinci kapta $4{}0\text{ atm}$ basınçta $\text{CO}$ gazı, $2\text{ L}$ hacimli ikinci kapta ise $5{}0\text{ atm}$ basınçta $\text{O}_2$ gazı bulunmaktadır.

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

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 $\text{CO}_2$ gazının kısmi basıncı kaç $\text{atm}$ olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2.4

Cevap

Tepkime tamamlanıp sistem başlangıç sıcaklığına döndürüldüğünde, kaptaki

\text{CO}_2

gazının kısmi basıncı

2{}4\text{ atm}

olur.

Gazların başlangıç mol oranları basınç ve hacim çarpımlarından sırasıyla

12

ve

10

birim olarak bulunur.

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

tepkimesine göre

12

birim

\text{CO}

gazının tamamı harcandığında

12

birim

\text{CO}_2

gazı oluşur. Bu gaz

5\text{ L}

'lik toplam hacme yayıldığından, son durumdaki kısmi basıncı

12 / 5 = 2{}4\text{ atm}

olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Gazların başlangıç mol sayıları ile doğru orantılı olan

P \cdot V

çarpımlarını hesaplama

n_{\text{CO}} \propto 4{}0\text{ atm} \times 3\text{ L} = 12

birim mol,

n_{\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 \cdot V

) ile doğru orantılıdır.

2

Tepkime denklemi üzerinden tam verimli reaksiyon sonucu kapta bulunan gaz miktarlarını belirleme

Tepkime denklemine göre:

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

.

12

birim

\text{CO}

gazının tamamı harcanırken,

6

birim

\text{O}_2

gazı tüketilir ve

12

birim

\text{CO}_2

gazı oluşur. Artan

\text{O}_2

gazı

10 - 6 = 4

birimdir.

Tam verimli tepkimelerde reaktiflerden en az biri tamamen tükenir. Katsayılar oranına göre (

2:1

),

12

birim

\text{CO}

'yu tüketmek için

6

birim

\text{O}_2

gerekir ve reaktiflerden

\text{CO}

sınırlayıcı bileşendir.

3

Toplam hacmi kullanarak

\text{CO}_2

gazının kısmi basıncını hesaplama

P_{\text{CO}_2} = \frac{12\text{ birim mol}}{5\text{ L}} = 2{}4\text{ atm}

.

Musluk açıldığında gazların yayıldığı toplam hacim

V_{\text{toplam}} = 3\text{ L} + 2\text{ L} = 5\text{ L}

olur. Kısmi basınç

P_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

Soru 3409Soru →

Grafikte, kapalı bir kapta gerçekleşen bir denge tepkimesinin denge sabiti ( $K_c$ ) değerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.

Buna göre, bu denge tepkimesi ile ilgili;

I. Tepkime endotermiktir (ısı alan).
II. Sıcaklık artırıldığında denge ürünler (sağ) yönüne kayar.
III. Sıcakl��k artırıldığında girenlerin derişimi artar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yalnız I

Yalnız II

I ve II

I ve III

I, II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

Tepkime endotermiktir ve sıcaklık artırıldığında denge ürünler yönüne kayarak girenlerin derişimini azaltır. Dolayısıyla I ve II yargıları doğrudur.

Grafiğe göre sıcaklık yükseldikçe denge sabitinin değeri artmaktadır. Bu durum tepkimenin endotermik olduğunu kanıtlar. Le Chatelier ilkesine göre, endotermik bir tepkimenin sıcaklığı artırıldığında sistem ısıyı tüketmek amacıyla ürünler yönüne kayar. Denge ürünler yönüne kaydığı için girenlerin derişimi azalır. Bu doğrultuda birinci ve ikinci yargılar doğru, üçüncü yargı ise yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık ve Kc ilişkisini grafikten okumak.

Sıcaklık (T) arttıkça denge sabiti (Kc) değerinin arttığı görülmektedir.

Denge sabiti (Kc) yalnızca sıcaklıkla değişir. Sıcaklık artışıyla Kc değerinin büyümesi, tepkimenin endotermik olduğunu gösterir. Bu nedenle birinci yargı doğrudur.

2

Sıcaklık artışının Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne etkisini belirlemek.

Denge ürünler (sağ) yönüne kayar.

Endotermik tepkimelerde ısı girenler tarafındadır. Sıcaklık artırıldığında sistem bu etkiyi azaltmak için ısıyı harcayacağı yön olan ürünler lehine hareket eder. Bu nedenle ikinci yargı doğrudur.

3

Dengenin kaydığı yönün madde derişimlerine etkisini incelemek.

Giren maddelerin derişimi azalırken, ürünlerin derişimi artar.

Denge ürünler yönüne kaydığı için girenler harcanır ve derişimleri azalır. Bu nedenle üçüncü yargı yanlıştır.

