Tüm alıştırma soruları

Soru 3441Soru →

Gaz fazında gerçekleşen ve frekans faktörleri (çarpışma parametreleri) aynı kabul edilen üç farklı kimyasal tepkimenin aktifleşme enerjisi ( $E_a$ ) ve sıcakl��k ( $T$ ) değerleri tabloda verilmiştir:

Tepkime	Aktifleşme Enerjisi ( $E_a$ , $\text{kJ/mol}$ )	Sıcaklık ( $T$ , $\text{K}$ )
I	$50$	$300$
II	$80$	$300$
III	$50$	$400$

Buna göre, bu tepkimelerin hız sabitlerini ( $k$ ) en küçük olandan en büyük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Hız sabitlerinin en küçükten en büyüğe doğru sıralanışı

k_{\text{II}} < k_{\text{I}} < k_{\text{III}}

şeklindedir.

Hız sabitleri karşılaştırılırken Arrhenius bağıntısı temel alınır. Sıcaklık arttıkça hız sabiti artarken, aktifleşme enerjisi arttıkça hız sabiti azalır. I. ve II. tepkime aynı sıcaklıkta olup, I. tepkimenin aktifleşme enerjisi daha küçük olduğundan

k_{\text{I}} > k_{\text{II}}

olur. I. ve III. tepkimenin aktifleşme enerjisi aynı olup, III. tepkimenin sıcaklığı daha yüksek olduğundan

k_{\text{III}} > k_{\text{I}}

olur. Bu durumda doğru sıralama

k_{\text{II}} < k_{\text{I}} < k_{\text{III}}

şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1

I. ve II. tepkimelerin hız sabitlerini karşılaştırmak.

k_{\text{I}} > k_{\text{II}}

Aynı sıcaklıkta (

300 \text{ K}

) gerçekleşen tepkimelerden aktifleşme enerjisi daha düşük olan I. tepkimenin (

50 \text{ kJ/mol}

) hız sabiti, aktifleşme enerjisi yüksek olan II. tepkimeden (

80 \text{ kJ/mol}

) daha büyüktür.

2

I. ve III. tepkimelerin h��z sabitlerini karşılaştırmak.

k_{\text{III}} > k_{\text{I}}

Aktifleşme enerjileri aynı (

50 \text{ kJ/mol}

) olan tepkimelerden sıcaklığı daha yüksek olan III. tepkimenin (

400 \text{ K}

) hız sabiti, sıcaklığı düşük olan I. tepkimeden (

300 \text{ K}

) daha büyüktür. Sıcaklık artışı ortalama kinetik enerjiyi ve

E_a

'yı aşan tanecik sayısını artırır, ancak aktifleşme enerjisi (

E_a

) değerini değiştirmez.

3

Karşılaştırma sonuçlarını birleştirerek küçükten büyüğe sıralama oluşturmak.

k_{\text{II}} < k_{\text{I}} < k_{\text{III}}

k_{\text{II}} < k_{\text{I}}

ve

k_{\text{I}} < k_{\text{III}}

bağıntıları birleştirildiğinde doğru sıralamanın

k_{\text{II}} < k_{\text{I}} < k_{\text{III}}

olduğu görülür.

Anahtar Kavram

Sıcaklık artışı tepkimenin aktifleşme enerjisini (

E_a

) değiştirmez, fakat ortalama kinetik enerjiyi ve hız sabitini (

k

) artırır. Aktifleşme enerjisi (

E_a

) küçüldükçe hız sabiti (

k

) büyür.

Soru 3442Soru →

Kütlece $\%20$ ’lik bir şeker çözeltisi hazırlamak isteyen bir öğrenci, $80$ gram şeker kullanmaktadır. Buna göre, bu çözeltiyi hazırlamak için kullanılması gereken saf su kütlesi kaç gramdır?

80

160

320

400

480

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $320$

Cevap

Çözeltiyi hazırlamak için kullanılması gereken saf su kütlesi 320 gramdır.

Kütlece %20'lik şeker çözeltisi hazırlamak için 80 gram şeker kullanıldığında, toplam çözelti kütlesi 400 gram olur. Bu toplam kütleden çözünen şeker kütlesi çıkarıldığında, kullanılması gereken saf su kütlesi 320 gram olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Kütlece yüzde derişim formülü yazılır.

\text{Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{m_{\text{çözünen}}}{m_{\text{çözelti}}} \times 100

Çözünen şeker kütlesi ile toplam çözelti kütlesi arasındaki ilişkiyi kurmak.

2

Verilen değerler formülde yerine konularak toplam çözelti kütlesi hesaplanır.

20 = \frac{80}{m_{\text{çözelti}}} \times 100 \implies m_{\text{çözelti}} = 400 \text{ gram}

Şeker miktarından hareketle toplam karışım kütlesini bulmak.

3

Toplam çözelti kütlesinden şeker (çözünen) kütlesi çıkarılarak su (çözücü) kütlesi hesaplanır.

m_{\text{su}} = m_{\text{çözelti}} - m_{\text{şeker}} \implies m_{\text{su}} = 400 - 80 = 320 \text{ gram}

Çözeltiyi oluşturan bileşenlerin kütleleri toplamının toplam çözelti kütlesine eşit olması ilkesini uygulamak.

Anahtar Kavram

Kütlece yüzde derişim, çözeltideki çözünen kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranının 100 ile çarpılmasıyla bulunur.

Alternatif Yöntem

Çözeltinin %20'si şeker ise, geriye kalan %80'i sudur. Buradan doğrudan oran-orantı kurulabilir: %20'lik kısım 80 gram şekere karşılık geliyorsa, %80'lik su kısmı kaç gramdır? Orantıdan: (80 * 80) / 20 = 320 gram su bulunur.

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 3443Soru →

Belirli bir sıcaklıkta, pistonlu bir kapta tek basamakta gerçekleştiği kabul edilen aşağıdaki tepkime dengededir:

Fe_2O_3(k) + 3CO(g) \rightleftharpoons 2Fe(k) + 3CO_2(g)

Sabit sıcaklıkta piston aşağı itilerek kabın hacmi yarıya indiriliyor ve sistemin yeniden dengeye ulaşması sağlanıyor.

Buna göre, yeni kurulan dengeyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Kaptaki toplam gaz basıncı başlangıç durumuna göre

2

katına çıkar.

CO_2(g)

gazının mol sayısı değişmez.

İleri ve geri tepkime hızları başlangıç durumuna göre

8

katına çıkar.

Denge sabitinin (

K_c

) sayısal değeri değişmez.

Kaptaki toplam basıncı azaltmak için denge girenler yönüne kayar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Kaptaki toplam basıncı azaltmak için denge girenler yönüne kayar.

Cevap

Gaz moleküllerinin katsayıları toplamı girenler ve ürünler tarafında eşit olduğundan hacim değişimi dengeyi kaydırmaz. Bu nedenle dengenin girenler y��nüne kayacağını belirten ifade yanlıştır.

Tepkimede gaz fazındaki maddelerin katsayıları toplamı eşit olduğundan (

\Delta n_{\text{gaz}} = 3 - 3 = 0

), hacim değişimi dengeyi kaydırmaz. Bu yüzden dengenin girenler yönüne kayacağını belirten ifade yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkime denklemindeki gaz fazındaki maddelerin katsayılarını toplamak.

Girenlerde

3

mol

CO(g)

ve ürünlerde

3

mol

CO_2(g)

bulunmaktadır. Katılar (

Fe_2O_3

ve

Fe

) hesaba katılmaz. Gaz fazındaki katsayı farkı

\Delta n_{\text{gaz}} = 3 - 3 = 0

olarak bulunur.

Hacim değişiminin dengeye etkisini belirlemek için sadece gaz fazındaki maddelerin katsayıları karşılaştırılmalıdır.

2

Hacim azalmasının denge üzerindeki etkisini Le Chatelier ilkesine göre analiz etmek.

Hacim yarıya indirildiğinde tüm gazların derişimleri ve kısmi basınçları başlangıçta

2

katına çıkar. Ancak

\Delta n_{\text{gaz}} = 0

olduğundan, sistem basıncı düşürmek veya artırmak için herhangi bir yöne kayamaz (denge bozulmaz).

