Tüm alıştırma soruları

25 °C'de hazırlanan bir nikel derişim hücresinin yarı hücrelerine ait bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Yarı Hücre	Elektrot	Çözelti ve Derişim
I. Yarı Hücre	$Ni(k)$	$0,1\text{ M } Ni(NO_3)_2$
II. Yarı Hücre	$Ni(k)$	$0,001\text{ M } Ni(NO_3)_2$

Buna göre, bu derişim hücresiyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
(25 °C'de Nernst eşitliğindeki sabit değeri $0,06$ olarak alınız.)

Hücrenin başlangıç potansiyeli

-0,06\text{ V}

'dur.

Dış devrede elektronlar I. yarı hücreden II. yarı hücreye doğru akar.

Hücrenin başlangıç potansiyeli

+0,06\text{ V}

'tur.

II. yarı hücreye saf su eklendiğinde hücre potansiyeli azalır.

Hücrenin başlangıç potansiyeli

+0,12\text{ V}

'tur.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Hücrenin başlangıç potansiyeli $+0,06\text{ V}$ 'tur.

Cevap

Hücrenin başlangıç potansiyelinin +0,06 V olduğunu belirten seçenek doğrudur.

Seyreltik olan II. yarı hücre anot (

0,001\text{ M}

), derişik olan I. yarı hücre ise katottur (

0,1\text{ M}

). Nikel iyonunun indirgenme/yükseltgenme reaksiyonlarında

n = 2

elektron aktarımı gerçekleşir. Nernst eşitliği uygulandığında hücre başlangıç potansiyeli

+0,06\text{ V}

olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Anot ve katot yarı hücrelerini belirleyiniz.

Derişimi daha küçük olan II. yarı hücre (

0,001\text{ M}

) anot, derişimi daha büyük olan I. yarı hücre (

0,1\text{ M}

) ise katot olarak belirlenir.

Derişim hücrelerinde seyreltik olan bölme anot, derişik olan bölme ise katot görevi görür.

2

Net tepkimeyi yazıp alınan/verilen elektron sayısını (n) ve tepkime oranını (Q) bulunuz.

Nikel iyonunun yükseltgenme/indirgenme tepkimesi

Ni \rightleftharpoons Ni^{2+} + 2e^-

şeklinde olduğundan

n = 2

'dir. Tepkime oranı ise

Q = \frac{[Ni^{2+}]_{\text{anot}}}{[Ni^{2+}]_{\text{katot}}} = \frac{0,001}{0,1} = 10^{-2}

olarak hesaplanır.

Derişim hücrelerinde net iyon geçişi katottan anoda doğrudur ve logaritma terimindeki oran anot derişiminin katot derişimine oranıdır.

3

Nernst denklemini uygulayarak başlangıç potansiyelini hesaplayınız.

Derişim hücresi için

E^\circ_{\text{hücre}} = 0\text{ V}

'tur. Formül:

E_{\text{hücre}} = E^\circ_{\text{hücre}} - \frac{0,06}{n} \log Q \Rightarrow E_{\text{hücre}} = 0 - \frac{0,06}{2} \log(10^{-2}) = -0,03 \times (-2) = +0,06\text{ V}

bulunur.

Derişim pillerinin potansiyeli Nernst eşitliği ile hesaplanır.

Anahtar Kavram

Derişim hücrelerinde standart hücre potansiyeli sıfırdır ve hücre potansiyeli Nernst eşitliği kullanılarak hesaplanır. Hücre çalıştıkça bölmeler arasındaki derişim farkı azalır ve hücre potansiyeli sıfıra yaklaşır.

Soru 3422Soru →

Standart koşullarda gerçekleşen,

CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad \Delta H = -283\text{ kJ}

tepkimesiyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Tepkimede uygun bir katalizör kullanıldığında tepkimenin aktifleşme enerjisi düşer ve tepkime entalpisinin (

\Delta H

) değeri

-310\text{ kJ}

olur.

Tepkimenin entalpi değişimi olan

-283\text{ kJ}

değeri,

CO_2(g)

bileşiğinin standart oluşum entalpisine eşittir.

Standart koşullarda

2\text{ mol } CO(g)

gazı yeterli miktarda

O_2(g)

gazı ile tamamen yakıldığında açığa çıkan ısı miktarı

566\text{ kJ}

olur.

Tepkime entalpisi bağ enerjileri yardımıyla hesaplanırken, oluşan bağların toplam enerjisinden kırılan bağların toplam enerjisi çıkarılarak

\Delta H = -283\text{ kJ}

değeri elde edilir.

Tepkime sonunda ürün olarak

CO_2(g)

yerine daha kararlı olan

CO_2(s)

(sıvı) elde edilirse tepkimenin entalpi değişimi (

\Delta H

) değeri

-283\text{ kJ}

'den daha büyük (örneğin

-250\text{ kJ}

) olur.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Standart koşullarda $2\text{ mol } CO(g)$ gazı yeterli miktarda $O_2(g)$ gazı ile tamamen yakıldığında açığa çıkan ısı miktarı $566\text{ kJ}$ olur.

Cevap

Standart koşullarda 2 mol CO(g) gazı yeterli miktarda O2(g) gazı ile tamamen yakıldığında açığa çıkan ısı miktarı 566 kJ olur.

Tepkime entalpisi (

\Delta H

) tepkimeye giren maddelerin miktarı ile doğru orantılıdır. Verilen tepkime denklemindeki katsayılara göre

1\text{ mol } CO(g)

gazı yakıldığında

283\text{ kJ}

ısı açığa çıkmaktadır. Tepkimeye giren

CO(g)

gazı miktarı

2\text{ mol}

yapıldığında açığa çıkan ısı da iki katına çıkarak

566\text{ kJ}

olur.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkime entalpisinin madde miktarı ile ilişkisini değerlendirin.

Tepkime entalpisi tepkimeye giren madde miktarı ile doğru orantılıdır. Denklemde 1 mol CO(g) yandığında 283 kJ ısı açığa çıkmaktadır. 2 mol CO(g) yandığında ise açığa çıkan ısı iki katına çıkar: 2 * 283 = 566 kJ.

Maddelerin katsayıları ve tepkimeye giren mol sayıları açığa çıkan veya harcanan ısı miktar��nı doğrudan belirler.

2

Katalizörün tepkime entalpisine etkisini analiz edin.

Katalizör tepkimenin aktifleşme enerjisini (eşik enerjisini) düşürerek tepkimeyi hızlandırır. Ancak girenlerin ve ürünlerin potansiyel enerjilerini değiştirmediği için tepkime entalpisini (ΔH) etkilemez.

Katalizörün entalpiyi değiştirdiği yönündeki yaygın kavram yanılgısını elemektir.

3

Standart oluşum entalpisi tanımını kontrol edin.

Oluşum entalpisi, bir bileşiğin standart koşullarda en kararlı haldeki elementlerinden oluşumu sırasındaki entalpi değişimidir. Tepkime girenlerinde CO(g) bir bileşik olarak yer aldığından bu tepkimenin entalpisi CO2(g) bileşiğinin standart oluşum entalpisine eşit olamaz.

Standart oluşum entalpisi tanımındaki element şartını doğrulamak.

4

Bağ enerjileri ile entalpi hesabı formülünü doğrulayın.

Bağ enerjileri kullanılarak hesaplanan entalpi formülü: ΔH = Girenlerin bağ enerjileri toplamı - Ürünlerin bağ enerjileri toplamıdır. Ürün - giren şeklinde yapılan hesaplamalar hatalıdır.

Formülün yönünü doğru uygulayarak işlemsel hatalardan kaçınmak.

5

Fiziksel hallerin entalpiye etkisini ve kararlılık ilişkisini inceleyin.

Daha kararlı bir fiziksel hal olan sıvı karbondioksit (CO2(s)) elde edildiğinde ürünlerin enerjisi daha düşük olur. Bu durum tepkimenin daha ekzotermik olmasına, yani ΔH değerinin daha negatif (matematiksel olarak daha küçük) olmasına yol açar.

Kararlı duruma geçişte entalpi değişiminin daha az negatif olacağı yönündeki yanılgıyı düzeltmek.