Anahtar Kavram

Endotermik denge tepkimelerinde sıcaklık artışı denge sabiti (Kc) değerini artırır ve dengeyi ürünler lehine kaydırır.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3410Soru →

Şekildeki galvanik hücrede, $25\text{ }^\circ\text{C}$ sıcaklıkta sol yarı hücrede $0,1\text{ M } Al^{3+}$ çözeltisine daldırılmış $Al$ elektrot, sağ yarı hücrede ise $0,01\text{ M } Cu^{2+}$ çözeltisine daldırılmış $Cu$ elektrot bulunmaktadır.

Hücreyi oluşturan yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri:

Al^{3+}(\text{suda}) + 3\text{e}^- \rightarrow Al(\text{k}) \quad E^\circ = -1,66\text{ V}

Cu^{2+}(\text{suda}) + 2\text{e}^- \rightarrow Cu(\text{k}) \quad E^\circ = +0,34\text{ V}

şeklindedir.

Buna göre, hazırlanan bu hücrenin $25\text{ }^\circ\text{C}$ 'deki başlangıç potansiyeli kaç volttur?
(Nernst eşitliğindeki sabiti $0,06$ alınız.)

1,88

1,92

1,96

1,99

2,04

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1,96

Cevap

Hazırlanan hücrenin 25 °C'deki başlangıç potansiyeli 1,96 volttur.

Hücre tepkimesi denkleştirildiğinde toplam aktarılan elektron sayısı 6'dır. Derişimler Nernst denklemindeki logaritmik terimde katsayıları üs olarak alınarak oranlandığında denge kesri 10 bin (

10^4

) bulunur. Bu değerlerin formülde yerine konmasıyla pil potansiyeli 1,96 V olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Standart pil potansiyelinin (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplanması

E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}} = 0,34 - (-1,66) = 2,00\text{ V}

Bakırın indirgenme potansiyeli daha yüksek olduğu için bakır elektrot katot, alüminyum elektrot ise anot görevi görür.

2

Net pil tepkimesinin yazılması ve alınan-verilen elektron sayısının (

n

) bulunması

2Al(\text{k}) + 3Cu^{2+}(\text{suda}) \rightleftharpoons 2Al^{3+}(\text{suda}) + 3Cu(\text{k})

tepkimesi için

n = 6

olur.

Alınan ve verilen elektron sayılarını eşitlemek için anot yarı tepkimesi 2 ile, katot yarı tepkimesi ise 3 ile çarpılarak toplanır.

3

Denge kesrinin (

Q

) hesaplanması

Q = \frac{[Al^{3+}]^2}{[Cu^{2+}]^3} = \frac{(0,1)^2}{(0,01)^3} = \frac{10^{-2}}{10^{-6}} = 10^4

Denge kesri ifadesinde ürünlerde yer alan anot iyonu paya, girenlerde yer alan katot iyonu paydaya katsayıları üs olacak şekilde yazılır.

4

Nernst denklemi ile pil potansiyelinin hesaplanması

E_{\text{pil}} = 2,00 - \frac{0,06}{6} \log(10^4) = 2,00 - 0,01 \times 4 = 1,96\text{ V}

Elde edilen tüm değerler Nernst eşitliğinde yerine konarak standart olmayan hücre potansiyeli elde edilir.

Anahtar Kavram

Nernst Eşitliği kullanılarak standart olmayan koşullardaki elektrokimyasal hücre potansiyellerinin hesaplanması.

Soru 3411Soru →

Sabit sıcaklıkta, hareketli pistonlu kapalı bir kapta sıvı su ( $H_2O(s)$ ), üzerinde su buharı ( $H_2O(g)$ ) ve ideal $Ne(g)$ gazı dengededir. $t$ °C sıcaklıktaki bu sistemin toplam basıncı $250\text{ mmHg}$ 'dir. $t$ °C sıcaklıkta suyun denge buhar basıncı $30\text{ mmHg}$ olarak verilmiştir. Piston sabit sıcaklıkta yukarı çekilerek gaz fazının hacmi $V$ değerinden $2V$ değerine çıkarılıp sabitleniyor. Sıvı-buhar dengesi yeniden kurulduğuna göre, sistemin son toplam basıncı kaç $\text{mmHg}$ olur? (Sıvı hacmindeki değişim ihmal edilecektir.)

110

125

140

155

220

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 140

Cevap

Sistemin son toplam basıncı

140\text{ mmHg}

olur.

Sıvı üzerinde toplanan gazların toplam basıncı hesaplanırken öncelikle suyun buhar basıncı toplam basınçtan çıkarılarak Neon gazının kısmi basıncı bulunur (

250 - 30 = 220\text{ mmHg}

). Sabit sıcaklıkta hacim iki katına çıkarıldığında Neon gazının kısmi basıncı yarıya inerek

110\text{ mmHg}

olur. Suyun buhar basıncı sıcaklık sabit kaldığı için değişmeyerek

30\text{ mmHg}

değerinde kalır. Son durumdaki toplam basınç ise bu iki değerin toplamından

110 + 30 = 140\text{ mmHg}

olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Ba��langıçtaki Neon gazının kısmi basıncını bulunuz.