Gaz mol sayıları eşit olan sistemlerde basınç-hacim değişimi denge konumunu etkilemez.

3

Hız bağıntıları üzerinden ileri ve geri tepkime hızlarındaki değişimi bulmak.

Tek basamakta gerçekleşen tepkime için

r_{\text{ileri}} = k_{\text{ileri}} [CO]^3

ve

r_{\text{geri}} = k_{\text{geri}} [CO_2]^3

şeklindedir. Gaz derişimleri

2

katına çıktığından, hızlar

2^3 = 8

katına çıkar.

Hız bağıntısında gazların katsayıları üs olarak yazılır ve derişim artışı hızı doğrudan etkiler.

4

Sıcaklığın sabit olması durumunda denge sabitinin ve dengenin kaymaması durumunda katı kütlelerinin değişimini değerlendirmek.

K_c

değeri yalnızca sıcaklıkla değiştiğinden ve denge kaymadığından katı kütleleri ile

K_c

sabit kalır.

Sıcaklık değişmediği sürece denge sabiti değişmez; denge kaymadığı sürece de maddelerin mol sayıları ve kütleleri korunur.

Anahtar Kavram

Gaz katsayıları eşit olan heterojen denge tepkimelerinde hacim değişiminin dengeye, derişimlere, basınçlara ve tepkime hızına etkisi.

Soru 3444Soru →

Şekildeki sistemde $25^\circ\text{C}$ sıcaklıkta muslukla ayrılmış iki kaptan birincisinde ( $V = 2\text{ L}$ ) sıvı su ( $H_2O(s)$ ) ile dengede $H_2O(g)$ buharı ve $He(g)$ gazı bulunmaktadır. Bu kaptaki toplam bas��nç $418\text{ mmHg}$ 'dir. İkinci kapta ise ( $V = 3\text{ L}$ ) aynı sıcaklıkta $500\text{ mmHg}$ basınç yapan kuru $Ne(g)$ gazı bulunmaktadır.

Sabit sıcaklıkta kaplar arasındaki musluk açılıp sistem yeniden dengeye ulaştığında kaptaki toplam gaz basıncı kaç $\text{mmHg}$ olur?

( $25^\circ\text{C}$ 'ta suyun buhar basıncı $18\text{ mmHg}$ 'dir. Sıvı suyun hacmi ve gazların suda çözünürlüğü ihmal edilecektir. Kapta sıvı suyun tamamen buharlaşmadığı kabul edilecektir.)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 478

Cevap

Son durumdaki toplam gaz basıncı

478\text{ mmHg}

'dir.

Musluk açıldığında gazların yayıldığı toplam hacim

5\text{ L}

olur. Helyum gazının başlangıçtaki kısmi basıncı

418 - 18 = 400\text{ mmHg}

'dir.

2\text{ L}

'den

5\text{ L}

'ye genleşen helyumun son basıncı

160\text{ mmHg}

olur.

3\text{ L}

'den

5\text{ L}

'ye genleşen neonun son basıncı ise

300\text{ mmHg}

olur. Sıcaklık değişmediği için suyun buhar basıncı

18\text{ mmHg}

olarak sabit kalır. Bunların toplamı son toplam basıncı

478\text{ mmHg}

yapar.

Adım Adım Çözüm

1

1. kaptaki helyum gazının başlangıç kısmi basıncını hesaplamak.

P_{He} = 400\text{ mmHg}

Toplam basınç, helyum gazının kısmi basıncı ile suyun buhar basıncının toplamına eşittir (

P_{\text{toplam}} = P_{He} + P_{H_2O}

).

2

Musluk açıldıktan sonra helyum ve neon gazlarının son kısmi basınçlarını Boyle Yasası yardımıyla hesaplamak.

P'_{He} = 160\text{ mmHg}

ve

P'_{Ne} = 300\text{ mmHg}

Sabit sıcaklıkta gazların hacimleri değiştiğinde kısmi basınçları

P_1 V_1 = P_2 V_2

ilişkisine göre hesaplanır.

3

Son durumdaki toplam gaz basıncını hesaplamak.

P_{\text{toplam, son}} = 478\text{ mmHg}

Sıcaklık değişmediği ve kapta sıvı su kalmaya devam ettiği için suyun denge buhar basıncı sabit kalır. Toplam basınç, tüm gazların kısmi basınçları ile su buharının kısmi basıncının toplamıdır.

Anahtar Kavram

Sıvı üzerinde toplanan gazlarda, toplam basınç ideal gazların kısmi basınçları ile sıvının denge buhar basıncının toplamına eşittir. Hacim değiştiğinde ideal gazların basıncı değişirken, sıvı-buhar dengesindeki buharın basıncı (sıcaklık sabit olduğu sürece) değişmez.

Soru 3445Soru →

Sabit hacimli kapalı bir kapta,

\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \quad \Delta H < 0

tepkimesi dengedeyken sistemin sıcaklığı artırıldığında; denge sabitinin (

K_c

) sayısal değeri küçülür, sistem girenler yönüne kaydığı için geri tepkime hızı artarken ileri tepkime hızı ilk denge durumuna göre azalır.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

İfade yanlıştır. Sıcaklık artışı endotermik veya ekzotermik tüm tepkimelerin hız sabitlerini (

k_i

ve

k_g

) artırdığı için hem ileri hem de geri tepkime hızlarını artırır. Dengenin girenler yönüne kayması ve denge sabitinin (

K_c

) küçülmesi doğrudur; fakat bu kayma esnasında girenlerin derişimi ve hız sabiti arttığı için ileri tepkime hızı başlangıç durumuna göre azalmaz, aksine artar.

Verilen ifade yanlıştır çünkü sıcaklık artışı hem ileri hem de geri yöndeki hız sabitlerini artırarak her iki tepkime hızının da başlangıç durumuna göre artmasına neden olur. Dengenin sola kayması, geri yöndeki hızın ileri yöndeki hıza kıyasla daha fazla artmasıyla ilgilidir; ileri hızın mutlak olarak azalmasıyla ilgili değildir.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık artışının hız sabitleri (

k

) üzerindeki etkisini belirlemek.

Sıcaklık artırıldığında taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ve etkin çarpışma sayısı artar. Bu durum, hem ileri (

k_i

) hem de geri (

k_g

) yöndeki hız sabitlerinin büyümesine yol açar.

Sıcaklık artışı, aktifleşme enerjisini aşan tanecik sayısını artırarak yön bağımsız şekilde tüm hız sabitlerini büyütür.

2

Sıcaklık değişiminin Le Chatelier ilkesine göre denge yönü ve derişimler üzerindeki etkisini analiz etmek.

Tepkime ekzotermik (

\Delta H < 0

) olduğundan, sıcaklık artışı dengeyi girenler (sol) lehine bozar. Sabit hacimli kapta denge sola kaydıkça girenlerin (

\text{N}_2

ve

\text{H}_2

) mol sayıları ve derişimleri artarken, ürünün (

\text{NH}_3

) derişimi azalır.

Sistem, dışarıdan yapılan sıcaklık artışı etkisini azaltmak için ısıyı tüketecek yönde (yani sola doğru) hareket eder.

3

İleri tepkime hızındaki (

r_i

) değişimi matematiksel bağıntı üzerinden değerlendirmek.

İleri tepkime hızı bağıntısı

r_i = k_i [\text{N}_2][\text{H}_2]^3

şeklindedir. Sıcaklık artışıyla

k_i

artmıştır; denge sola kaydığı için de

[\text{N}_2]

ve

[\text{H}_2]

derişimleri artmıştır. Her iki etken de artış yönünde olduğundan, ileri tepkime hızı (

r_i

) başlangıçtaki denge durumuna göre kesinlikle artar.

Hız bağıntısındaki tüm değişkenlerin (hem hız sabiti hem de derişimler) artması, hızın da kesin olarak artmasını gerektirir.

4

Denge sabiti (

K_c

) değişimini yorumlamak.

Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi girenlere kaydırdığı için ürün/giren oranı azalır ve

K_c

küçülür. İfadedeki bu kısım doğru olsa da ileri hızın azalacağı yönündeki kısım yanlıştır.