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine etki eden faktörler (madde miktarı, fiziksel hal, katalizör etkisi) ve entalpi tanımları.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3423Soru →

$25\text{ }^\circ\text{C}$ sıcaklıkta hazırlanan bir kurşun derişim hücresinin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir:

Pb(k) \mid Pb^{2+}(suda, x\text{ M}) \parallel Pb^{2+}(suda, 0,1\text{ M}) \mid Pb(k)

Bu hücrenin başlangıç potansiyeli $0,06\text{ V}$ olduğuna göre, anot yarı hücresindeki $Pb^{2+}$ iyonlarının derişimini ifade eden $x$ değeri kaç $\text{M}$ 'dir?

(Nernst eşitliğindeki sabiti $\frac{0,06}{n}$ olarak alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0.001

Cevap

Kurşun derişim hücresinin anot yarı hücresindeki

Pb^{2+}

iyonları derişimi

0,001\text{ M}

'dir.

Pil şemasından sol tarafın anot, sağ tarafın katot olduğu belirlenir.

Pb^{2+}

iyonlarının indirgenme/yükseltgenme tepkimelerinde alınan-verilen elektron sayısı (

n

) 2'dir. Derişim pillerinde

E^\circ_{\text{pil}} = 0\text{ V}

'tur. Nernst eşitliğinde (

E_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,06}{n} \log \frac{[\text{Anot}]}{[\text{Katot}]}

) tüm değerler yerine yazılıp (

0,06 = 0 - \frac{0,06}{2} \log \frac{x}{0,1}

) çözüldüğünde anot derişimi

x = 0,001\text{ M}

olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Anot ve katot yarı hücrelerini belirlemek.

Sol taraf anot yarı hücresi (

[Pb^{2+}]_{\text{anot}} = x\text{ M}

), sağ taraf katot yarı hücresi (

[Pb^{2+}]_{\text{katot}} = 0,1\text{ M}

)'dir.

Şematik pil gösteriminde sol taraf yükseltgenmenin gerçekleştiği anot yarı hücresini, sağ taraf ise indirgenmenin gerçekleştiği katot yarı hücresini temsil eder.

2

Standart pil potansiyeli (

E^\circ_{\text{pil}}

) ve alınan-verilen elektron sayısını (

n

) tespit etmek.

E^\circ_{\text{pil}} = 0\text{ V}

ve

n = 2

(çünkü kurşun iyonları

Pb^{2+}

yükseltgenme basamağındadır).

Derişim hücrelerinde elektrotlar ve çözeltideki katyonlar aynı olduğu için standart pil potansiyeli sıfırdır.

Pb/Pb^{2+}

yarı tepkimesinde 2 elektron aktarılır.

3

Nernst eşitliğini kurmak ve değerleri yerine yazmak.

0,06 = 0 - \frac{0,06}{2} \log \frac{x}{0,1}

denklemi elde edilir.

Derişim hücrelerinin başlangıç potansiyeli Nernst eşitliği kullanılarak hesaplanır.

4

Logaritmik denklemi çözerek

x

değerini hesaplamak.

-2 = \log \frac{x}{0,1} \implies \frac{x}{0,1} = 10^{-2} \implies x = 0,001\text{ M}

Matematiksel işlemleri tamamlayarak bilinmeyen anot derişimini bulmak için logaritma özellikleri uygulanır.

Anahtar Kavram

Derişim hücrelerinde pil potansiyeli Nernst eşitliği ile hesaplanır. Derişim hücresinin çalışabilmesi için yarı hücrelerdeki iyon derişimlerinin farklı olması gerekir ve derişimi az olan yarı hücre anot görevi görür.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3424Soru →

25 °C ve 1 atm koşullarında gerçekleşen aşağıdaki tepkimenin entalpi değişimi hesaplanmak isteniyor:

2CO(g) + O_2(l) \rightarrow 2CO_2(g)

Tepkimede yer alan bazı maddelerin standart molar oluşum entalpileri tabloda verilmiştir:

Madde	Standart Molar Oluşum Entalpisi ( $\text{kJ/mol}$ )
$CO(g)$	$-110$
$CO_2(g)$	$-393$
$O_2(l)$	$-12$

Buna göre, verilen tepkimenin standart entalpi değişimi ( $\Delta H^\circ$ ) kaç kilojul ( $\text{kJ}$ ) olur?

+566

-271

-554

-566

+554

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $-554$

Cevap

Verilen tepkimenin standart entalpi değişimi

-554\text{ kJ}

'dür.

Tepkime entalpisi, ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamından girenlerin standart oluşum entalpileri toplamının çıkarılması ile bulunur. Oksijen elementinin standart koşullarda en kararlı hali gaz olduğu için gaz halinin oluşum entalpisi sıfırken, sıvı haldeki oksijenin oluşum entalpisi sıfırdan farklıdır (

-12\text{ kJ/mol}

). Katsayılar dikkate alınarak yapılan hesaplama sonucunda entalpi değişimi

-554\text{ kJ}

olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkime denklemindeki maddelerin fiziksel hallerini ve katsayılarını kontrol ederek elementlerin standart oluşum entalpisi kurallarını uygulamak.

Girenlerdeki

CO(g)

katsayısı

2

,

O_2(l)

katsayısı

1

'dir. Ürünlerdeki

CO_2(g)

katsayısı

2

'dir. Oksijen elementinin standart koşullarda (25 °C, 1 atm) en kararlı fiziksel hali gaz (

O_2(g)

) olduğundan standart molar oluşum entalpisi sıfırdır. Ancak tepkimedeki oksijen sıvı halde (

O_2(l)

) olduğu için oluşum entalpisi sıfır alınamaz ve tabloda verilen

-12\text{ kJ/mol}

değeri kullanılır.

Elementlerin en kararlı fiziksel halleri dışındaki hallerinin oluşum entalpilerinin sıfırdan farklı olduğunu belirlemek.

2

Standart tepkime entalpisi formülünü yazmak:

\Delta H^\circ = \sum n\Delta H_f^\circ(\text{ürünler}) - \sum m\Delta H_f^\circ(\text{girenler})

\Delta H^\circ = [2 \times \Delta H_f^\circ(CO_2(g))] - [2 \times \Delta H_f^\circ(CO(g)) + \Delta H_f^\circ(O_2(l))]

Oluşum entalpilerinden tepkime entalpisini hesaplamak için doğru matematiksel bağıntıyı kurmak.

3

Tablodaki entalpi değerlerini formülde yerine koyarak hesaplamayı tamamlamak.

\Delta H^\circ = [2 \times (-393)] - [2 \times (-110) + (-12)] = [-786] - [-220 - 12] = -786 - (-232) = -786 + 232 = -554\text{ kJ}

Tepkimenin net entalpi değişimini bulmak.

Anahtar Kavram

Standart oluşum entalpileri kullanılarak tepkime entalpisinin hesaplanması ve elementlerin standart koşullardaki en kararlı hallerinin oluşum entalpilerinin sıfır kabul edilmesi.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3425Soru →

$Zn(k) + CuSO_4(suda) \rightarrow ZnSO_4(suda) + Cu(k)$

Denklemi verilen kimyasal tepkimeyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Zn(k)

yükseltgen özellik gösterir.

Cu^{2+}

iyonları indirgenmiştir.

Cu(k)

elektron almıştır.

Zn(k)

atomu indirgenmiştir.

Tepkimede indirgenen madde

Zn(k)

'dir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $Cu^{2+}$ iyonları indirgenmiştir.

Cevap

Bakır (

Cu^{2+}

) iyonları indirgenmiştir ifadesi doğrudur.

Bakır (

Cu^{2+}

) iyonları, çinkodan gelen elektronları alarak yükseltgenme basamağını

+2

'den

0

'a düşürmüş ve indirgenmiştir. Bu nedenle bakır (

Cu^{2+}

) iyonlarının indirgendiğini belirten ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkimeye giren ve çıkan maddelerdeki elementlerin yükseltgenme basamaklarını belirleme.

Girenlerdeki çinko (

Zn

) elementel halde olduğundan yükseltgenme basamağı

0

'dır. Bakır sülfattaki (

CuSO_4

) bakır iyonu

Cu^{2+}

şeklindedir ve yükseltgenme basamağı

+2

'dir. Ürünlerdeki çinko sülfattaki (

ZnSO_4

) çinko iyonu

Zn^{2+}

şeklindedir ve yükseltgenme basamağı

+2

'dir. Bakır (

Cu

) elementel halde olduğundan yükseltgenme basamağı

0

'dır.

Redoks tepkimesinde elektron alışverişini ve hangi türlerin yükseltgenip indirgendiğini anlamak için yükseltgenme basamaklarının bulunması gerekir.