P_{Ne} = P_{\text{toplam}} - P_{H_2O} = 250 - 30 = 220\text{ mmHg}

Kaptaki toplam basınç, ideal gazın (

Ne

) kısmi basıncı ile suyun denge buhar basıncının toplamına eşittir.

2

Hacim

2V

yapıldığında Neon gazının yeni kısmi basıncını hesaplayınız.

P'_{Ne} = P_{Ne} \times \frac{V_1}{V_2} = 220 \times \frac{V}{2V} = 110\text{ mmHg}

Sabit sıcaklıkta ideal bir gazın hacmi iki katına çıkarılırsa, kısmi basıncı yarıya düşer.

3

Suyun son denge buhar basıncını belirleyip toplam basıncı hesaplayınız.

P'_{H_2O} = 30\text{ mmHg}

ve

P'_{\text{toplam}} = P'_{Ne} + P'_{H_2O} = 110 + 30 = 140\text{ mmHg}

Denge buhar basıncı sıcaklık değişmedikçe hacim değişiminden etkilenmez. Sıvı-buhar dengesi yeniden kurulduğunda suyun buhar basıncı yine

30\text{ mmHg}

olur.

Anahtar Kavram

Sıvı üzerinde toplanan gazların toplam basıncı, gazın kısmi basıncı ile sıvının denge buhar basıncının toplamıdır. Sabit sıcaklıkta hacim değişimi, gazın kısmi basıncını etkilerken sıvının denge buhar basıncını değiştirmez.

Soru 3412Soru →

Standart koşullarda gerçekleşen,

C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(g) \quad \Delta H = -2044 \text{ kJ}

tepkimesi ve aynı koşullardaki bazı fiziksel değişimlerin entalpi değerleri aşağıda verilmiştir:

- $H_2O(l) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H = +44 \text{ kJ/mol}$
- $C_3H_8(l) \rightarrow C_3H_8(g) \quad \Delta H = +20 \text{ kJ/mol}$

Sıvı haldeki propanın ( $C_3H_8(l)$ ) standart koşullarda oksijen gazı ile yakılması sonucunda karbondioksit gazı ile sıvı ve gaz fazlarında su moleküllerinden oluşan bir karışım elde ediliyor.

$0,25 \text{ mol } C_3H_8(l)$ sıvısı tamamen yakıldığında toplam $517 \text{ kJ}$ ısı açığa çıktığına göre, tepkime sonucunda oluşan suyun molce yüzde kaçı sıvı fazdadır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 25

Cevap

Oluşan suyun molce %25'i sıvı fazdadır.

Sıvı propanın yanmasıyla gaz su ve karbondioksit oluşumu için standart entalpi değişimi Hess Yasası ile -2024 kJ/mol olarak hesaplanır. 0,25 mol propan yandığında suyun tamamı gaz olsaydı 506 kJ ısı açığa çıkardı. Gerçekte açığa çıkan ısı 517 kJ olup, aradaki 11 kJ'lik fark oluşan 1,0 mol suyun 0,25 molünün sıvılaşmasından kaynaklanmaktadır. Bu da molce %25 sıvı su oluştuğunu kanıtlar.

Adım Adım Çözüm

1

Sıvı propanın (

C_3H_8(l)

) yanarak karbondioksit gazı (

CO_2(g)

) ve su gazı (

H_2O(g)

) oluşturduğu tepkimenin entalpi değişimi Hess Yasası ile hesaplanır.

\Delta H = -2044 + 20 = -2024 \text{ kJ/mol}

Sıvı propan daha kararlı (düşük enerjili) bir fiziksel halde olduğundan, yanma tepkimesinin gaz propane göre

20 \text{ kJ/mol}

daha az ekzotermik olması gerekir.

2

Tepkimede

0,25 \text{ mol } C_3H_8(l)

yandığında oluşan toplam suyun mol sayısı hesaplanır.

n_{toplam} = 0,25 \times 4 = 1,0 \text{ mol } H_2O

Tepkime denklemindeki katsayı ilişkisine göre

1 \text{ mol } C_3H_8

yandığında

4 \text{ mol } H_2O

oluşmaktadır.

3

Oluşan suyun tamamının gaz fazında olduğu varsayılarak açığa çıkacak ısı miktarı hesaplanır.

Q_{gaz} = 0,25 \text{ mol } \times 2024 \text{ kJ/mol} = 506 \text{ kJ}

Sıvı propan yandığında suyun tamamı gaz olarak oluşursa açığa çıkan ısı miktarı bu değere eşit olur.

4

Oluşan suyun sıvılaşması sonucu açığa ç��kan ek ısı farkı bulunur.

Q_{ek} = 517 - 506 = 11 \text{ kJ}

Gaz halindeki su moleküllerinin sıvı faza geçmesi ekzotermik yoğuşma sürecini içerdiğinden açığa çıkan toplam ısıyı artırır.