Denge sabiti sadece sıcaklıkla değişir ve ekzotermik tepkimelerde sıcaklık ile

K_c

ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Sıcaklığın denge sabitine (

K_c

), denge yönüne ve tepkime hızlarına (ileri/geri) etkisi

Soru 3446Soru →

Sabit sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonlu kapalı bir kapta,

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

tepkimesi dengededir. Piston sabit sıcaklıkta aşağı doğru itilerek kabın hacmi yarıya indiriliyor ve sistemin yeniden dengeye ulaşması bekleniyor.

Buna göre, yeni kurulan dengede başlangıç durumuna göre gerçekleşen değişimler ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Denge ürünler yönüne kayar ve

HI

gazının mol sayısı artar.

Denge girenler yönüne kayar ve gaz karışımının toplam mol sayısı artar.

Tüm gazların derişimi artar ve denge sabiti (

K_c

) değişmez.

Denge sabiti (

K_c

) değeri artar.

Denge yönü değişmez, ancak gazların derişimleri ba��langıçtaki değerlerine geri döner.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tüm gazların derişimi artar ve denge sabiti ( $K_c$ ) değişmez.

Cevap

Tüm gazların deri��imi artar ve denge sabiti (Kc) değişmez.

Tepkimede giren ve ürün gazlarının katsayıları toplamı eşit (

\Delta n = 0

) olduğundan, sabit sıcaklıkta hacmin azaltılması dengeyi herhangi bir yöne kaydırmaz. Ancak hacim azaldığı için kaptaki tüm gazların derişimleri başlangıca göre artar. Denge sabiti

K_c

ise sadece sıcaklıkla değiştiğinden sabit kalır.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkimenin giren ve ürünlerindeki gaz katsayıları toplamını belirleme.

Girenlerin gaz katsayıları toplamı

1 (H_2) + 1 (I_2) = 2

, ürünlerin gaz katsayıları toplamı ise

2 (HI)

'dir. Yani

\Delta n = 2 - 2 = 0

'dır.

Dengenin hacim değişiminden nasıl etkileneceğini belirlemek için katsayılar kontrol edilmelidir.

2

Hacim değişiminin derişimlere etkisini analiz etme.

Kabın hacmi yarıya indirildiğinde (

V/2

),

M = n/V

formülü gereği tüm gazların derişimi anlık olarak iki katına çıkar.

Hacim azalması birim hacimdeki tanecik sayısını ve dolayısıyla derişimleri artırır.

3

Le Chatelier ilkesine göre denge yönünü ve Kc değerini yorumlama.

\Delta n = 0

olduğundan denge sağa ya da sola kaymaz. Denge sabiti (

K_c

) yalnızca sıcaklıkla değiştiği ve sıcaklık sabit olduğu için değişmez.

Sıcaklık sabitken hacim değişimi denge sabitini değiştirmez ve katsayılar eşit olduğundan denge yönü etkilenmez.

Anahtar Kavram

Gaz katsayıları eşit olan tepkimelerde sıcaklık sabitken hacim değişimi dengenin yönünü etkilemez; ancak tüm türlerin derişimini değiştirir. Denge sabiti ise yalnızca sıcaklıkla değişir.

Soru 3447Soru →

Oda sıcaklığında $8\text{ g}$ $\text{NaOH}$ katısının tamamı saf suda çözülerek hacmi $500\text{ mL}$ olan sulu çözelti hazırlanıyor.

Buna göre, hazırlanan bu çözeltinin molar derişimi kaç $\text{mol/L}$ 'dir?
( $\text{NaOH} = 40\text{ g/mol}$ )

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0.4

Cevap

Hazırlanan çözeltinin molar derişimi

0,4\text{ mol/L}

'dir.

Çözünen

\text{NaOH}

maddesinin kütlesi (

8\text{ g}

) mol kütlesine (

40\text{ g/mol}

) bölünerek mol sayısı

0,2\text{ mol}

olarak hesaplanır. Çözeltinin toplam hacmi

500\text{ mL}

litrelik birime (

0,5\text{ L}

) çevrilir. Molarite formülünde (

M = n/V

) değerler yerine yazıldığında derişim

0,4\text{ mol/L}

olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1

NaOH bileşiğinin mol sayısını bulmak

0,2\text{ mol}

Çözeltide çözünmüş olan maddenin mol miktarını hesaplamak için kütle mol kütlesine bölünür.

2

Çözelti hacmini litre birimine dönüştürmek

0,5\text{ L}

Molarite bağıntısındaki (

M = n/V

) hacim birimi litre olmak zorundadır.

3

Molar derişimi hesaplamak

0,4\text{ mol/L}

Çözünen maddenin mol sayısını çözelti hacmine bölerek birim hacimdeki derişimi hesaplamak.

Anahtar Kavram

Molarite (molar derişim), bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin mol sayısıdır ve

M = \frac{n}{V}

formülüyle hesaplanır.

Soru 3448Soru →

Sürtünmesiz hareketli bir pistonla kapatılmış kapta $27\ ^\circ\text{C}$ sıcaklıkta sıvı su, suyun buharı ve helyum ( $He$ ) gazı dengededir. Bu sıcaklıkta kaptaki toplam basınç $1,1\text{ atm}$ ve suyun denge buhar basıncı $76\text{ mmHg}$ olarak ölçülmüştür.

Buna göre, aynı sıcaklıkta piston yardımıyla gaz fazının hacmi yarıya indirildiğinde kaptaki yeni toplam basınç kaç $\text{atm}$ olur?
(Sıvı hacmi ve gazların sudaki çözünürlüğü ihmal edilecektir; $1\text{ atm} = 760\text{ mmHg}$ )

2,2

2,0

2,1

1,44

2,12

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2,1

Cevap

Kabın hacmi yarıya indirildiğinde kaptaki yeni toplam basınç

2,1\text{ atm}

olur.

Toplam basınç

1,1\text{ atm}

olup

76\text{ mmHg} = 0,1\text{ atm}

suyun denge buhar basıncı çıkarıldığında helyumun ilk basıncı

1,0\text{ atm}

bulunur. Hacim yarıya inince helyumun kısmi basıncı iki katına çıkarak

2,0\text{ atm}

olur. Sıcaklık sabit kaldığından suyun buhar basıncı değişmeyerek

0,1\text{ atm}

kalır. İki basınç toplandığında son toplam basınç

2,1\text{ atm}

olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1

Suyun denge buhar basıncı değerini

\text{atm}

birimine dönüştürün.

P_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{76\text{ mmHg}}{760\text{ mmHg/atm}} = 0,1\text{ atm}

Kaptaki toplam basınç

\text{atm}

cinsinden verildiği için tüm basınç birimlerini aynı cinse getirmek gerekir.

2

Helyum (

He

) gazının ilk durumdaki kısmi basıncını bulun.

P_{He} = P_{\text{toplam}} - P_{\text{H}_2\text{O}} = 1,1 - 0,1 = 1,0\text{ atm}

Dalton Kısmi Basınçlar Yasası'na göre kaptaki toplam basınç, helyum gazının kısmi basıncı ile suyun buhar basıncının toplamına eşittir.

3

Hacim yarıya indirildiğinde helyum gazının yeni kısmi basıncını Boyle Yasası ile hesaplayın.

P_{He, \text{son}} = 1,0\text{ atm} \times 2 = 2,0\text{ atm}

Sıcaklık ve mol sayısı sabitken ideal bir gazın hacmi yarıya indirilirse basıncı iki katına çıkar.

4

Son durumdaki toplam basıncı hesaplayın.

P_{\text{toplam, son}} = P_{He, \text{son}} + P_{\text{H}_2\text{O}} = 2,0 + 0,1 = 2,1\text{ atm}

Sabit sıcaklıkta suyun denge buhar basıncı hacim değişiminden etkilenmez ve

0,1\text{ atm}

olarak sabit kalır.

Anahtar Kavram

Sıvı üzerinde toplanan gaz karışımlarında hacim değişimi durumunda sadece gaz fazındaki maddelerin kısmi basınçları etkilenir; sıvının denge buhar basıncı sıcaklık sabit kaldığı sürece değişmez.