2

Elektron alışverişini ve yükseltgenme/indirgenme olaylarını belirleme.

Çinko (

Zn

) atomu

2

elektron vererek

Zn^{2+}

iyonuna yükseltgenmiştir (

Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-

). Bakır (

Cu^{2+}

) iyonu ise bu

2

elektronu alarak

Cu

katısına indirgenmiştir (

Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu

).

Elektron veren madde yükseltgenir (indirgen özellik gösterir), elektron alan madde ise indirgenir (yükseltgen özellik gösterir).

Anahtar Kavram

Redoks tepkimelerinde elektron veren tür yükseltgenir (ve indirgendir), elektron alan tür ise indirgenir (ve yükseltgendir).

Soru 3426Soru →

Belirli bir sıcaklıkta sabit hacimli kapalı bir kapta,

H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)

tepkimesi dengededir. Karışımdaki gazlardan $I_2$ mor renkli, $H_2$ ve $HI$ ise renksizdir. Sistem ısıtıldığında mor rengin açıldığı gözleniyor. Buna göre, bu denge sistemi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Sıcaklık artırıldığında mor rengin açılmasına neden olan yönelme gerçekleşse de denge sabiti (

K_c

) değeri sabit kalır.

Aynı sıcaklıkta kabın hacmi artırıldığında gaz katsayıları toplamı eşit olduğundan dengenin ürünler yönüne kayması beklenir.

Tepkime endotermik (ısı alan) olup sıcaklık artırıldığında denge sabiti (

K_c

) değeri artar.

Tepkimenin kısmi basınçlar denge sabiti (

K_p

) ile derişimler cinsinden denge sabiti (

K_c

) arasındaki ilişki

K_p = K_c(RT)^2

şeklindedir.

Kaba uygun bir katalizör ilave edilirse tepkimenin entalpi değişimi (

\Delta H

) küçülür ve mor rengin açılma hızı artar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tepkime endotermik (ısı alan) olup sıcaklık artırıldığında denge sabiti ( $K_c$ ) değeri artar.

Cevap

Tepkimenin endotermik (ısı alan) olduğunu ve sıcaklık artışıyla denge sabitinin (Kc) büyüdüğünü belirten ifade doğrudur.

Sıcaklık artırıldığında mor renkli olan iyot gazının derişimi azaldığı için sistem ürünler lehine hareket etmiştir. Sıcaklık artışıyla ürünler yönüne kayan tepkimeler endotermiktir. Endotermik tepkimelerde sıcaklık artışı denge sabitini büyütür.

Adım Adım Çözüm

1

Renk değişimine bakarak dengenin kaydığı yönü belirleme

Dengenin ürünler (sağ) yönüne kaydığı anlaşılır.

Mor renk yalnızca iyot gazına (

I_2

) aittir. Sıcaklık artırıldığında mor rengin açılması,

I_2

gazının harcandığını ve derişiminin azaldığını gösterir.

2

Le Chatelier ilkesine göre tepkimenin ısı yönünü (entalpisini) tayin etme

Tepkime endotermiktir (

\Delta H > 0

).

Sıcaklık artırıldığında sistem ısıyı azaltmak için ısının olmadığı yöne (ürünlere) kayar. Bu durum ısının girenler tarafında yazıldığı endotermik tepkimelere özgüdür.

3

Sıcaklık değişiminin denge sabiti üzerindeki etkisini yorumlama

Denge sabiti (

K_c

) değeri artar.

Endotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi ürünler yönüne kaydırdığı için ürün derişimlerinin giren derişimlerine oranı olan denge sabiti büyür.

Anahtar Kavram

Sıcaklık değişiminin kimyasal dengeye ve denge sabitine etkisi

Soru 3427Soru →

Sıcaklık ve hacmi sabit kapalı kaplarda gerçekleşen dengedeki bazı tepkimeler aşağıda verilmiştir:

I. \quad N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \quad \Delta H < 0

II. \quad CO_2(g) + H_2O(s) \rightleftharpoons H^+(suda) + HCO_3^-(suda) \quad \Delta H < 0

III. \quad NH_4Cl(k) \rightleftharpoons NH_3(g) + HCl(g) \quad \Delta H > 0

Buna göre, bu tepkimelerin maksimum düzensizlik ve minimum enerji eğilimleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

I. tepkimede ürünler yönündeki toplam gaz molekülü sayısı daha az olmasına rağmen, maksimum düzensizlik eğilimi ürünler yönündedir.

II. tepkimede ürünler tarafında suda çözünmüş serbest iyonlar yer aldığı için maksimum düzensizlik eğilimi ürünler yönündedir.

III. tepkimede minimum enerjiye eğilim girenler yönünde, maksimum düzensizlik eğilimi ise ürünler yönündedir.

I. tepkimede minimum enerji eğilimi girenler yönünde, II. tepkimede ise ürünler yönündedir.

II. tepkime homojen bir denge sistemi olup, bu tepkimede minimum enerji eğilimi girenler yönündedir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: III. tepkimede minimum enerjiye eğilim girenler yönünde, maksimum düzensizlik eğilimi ise ürünler yönündedir.

Cevap

III. tepkimede minimum enerjiye eğilim girenler yönünde, maksimum düzensizlik eğilimi ise ürünler yönündedir.

Tepkime III endotermiktir (

\Delta H > 0

), bu yüzden minimum enerji eğilimi girenler yönündedir. Aynı tepkimede katıdan gaz fazına geçiş gerçekleştiği için maksimum düzensizlik eğilimi ürünler yönündedir. Bu durum, seçenekte verilen ifadeyle tam olarak uyuşmaktadır.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkimelerin entalpi değişimlerini (

\Delta H

) inceleyerek minimum enerji eğilimlerinin yönünü belirleyin.

I. tepkimede

\Delta H < 0

(ekzotermik) olduğundan ürünler yönündedir. II. tepkimede

\Delta H < 0

(ekzotermik) olduğundan ürünler yönündedir. III. tepkimede

\Delta H > 0

(endotermik) olduğundan girenler yönündedir.

Minimum enerji eğilimi her zaman ısının yazıldığı (daha düşük enerjili) tarafa doğrudur.

2

Maddelerin fiziksel hallerini ve katsayılarını inceleyerek maksimum düzensizlik eğilimlerinin yönünü belirleyin.

I. tepkimede girenlerde

4\text{ mol}

gaz, ürünlerde

2\text{ mol}

gaz bulunduğundan girenler yönündedir. II. tepkimede girenlerde gaz (

CO_2

), ürünlerde sulu çözelti bulunduğundan girenler yönündedir. III. tepkimede girenlerde katı, ürünlerde gazlar (

NH_3

ve

HCl

) bulunduğundan ürünler yönündedir.

Düzensizlik katıdan gaza doğru artar ve gaz fazında mol sayısı çok olan taraf daha düzensizdir.

3

Elde edilen sonuçları seçeneklerle karşılaştırarak doğru ifadeyi tespit edin.

III. tepkimeye ait 'minimum enerji girenler, maksimum düzensizlik ürünler yönündedir' ifadesinin doğru olduğu görülür.

Seçeneklerdeki diğer iddialar yukarıda yapılan analizlerle çelişmektedir.

Anahtar Kavram

Bir kimyasal veya fiziksel denge sisteminde minimum enerji eğilimi (ısı yönü) ile maksimum düzensizlik eğilimi (daha düzensiz faz/mol sayısı yönü) genellikle zıt yönlüdür.

Soru 3428Soru →

Sürtünmesiz pistonlu kapalı bir kapta,

CO(g) + Cl_2(g) \rightleftharpoons COCl_2(g) \quad \Delta H < 0

denge tepkimesinin sıcaklığı artırıldığında; hem ileri ve geri tepkime hız sabitlerinin (

k_i

ve

k_g

) değerleri artar hem de derişimler cinsinden denge sabiti (

K_c

) küçülür.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Sıcaklık artışı tüm tepkimelerde hız sabitlerini (

k_i

ve

k_g

) artırırken, ekzotermik denge tepkimelerinde dengenin girenler lehine kayması nedeniyle denge sabiti (

K_c

) değerinin küçülmesine yol açar.

Sıcaklık artışının, aktivasyon enerjisini aşan tanecik yüzdesini artırarak hem ileri hem de geri yöndeki hız sabitlerini (

k_i

ve

k_g

) artırdığı; aynı zamanda ekzotermik tepkimelerde dengenin girenler yönüne kayması sonucu ürün/giren oranının azalarak

K_c

değerinin küçüldüğü bilgisi doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık artışının tepkime hız sabitleri (

k_i

ve

k_g

) üzerindeki etkisinin belirlenmesi

Hem

k_i

hem de

k_g

değerleri artar.