5

Yoğuşarak sıvı faza geçen suyun mol sayısı hesaplanır.

n_{sıvı} = \frac{11 \text{ kJ}}{44 \text{ kJ/mol}} = 0,25 \text{ mol}

1 \text{ mol } H_2O(g)

yoğuştuğunda dışarıya

44 \text{ kJ}

ısı verildiği bilgisi kullanılarak yoğuşan miktar bulunur.

6

Sıvı fazdaki suyun molce yüzdesi hesaplanır.

\%25

Toplam

1,0 \text{ mol}

suyun

0,25 \text{ mol}

'ü sıvı olduğundan oran

\frac{0,25}{1,0} \times 100

formülüyle bulunur.

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine maddelerin fiziksel hallerinin etkisi

Soru 3413Soru →

Standart koşullarda gerçekleşen,

N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g) \quad \Delta H = -92\text{ kJ}

tepkimesiyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Tepkimede oluşan

NH_3(g)

bileşiğinin standart molar oluşum entalpisi

-92\text{ kJ/mol}

'dür.

Tepkimenin ileri aktifleşme enerjisi (

E_{\text{ai}}

), geri aktifleşme enerjisinden (

E_{\text{ag}}

) daha büyüktür.

Düşük sıcaklıkta ürünler girenlerden daha kararlıdır.

Tepkimede minimum enerjiye eğilim girenler lehinedir.

Katalizör kullanıldığında tepkimenin entalpi değişimi (

\Delta H

) değişerek daha negatif bir değer alır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Düşük sıcaklıkta ürünler girenlerden daha kararlıdır.

Cevap

Düşük sıcaklıkta ürünler girenlerden daha kararlıdır.

Ekzotermik tepkimelerde ürünlerin potansiyel enerjisi girenlerin potansiyel enerjisinden daha düşüktür. Düşük sıcaklıkta maddeler daha düşük enerjili hâlleri tercih ettiğinden, düşük enerjili ürünler yüksek enerjili girenlerden daha kararlıdır. Bu durum, düşük sıcaklıkta ürünlerin daha kararlı olduğunu belirten ifadeyi doğru kılar.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkime entalpisinin işareti üzerinden tepkimenin ekzotermik olduğunu belirlemek.

Tepkimenin entalpi değişimi

\Delta H = -92\text{ kJ}

yani sıfırdan küçük (negatif) olduğundan, bu tepkime ekzotermik (ısı veren) bir tepkimedir.

Tepkimenin enerji karakterini doğru belirlemek, sıcaklıkla kararlılık ilişkisini kurmanın ilk adımıdır.

2

Sıcaklığın kararlılık üzerindeki etkisini potansiyel enerji düzeyleri üzerinden analiz etmek.

Ekzotermik tepkimelerde ürünlerin potansiyel enerjisi girenlerinkinden düşüktür (

H_{\text{ürünler}} < H_{\text{girenler}}

). Düşük sıcaklıklarda maddeler minimum enerjili olma eğiliminde olduklarından, düşük enerjili olan ürünler girenlerden daha kararlıdır. Yüksek sıcaklıklarda ise yüksek enerjili olan girenler daha kararlıdır.

Sıcaklık ve kararlılık arasındaki ilişkiyi açıklayan minimum enerji ilkesini uygulamak.

3

Yanlış seçeneklerdeki kavramsal hataları doğrulamak.

Oluşan

NH_3

miktarı 2 mol olduğundan molar oluşum entalpisi

-46\text{ kJ/mol}

'dür.

\Delta H < 0

olduğundan

E_{\text{ag}} > E_{\text{ai}}

olmalıdır. Katalizör entalpimi değiştirmez. Minimum enerji eğilimi ürünler lehinedir.

Çeldiricilerin bilimsel gerekçelerle elendiğini kesinleştirmek.

Anahtar Kavram

Ekzotermik tepkimelerde enerji düzeyleri, sıcaklığın kararlılığa etkisi, minimum enerji eğilimi ve entalpi özellikleri.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3414Soru →

Sabit sıcaklıkta bulunan şekildeki sistemde, $1\text{ L}$ hacimli sabit hacimli kapta $3\text{ atm}$ basınçta $\text{Ar}$ gazı, ideal pistonlu kapta ise $1\text{ L}$ hacimde $\text{Ne}$ gazı bulunmaktadır.

Kaplar arasındaki M musluğu sabit sıcaklıkta açılıp sistemin dengeye gelmesi sağlandığında, pistonlu kabın son hacmi ve karışımda yer alan $\text{Ar}$ gazının kısmi basıncı aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

(Dış basınç $1\text{ atm}$ 'dir ve gazların ideal davrandığı varsayılacaktır.)