Soru 3449Soru →

Cadmiyum ( $Cd$ ) elektrotlar kullanılarak $25\text{ }^\circ\text{C}$ sıcaklıkta hazırlanan bir derişim hücresinde, anot yarı hücresindeki $Cd^{2+}$ derişimi $0,01\text{ M}$ , katot yarı hücresindeki $Cd^{2+}$ derişimi ise $1,0\text{ M}$ 'dır. Anot yarı hücresine aynı sıcaklıkta, çözelti hacmi 10 katına çıkacak kadar saf su eklendiğinde hücrenin başlangıç potansiyeli $0,0296\text{ V}$ artar. ( $25\text{ }^\circ\text{C}$ 'de Nernst sabitini $0,0592$ alınız.)

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Anot yarı hücresine saf su eklenerek derişimi azaltıldığında, anot ve katot arasındaki derişim farkı artar ve Nernst eşitliğine göre hücre potansiyeli

0,0296\text{ V}

artarak

0,0888\text{ V}

değerine ulaşır. Bu nedenle verilen ifade doğrudur.

Başlangıçta anot derişimi

0,01\text{ M}

ve katot derişimi

1,0\text{ M}

olan hücrenin potansiyeli Nernst eşitliğinden

0,0592\text{ V}

olarak bulunur. Anot yarı hücresine saf su eklenerek hacim 10 katına çıkarıldığında anot derişimi

0,001\text{ M}

'a düşer ve yeni hücre potansiyeli

0,0888\text{ V}

olur. Bu durumda hücre potansiyeli

0,0296\text{ V}

artmış olur ve ifade doğru kabul edilir.

Adım Adım Çözüm

1

Hücrenin başlangıç potansiyelini Nernst eşitliğini kullanarak hesaplayınız.

E_{pil, 1} = 0,0592\text{ V}

İlk durumdaki hücre potansiyelini belirlemek için anot (

0,01\text{ M}

) ve katot (

1,0\text{ M}

) derişimleri Nernst eşitliğinde yerine yazılır:

E_{pil} = 0 - \frac{0,0592}{2} \log\left(\frac{0,01}{1,0}\right) = 0,0592\text{ V}

.

2

Anot bölmesine su eklendikten sonraki yeni derişimi ve yeni hücre potansiyelini hesaplayınız.

[Cd^{2+}]_{anot, yeni} = 0,001\text{ M}

ve

E_{pil, 2} = 0,0888\text{ V}

Hacim 10 katına çıktığında anot derişimi 10 kat azalarak

0,001\text{ M}

olur. Yeni potansiyel Nernst eşitliğinden:

E_{pil, yeni} = 0 - \frac{0,0592}{2} \log\left(\frac{0,001}{1,0}\right) = 0,0888\text{ V}

.

3

Hücre potansiyelindeki değişimi bulmak için iki potansiyel arasındaki farkı hesaplayınız.

Hücre potansiyeli

0,0296\text{ V}

artar.

Son potansiyelden ilk potansiyel çıkarılır:

0,0888 - 0,0592 = 0,0296\text{ V}

artış gözlenir.

Anahtar Kavram

Derişim hücrelerinin çalışma prensibi ve Nernst eşitliği yardımıyla hücre potansiyeli değişiminin hesaplanması

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3450Soru →

Aşağıdaki tabloda bazı bağ türleri ve bu bağların ortalama bağ enerjileri verilmiştir:

Bağ Türü	Ortalama Bağ Enerjisi (kJ/mol)
$H-H$	$436$
$Cl-Cl$	$242$
$H-Cl$	$431$
$O=O$	$498$
$O-H$	$464$

Buna göre, sol sütunda verilen kimyasal tepkime ve süreçleri, sağ sütundaki uygun entalpi değişimleri ( $\Delta H$ ) ile eşleştiriniz.

Soldaki öğeye tıklayın, sonra eşleşen sağdaki öğeye tıklayın

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g)

tepkimesi

-184 \text{ kJ}

ile,

2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)

tepkimesi

-486 \text{ kJ}

ile ve

H_2(g) \rightarrow 2H(g)

süreci

+436 \text{ kJ}

ile eşleşir.

H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g)

tepkimesinin entalpisi

-184 \text{ kJ}

,

2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)

tepkimesinin entalpisi

-486 \text{ kJ}

ve

H_2(g) \rightarrow 2H(g)

bağ kırılması sürecinin entalpisi

+436 \text{ kJ}

olarak hesaplandığı için bu süreçler sırasıyla belirtilen entalpi değerleriyle doğru eşleşmektedir.

Adım Adım Çözüm

1

H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g)

tepkimesinin entalpi değişimini hesaplayın.

\Delta H = [E(H-H) + E(Cl-Cl)] - [2 \times E(H-Cl)] = [436 + 242] - [2 \times 431] = 678 - 862 = -184 \text{ kJ}

Tepkime entalpisi, kırılan bağların enerjileri toplamından oluşan bağların enerjileri toplamı çıkarılarak bulunur.

2

2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)

tepkimesinin entalpi değişimini hesaplayın.

\Delta H = [2 \times E(H-H) + E(O=O)] - [4 \times E(O-H)] = [2 \times 436 + 498] - [4 \times 464] = 1370 - 1856 = -486 \text{ kJ}

Tepkimede 2 mol

H-H

ve 1 mol

O=O

bağı kırılırken, 2 mol

H_2O

molekülünde toplam 4 mol

O-H

bağı oluşur.

3

H_2(g) \rightarrow 2H(g)

sürecinin entalpi değişimini belirleyin.

\Delta H = +436 \text{ kJ}

Bu süreç 1 mol

H_2

molekülündeki

H-H

bağının kırılması olayıdır. Bağ kırılması endotermik bir olay olduğu için entalpi değişimi pozitif işaretlidir ve bağ enerjisine eşittir.

Anahtar Kavram

Bağ enerjileri yardımıyla tepkime entalpisinin hesaplanması (kırılan bağlar - oluşan bağlar)

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3451Soru →

Standart koşullarda ( $25\text{ }^\circ\text{C}$ , $1\text{ atm}$ ) gerçekleşen,

CO(g) + 2H_2(g) \rightarrow CH_3OH(l) \quad \Delta H^\circ = -128,6\text{ kJ}

tepkimesine ait entalpi değişimi ve bazı maddelerin standart molar oluşum entalpi ( $\Delta H_f^\circ$ ) değerleri tabloda verilmiştir:

Madde	$\Delta H_f^\circ$ (kJ/mol)
$CO(g)$	$-110,5$
$CH_3OH(g)$	$-200,6$

Buna göre, standart koşullarda $6,4\text{ gram } CH_3OH(l)$ sıvısının tamamen buharlaşması sırasındaki entalpi değişimi kaç $\text{kJ}$ 'dür?

( $H = 1\text{ g/mol}$ , $C = 12\text{ g/mol}$ , $O = 16\text{ g/mol}$ )

+7,7

-7,7

+14,4

-14,4

+36,5

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $+7,7$

Cevap

Standart koşullarda

6,4\text{ gram } CH_3OH(l)

sıvısının tamamen buharlaşması sırasındaki entalpi değişimi

+7,7\text{ kJ}

'dür.

Doğru olan seçenekteki

+7,7

değeri; önce verilen reaksiyon entalpisinden yararlanılarak sıvı metil alkolün standart molar oluşum entalpisinin

-239,1\text{ kJ/mol}

olarak hesaplanması, ardından gaz ve sıvı fazların oluşum entalpileri farkından molar buharlaşma entalpisinin

+38,5\text{ kJ/mol}

bulunması ve son olarak bu değerin

0,2\text{ mol}

madde miktarı ile çarpılması sonucu elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1

6,4\text{ gram } CH_3OH(l)

bileşiğinin mol sayısını hesaplama.

n = 0,2\text{ mol}

CH_3OH

bileşiğinin mol kütlesi

M_A = 12 + (4 \times 1) + 16 = 32\text{ g/mol}

'dür. Buradan

n = 6,4 / 32 = 0,2\text{ mol}

bulunur.

2

Tepkime entalpisi formülünü kullanarak

CH_3OH(l)

bileşiğinin standart molar oluşum entalpisini bulma.

\Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] = -239,1\text{ kJ/mol}

H_2(g)

standart koşullarda elementin en kararlı hali olduğundan oluşum entalpisi sıfırdır.

\Delta H^\circ = \Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] - \Delta H_f^\circ[CO(g)]

bağıntısından

-128,6 = \Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] - (-110,5)

yazılarak sıvı metil alkolün oluşum entalpisi elde edilir.

3

CH_3OH(l) \rightarrow CH_3OH(g)

buharlaşma tepkimesinin molar entalpi değişimini bulma.

\Delta H_{buh}^\circ = +38,5\text{ kJ/mol}

Molar buharlaşma entalpisi ürünlerin oluşum entalpisinden girenlerin oluşum entalpisi çıkarılarak bulunur:

\Delta H_{buh}^\circ = \Delta H_f^\circ[CH_3OH(g)] - \Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] = -200,6 - (-239,1) = +38,5\text{ kJ/mol}

.

4

0,2\text{ mol}

madde için toplam entalpi değişimini hesaplama.

\Delta H = +7,7\text{ kJ}

Buharlaşma endotermik bir süreçtir.

1\text{ mol}

için

+38,5\text{ kJ}

ısı gerekiyorsa,

0,2\text{ mol}

için

\Delta H = 0,2 \times 38,5 = +7,7\text{ kJ}

ısı gerekir.

Anahtar Kavram

Standart oluşum entalpilerinden faydalanılarak tepkime entalpisinin ve fiziksel hal değişim ısılarının hesaplanması.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru 3452Soru →

Susuz ortamda, dışarıdan herhangi bir çözücü eklenmeden gerçekleştirilen ve sıvıların birbiri içinde tamamen çözünerek tek bir homojen faz oluşturduğu esterleşme tepkimesi aşağıda verilmiştir:

CH_3COOH(s) + C_2H_5OH(s) \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5(s) + H_2O(s)

Bu sistem için derişimler cinsinden denge bağıntısı ( $K_c$ ) aşağıdaki gibi yazılmaktadır:

K_c = \frac{[CH_3COOC_2H_5][H_2O]}{[CH_3COOH][C_2H_5OH]}

Buna göre, verilen denge bağıntısı ifadesi doğru mudur?

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Verilen denge bağıntısı ifadesi doğrudur.

Tepkimenin homojen sıvı fazında gerçekleşmesi ve reaksiyon boyunca tüm bileşenlerin derişimlerinin değişmesi sebebiyle, su dahil olmak üzere tüm sıvıların denge bağıntısında yer alması gerektiğidir.

Adım Adım Çözüm

1

Tepkime ortamının fiziksel durumunu ve faz yapısını belirleyin.

Tepkimenin çözücü içermeyen susuz bir ortamda gerçekleştiği ve tüm sıvı bile��enlerin birbiri içinde çözünerek tek bir homojen sıvı fazı oluşturduğu belirlenir.

Denge bağıntısına yazılacak maddelerin kurallarını doğru uygulayabilmek için öncelikle sistemin homojen veya heterojen olup olmadığının saptanması gerekir.

2

Tepkime süresince sıvı bile��enlerin derişimlerinin (etkinliklerinin) sabit kalıp kalmadığını analiz edin.

Homojen sıvı karışımında (sıvı-sıvı çözeltisinde), tepkime ilerledikçe her bir bileşenin mol sayısı ve karışımın toplam hacmi değiştiği için tüm sıvıların molar derişimleri değişkenlik gösterir.

Saf sıvıların denge bağıntısına yazılmamasının temel nedeni, heterojen sistemlerde kendi saf fazlarında bulunmaları sebebiyle derişimlerinin sabit kalmasıdır. Homojen sıvı fazında ise derişimler sabit olmadığından bu maddelerin elenmesi teorik olarak yanlıştır.

3

Denge bağıntısını (

K_c

) oluşturun.

Ürünlerin derişimleri çarpımı, girenlerin derişimleri çarpımına oranlanır. Tepkime katsayıları 1 olduğu için üsler 1 alınarak bağıntı

K_c = \frac{[CH_3COOC_2H_5][H_2O]}{[CH_3COOH][C_2H_5OH]}

şeklinde elde edilir.

Sistemdeki tüm maddelerin derişimleri değişken olduğundan, denge konumunu belirlemede tüm bileşenler etkilidir.

Anahtar Kavram

Homojen sıvı karışımlarında (çözücüsüz reaksiyonlarda) tüm bileşenlerin derişimlerinin değişken olması ve denge bağıntısına dahil edilmesi.

Soru 3453Soru →

Sabit hacimli kapalı bir kapta,

2\text{A}(g) + \text{B}(g) \rightleftharpoons 2\text{C}(g)

tepkimesi dengededir. Bu sistemin farklı sıcaklıklarda ölçülen derişimler cinsinden denge sabiti ( $K_c$ ) değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Sıcaklık ( $^\circ\text{C}$ )	Denge Sabiti ( $K_c$ )
25	$4 \times 10^{-2}$
50	$8 \times 10^{-3}$

Buna göre, bu denge sistemi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızı, ileri tepkime hızına göre daha fazla artar.

Sabit sıcaklıkta tepkime kabının hacmi azaltılarak toplam basınç artırıldığında denge ürünler lehine kayar ve

K_c

değeri büyür.

Sıcaklık değişiminin

K_p

üzerindeki etkisi incelenirken kullanılan

K_p = K_c(RT)^{\Delta n}

bağıntısındaki

\Delta n

değeri, girenlerin katsayıları toplamından ürünlerinki çıkarılarak

+1

olarak hesaplanmalıdır.

Tepkimede girenlerin gaz katsayıları toplamı ürünlerinkine eşit olsaydı, sıcaklık artışı dengenin yönünü etkilemezdi.

Sisteme uygun bir katalizör eklenmesi tepkime entalpisini (

\Delta H

) değiştireceği için sıcaklık artı��ının denge üzerindeki etkisini tersine çevirir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızı, ileri tepkime hızına göre daha fazla artar.

Cevap

Sıcaklık artırıldığında geri tepkime hızının, ileri tepkime hızına göre daha fazla artacağını belirten ifade doğrudur.

Verilen tepkimenin sıcaklığı artırıldığında

K_c

değerinin küçülmesi tepkimenin ekzotermik olduğunu kanıtlar. Sıcaklık artışı hem ileri hem geri tepkime hızlarını artırsa da endotermik olan geri yönün aktifleşme enerjisi daha büyük olduğundan geri hızdaki artış miktarı ileri hıza göre daha fazla olur. Bu durum dengenin girenler yönüne kaymasına yol açar.

Adım Adım Çözüm

1

Sıcaklık değişimiyle

K_c

değerindeki değişimi analiz ederek tepkimenin entalpi işaretini belirlemek.

Sıcaklık artarken (

25 ^\circ\text{C} \rightarrow 50 ^\circ\text{C}

), denge sabiti (

K_c

) küçülmüştür (

4 \times 10^{-2} \rightarrow 8 \times 10^{-3}

). Bu durum, sıcaklık artışının dengeyi girenler lehine kaydırdığını ve tepkimenin ekzotermik (

\Delta H < 0

) olduğunu gösterir.

Sıcaklık artışıyla denge sabitinin küçülmesi, yalnızca ekzotermik tepkimelere özgü bir durumdur.

2

Sıcaklık artışının ileri ve geri tepkime hızları üzerindeki etkisini Le Chatelier ilkesine göre yorumlamak.

Sıcaklık artışı hem ileri tepkime hızını (

r_i

) hem de geri tepkime hızını (

r_g

) artırır. Ancak tepkime ekzotermik olduğundan, geri tepkimenin aktifleşme enerjisi (

E_{ag}

) ileri tepkimeninkinden (

E_{ai}

) büyüktür. Bu nedenle sıcaklık artışı geri tepkime hızını daha fazla artırır (

r_g > r_i

olur) ve sistem girenler yönüne kayar.

Aktifleşme enerjisi büyük olan tepkimeler (endotermik yön), s��caklık değişimlerine karşı daha duyarlıdır.

3

Seçeneklerdeki ifadeleri kimyasal denge kuralları açısından değerlendirmek.