Sıcaklık artışı, taneciklerin ortalama kinetik enerjisini ve etkin çarpışma sayısını artırarak endotermik veya ekzotermik fark etmeksizin tüm tepkimelerin hız sabitlerini büyütür.

2

Sıcaklık artışının denge yönü üzerindeki etkisinin Le Chatelier ilkesine göre incelenmesi

Denge girenler (sol) yönüne kayar.

Tepkime ekzotermik (ısı veren) olduğundan, sıcaklık artışı sisteme ısı verilmesi anlamına gelir ve sistem bu etkiyi azaltmak için ısıyı harcayan yön olan girenler lehine hareket eder.

3

Denge yönündeki kaymanın denge sabiti (

K_c

) üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi

K_c

değeri küçülür.

K_c = \frac{[COCl_2]}{[CO][Cl_2]}

bağıntısına göre, dengenin girenler yönüne kaymasıyla ürün derişimi azalırken girenlerin derişimi artar. Bu durum

K_c

değerinin küçülmesine neden olur.

Anahtar Kavram

Sıcaklık artışının ekzotermik denge tepkimelerinde hız sabitlerine ve denge sabitine etkisi

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3429Soru →

Hacmi $3\text{ L}$ olan kapalı bir kapta belirli bir sıcaklıkta $0.2\text{ mol } \text{He}$ ve $0.3\text{ mol } \text{O}_2$ gazları karışım halinde bulunmaktadır. Bu kaba aynı sıcaklıkta $0.5\text{ mol } \text{CH}_4$ gazı ilave ediliyor. Son durumda kaptaki toplam basınç $2.0\text{ atm}$ olarak ölçüldüğüne göre, karışımdaki $\text{He}$ gazının kısmi basıncı kaç $\text{atm}$ 'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0.4

Cevap

He gazının kısmi basıncı 0.4 atm'dir.

Kaptaki son durumdaki toplam mol sayısı 1.0 mol olup, He gazının mol sayısı 0.2 moldür. Dalton Yasası'na göre kısmi basınç, mol kesri ile toplam basıncın çarpımı olduğundan

2.0 \times (0.2 / 1.0) = 0.4\text{ atm}

bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Kaptaki son durumdaki toplam mol sayısını bulunuz.

n_{\text{toplam}} = 0.2\text{ mol} + 0.3\text{ mol} + 0.5\text{ mol} = 1.0\text{ mol}

Kısmi basınç hesaplaması için son durumdaki toplam mol sayısının bilinmesi gerekir.

2

Dalton Kısmi Basınçlar Yasası'nı uygulayarak kısmi basınç ifadesini yazınız.

P_{\text{He}} = P_{\text{toplam}} \times \frac{n_{\text{He}}}{n_{\text{toplam}}}

Sabit hacimli bir kapta her bir gazın kısmi basıncı kendi mol sayısı ile doğru orantılıdır.

3

Verilen değerleri yerine koyarak He gazının kısmi basıncını hesaplayınız.

P_{\text{He}} = 2.0\text{ atm} \times \frac{0.2}{1.0} = 0.4\text{ atm}

Kısmi basınç değerini sayısal olarak bulmak için.

Anahtar Kavram

Sabit hacimli kaplarda gaz karışımlarındaki her bir gazın kısmi basıncı, o gazın mol kesri ile toplam basıncın çarpımına eşittir.

Soru 3430Soru →

Erimiş alüminyum klorür ( $AlCl_3$ ) bileşiği bir süre elektroliz edilmektedir. Elektroliz süresince katotta $5,4\text{ g}$ alüminyum ( $Al$ ) metali toplandığı anda devreden geçen net elektrik yükü kaç Faraday'dır?
( $Al = 27\text{ g/mol}$ )

0,2

0,3

0,4

0,6

1,8

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $0,6$

Cevap

Elektroliz işlemi sırasında devreden geçen net elektrik yükü

0,6\text{ Faraday}

'dır.

Katotta indirgenme tepkimesi gerçekleşir ve alüminyumun indirgenme denklemi

Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al(k)

şeklindedir.

5,4\text{ g}

alüminyum metali

\frac{5,4}{27} = 0,2\text{ mol}

eder. Tepkimeye göre

1\text{ mol } Al

katısı toplamak için devreden

3\text{ mol } e^-

(3 Faraday) geçmesi gerektiğinden,

0,2\text{ mol } Al

birikmesi için devreden

0,2 \times 3 = 0,6\text{ Faraday}

elektrik yükü geçmelidir.

Adım Adım Çözüm

1

Katotta toplanan alüminyum metalinin mol sayısının hesaplanması

n(Al) = \frac{5,4\text{ g}}{27\text{ g/mol}} = 0,2\text{ mol}

Biriken alüminyumun mol miktarını bulmak için kütle mol kütlesine bölünür.

2

Katot indirgenme tepkimesinin yazılması ve elektron katsayısının belirlenmesi

Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al(k)

tepkimesine göre

1\text{ mol } Al(k)

birikmesi için devreden

3\text{ mol } e^-

geçmelidir.

Alüminyum iyonunun katotta elementel halde indirgenmesi için gerekli elektron miktarı tespit edilir.

3

Devreden geçen elektronların mol sayısı ile Faraday birimi arasındaki ilişkinin kurulması

0,2\text{ mol } Al \times 3 = 0,6\text{ mol } e^- = 0,6\text{ Faraday}

1\text{ mol}

elektron yükü

1\text{ Faraday}

'a eşit olduğundan elde edilen elektron mol sayısı doğrudan Faraday cinsinden yükü verir.

Anahtar Kavram

Faraday'ın elektroliz kanunları çerçevesinde katotta toplanan madde miktarı ile devreden geçen elektrik yükü (Faraday) arasındaki stokiyometrik ilişki.

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 3431Soru →

Sabit sıcaklıkta, pistonlu bir kapta gaz fazında gerçekleşen ve dengede olan:

CO(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons CO_2(g) + H_2(g)

tepkimesinin yer aldığı kabın hacmi sabit sıcaklıkta yarıya indirilip piston sabitleniyor.

Buna göre, yeni kurulan denge durumu ve sistemdeki değişimler ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Denge yönü değişmemiştir, ancak kaptaki tüm gazların derişimi artmıştır.

Kaptaki basınç arttığı için denge ürünler yönüne kaymıştır.

Kaptaki basınç arttığı için denge girenler yönüne kaymıştır.

Toplam basınç arttığından dolayı denge sabiti (

K_c

) artmıştır.

Gazların katsayıları eşit olduğundan hacim değişimi dengeyi etkilemez ve gaz derişimleri başlangıç değerleriyle aynı kalır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Denge yönü değişmemiştir, ancak kaptaki tüm gazların derişimi artmıştır.

Cevap

Denge yönü değişmemiştir, ancak kaptaki tüm gazların derişimi artmıştır.

Tepkimede girenlerin ve ürünlerin gaz katsayıları toplamı eşit olduğundan (

\Delta n = 0

), hacim değişimi dengeyi sağa ya da sola kaydırmaz. Ancak hacim azaldığı için (

V

azaldığından

M = n/V

uyarınca) tüm gazların derişimi artar. Bu durum doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkimedeki gazların katsayılarını kontrol ederek hacim değişiminin dengeyi kaydırıp kaydırmayacağını belirlemek.

Girenlerin katsayıları toplamı

1 (CO) + 1 (H_2O) = 2

ve ürünlerin katsayıları toplamı

1 (CO_2) + 1 (H_2) = 2

olup birbirine eşittir (

\Delta n = 0

).

Gaz katsayıları eşit olan tepkimelerde hacim değişimi reaktifler ile ürünlerin kısmi basınçlarını veya derişimlerini aynı oranda değiştirdiğinden denge yönü değişmez.

2

Hacim azalmasının gaz derişimlerine etkisini analiz etmek.

Kabın hacmi yarıya indirildiğinde (

V

azaldığında), derişim formülü (

M = n/V

) gereği tüm gazların derişimi anında iki katına çıkar.

Hacim azalmas�� birim hacimdeki tanecik sayısını artırır, bu da tüm maddelerin derişimlerinin yükselmesine yol açar.

3

Denge sabitinin (

K_c

) bu değişimden nasıl etkileneceğini belirlemek.