Pistonlu kabın hacmi:

3\text{ L}

,

\text{Ar}

'ın kısmi basıncı:

0{}75\text{ atm}

Pistonlu kabın hacmi:

4\text{ L}

,

\text{Ar}

'ın kısmi basıncı:

0{}75\text{ atm}

Pistonlu kabın hacmi:

1\text{ L}

,

\text{Ar}

'ın kısmi basıncı:

1{}5\text{ atm}

Pistonlu kabın hacmi:

3\text{ L}

,

\text{Ar}

'ın kısmi basıncı:

1{}5\text{ atm}

Pistonlu kabın hacmi:

2\text{ L}

,

\text{Ar}

'ın kısmi basıncı:

1{}0\text{ atm}

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Pistonlu kabın hacmi: $3\text{ L}$ , $\text{Ar}$ 'ın kısmi basıncı: $0{}75\text{ atm}$

Cevap

Pistonlu kabın son hacmi 3 L ve Ar gazının kısmi basıncı 0,75 atm'dir.

Musluk açıldığında ideal piston nedeniyle son basınç dış basınca (

1\text{ atm}

) eşit olur. Karışımın toplam hacmi

4\text{ L}

olarak hesaplanır. Sabit hacimli kap

1\text{ L}

olduğu için pistonlu kabın hacmi

3\text{ L}

olur.

\text{Ar}

gazı tüm sisteme dağıldığından son hacmi

4\text{ L}

olur ve kısmi basıncı

0{}75\text{ atm}

değerine düşer.

Adım Adım Çözüm

1

Gazların başlangıçtaki mol sayılarıyla orantılı olan

P \cdot V

değerlerini bulmak.

\text{Ar}

gazı için:

P_1 \cdot V_1 = 3\text{ atm} \cdot 1\text{ L} = 3\text{ atm}\cdot\text{L}

\text{Ne}

gazı için:

P_2 \cdot V_2 = 1\text{ atm} \cdot 1\text{ L} = 1\text{ atm}\cdot\text{L}

Toplam

P \cdot V = 3 + 1 = 4\text{ atm}\cdot\text{L}

'dir.

Sıcaklık sabit olduğundan ideal gaz yasasına göre gazların mol sayıları

P \cdot V

çarpımı ile doğrudan orantılıdır.

2

Musluk açıldıktan sonraki toplam hacmi hesaplamak.

Sistemde ideal piston bulunduğundan son basınç dış basınca eşit olur:

P_{\text{son}} = 1\text{ atm}

.

P_1 \cdot V_1 + P_2 \cdot V_2 = P_{\text{son}} \cdot V_{\text{top}}

4\text{ atm}\cdot\text{L} = 1\text{ atm} \cdot V_{\text{top}} \implies V_{\text{top}} = 4\text{ L}

bulunur.

Musluk açıldığında ideal piston serbestçe hareket edebildiği için iç basınç dış basınca eşitlenene kadar piston kayar.

3

Pistonlu kabın son hacmini belirlemek.

V_{\text{piston}} = V_{\text{top}} - V_{\text{sabit kap}} = 4\text{ L} - 1\text{ L} = 3\text{ L}

olur.

Toplam hacim, sabit hacimli kabın hacmi ile pistonlu kabın son hacminin toplamına eşittir.

4

Ar gazının son durumdaki kısmi basıncını hesaplamak.

P_{\text{Ar}} = P_{\text{Ar, ilk}} \cdot \frac{V_{\text{sabit}}}{V_{\text{top}}} = 3\text{ atm} \cdot \frac{1\text{ L}}{4\text{ L}} = 0{}75\text{ atm}

bulunur.

Bir gazın kısmi basıncı, o gazın mol kesri ile toplam basıncın çarpımına veya hacim genişlemesi oranındaki basınç değişimine eşittir.

Anahtar Kavram

İdeal pistonlu kaplarda gazların karıştırılması ve Dalton Kısmi Basınç Yasası

Soru 3415Soru →

Sulu çözeltide gerçekleşen $NH_3(\text{suda}) + H_2O(\text{s}) \rightleftharpoons NH_4^+(\text{suda}) + OH^-(\text{suda})$ tepkimesinin derişimler cinsinden denge bağıntısı $K_c = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3][H_2O]}$ şeklindedir.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Tepkime denkleminde yer alan su (

H_2O(\text{s})

) saf sıvı olduğundan denge bağıntısına yazılmaz ve doğru bağıntı

K_c = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}

şeklindedir; bu yüzden önerme yanlıştır.

Saf sıvı olan suyun denge bağıntısında yer almaması gerektiği için verilen bağıntı yanlıştır. Doğru bağıntı ürünlerin derişimlerinin girenlerin derişimlerine oranı şeklinde yazılırken su hariç tutularak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin fiziksel hallerini (fazlarını) kontrol edin.

NH_3

,

NH_4^+

ve

OH^-

maddelerinin fiziksel hali suda çözünmüş (suda),

H_2O

maddesinin ise saf sıvı (s) olarak verilmiştir.

Denge bağıntısına yazılacak maddeleri belirlemek için fiziksel hallerinin bilinmesi gerekir.

2

Denge bağıntısı yazım kurallarını uygulayarak hangi maddelerin yazılmayacağını belirleyin.

Saf katılar (k) ve saf sıvılar (s) derişimleri sabit olduğundan denge bağıntısında yer almazlar. Bu nedenle

H_2O(\text{s})

bağıntıya yazılmamalıdır.