Geri hızın ileri hıza göre daha fazla artacağını belirten seçenek doğrudur. Diğer seçeneklerdeki hacim değişimiyle

K_c

değişimi iddiası,

\Delta n

formül hatası, gaz katsayıları eşitliğinin sıcaklık etkisini yok edeceği yanılgısı ve katalizörün entalpiyi değiştireceği varsayımı yanlıştır.

Denge sabiti yalnızca sıcaklıkla değişir, katalizör entalpiyi etkilemez ve

\Delta n

ürün eksi giren gaz katsayıları farkıdır.

Anahtar Kavram

Ekzotermik denge tepkimelerinde sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırır; bu süreçte hem ileri hem geri hız artsa da endotermik olan geri yönün hızı daha çok artar. Denge sabiti

K_c

ise sadece sıcaklıkla değişir.

Soru 3454Soru →

Yeşil kimya; kimyasal süreçlerin tasarım aşamasında çevreye ve insan sağlığına zararlı maddelerin kullanımını ve oluşumunu azaltmayı veya tamamen ortadan kaldırmayı amaçlayan bir yaklaşımdır. Bu yaklaşıma göre, kirlilik oluştuktan sonra temizlemek yerine kirliliği kaynağında önlemek esastır.

Bir kimya fabrikası, üretim süreçlerini yeşil kimya felsefesine uygun hale getirmek amacıyla bazı düzenlemeler planlamaktadır:

I. Üretim esnasında açığa çıkan gazların atmosfere karışmasını engellemek için fabrika bacalarına yüksek verimli filtre üniteleri kurulması
II. Reaksiyonlarda verimi ve seçiciliği artırarak istenmeyen yan ürün atıklarını en aza indiren biyokatalizörlerin kullanılması
III. Sentez aşamalarında fosil yakıt türevi çözücüler yerine bitkisel nişastadan elde edilen yenilenebilir alternatiflerin tercih edilmesi

Buna göre, planlanan bu düzenlemelerden hangileri yeşil kimya ilkeleri kapsamında doğrudan değerlendirilemez?

Yalnız I

Yalnız II

I ve II

I ve III

II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Yalnız I

Cevap

Yalnız I öncülünün yeşil kimya ilkeleri kapsamında doğrudan değerlendirilemeyeceğini, çünkü bu işlemin bir kirlilik önleme değil, oluştuktan sonra atık arıtma işlemi olduğunu ifade eden seçenek doğrudur.

Yalnız I öncülünü içeren seçenek doğrudur. Yeşil kimya, kirliliğin oluştuktan sonra temizlenmesini değil, kaynağında önlenmesini (atıkların hiç oluşmamasını) hedefler. Fabrika bacalarına filtre takılması, atık gazlar oluştuktan sonra havaya karışmasını önlemeye yönelik bir arıtma/iyileştirme işlemidir ve doğrudan yeşil kimya prensipleri arasında değerlendirilmez. Biyolojik katalizörlerin kullanımı (katalizör kullanımı ilkesi) ve bitkisel ham maddelerin tercih edilmesi (yenilenebilir besleme stokları kullanımı ilkesi) ise doğrudan yeşil kimya ilkelerindendir.

Adım Adım Çözüm

1

Yeşil kimyanın temel felsefesini analiz etme.

Yeşil kimya, atıkların oluştuktan sonra temizlenmesi veya arıtılması yerine, kimyasal süreçlerin başlangıcında kirliliğin önlenmesini ve atık oluşmamasını hedefler.

Uygulamaların hangisinin kaynağında önleme, hangisinin ise sonradan temizleme (arıtma) yöntemi olduğunu ayırt etmek gerekir.

2

Birinci öncülü değerlendirme.

Fabrika bacalarına filtre takılması, yanma veya üretim sonucu ortaya çıkan atık gazların atmosfere karışmasını engellemeye yönelik bir arıtma/temizleme yöntemidir. Kirlilik kaynağında önlenmemiş, oluştuktan sonra tutulmaya çalışılmıştır. Dolayısıyla doğrudan yeşil kimya ilkesi değildir.

Atık yönetimi ve arıtma teknolojileri yeşil kimyanın birincil önleme ilkelerinden ayrılır.

3

İkinci ve üçüncü öncülleri değerlendirme.

Biyolojik katalizör kullanımı kimyasal süreçlerin verimini artırıp atıkları azaltarak yeşil kimyanın katalizör ilkesine; bitkisel ham madde kullanımı ise yenilenebilir besleme stokları kullanılması ilkesine uyar. Her iki yöntem de doğrudan yeşil kimya ilkeleri kapsamındadır.

Katalizör ve yenilenebilir ham madde kullanımı, kirliliği daha en başından ve süreç içinde önlemeyi hedefleyen tasarımlardır.

Anahtar Kavram

Yeşil kimya ilkeleri, atık oluşumunu kaynağında önlemeyi hedefler; kirlilik oluştuktan sonra yapılan temizleme ve arıtma işlemleri doğrudan yeşil kimyanın tasarım prensipleri arasında yer almaz.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 3455Soru →

Erimiş kalsiyum klorür ( $CaCl_2$ ) tuzu belirli bir süre elektroliz ediliyor. Bu işlem sırasında elektroliz hücresinin anodunda normal koşullarda (NK) $4{}48\text{ L}$ klor ( $Cl_2$ ) gazı toplandığı tespit ediliyor.

Buna göre, elektroliz devresinden geçen toplam elektrik yükü kaç Faraday'dır?

0{}1

0{}2

0{}36

0{}4

0{}8

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $0{}4$

Cevap

Elektroliz devresinden geçen toplam elektrik yükü 0,4 Faraday'dır.

Elektroliz düzeneğinde anotta klor iyonları yükseltgenerek klor gazını oluşturur. Yarı tepkime denklemi

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

şeklindedir. Normal koşullarda

4{}48\text{ L}

klor gazı

0{}2\text{ mol}

yapar. Denklem stokiyometrisine göre

1\text{ mol } Cl_2

gazı açığa çıktığında devreden

2\text{ mol}

elektron (

2\text{ Faraday}

) geçeceğinden,

0{}2\text{ mol } Cl_2

gazı açığa çıktığında devreden geçen toplam elektrik yükü

0{}4\text{ Faraday}

olur.

Adım Adım Çözüm

1

Açığa çıkan klor (

Cl_2

) gazının normal koşullardaki (NK) mol sayısını hesaplamak.

n(Cl_2) = \frac{4{}48\text{ L}}{22{}4\text{ L/mol}} = 0{}2\text{ mol}

Normal koşullar altında (0 °C ve 1 atm) 1 mol ideal gaz 22,4 litre hacim kaplar.

2

Anotta gerçekleşen yükseltgenme yarı tepkimesini yazarak devreden geçen elektronun mol sayısını ve Faraday yükünü belirlemek.

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

tepkimesine göre, açığa çıkan her 1 mol

Cl_2

gazı için devreden 2 mol elektron geçmelidir. Bu durumda

0{}2\text{ mol} \times 2 = 0{}4\text{ mol}

elektron geçmiştir. 1 mol elektronun yükü 1 Faraday olduğundan, devreden geçen toplam yük

0{}4\text{ Faraday}

'dır.

Elektroliz devrelerinde devreden geçen elektronların mol sayısı, devreden geçen Faraday cinsinden yük miktarına eşittir.

Anahtar Kavram

Elektrolizde elektrotlarda biriken ya da açığa çıkan madde miktarı, devreden geçen toplam yük miktarı ve yarı tepkime stokiyometrisi ile hesaplanır.

Soru 3456Soru →

Sabit sıcaklıkta, düşey kesiti verilen hareketli pistonlu kapalı bir kapta sıvı su ( $H_2O(s)$ ), üzerinde su buharı ( $H_2O(g)$ ) ve ideal $He(g)$ gazı dengededir. Başlangıçta pistonun sıvı yüzeyinden yüksekliği $3h$ olup, kaptaki toplam basınç $390\text{ mmHg}$ 'dir. Kaptaki sıvı suyun mol sayısı, buhar fazındaki su moleküllerinin mol sayısına eşittir.

Aynı sıcaklıkta piston yukarı çekilerek sıvı yüzeyinden yüksekliği $9h$ konumuna getiriliyor ve sistemin yeniden dengeye gelmesi bekleniyor.

**Buna göre, son durumda kaptaki toplam basınç kaç $\text{mmHg}$ olur?**

(Sıvı hacmindeki değişim ve suyun çözünürlüğü ihmal edilecektir. $t^\circ\text{C}$ 'ta suyun denge buhar basıncı $30\text{ mmHg}$ 'dir.)

120

130

140

150

160

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 140

Cevap

Son durumda kaptaki toplam basınç 140 mmHg olur.

Doğru yanıt olan seçenekte, kaptaki sıvı suyun tamamının buharlaştığı doğru analiz edilmiş ve son durumdaki su buharı basıncı 20 mmHg, helyum gazının basıncı ise 120 mmHg olarak bulunup toplam basınç 140 mmHg olarak hesaplanmıştır.

Adım Adım Çözüm

1

Başlangıçtaki gazların kısmi basınçlarını belirleme

P_{He} = 360\text{ mmHg}

,

P_{H_2O} = 30\text{ mmHg}

Toplam basınç

390\text{ mmHg}

ve suyun denge buhar basıncı

30\text{ mmHg}

olduğundan, helyumun basıncı

390 - 30 = 360\text{ mmHg}

olur.

2

Pistonun hareketine bağlı olarak hacim değişimini bulma

Gaz fazının hacmi

V

değerinden

3V

değerine yükselmiştir.

Piston yüksekliği

3h

'den

9h

'ye çıkarıldığında gaz fazının hacmi 3 katına çıkar.

3

Suyun buharlaşma dengesini ve sıvı miktarın�� analiz etme

Sıvı suyun tamamı buharlaşır ve son durumda kapta sıvı su kalmaz.

Hacim 3 katına çıktığında buhar basıncının

30\text{ mmHg}

kalabilmesi için buhar fazında başlangıçtakinin 3 katı (

3n

) mol su bulunmalıdır. Ancak kapta başlangıçta

n

mol buhar ve

n

mol sıvı olmak üzere toplam

2n

mol su vardır. Bu nedenle sıvı suyun tamamı buharlaşır.

4

Son durumdaki su buharı basıncını hesaplama

P'_{H_2O} = 20\text{ mmHg}

Toplam

2n

mol su buharı

3V

hacminde bulunmaktadır. Başlangıçta

n

mol buhar

V

hacminde

30\text{ mmHg}

basınç yaptığına göre, son basınç

\frac{2n}{3V} \cdot R \cdot T = \frac{2}{3} \cdot 30 = 20\text{ mmHg}

olur.

5

Helyum gazının son kısmi basıncını ve toplam basıncı hesaplama

P'_{He} = 120\text{ mmHg}

,

P'_{toplam} = 140\text{ mmHg}

Helyum gazının hacmi 3 katına çıktığı için kısmi basıncı üçte birine düşer (

360 / 3 = 120\text{ mmHg}

). Toplam basınç ise

120 + 20 = 140\text{ mmHg}

olarak bulunur.

Anahtar Kavram

Sıvı üzerinde toplanan gazlarda, hacim değişimi sonrasında kapta sıvı kalıp kalmadığının kontrol edilmesi ve buhar basıncının ideal gaz yasasına göre yeniden belirlenmesi.

Soru 3457Soru →

Belirli bir sıcaklıkta, $2,0\text{ L}$ 'lik sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen;

C\text{(k)} + CO_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2CO\text{(g)}

tepkimesi dengedeyken kapta $3,0\text{ mol } C\text{(k)}$ , $2,0\text{ mol } CO_2\text{(g)}$ ve $4,0\text{ mol } CO\text{(g)}$ bulunmaktadır.

Aynı sıcaklıkta, kabın hacmi $9,0\text{ L}$ 'ye çıkarılıp sistemin yeniden dengeye ulaşması bekleniyor.

Buna göre, yeni kurulan dengede başlangıçtaki duruma göre katı karbon ( $C$ ) kütlesindeki değişim aşağıdakilerden hangisidir? ( $C = 12\text{ g/mol}$ )

12 g azalır

12 g artar

24 g azalır

6 g azalır

Değişmez

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12 g azalır

Cevap

Katı karbon kütlesi 12 g azalır.

Hacim 2,0 L'den 9,0 L'ye çıkarıldığında kaptaki gazların kısmi basınçları azalır. Sistem bu etkiyi azaltmak için gaz mol sayısının daha çok olduğu ürünler yönüne kayar. İlk dengeden Kc değeri 4,0 olarak hesaplanır. İkinci dengede Kc bağıntısı yeni hacim olan 9,0 L üzerinden kurulduğunda harcanan CO2 ve C miktarı 1,0 mol olarak hesaplanır. 1,0 mol C katısının harcanması ise kütlesinin 12 g azalacağı anlamına gelir.

Adım Adım Çözüm

1

İlk dengedeki maddelerin derişimleri bulunur ve denge sabiti (

K_c

) hesaplanır. Katı karbon (

C\text{(k)}

) heterojen denge kuralı gereği bağıntıya yazılmaz.

[CO_2] = \frac{2,0\text{ mol}}{2,0\text{ L}} = 1,0\text{ M}

,

[CO] = \frac{4,0\text{ mol}}{2,0\text{ L}} = 2,0\text{ M}

olup

K_c = \frac{[CO]^2}{[CO_2]} = \frac{(2,0)^2}{1,0} = 4,0

bulunur.

Yeni kurulan dengede de sıcaklık değişmediği için

K_c

değeri 4,0 olarak kalacaktır.

2

Hacim

9,0\text{ L}

'ye çıkarıldığında basınç azalır. Le Chatelier ilkesine göre denge gaz mol sayısının çok olduğu ürünler yönüne kayar. Harcanan

CO_2

miktarına

z

denilerek yeni denge molleri yazılır.

n(CO_2) = 2,0 - z\text{ mol}

,

n(CO) = 4,0 + 2z\text{ mol}

ve

n(C) = 3,0 - z\text{ mol}

olur.

Tepkime katsayılarına göre

1\text{ mol } CO_2

harcandığında

1\text{ mol } C

katısı harcanır ve

2\text{ mol } CO

gazı oluşur.

3

Yeni hacim (

V = 9,0\text{ L}

) kullanılarak yeni dengedeki derişimler

K_c

bağıntısında yerine yazılır.

4,0 = \frac{\left(\frac{4,0 + 2z}{9,0}\right)^2}{\frac{2,0 - z}{9,0}} \implies 4,0 = \frac{(4,0 + 2z)^2}{9,0 \times (2,0 - z)}

Denge derişimleri bulunurken yeni hacim değeri olan 9,0 L kullanılmalıdır.

4

Elde edilen matematiksel eşitlik sadeleştirilerek

z

değeri için çözülür.

36(2 - z) = (4 + 2z)^2 \implies 36(2 - z) = 4(2 + z)^2 \implies 9(2 - z) = (2 + z)^2

18 - 9z = 4 + 4z + z^2 \implies z^2 + 13z - 14 = 0 \implies (z-1)(z+14) = 0

Buradan fiziksel olarak anlamlı olan tek kök

z = 1,0\text{ mol}

olarak bulunur.

Mol sayısı ve harcanan miktar negatif olamayacağı için

z = -14

kökü elenir.

5

Harcanan katı karbon (

C

) kütlesi hesaplanır.

Harcanan karbon miktarı

z = 1,0\text{ mol}

'dür. Kütledeki azalma:

1,0\text{ mol} \times 12\text{ g/mol} = 12\text{ g}

olarak hesaplanır.

Karbon katısının mol kütlesi 12 g/mol'dür.

Anahtar Kavram

Heterojen kimyasal dengelerde hacim değişiminin Le Chatelier ilkesine göre denge yönüne etkisi ve sayısal hesaplamalar.

Soru 3458Soru →

Özkütlesi $1,2\text{ g/mL}$ olan kütlece \%49'luk sulu $\text{H}_2\text{SO}_4$ (sülfürik asit) çözeltisinin molar derişimi kaç $\text{M}$ 'dır?

( $\text{H}_2\text{SO}_4 = 98\text{ g/mol}$ )

0,6

5,0

6,0

9,8

60,0

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 6,0

Cevap

Çözeltinin molar derişimi

6,0\text{ M}

'dır.

Molarite, özkütle ve kütlece yüzde derişim arasındaki ilişkiyi belirten

M = \frac{10 \cdot d \cdot \%}{M_A}

formülünde verilen değerler yerine yazıldığında molar derişim

6,0\text{ M}

olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1

Molarite (

M

), özkütle (

d

), kütlece yüzde derişim (\%) ve mol kütlesi (

M_A

) arasındaki ilişkiyi veren formülü yazın.

M = \frac{10 \cdot d \cdot \%}{M_A}

Özkütlesi ve kütlece yüzdesi bilinen bir çözeltinin molar derişimini hesaplamak için bu standart formül kullanılır.

2

Soruda verilen değerleri (

d = 1,2\text{ g/mL}

,

\% = 49

,

M_A = 98\text{ g/mol}

) formülde yerine koyun.

M = \frac{10 \cdot 1,2 \cdot 49}{98}

Hesaplama aşamasına geçebilmek için değişkenlerin değerlerini yerleştirmek gerekir.

3

İşlemleri sadeleştirerek sonucu bulun.

M = \frac{12 \cdot 49}{98} = 12 \cdot 0,5 = 6,0\text{ M}

49

ile

98

sadeleştiğinde

0,5

elde edilir, bu değer

12

ile çarpıldığında

6,0

sonucuna ulaşılır.

Anahtar Kavram

Özkütle ve kütlece yüzde derişim değerlerinden yararlanarak sulu çözeltilerin molar derişimini hesaplama.

Soru 3459Soru →

Gerçek gazların Joule-Thomson genleşmesi sırasındaki davranışları dikkate alındığında, 'Isıca yalıtılmış bir sistemde yüksek basınç altındaki gerçek bir gaz gözenekli bir engelden geçirilerek düşük basınçlı bir bölgeye aniden genleştirildiğinde, başlangıç sıcaklığı ne olursa olsun her zaman soğur.' ifadesi doğru mudur?

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Verilen ifade yanlıştır. Gerçek gazlar Joule-Thomson genleşmesine uğradıklarında, başlangıç sıcaklıkları kendi tersinme sıcaklıklarının üzerinde ise soğumak yerine ısınırlar.

Gerçek gazların Joule-Thomson olayı sırasında her zaman soğumayacağı, tersinme sıcaklığının üzerinde ısınabilecekleri gerçeği nedeniyle bu ifade yanlıştır. Örneğin oda sıcaklığında genleşen helyum ve hidrojen gazları soğumaz, ısınır.

Adım Adım Çözüm

1

Joule-Thomson olayının mekanizmasını analiz etmek.

Joule-Thomson olayı, ısıca yalıtılmış bir ortamda yüksek basınçtan düşük basınca genleşen gerçek gazların sıcaklığındaki değişimi açıklar. Gaz molekülleri genleşirken aralarındaki çekim kuvvetlerini yenmek için iş yapar ve bu iş için gereken enerjiyi kendi iç enerjisinden karşılar.

Genleşme sırasında sıcaklık değişiminin kaynağını ve sisteme dışarıdan ısı giriş çıkışı olmadığını (adyabatiklik) belirlemek için.

2

Tersinme sıcaklığı (inversion temperature) kavramını değerlendirmek.

Her gerçek gazın kendine özgü bir tersinme sıcaklığı vardır. Gaz ancak bu sıcaklığın altındayken Joule-Thomson genleşmesiyle soğutulabilir. Eğer başlangıç sıcaklığı tersinme sıcaklığının üzerinde ise gaz genleşirken ısınır.

Gerçek gazların her sıcaklıkta soğuyup soğumayacağını belirleyen sınır koşulu tanımlamak için.

3

Oda sıcaklığındaki helyum (

He

) ve hidrojen (

H_2

) gibi gazların durumunu incelemek.

Oda sıcaklığında (

25^\circ\text{C}

) genleştirilen helyum ve hidrojen gazları, tersinme sıcaklıkları oda sıcaklığının çok altında olduğu için soğumaz, aksine ısınır.

İfadenin 'her zaman' ve 'başlangıç sıcaklığı ne olursa olsun' kısımlarının yanlışlığını somut örneklerle test etmek için.

Anahtar Kavram

Gerçek gazların Joule-Thomson genleşmesinde sıcaklık değişiminin yönü, gazın başlangıç sıcaklığı ile tersinme sıcaklığı arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Soru 3460Soru →

Magnezyum ( $Mg$ ) elektrotlar kullanılarak $25\text{ }^\circ\text{C}$ sıcaklıkta hazırlanan bir derişim hücresinin yarı hücrelerindeki çözelti derişimleri aşağıda verilmiştir:

* I. yarı hücre: $Mg(k) \mid Mg^{2+}(\text{suda}, 0,01\text{ M})$
* II. yarı hücre: $Mg(k) \mid Mg^{2+}(\text{suda}, C\text{ M})$

Bu hücre çalışırken zamanla I. yarı hücredeki $Mg^{2+}$ iyonları derişiminin arttığı gözlenmektedir.

Hücrenin başlangıç potansiyeli $25\text{ }^\circ\text{C}$ 'de $0,0592\text{ V}$ olduğuna göre, II. yarı hücredeki $Mg^{2+}$ iyonlarının başlangıç derişimi ( $C$ ) kaç $\text{M}$ 'dir?

(Derişim hücrelerinde standart hücre potansiyeli $E^\circ_{\text{h��cre}} = 0\text{ V}$ alınır. $25\text{ }^\circ\text{C}$ 'de Nernst eşitliğindeki sabit değeri $0,0592$ olarak alınız.)

1 \times 10^{-4}

1 \times 10^{-3}

1 \times 10^{-1}

1

10

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $1$

Cevap

1\text{ M}

derişim

Doğru seçenekte belirtilen

1\text{ M}

değeri, magnezyum iyonlarının aktarılan elektron sayısının 2 alınması ve I. yarı hücrenin anot olarak belirlenip Nernst denklemine doğru şekilde yerleştirilmesiyle elde edilen matematiksel sonuçdur.

Adım Adım Çözüm

1

Anot ve katot yarı hücrelerini belirleme

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

Hücre çalışırken I. yarı hücrede

Mg^{2+}

iyonları derişiminin arttığı belirtilmiştir. Yükseltgenmenin gerçekleştiği ve iyon derişiminin arttığı yarı hücre anot, indirgenmenin gerçekleştiği yarı hücre ise katottur.

2

Nernst eşitliğini yazma ve değerleri yerine koyma

0,0592 = 0 - \frac{0,0592}{2} \log\left(\frac{0,01}{C}\right)

Magnezyumun yükseltgenme/indirgenme tepkimesinde aktarılan elektron sayısı

n = 2

'dir. Derişim hücresi olduğu için

E^\circ_{\text{hücre}} = 0\text{ V}

alınır. Nernst eşitliği

E_{\text{hücre}} = E^\circ_{\text{hücre}} - \frac{0,0592}{n} \log Q

şeklinde uygulanır. Burada

Q = \frac{[Mg^{2+}]_{\text{anot}}}{[Mg^{2+}]_{\text{katot}}} = \frac{0,01}{C}

olur.

3

Logaritmik ifadeyi ve bilinmeyeni çözme

C = 1\text{ M}

Eşitlik düzenlendiğinde:

0,0592 = -0,0296 \log\left(\frac{0,01}{C}\right) \Rightarrow -2 = \log\left(\frac{0,01}{C}\right) \Rightarrow 10^{-2} = \frac{0,01}{C} \Rightarrow 0,01 = \frac{0,01}{C} \Rightarrow C = 1\text{ M}

bulunur.

Anahtar Kavram

Derişim hücrelerinde pil potansiyeli Nernst eşitliği ile hesaplanır. İyon derişimi az olan yarı hücre anot, fazla olan yarı hücre ise katottur. Hücre çalışırken anottaki derişim artarken katottaki derişim azalır.

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Alternatif Yöntem

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