K_c

değeri sabit kalır.

K_c

yalnızca sıcaklıkla deği��en bir sabittir, hacim veya basınç değişimiyle değişmez.

Anahtar Kavram

Le Chatelier İlkesi'ne göre gaz fazındaki katsayıları eşit olan tepkimelerde hacim değişiminin denge yönüne ve derişimlere etkisi.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3432Soru →

Dış basıncın sabit olduğu kapalı bir kapta,

\text{N}_2\text{O}_4(g) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(g) \quad \Delta H > 0

tepkimesi dengededir. Bu sisteme yapılan bir etki sonucunda derişimler cinsinden denge sabiti (

K_c

) değerinin arttığı tespit edilmiştir.

Buna göre, yeni kurulan denge durumu ve gerçekleşen değişim ile ilgili;
I. Sistemin sıcaklığı artırılmıştır.
II. Gaz karı��ımının özkütlesi azalmıştır.
III. Karışımın ortalama mol kütlesi artmıştır.

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

Sıcaklığın artırılmasıyla denge sabiti artmış, sistem ürünler yönüne kayarak toplam mol sayısını ve hacmi artırmış, bu durum özkütle ve ortalama mol kütlesini azaltm��ştır. Dolayısıyla I ve II yargıları doğrudur.

Denge sabitinin artması sıcaklığın artırıldığını gösterir. Sıcaklık artışı dengeyi ürünlere kaydırarak gaz mol sayısını ve hacmi artırır, böylece özkütle azalır.

Adım Adım Çözüm

1

Denge sabiti (

K_c

) değişimi ile sıcaklık ilişkisini analiz etmek.

Tepkime endotermik (

\Delta H > 0

) olduğundan, denge sabitinin (

K_c

) artması sıcaklığın artırıldığını gösterir. (I. öncül doğru)

Endotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi ürünler lehine kaydırır ve denge sabiti değerini büyütür.

2

Sıcaklık artışının denge yönüne ve gaz mol sayısına etkisini belirlemek.

Denge ürünler lehine kayar. Girenlerde 1 mol gaz varken ürünlerde 2 mol gaz bulunduğundan, sistemdeki toplam gaz mol sayısı (

n

) artar.

Le Chatelier ilkesine göre sıcaklık artışı endotermik tepkimede ürünler yönüne kaymaya neden olur.

3

Sabit basınçlı kapta hacim ve özkütle değişimini hesaplamak.

İdeal gaz denklemine (

PV = nRT

) göre sabit basınçta hem sıcaklık (

T

) hem de mol sayısı (

n

) arttığı için kabın hacmi (

V

) artar. Kütle (

m

) sabit olduğundan özkütle (

d = m/V

) azalır. (II. öncül doğru)

Dış basınç sabit olduğundan hacimdeki artış, kütle sabitken özkütlenin azalmasına yol açar.

4

Gaz karışımının ortalama mol kütlesindeki değişimi belirlemek.

Toplam kütle (

m

) sabitken toplam mol sayısı (

n

) arttığı için ortalama mol kütlesi (

M_{ort} = m/n

) azalır. (III. öncül yanlış)

Mol kütlesi

92\text{ g/mol}

olan

\text{N}_2\text{O}_4

gazı harcanıp yerine mol kütlesi

46\text{ g/mol}

olan

\text{NO}_2

gazı oluştuğu için ortalama mol kütlesi düşer.

Anahtar Kavram

Le Chatelier İlkesi: Sıcaklık Etkisi ve Denge Sabiti İlişkisi

Tahmini Süre:2m 30s

Soru 3433Soru →

Çok basamaklı bir kimyasal reaksiyonun adımları şu şekildedir:

1. Adım (Yavaş): $2X(g) + Y(k) \rightarrow Z(g) + W(g)$
2. Adım (Hızlı): $Z(g) + T(g) \rightarrow Q(g)$

Bu reaksiyon ile ilgili yapılan aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi doğrudur?

Reaksiyonun hız ifadesi

r = k \cdot [X]^2

şeklindedir.

Reaksiyonun hız ifadesi

r = k \cdot [X]^2 \cdot [Y]

şeklindedir.

Sisteme katalizör eklenmesi, net reaksiyonun entalpi değişiminin (

\Delta H

) azalmasına neden olur.

Sabit sıcaklıkta reaksiyon kabına bir miktar

Y

katısının eklenmesi reaksiyon hızını artırır.

Reaksiyona katalizör ilave edilmesi reaksiyon hız sabitini (

k

) artırırken reaksiyonun denge sabitini (

K_c

) de büyütür.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Reaksiyonun hız ifadesi $r = k \cdot [X]^2$ şeklindedir.

Cevap

Reaksiyonun hız ifadesi

r = k \cdot [X]^2

şeklindedir.

Mekanizmalı tepkimelerde reaksiyon hızı yavaş basamağa göre belirlenir. Yavaş basamak olan 1. adımın girenler kısmında gaz fazında reaktif olarak X maddesi bulunmaktadır ve katsayısı 2'dir. Katı fazdaki Y maddesi hız bağıntısına yazılmayacağı için reaksiyonun hız ifadesi doğru bir şekilde reaktiflerin gaz derişimlerine bağlı olarak yazılmıştır.

Adım Adım Çözüm

1

Yavaş adımın reaktiflerini belirleme

Mekanizmalı tepkimenin yavaş adımı 1. adımdır ve reaktifleri

2\text{ mol } X(g)

ile

1\text{ mol } Y(k)

şeklindedir.

Çok basamaklı tepkimelerde reaksiyon hızını en yavaş olan basamak belirler.

2

Fiziksel halleri kontrol ederek hız bağıntısını yazma

Katı haldeki

Y(k)

hız bağıntısına yazılmaz. Gaz halindeki

X(g)

katsayısı üs olacak şekilde yazılır ve hız bağıntısı

r = k \cdot [X]^2

olarak bulunur.

Katıların derişimleri sabit kabul edildiğinden reaksiyon hız bağıntısında yer almazlar.

3

Diğer seçeneklerin bilimsel doğruluğunu kontrol etme

Katalizör entalpiyi ve denge sabitini değiştirmez. Katı eklenmesi hızı etkilemez. Bu nedenle hız ifadesini doğru belirten seçenek dışındakiler yanlıştır.

Katalizörün entalpiye ve denge sabitine etkisi ile katıların hıza etkisi kurallarını test ederek doğru cevabı doğrulamak gerekir.

Anahtar Kavram

Mekanizmalı tepkimelerde hız bağıntısı yavaş basamağın reaktiflerine göre yazılır ve katı fazdaki maddeler hız bağıntısına dahil edilmez.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3434Soru →

Seri bağlı iki elektroliz kabından birincisinde $1\text{ L}$ hacminde $0,1\text{ M } CuSO_4$ ve $0,2\text{ M } NaCl$ içeren sulu çözelti, ikincisinde ise erimiş $AlCl_3$ tuzu bulunmaktadır. Bu elektroliz sisteminden bir süre elektrik akımı geçirildiğinde, ikinci kabın katodunda $2,7\text{ gram } Al$ katısı toplandığı tespit ediliyor.

Buna göre, birinci kabın anodunda açığa çıkan gaz karışımının $27^\circ\text{C}$ sıcaklık ve $0,82\text{ atm}$ basınç altındaki toplam hacmi kaç litredir?

(Elektron verme eğilimleri: $Na > Al > H_2 > Cu > Cl^- > OH^- > SO_4^{2-}$ ; $Al = 27\text{ g/mol}$ , $R = 0,082\text{ L}\cdot\text{atm}/(\text{mol}\cdot\text{K})$ )

3,75

4,50

2,25

1,50

0,3375

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3,75

Cevap

Birinci kabın anodunda açığa çıkan gaz karışımının toplam hacmi 3,75 litredir.

İkinci kaptaki alüminyum kütlesinden devreden geçen toplam elektrik yükünün 0,3 mol elektron olduğu belirlenir. Birinci kaptaki klorür iyonlarının tamamı (0,2 mol) yükseltgenerek 0,1 mol klor gazı oluşturur ve bu süreçte 0,2 mol elektron harcanır. Kalan 0,1 mol elektron ile su yükseltgenerek 0,025 mol oksijen gazı üretir. Toplam gaz mol sayısı 0,125 mol olur. 27 santigrat derece sıcaklık 300 Kelvin'e çevrilerek ideal gaz denkleminde yerine yazıldığında toplam hacim 3,75 litre olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

İkinci kabın katodunda toplanan alüminyum metalinin mol sayısını ve devreden geçen toplam yük miktarını hesaplamak.

n(Al) = \frac{2,7\text{ g}}{27\text{ g/mol}} = 0,1\text{ mol}

.

Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al(k)

tepkimesine göre harcanan elektron miktarı

0,1 \times 3 = 0,3\text{ mol } e^-

(Faraday) olur.

Seri bağlı kaplarda her iki kaptan da eşit miktarda elektrik yükünün geçtiğini belirlemek amacıyla ikinci kabın katot verisi kullanılır.

2

Birinci kaptaki anyonları belirlemek ve yükseltgenme önceliğine göre sıralamak.

Kaptaki anyonlar

Cl^-

,

OH^-

ve

SO_4^{2-}

iyonlarıdır. Elektron verme (yükseltgenme) eğilimleri

Cl^- > OH^- > SO_4^{2-}

şeklindedir. Kaptaki

Cl^-

iyonu mol sayısı

0,2\text{ M} \times 1\text{ L} = 0,2\text{ mol}

'dür.

Anotta hangi iyonun öncelikle yükseltgeneceğini ve ne kadar klor gazı oluşacağını belirlemek için yükseltgenme önceliği ve mol miktarı gereklidir.

3

Anotta öncelikli olarak yükseltgenen klor iyonlarının oluşturduğu klor gazı miktarını ve harcanan yükü bulmak.

2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-

tepkimesine göre

0,2\text{ mol } Cl^-

tamamen yükseltgendiğinde

0,1\text{ mol } Cl_2

gazı oluşur ve

0,2\text{ mol } e^-

yük harcanır.

Klor iyonlarının sınırlı miktarda bulunması nedeniyle tamamının harcanıp harcanmadığını kontrol etmek gerekir.

4

Kalan elektrik yüküyle bir sonraki anyon olan hidroksit iyonlarının (suyun) yükseltgenmesiyle oluşan oksijen gazı miktarını hesaplamak.

Kalan yük

0,3 - 0,2 = 0,1\text{ mol } e^-

'dir.

2H_2O(s) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-

tepkimesine göre

0,1\text{ mol } e^-

yük ile

\frac{0,1}{4} = 0,025\text{ mol } O_2

gazı oluşur.

Devreden geçen toplam yükün klor iyonlarını aşan kısmı suyun yükseltgenmesine harcanarak oksijen gazı üretir.

5

Anotta açığa çıkan toplam gaz mol sayısını bulmak.

n_{toplam} = n(Cl_2) + n(O_2) = 0,1 + 0,025 = 0,125\text{ mol}

gaz karışımı oluşur.

Gaz yasası uygulanarak toplam hacmin bulunması için toplam gaz mol sayısı gereklidir.

6

Sıcaklığı Kelvin cinsine çevirerek ideal gaz yasası formülüyle toplam hacmi hesaplamak.

T = 27 + 273 = 300\text{ K}

.

P \cdot V = n \cdot R \cdot T \Rightarrow 0,82 \cdot V = 0,125 \cdot 0,082 \cdot 300 \Rightarrow V = 3,75\text{ L}

olarak bulunur.

Gaz karışımının hacmini verilen basınç ve sıcaklık koşullarında doğru bir şekilde bulmak için ideal gaz denklemi uygulanır.

Anahtar Kavram

Seri bağlı elektroliz hücrelerinde Faraday kanunları ve sulu çözeltilerde anyonların anotta yükseltgenme önceliği.

Soru 3435Soru →

Fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonları (Calvin Döngüsü) sırasında kloroplastın stromasında meydana gelen aşağıdaki olayları, gerçekleşme sırasına göre diziniz.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Dizilim; Karbonun RuBP'ye bağlanması, PGA'nın PGAL'e indirgenmesi, PGAL'in bir kısmının besin sentezi için ayrılması ve kalan PGAL'lerden RuBP'nin yeniden sentezlenmesi şeklinde olmalıdır.

Calvin döngüsü sırasıyla karbon tespiti, indirgenme ve RuBP'nin yenilenmesi evrelerinden oluşur. İlk olarak

CO_2

molekülü RuBP'ye bağlanarak organik yapıya katılır. Ardından ışığa bağımlı reaksiyonlardan gelen ATP ve NADPH ile molekül indirgenerek PGAL oluşur. Oluşan PGAL'in bir kısmı besin sentezine giderken, geri kalanı ATP harcanarak tekrar RuBP'ye dönüştürülür.

Adım Adım Çözüm

1

Karbon Tespiti (Fixation)

CO_2

+ RuBP → Kararsız Ara Bileşik → PGA

Döngünün ilk adımı inorganik karbonun organik yapıya katılmasıdır.

2

İndirgenme (Reduction)

PGA + ATP + NADPH → PGAL + ADP +

NADP^+

Işığa bağımlı evrede üretilen ürünler kullanılarak şeker molekülü sentezlenir.

3

Ürün Çıkışı

PGAL → Glikoz, amino asit, yağ asidi vb.

Bitkinin metabolizması için gerekli temel organik maddeler döngüden ayrılan PGAL'den üretilir.

4

Yenilenme (Regeneration)

PGAL + ATP → RuBP

Döngünün sürekliliği için başlangıç reseptörü olan RuBP'nin geri kazanılması şarttır.

Anahtar Kavram

Calvin Döngüsü Basamakları

Daha Fazla Pratik

Döngüde kullanılan ATP ve NADPH miktarlarının, ışığa bağımlı reaksiyonlarda üretilen miktarlarla olan sayısal ilişkisini inceleyen sorulara bakabilirsiniz.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 3436Soru →

Sürtünmesiz hareketli bir pistonla kapatılmış kapta $t\ ^\circ\text{C}$ sıcaklıkta $0,2\text{ mol } He$ ve $0,1\text{ mol } CH_4$ gazları bulunmaktadır. Piston başlangıçta $3V$ konumunda dengededir ve kapta pistonun yukarı doğru hareketini $4V$ konumunda sınırlandıran bir engel bulunmaktadır.

Aynı sıcaklıkta kaba $0,2\text{ mol } Ne$ gazı ekleniyor.

Buna göre, yeni dengede gerçekleşen değişimlerle ilgili;

I. Kaptaki toplam gaz basıncı $1,25\text{ atm}$ olur.

II. $He$ gazının kısmi basıncı değişmez.

III. Birim hacimdeki toplam tanecik sayısı artar.

yargılarından hangileri doğrudur? (Dış basınç $1\text{ atm}$ 'dir.)

Yalnız I

I ve II

I ve III

II ve III

I, II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve III

Cevap

I ve III

Yapılan hesaplamalarda pistonun engele takılarak duracağı ve son hacmin

4V

olacağı belirlenir. Bu hacimde toplam gaz basıncı

1,25\text{ atm}

olarak hesaplanır. Helyum gazının kısmi basıncı başlangıçta

2/3\text{ atm}

iken son durumda

0,5\text{ atm}

'ye düşer, bu nedenle ikinci yargı yanlıştır. Birim hacimdeki tanecik sayısı ise hacim artışına kıyasla mol sayısı daha fazla arttığı için

0,1/V

'den

0,125/V

'ye yükselir. Bu analizler sonucunda birinci ve üçüncü yargıların doğru olduğu belirlenir.

Adım Adım Çözüm

1

Eklenen gaz sonrasında pistonun serbest durumda ulaşmak isteyeceği ideal hacim hesaplanır.

Başlangıçtaki toplam mol sayısı

n_1 = 0,2 + 0,1 = 0,3\text{ mol}

'dür. Sıcaklık sabitken kaba

0,2\text{ mol } Ne

eklendiğinde toplam mol sayısı

n_2 = 0,5\text{ mol}

olur. Piston tamamen serbest olsaydı, hacim mol sayısı ile doğru orantılı olarak

V_{\text{ideal}} = 3V \times \frac{0,5\text{ mol}}{0,3\text{ mol}} = 5V

olurdu.

Sabit sıcaklık ve dış basınçta, ideal gazlarda hacim ile mol say��sı doğru orantılıdır.

2

Hesaplanan ideal hacim ile engelin konumu karşılaştırılarak pistonun duracağı yer belirlenir.

Pistonun hareketi

4V

konumundaki engel ile sınırlandırılmıştır.