Denge sabitine sadece derişimi değişebilen gazlar ve suda çözünmüş maddeler dahil edilir.

3

Doğru denge bağıntısını yazın ve soruda verilen bağıntı ile karşılaştırın.

Doğru denge bağıntısı

K_c = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}

olmalıdır. Soruda payda kısmında

H_2O

derişimi de yer aldığından verilen ifade yanlıştır.

Önermenin doğru veya yanlış olduğuna karar vermek için karşılaştırma yapılır.

Anahtar Kavram

Derişimler cinsinden denge bağıntısı yazılırken saf katıların ve saf sıvıların bağıntıya dahil edilmemesi, sadece gazlar ve suda çözünmüş maddelerin yazılması.

Soru 3416Soru →

Gümüş ( $Ag$ ) elektrotlar kullanılarak hazırlanan bir derişim hücresinin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir:

Ag(k) \mid Ag^+(suda, 0,01\text{ M}) \parallel Ag^+(suda, 1,0\text{ M}) \mid Ag(k)

Buna göre, bu derişim hücresinin 25 °C'deki pil potansiyeli kaç volttur?
(Nernst eşitliğindeki sabit değeri $0,06$ olarak alınız.)

0,06

0,12

-0,12

0,00

-0,06

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $0,12$

Cevap

Derişim hücresinin pil potansiyeli

0,12\text{ V}

'tur.

Derişim hücresinde seyreltik yarı hücre anot (

0,01\text{ M}

), derişik yarı hücre ise katottur (

1,0\text{ M}

). Gümüş pillerinde aktarılan elektron sayısı

n = 1

'dir. Nernst eşitliği

E_{\text{pil}} = 0 - \frac{0,06}{1} \log\left(\frac{0,01}{1,0}\right)

şeklinde uygulandığında pil potansiyeli

+0,12\text{ V}

bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Anot ve katot yarı hücrelerini belirleyiniz.

Seyreltik olan

0,01\text{ M } Ag^+

ç��zeltisinin bulunduğu yarı hücre anot, derişik olan

1,0\text{ M } Ag^+

çözeltisinin bulunduğu yarı hücre katottur.

Derişim pillerinde seyreltik olan yarı hücre anot, derişik olan yarı hücre katot olarak davranır.

2

Aktarılan elektron sayısını (

n

) ve derişim oranını (

Q

) belirleyiniz.

n = 1

ve

Q = \frac{[Ag^+]_{\text{anot}}}{[Ag^+]_{\text{katot}}} = \frac{0,01}{1,0} = 10^{-2}

Gümüş iyonu indirgenirken veya yükseltgenirken 1 elektron aktarılır (

Ag^+ + e^- \rightleftharpoons Ag

).

3

Nernst eşitliğini uygulayarak hücre potansiyelini hesaplayınız.

E_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,06}{n} \log Q \Rightarrow E_{\text{pil}} = 0 - \frac{0,06}{1} \log(10^{-2}) \Rightarrow E_{\text{pil}} = -0,06 \times (-2) = 0,12\text{ V}

Derişim pillerinde standart pil potansiyeli (

E^\circ_{\text{pil}}

) sıfırdır ve hücre potansiyeli Nernst eşitliği ile hesaplanır.

Anahtar Kavram

Derişim pillerinde pil potansiyeli, Nernst eşitliği yardımıyla anot ve katot yarı hücrelerindeki iyon derişimleri oranına göre hesaplanır.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3417Soru →

25 °C'ta çinko elektrotlarla hazırlanan bir derişim hücresinin I. yarı hücresinde doygun $ZnC_2O_4(suda)$ çözeltisi, II. yarı hücresinde ise $0,1\text{ M } Zn(NO_3)_2(suda)$ çözeltisi bulunmaktadır. Aynı sıcaklıkta I. yarı hücreye katı $Na_2C_2O_4$ tuzu eklenip tamamen çözündüğünde pil potansiyeli ( $E_{\text{pil}}$ ) artar.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Verilen ifade doğrudur. Doygun çinko oksalat çözeltisi içeren I. yarı hücre anot olup, bu hücreye sodyum oksalat eklenmesi çinko iyonları derişimini ortak iyon etkisiyle azaltır ve Nernst eşitliği uyarınca pil potansiyelini yükseltir.

Doygun çinko oksalat hücresi anot olup, ortak iyon etkisiyle anot bölmesindeki çinko derişiminin azaltılması anot/katot derişim oranını küçülterek Nernst eşitliği gereği pil potansiyelini artırır.

Adım Adım Çözüm

1

Yarı hücrelerin anot ve katot olarak belirlenmesi

I. yarı hücre anot, II. yarı hücre katottur.

ZnC_2O_4

az çözünen bir tuz olduğu için doygun çözeltisindeki

[Zn^{2+}]

derişimi, II. yarı hücredeki

0,1\text{ M}

derişimden çok daha küçüktür. Derişim pillerinde derişimi küçük olan bölme anot işlevi görür.

2

Ortak iyon etkisinin anot derişimine etkisinin incelenmesi

I. yarı hücredeki

[Zn^{2+}]

derişimi azalır.

I. yarı hücreye eklenen

Na_2C_2O_4

tuzu ortama ortak iyon olan

C_2O_4^{2-}

iyonlarını verir. Dengedeki

ZnC_2O_4(k) \rightleftharpoons Zn^{2+}(suda) + C_2O_4^{2-}(suda)

çözünme tepkimesi Le Chatelier ilkesine göre sola kayar ve

[Zn^{2+}]

derişimi azalır.

3

Nernst eşitliği kullanılarak pil potansiyelindeki değişimin yorumlanması

H��cre potansiyeli (

E_{\text{pil}}

) artar.

Nernst eşitliği

E_{\text{pil}} = E^{\circ}_{\text{pil}} - \frac{0,0592}{2} \log \left( \frac{[Zn^{2+}]_{\text{anot}}}{[Zn^{2+}]_{\text{katot}}} \right)

şeklindedir.

E^{\circ}_{\text{pil}} = 0\text{ V}

olup, anottaki

[Zn^{2+}]

derişimi azaldığında logaritma içerisindeki oran küçülür, bu da terimin değerini küçülterek önündeki eksi işaretiyle birlikte pil potansiyelini artırır.

Anahtar Kavram

Derişim pillerinin çalışma prensibi, ortak iyon etkisinin çözünürlüğe ve dolayısıyla Nernst eşitliği üzerinden pil potansiyeline etkisi

Soru 3418Soru →

Sabit sıcaklıkta, doymamış sulu şeker çözeltisi üzerinde helyum ( $He$ ) gazı ve su buharı bulunan hareketli sürtünmesiz pistonlu bir kapta, piston aşa��ı doğru itilerek gaz hacmi yarıya indirildiğinde ve sistemin yeniden dengeye gelmesi sağlandığında suyun denge buhar basıncı başlangıç durumuna göre artar. (Helyum gazının suda çözünmediği ve şeker katısının uçucu olmadığı varsayılacaktır.)

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Pistonun aşağı itilmesiyle gaz hacminin azalması su buharının yoğuşmasına neden olur; bu durum şeker çözeltisini seyrelterek suyun mol kesrini artırır ve Raoult Yasası uyarınca suyun denge buhar basıncını yükseltir. Dolayısıyla verilen ifade doğrudur.

Gaz hacminin küçülmesiyle yoğuşan su buharı çözeltiyi seyrelterek suyun mol kesrini artırır, bu da Raoult Yasası'na göre denge buhar basıncını yükseltir.

Adım Adım Çözüm

1

Piston aşağı itilerek gaz hacmi azaltılır, bu da gaz fazındaki su buharının kısmi basıncını geçici olarak artırarak dengenin yoğuşma yönüne kaymasına neden olur.

Su buharı sıvı faza geçmeye başlar.

Le Chatelier ilkesi gereği sistem artan basıncı azaltmak için gaz molekülü sayısını azaltacak yönde hareket eder.

2

Yoğuşan su buharı kaptaki şeker çözeltisine eklenir.

Şeker çözeltisi daha seyreltik hale gelir.

Çözücü (su) miktarı artarken çözünen şeker miktarı sabit kalır.

3

Seyrelen çözeltideki suyun mol kesri (

X_{su}

) belirlenir.

X_{su}

değeri başlangıç durumuna göre artar.

Çözeltideki suyun mol sayısı artarken şekerin mol sayısı sabit kalmıştır.

4

Raoult Yasası uygulanarak yeni denge buhar basıncı (

P_{su}

) yorumlanır.

Suyun denge buhar basıncı (

P_{su}

) artar.

Sabit sıcaklıkta

P_{su} = P^{\circ}_{su} \cdot X_{su}

eşitliğine göre

X_{su}

artışı

P_{su}

değerini artırır.

Anahtar Kavram

Çözeltilerde buhar basıncı düşmesi (Raoult Yasası) ve sıvı üzerinde toplanan gazlarda hacim değişimiyle sıvı-buhar dengesinin değişimi.

Soru 3419Soru →

Aynı sıcaklık ve basınç koşullarında bulunan aşağıdaki gazları ideal gaz davranışına en yakın (en ideal) olandan en uzak (en gerçek) olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Gazların ideal davranışa en yakın olandan en uzak olana doğru sıralaması

He

,

CH_4

ve

NH_3

şeklindedir.

Aynı sıcaklık ve basınç altında, tanecikler arası etkileşim kuvveti en zayıf olan gaz en ideal davranışı gösterir. Helyum atomları arasındaki etkileşim zayıf London kuvvetleridir ve kütlesi çok küçüktür. Metan da apolar olup London kuvvetlerine sahip olsa da kütlesi daha büyüktür. Amonyak ise polar olup güçlü hidrojen bağlarına sahiptir. Bu nedenle ideale en yakın gaz helyum, en uzak gaz ise amonyaktır.