V_{\text{ideal}} = 5V > 4V

olduğundan piston yukarı doğru hareket eder ve

4V

konumundaki engele takılarak durur. Dolayısıyla kabın son hacmi

V_2 = 4V

olur.

Pistonun serbestçe genişleyebileceği hacim sınırı engelin bulunduğu konumdur.

3

Birleşik gaz denklemi kullanılarak son durumdaki toplam gaz basıncı hesaplanır.

Sıcaklık sabit olduğundan

\frac{P_1 \cdot V_1}{n_1} = \frac{P_2 \cdot V_2}{n_2}

eşitliği uygulanır. Buradan

\frac{1\text{ atm} \cdot 3V}{0,3\text{ mol}} = \frac{P_2 \cdot 4V}{0,5\text{ mol}}

yazılır. İşlemler yapıldığında

P_2 = 1,25\text{ atm}

bulunur. Bu durumda I. öncül doğrudur.

Hacmi sınırlanan gaz karışımının son toplam basıncını bulmak için ideal gaz ilişkileri kullanılır.

4

Helyum gazının başlangıç ve son kısmi basınçları hesaplanarak karşılaştırılır.

Başlangıçta

He

kısmi basıncı:

P_{He, 1} = \frac{0,2}{0,3} \times 1\text{ atm} = \frac{2}{3}\text{ atm} \approx 0,67\text{ atm}

'dir. Son durumda

He

kısmi basıncı:

P_{He, 2} = \frac{0,2}{0,5} \times 1,25\text{ atm} = 0,5\text{ atm}

'dir. Kısmi basınç

0,67\text{ atm}

'den

0,5\text{ atm}

'ye düşmüştür. Bu durumda II. öncül yanlıştır.

Kısmi basınç, ilgili gazın mol kesri ile toplam basıncın çarpımına eşittir.

5

Birim hacimdeki toplam tanecik sayısı başlangıç ve son durum için oranlanarak karşılaştırılır.

Başlangıçta birim hacimdeki tanecik sayısı:

\frac{0,3\text{ mol}}{3V} = \frac{0,1}{V}

'dir. Son durumda birim hacimdeki tanecik sayısı:

\frac{0,5\text{ mol}}{4V} = \frac{0,125}{V}

'dir.

\frac{0,125}{V} > \frac{0,1}{V}

olduğundan birim hacimdeki toplam tanecik sayısı artmıştır. Bu durumda III. öncül doğrudur.

Birim hacimdeki tanecik sayısı, toplam mol sayısının kabın hacmine oranı ile belirlenir.

Anahtar Kavram

Engelli pistonlu kaplarda gaz karışımlarının hacim, mol ve toplam/kısmi basınç ilişkilerinin analizi

Soru 3437Soru →

Heterojen bir kimyasal tepkimede katı reaktifin temas yüzeyinin artırılması, tepkimenin aktifleşme enerjisini ( $E_a$ ) düşürerek tepkime hız sabitinin ( $k$ ) değerini artırır.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Verilen ifade yanlıştır. Temas yüzeyinin artırılması hız sabitini (

k

) artırırken aktifleşme enerjisini (

E_a

) değiştirmez.

İfade yanlıştır çünkü katı reaktifin temas yüzeyinin artırılması tepkime hızını ve hız sabitini (

k

) artırsa da aktifleşme enerjisi (

E_a

) üzerinde bir değişikliğe yol açmaz. Aktifleşme enerjisi yalnızca uygun bir katalizör kullanılarak düşürülebilir.

Adım Adım Çözüm

1

Katı reaktifin temas yüzeyinin hız sabitine (

k

) etkisini belirleyin.

Katının temas yüzeyi arttıkça birim zamandaki etkin çarpışma sayısı ve dolayısıyla hız sabiti (

k

) artar.

Hız sabiti (

k

), katıların temas yüzeyi ile doğru orantılı olarak değişen bir parametredir.

2

Temas yüzeyinin aktifleşme enerjisine (

E_a

) etkisini inceleyin.

Temas yüzeyinin artırılması aktifleşme enerjisini (

E_a

) etkilemez.

Aktifleşme enerjisi (

E_a

) tepkimenin izlediği yola (mekanizmaya) bağlıdır ve yalnızca katalizör ile değiştirilebilir.

3

Önermeyi bir bütün olarak değerlendirip doğru/yanlış kararını verin.

Önermede temas yüzeyinin aktifleşme enerjisini düşürdüğü iddia edildiği için bu ifade yanlıştır.

Bilimsel olarak hatalı bir gerekçelendirme içerdiğinden ifade yanlış (false) olarak değerlendirilir.

Anahtar Kavram

Temas yüzeyinin tepkime hızı, hız sabiti (

k

) ve aktifleşme enerjisi (

E_a

) ile ilişkisi.

Soru 3438Soru →

25 °C sıcaklıkta hazırlanan bir elektrokimyasal hücrenin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir:

\text{Pt}(k) \mid \text{H}_2(g, 1\text{ atm}) \mid \text{H}^+(suda, x\text{ M}) \parallel \text{Cu}^{2+}(suda, 0,01\text{ M}) \mid \text{Cu}(k)

Bu hücrenin 25 °C'taki başlangıç potansiyeli $0,458\text{ V}$ olarak ölçülmüştür.

Buna göre, anot yarı hücresindeki sulu çözeltinin başlangıç pH değeri kaçtır?

(25 °C'ta $\text{Cu}^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(k) \quad E^\circ = +0,34\text{ V}$ ; $2\text{H}^+(suda) + 2e^- \rightarrow \text{H}_2(g) \quad E^\circ = 0,00\text{ V}$ 'tur. Nernst eşitliğindeki sabit değeri $\frac{0,059}{n}$ olarak alınız.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3

Cevap

Anot yarı hücresindeki sulu çözeltinin başlangıç pH değeri 3'tür.

Pil tepkimesi yazılıp Nernst eşitliği uygulandığında, hidrojen iyon derişimi

10^{-3}\text{ M}

olarak bulunur. Bu derişimin eksi logaritması alındığında pH = 3 elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1

Anot ve katot yarı tepkimelerini belirleyip net pil denklemini yazın.

Anot (Yükseltgenme):

\text{H}_2(g) \rightarrow 2\text{H}^+(suda) + 2e^-

Katot (İndirgenme):

\text{Cu}^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow \text{Cu}(k)

Net Tepkime:

\text{H}_2(g) + \text{Cu}^{2+}(suda) \rightleftharpoons 2\text{H}^+(suda) + \text{Cu}(k)

Transfer edilen elektron sayısı:

n = 2

Nernst denkleminde reaksiyon kesri (Q) ve transfer edilen elektron sayısı (n) net tepkimeye göre belirlenir.

2

Standart pil potansiyelini (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplayın.

E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}} = 0,34\text{ V} - 0,00\text{ V} = 0,34\text{ V}

Hücrenin standart potansiyeli, elektrotların standart indirgenme potansiyelleri farkı ile bulunur.

3

Nernst eşitliğini kurarak hidrojen iyon derişimini (

[\text{H}^+]

) hesaplayın.

E_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,059}{n} \log Q

0,458 = 0,34 - \frac{0,059}{2} \log \frac{[\text{H}^+]^2}{P_{\text{H}_2} \cdot [\text{Cu}^{2+}]}

0,118 = -0,0295 \log \frac{[\text{H}^+]^2}{1 \cdot 10^{-2}}

-4 = \log \frac{[\text{H}^+]^2}{10^{-2}} \implies 10^{-4} = \frac{[\text{H}^+]^2}{10^{-2}} \implies [\text{H}^+]^2 = 10^{-6} \implies [\text{H}^+] = 10^{-3}\text{ M}

Nernst eşitliği standart olmayan derişimlerdeki pil potansiyelini hesaplamayı sağlar.

4

Hidrojen iyon derişimini kullanarak pH değerini bulun.

\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(10^{-3}) = 3

pH değeri, hidrojen iyonu molar derişiminin eksi logaritması olarak tanımlanır.

Anahtar Kavram

Nernst eşitliği kullanılarak standart dışı koşullardaki pil potansiyelinden yararlanıp iyon derişimi ve asitlik (pH) hesabı yapılması.

Tahmini Süre:2m 30s

Soru 3439Soru →

Aşağ��daki tabloda $X$ , $Y$ ve $Z$ saf maddelerinin $1\text{ atm}$ dış basınç altındaki normal kaynama noktaları ile kritik sıcaklıkları verilmiştir.

Madde	Normal Kaynama Noktası ( $^\circ\text{C}$ )	Kritik Sıcaklık ( $^\circ\text{C}$ )
$X$	$-269$	$-268$
$Y$	$-196$	$-147$
$Z$	$-33$	$132$

Buna göre, bu maddeler ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Aynı koşullarda bulunan bu maddelerin ideal gaz davranışından sapma eğilimleri arasındaki ilişki

Z > Y > X

şeklindedir.

25^\circ\text{C}

sıcaklıkta ve

1\text{ atm}

dış basınçta

X

ve

Y

gaz,

Z

ise buhar fazındadır.

-150^\circ\text{C}

sıcaklıktaki

Y

maddesi üzerine uygulanan basınç ne kadar artırılırsa artırılsın sıvılaştırılamaz.

Z

maddesi, kritik sıcaklığının yüksek ve normal kaynama noktasının düşük olması sebebiyle soğutucu akışkan olarak kullanılmaya en uygundur.

Joule-Thomson genleşmesine uğrayan

Y

gazının genleşme sonrasında sıcaklığının düşmesi, gazın ideal davranıştan saptığını gösterir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $-150^\circ\text{C}$ sıcaklıktaki $Y$ maddesi üzerine uygulanan basınç ne kadar artırılırsa artırılsın sıvılaştırılamaz.

Cevap

-150^\circ\text{C}

sıcaklıktaki

Y

maddesinin hiçbir basınç altında sıvılaştırılamayacağını belirten ifade yanlı��tır. Maddelerin kritik sıcaklıklarının altındaki sıcaklıklarda basınç uygulanarak sıvılaştırılabilmesi mümkündür;

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı da

Y

maddesinin kritik sıcaklığı olan

-147^\circ\text{C}

'den daha düşük bir sıcaklıktır.

Doğru yanıt olan seçenek,

-150^\circ\text{C}

sıcaklığındaki

Y

maddesinin hiçbir basınç altında sıvılaştırılamayacağını iddia etmektedir. Ancak

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı,

Y

maddesinin kritik sıcaklığı olan

-147^\circ\text{C}

değerinden daha düşüktür. Kritik sıcaklığın altındaki bir sıcaklık değerinde madde buhar fazında bulunur ve uygun basınç uygulandığında sıvılaştırılabilir.

Adım Adım Çözüm

1

Kritik sıcaklık ve sıvılaşabilme sınır kurallarının tanımlanması

Bir maddenin basınç uygulanarak sıvılaştırılabilmesi için sıcaklığının kritik sıcaklığından (

T_c

) daha düşük olması gerekir. Kritik sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklarda madde 'gaz' fazındadır ve ne kadar yüksek basınç uygulanırsa uygulansın sıvılaştırılamaz. Kritik sıcaklığın altında ancak kaynama noktasının üzerindeki sıcaklıklarda ise madde 'buhar' fazındadır ve basınçla sıvılaştırılabilir.

Maddelerin hangi sıcaklıklarda basınçla sıvılaşabileceğini belirlemek için teorik temel oluşturulur.

2

-150^\circ\text{C}

'deki

Y

maddesinin sıcaklık durumunun kritik sıcaklık değeriyle karşılaştırılması

Y

maddesinin kritik sıcaklığı

-147^\circ\text{C}

olarak verilmiştir.

-150^\circ\text{C}

sıcaklığ��, sayısal değer olarak

-147^\circ\text{C}

'den daha düşüktür (

-150 < -147

). Dolayısıyla

Y

maddesi bu sıcaklıkta kritik sıcaklığının altındadır.

Negatif sıcaklık değerleri arasındaki büyüklük ilişkisini doğru analiz ederek maddenin faz sınırını belirlemek.

3

Y

maddesinin sıvılaşma durumuna karar verilmesi

-150^\circ\text{C}

sıcaklığı kritik sıcaklığın altında kaldığı için

Y

maddesi bu sıcaklıkta buhar fazında bulunur ve uygun basınç uygulandığında sıvılaştırılabilir. Bu nedenle, sıvılaştırılamayacağını savunan ifade yanlıştır.

Yanlış ifadenin tespiti ve gerekçelendirilmesi sağlanır.

4

Diğer seçeneklerin bilimsel doğruluğunun teyit edilmesi

Kritik sıcaklık ve kaynama noktası değerleri tanecikler arası çekim kuvvetlerinin büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Çekim kuvvetleri

Z > Y > X

şeklinde sıralandığından ideallikten sapma miktarları da

Z > Y > X

olur.

25^\circ\text{C}

oda sıcaklığı

X

ve

Y

'nin kritik sıcaklığından yüksek olduğu için gaz,

Z

'nin ise altında kaldığı için buhardır. Soğutucu akışkan olarak oda sıcaklığında sıvılaşabilen ve kaynama noktası düşük olan

Z

en uygundur. Joule-Thomson genleşmesi sırasında gerçek gazların soğuması tanecikler arası çekim kuvvetlerini yenmek için iç enerji kullanmalarından kaynaklanır, bu da ideallikten sapma ölçütüdür. Tüm bu analizler diğer seçeneklerin doğru olduğunu gösterir.

Sorunun bütünsel olarak doğruluğundan ve distractörlerin tam analizinden emin olunur.

Anahtar Kavram

Gerçek gazlar, kritik sıcaklık sınırı, gaz ve buhar fazlarının ayrımı, Joule-Thomson genleşmesinin temel çalışma prensibi ve soğutucu akışkan seçimi.

Soru 3440Soru →

Bir kimya öğretmeni, tepkime entalpisine etki eden faktörleri açıklarken aynı miktar hidrojen gazının yakılmasıyla gerçekleşen aşağıdaki üç farklı tepkimeyi tahtaya yazıyor:

I. $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H_1$
II. $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(l) \quad \Delta H_2$
III. $H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(s) \quad \Delta H_3$

Buna göre, bu tepkimelerin standart entalpi değişimlerinin ( $\Delta H$ ) değerlerini en küçükten en büyüğe doğru sıralayışı nasıl olmalıdır?

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Tepkime entalpi değişimlerinin en küçükten en büyüğe sıralanışı III, II, I ��eklindedir (yani

\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1

).

Suyun katı hali (buz) en düşük potansiyel enerjiye sahip üründür. Dolayısıyla, girenlerin enerjisi aynı kalmak üzere, suyun katı halinin oluştuğu III. tepkime en çok ısıyı açığa çıkarır. Ekzotermik tepkimelerde entalpi değişimi negatif olduğundan, en fazla ısı açığa çıkaran tepkimenin entalpi değişimi matematiksel olarak en küçük değere sahip olur. Sıvı halin oluştuğu II. tepkime ve gaz halinin oluştuğu I. tepkime sırasıyla takip eder. Sıralama

\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1

şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1

Ürünlerin fiziksel hallerine göre potansiyel enerjilerini karşılaştırmak.

Potansiyel enerjiler arasındaki ilişki:

H_{\text{su}(g)} > H_{\text{su}(l)} > H_{\text{su}(s)}

şeklindedir.

Maddenin gaz hali en yüksek potansiyel enerjiye sahipken, katı hali en düşük potansiyel enerjiye sahiptir.

2

Tepkimelerin ekzotermik karakterini ve açığa çıkan ısı miktarlarını belirlemek.

Tepkimeler ekzotermik yanma tepkimeleridir. Girenlerin enerjisi aynı olduğundan, ürünün potansiyel enerjisi düştükçe açığa çıkan ısı miktarı (

Q

) artar. Buna göre açığa çıkan ısılar:

Q_3 > Q_2 > Q_1

olur.

Entalpi değişimi

\Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}}

bağıntısıyla hesaplanır ve ekzotermik tepkimelerde

\Delta H < 0

(yani

\Delta H = -Q

) şeklindedir.

3

Negatif entalpi değerlerini matematiksel olarak sıralamak.

A��ığa çıkan ısı miktarı en fazla olan III. tepkimenin entalpi değişimi en negatif (en küçük), en az olan I. tepkimenin entalpi değişimi ise en az negatif (en büyük) olur. Sıralama:

\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1

şeklindedir.

Matematiksel olarak negatif sayılar karşılaştırılırken mutlak değerce büyük olan sayı daha küçüktür (örneğin

-292 < -286 < -242

gibi).

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine etki eden faktörlerden ürünün fiziksel halinin entalpi büyüklüğüne ve işaretine etkisi.

Tahmini Süre:2m 0s

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

Daha Fazla Pratik

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