Adım Adım Çözüm

1

Gaz moleküllerinin polarlıklarını ve tanecikler arası etkile��im türlerini belirleyiniz.

He

apolar bir atomdur (sadece London kuvvetleri vardır).

CH_4

apolar bir moleküldür (sadece London kuvvetleri vardır).

NH_3

ise polar bir molek��ldür ve hidrojen bağları içerir.

Gazların ideal davranıştan sapma miktarı, tanecikleri arasındaki çekim kuvvetlerinin türü ve gücü ile belirlenir.

2

Belirlenen etkileşim türlerinin gücünü kıyaslayınız.

Tanecikler arası çekim kuvvetlerinin gücü

NH_3 > CH_4 > He

şeklindedir.

Hidrojen bağları polar etkileşimlerden ve London kuvvetlerinden daha güçlüdür. Apolar taneciklerde ise molekül kütlesi (

MA

) arttıkça London kuvvetleri güçlenir (

MA(CH_4) = 16 \text{ g/mol} > MA(He) = 4 \text{ g/mol}

).

3

Çekim gücüne bağlı olarak ideal davranışa yakınlık sıralamasını oluşturunuz.

Tanecikler arası çekim kuvveti en zayıf olan

He

gazı ideale en yakın, çekim kuvveti en güçlü olan

NH_3

gazı ise ideale en uzaktır. Sıralama

He > CH_4 > NH_3

olur.

Tanecikler arası çekim kuvveti azaldıkça, gaz tanecikleri birbirinden bağımsız hareket etmeye daha yakın olur ve ideal gaz tanımına yaklaşır.

Anahtar Kavram

Gerçek gazların tanecikleri arasındaki çekim kuvveti ne kadar zayıfsa, gaz ideal davranışa o kadar yakın olur.

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 3420Soru →

Erimiş $NaCl$ tuzu $9{}65$ amperlik bir akımla $1000$ saniye boyunca elektroliz edilmektedir.

Buna göre, elektroliz hücresinin katodunda toplanan sodyum ( $Na$ ) metali kaç gramdır?

( $Na = 23\text{ g/mol}$ , $1\text{ Faraday} = 96500\text{ C}$ )

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2.3

Cevap

Elektroliz hücresinin katodunda toplanan sodyum (

Na

) metali

2{}3

gramdır.

Devreden geçen elektrik yükü

Q = I \times t

formülü ile

Q = 9{}65 \times 1000 = 9650\text{ C}

olarak hesaplanır. Bu yük miktarı,

9650 / 96500 = 0{}1\text{ mol}

elektrona karşılık gelir. Katot bölmesinde gerçekleşen

Na^+ + e^- \rightarrow Na(k)

tepkimesine göre,

1\text{ mol}

elektron geçtiğinde

1\text{ mol}

Na

metali biriktiği için

0{}1\text{ mol}

elektron geçtiğinde

0{}1\text{ mol}

Na

metali birikir. Sodyumun mol kütlesi

23\text{ g/mol}

olduğundan, toplanan

Na

kütlesi

0{}1 \times 23 = 2{}3\text{ gram}

olur.

Adım Adım Çözüm

1

Devreden geçen elektrik yükü miktarını hesaplamak.

Q = 9{}65\text{ A} \times 1000\text{ s} = 9650\text{ C}

Faraday kanunlarında devreden geçen yük miktarını bulmak için akım (

I

) ve zaman (

t

, saniye cinsinden) çarpılır.

2

Devreden geçen elektronun mol sayısını hesaplamak.

n_{e^-} = \frac{9650\text{ C}}{96500\text{ C/mol}} = 0{}1\text{ mol}

1\text{ mol}

elektronun yükü

96500\text{ C}

(

1\text{ Faraday}

) olduğundan, toplam yük bu sabite bölünür.

3

Katot indirgenme tepkimesine göre toplanan

Na

kütlesini hesaplamak.

Katot yarı tepkimesi:

Na^+ + e^- \rightarrow Na(k)

şeklindedir. Devreden

0{}1\text{ mol}

elektron geçtiğinde

0{}1\text{ mol}

Na

katısı birikir. Kütlesi ise

m = 0{}1\text{ mol} \times 23\text{ g/mol} = 2{}3\text{ g}

olarak bulunur.

Katyonlar katotta indirgenir. Tepkime katsayılarına göre

1\text{ mol}

elektron başına

1\text{ mol}

sodyum metali toplanır.

Anahtar Kavram

Faraday Elektroliz Kanunları yardımıyla elektrik yükü ve elektron mol sayısı hesaplanarak elektrotta biriken madde miktarının bulunması.

Alternatif Yöntem

Elektrot kütlesi hesabı için doğrudan

m = \frac{I \times t \times M_A}{n \times 96500}

formülü de kullanılabilir. Burada

n

alınan/verilen elektron sayısıdır. Değerler yerine konulduğunda:

m = \frac{9{}65 \times 1000 \times 23}{1 \times 96500} = 2{}3\text{ g}

elde edilir.

Tahmini Süre:1m 30s

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram