Kimyasal Tepkimelerde Denge

117 soru

Soru 61Soru

Kapalı bir kapta ve sabit sıcaklıkta dengede bulunan bazı tepkimeler aşağıda verilmiştir:

I. H2O(s)H2O(g)ΔH>0H_2O(s) \rightleftharpoons H_2O(g) \quad \Delta H > 0

II. CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)ΔH<0CO(g) + Cl_2(g) \rightleftharpoons COCl_2(g) \quad \Delta H < 0

III. C(k)+CO2(g)2CO(g)ΔH>0C(k) + CO_2(g) \rightleftharpoons 2CO(g) \quad \Delta H > 0

Bu tepkimelerle ilgili;

I. 1. olayda maksimum düzensizlik eğilimi ile minimum enerji eğilimi zıt yönlüdür.

II. 2. tepkimede minimum enerjiye eğilim ürünler yönünedir.

III. 3. tepkimenin kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti ile derişimler cinsinden denge sabiti arasında Kp=KcK_p = K_c ilişkisi vardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II yargıları doğrudur.
Birinci olayda maksimum düzensizlik gaz fazına doğru (ürünler yönünde), minimum enerji ise endotermik süreçlerde ısı alan tarafa doğru (girenler yönünde) olduğundan eğilimler zıt yönlüdür ve sistem dengeye ulaşabilir. İkinci tepkime ekzotermik olduğundan minimum enerjiye eğilim ürünler yönündedir. Üçüncü tepkimede ise karbon katı halde olduğundan gaz fazı katsayı farkı olan delta n hesaplanırken dikkate alınmaz. Denge bağıntısındaki delta n değeri 1 olduğundan Kp = Kc(RT) ilişkisi bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Birinci olay olan H2O(s)H2O(g)H_2O(s) \rightleftharpoons H_2O(g) için düzensizlik ve enerji eğilimlerinin yönlerini belirleyin.
Sıvı halden gaz haline geçiş düzensizliği artırır (maksimum düzensizlik ürünler lehinedir). Olay endotermik (ΔH>0\Delta H > 0) olduğundan minimum enerji eğilimi girenler lehinedir. İki eğilim zıt yönlüdür (I. yargı doğru).
Fiziksel hal değişimlerindeki düzensizlik ve enerji eğilimleri denge şartlarını belirler.
2
İkinci tepkime olan CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)CO(g) + Cl_2(g) \rightleftharpoons COCl_2(g) için minimum enerji eğiliminin yönünü belirleyin.
Tepkime ekzotermiktir (ΔH<0\Delta H < 0). Ekzotermik tepkimelerde minimum enerji eğilimi ürünler (sağ) yönündedir (II. yargı doğru).
Minimum enerji eğilimi daima tepkimenin ısı açığa çıkardığı (ekzotermik olduğu) ürünler tarafınadır.
3
Üçüncü tepkime olan C(k)+CO2(g)2CO(g)C(k) + CO_2(g) \rightleftharpoons 2CO(g) için KpK_p ve KcK_c ilişkisini kurun.
Δng\Delta n_g hesaplanırken katılar ihmal edilir. Δng=21=1\Delta n_g = 2 - 1 = 1 olur. Formül Kp=Kc(RT)ΔngK_p = K_c(RT)^{\Delta n_g} olduğundan Kp=Kc(RT)K_p = K_c(RT) elde edilir, dolayısıyla Kp=KcK_p = K_c olamaz (III. yargı yanlış).
Denge bağıntılarında katıların yer almaması kısmi basınçlar ve derişimler cinsinden denge sabiti dönüşümünü doğrudan etkiler.

Anahtar Kavram

Kimyasal ve fiziksel denge tepkimelerinde minimum enerji ile maksimum düzensizlik eğilimlerinin yönleri ve denge sabitleri arasındaki ilişkiler.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 62Soru

Sabit sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonlu kapalı bir kapta gerçekleştirilen;

FeO(k)+CO(g)Fe(k)+CO2(g)FeO(k) + CO(g) \rightleftharpoons Fe(k) + CO_2(g)

tepkimesi dengededir. Aynı sıcaklıkta piston aşağı itilerek kabın hacmi yar��ya düşürülüyor ve sistemin yeniden dengeye gelmesi bekleniyor.

Buna göre, yeni kurulan denge ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Denge, birim hacimdeki gaz molekülü sayısını azaltmak için girenler yönüne kayar.

Cevap

Dengenin, birim hacimdeki gaz molekülü sayısını azaltmak için girenler yönüne kayacağı ifadesi yanlıştır. Tepkimede gaz fazındaki girenlerin ve ürünlerin katsayıları toplamı eşit olduğu için hacim değişimi dengeyi kaydırmaz.
Tepkimede gaz fazındaki girenlerin ve ürünlerin katsayıları toplamı eşit olduğundan (Δngaz=11=0\Delta n_{gaz} = 1 - 1 = 0), kabın hacminin değiştirilmesi dengenin yönünü etkilemez. Bu nedenle dengenin girenler yönüne kayacağı ifadesi yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime denklemindeki gaz fazında olan maddelerin katsayıları belirlenir.
Girenlerdeki gaz katsayısı toplam��: 1 (sadece COCO), ürünlerdeki gaz katsayısı toplamı: 1 (sadece CO2CO_2). Katı haldeki FeOFeO ve FeFe katsayı hesabına katılmaz.
Hacim değişiminin denge üzerindeki etkisini incelemek için gaz fazındaki maddelerin katsayıları karşılaştırılmalıdır.
2
Hacim değişiminin denge yönüne etkisi yorumlanır.
Δngaz=11=0\Delta n_{gaz} = 1 - 1 = 0 olduğundan kabın hacminin azaltılması dengeyi herhangi bir yöne kaydırmaz.
Le Chatelier ilkesine göre gaz mol sayılarının eşit olduğu sistemlerde hacim değişimi denge konumunu değiştirmez.
3
Derişim, basınç ve madde miktarları üzerindeki etkiler değerlendirilir.
Hacim yarıya indiği için gazların derişimleri ve kısmi basınçları iki katına çıkar, toplam basınç iki katına çıkar, katıların kütlesi ve mol sayıları değişmez. Sıcaklık sabit olduğu için KcK_c sabit kalır.
Sistemin yeni dengedeki özelliklerini belirlemek için Le Chatelier ilkesi ve gaz yasaları birlikte uygulanır.

Anahtar Kavram

Gaz fazındaki katsayıları eşit olan heterojen denge tepkimelerinde hacim değişiminin denge konumuna ve madde derişimlerine etkisi.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 63Soru

Belirli bir sıcaklıkta, 5 L5\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı bir kaba 4,0 mol NaHCO3(k)4,0\text{ mol } NaHCO_3(k) maddesi konuluyor. Sistem aynı sıcaklıkta,

2NaHCO3(k)Na2CO3(k)+CO2(g)+H2O(g)2NaHCO_3(k) \rightleftharpoons Na_2CO_3(k) + CO_2(g) + H_2O(g)

denklemine göre dengeye ulaştığında NaHCO3(k)NaHCO_3(k) katısının %50\%50'sinin ayrıştığı belirleniyor. Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 4×1024 \times 10^{-2}

Cevap

Derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) değeri 4×1024 \times 10^{-2}'dir.
Denge bağıntısına katı fazdaki maddeler yazılmaz. Sadece gaz fazındaki CO2CO_2 ve H2OH_2O maddelerinin derişimleri çarpımı denge sabitini verir. Dengedeki derişimler hacim hesaba katılarak [CO2]=[H2O]=0,2 M[CO_2] = [H_2O] = 0,2\text{ M} olarak bulunur ve çarpımları 4×1024 \times 10^{-2} sonucunu verir.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimeye giren NaHCO3(k)NaHCO_3(k) miktarının belirlenmesi
Tepkimeye giren NaHCO3(k)NaHCO_3(k) miktarı 2,0 mol2,0\text{ mol}'dür.
Başlangıçta alınan 4,0 mol4,0\text{ mol} katının %50\%50'si ayrıştığı için reaksiyona giren miktar 4,0×0,50=2,0 mol4,0 \times 0,50 = 2,0\text{ mol} olarak bulunur.
2
Dengedeki gazların (CO2CO_2 ve H2OH_2O) mol sayılarının hesaplanması
n(CO2)=1,0 moln(CO_2) = 1,0\text{ mol} ve n(H2O)=1,0 moln(H_2O) = 1,0\text{ mol}
Tepkime katsayılarına göre 2 mol NaHCO3(k)2\text{ mol } NaHCO_3(k) ayrıştığında 1 mol CO2(g)1\text{ mol } CO_2(g) ve 1 mol H2O(g)1\text{ mol } H_2O(g) oluşur.
3
Gazların denge derişimlerinin (molarite) hesaplanması
[CO2]=0,2 M[CO_2] = 0,2\text{ M} ve [H2O]=0,2 M[H_2O] = 0,2\text{ M}
Molarite formülü (M=nVM = \frac{n}{V}) kullanılarak, 5 L5\text{ L}'lik hacim için gazların derişimleri 1,0/5=0,2 M1,0 / 5 = 0,2\text{ M} olarak hesaplanır.
4
Heterojen denge bağıntısının yazılarak denge sabitinin (KcK_c) hesaplanması
Kc=4×102K_c = 4 \times 10^{-2}
Katı maddeler denge bağıntısında yer almaz. Bağıntı Kc=[CO2][H2O]K_c = [CO_2][H_2O] şeklindedir. Derişimler yerine yazıldığında Kc=0,2×0,2=0,04=4×102K_c = 0,2 \times 0,2 = 0,04 = 4 \times 10^{-2} elde edilir.

Anahtar Kavram

Heterojen Denge Tepkimelerinde Denge Sabiti (Kc) Hesaplamaları
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 64Soru
Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleştirilen,
Mg(k)+2H+(suda)Mg2+(suda)+H2(g)Mg(k) + 2H^+(\text{suda}) \rightleftharpoons Mg^{2+}(\text{suda}) + H_2(g)
tepkimesinin derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) bağıntısının birimi mol/Lmol/L'dir.
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Denge bağıntısında saf katılar yer almaz ve maddelerin katsayıları üs olarak yazılır. Doğru bağıntı Kc=[Mg2+][H2][H+]2K_c = \frac{[Mg^{2+}][H_2]}{[H^+]^2} olup birimi yoktur (birimsizdir). Bu nedenle verilen ifade yanlıştır.
Denge bağıntısı yazılırken katı haldeki Mg(k)Mg(k) elenir, sulu çözeltideki H+H^+ iyonunun derişiminin karesi alınır. Bu durumda doğru bağıntı Kc=[Mg2+][H2][H+]2K_c = \frac{[Mg^{2+}][H_2]}{[H^+]^2} olur. Derişim birimleri yerine koyulduğunda pay ve paydadaki birimler birbirini götürür ve denge sabiti birimsiz kalır. Dolayısıyla ifadenin yanlış olduğu bilgisi doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimeye katılan maddelerin fiziksel hallerini inceleyerek hangilerinin denge bağıntısında yer alacağını belirlemek.
Katı haldeki Mg(k)Mg(k) bağıntıda yer almaz. Sulu çözelti fazındaki H+(suda)H^+(\text{suda}) ve Mg2+(suda)Mg^{2+}(\text{suda}) ile gaz fazındaki H2(g)H_2(g) denge bağıntısında yer alır.
Derişimler cinsinden denge bağıntısına (KcK_c) yalnızca derişimleri değişebilen gazlar ve sulu çözeltiler yazılır; saf katı ve sıvıların derişimi sabit olduğundan bağıntıya yazılmazlar.
2
Maddelerin katsayılarını üs alarak derişimler cinsinden denge bağıntısını (KcK_c) yazmak.
Kc=[Mg2+][H2][H+]2K_c = \frac{[Mg^{2+}][H_2]}{[H^+]^2} bağıntısı elde edilir.
Denge bağıntısı, ürünlerin derişimleri çarpımının girenlerin derişimleri çarpımına oranlanmasıyla yazılır ve maddelerin baş katsayıları ilgili derişimlere üs olarak getirilir.
3
Yazılan bağıntıda derişimler yerine mol/Lmol/L birimini koyarak KcK_c sabitinin birimini hesaplamak.
Birim=(mol/L)(mol/L)(mol/L)2=1\text{Birim} = \frac{(mol/L) \cdot (mol/L)}{(mol/L)^2} = 1 (birimsiz) bulunur.
Denge sabitinin birimi, bağıntıdaki her bir derişim teriminin birimi olan mol/Lmol/L yerine yazılarak boyutsal analizle belirlenir.

Anahtar Kavram

Derişimler cinsinden denge bağıntısı yazılırken saf katı ve sıvıların elenmesi, gaz ve sulu çözeltilerin katsayılarının üs olarak yazılması kuralları.
Soru 65Soru

Belirli bir sıcaklıkta, 5 L5\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı boş bir kaba 1,5 mol O2(g)1,5\text{ mol } O_2(g) gazı ve yeterli miktarda C(k)C(k) katısı konuluyor. Sistem aynı sıcaklıkta,

2C(k)+O2(g)2CO(g)2C(k) + O_2(g) \rightleftharpoons 2CO(g)

denklemine göre dengeye ulaştığında kaptaki toplam gaz mol sayısı 2,5 mol2,5\text{ mol} olarak ölçülüyor. Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1.6

Cevap

Tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (Kc) değeri 1,6'dır.
Denge bağıntısı doğru kurulup, hacim etkisi dikkate alındığında Kc değeri 1,6 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimeye giren ve oluşan maddelerin mol ilişkisini kurmak.
Dengedeki gazların toplam mol sayısı 1,5 + x olarak ifade edilir.
Denge anındaki gazların mol sayılarını belirlemek.
2
Toplam gaz mol sayısından x değerini çözmek.
x = 1,0 mol bulunur.
Denge anındaki net mol değerlerini hesaplamak.
3
Gazların denge derişimlerini (molarite) hesaplamak.
[O2] = 0,1 M ve [CO] = 0,4 M olarak bulunur.
Denge bağıntısında derişimlerin kullanılması gerektiği için hacme bölme işlemi yapılır.
4
Denge bağıntısını yazıp derişimleri yerine koymak.
Kc = 1,6 elde edilir.
Katı haldeki karbon denge bağıntısına yazılmaz ve CO'nun katsayısı üs olarak alınır.

Anahtar Kavram

Heterojen kimyasal dengelerde katıların denge bağıntısına yazılmaması ve Kc hesaplanırken hacmin derişim üzerindeki etkisi.
Soru 66Soru

Sabit sıcaklıkta ve sabit hacimli kapalı bir kapta dengede bulunan N2(g)+3H2(g)2NH3(g)N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) tepkimesine, tepkime bileşenleriyle reaksiyona girmeyen inert helyum (HeHe) gazı eklendiğinde; kaptaki toplam basınç artacağından dengedeki gazların kısmi basınçları azalır ve denge girenler yönüne kayar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Sabit hacimli kapta inert gaz ilavesi dengedeki gazların kısmi basıncını değiştirmez, bu nedenle ifade yanlıştır.
İfade yanlıştır çünkü sabit hacimli kapta inert gaz ilavesi dengedeki gazların kısmi basınçlarını ve derişimlerini değiştirmez, dolayısıyla dengeyi etkilemez.

Adım Adım Çözüm

1
Kap koşullarının belirlenmesi
Kabın hacmi (VV) ve sıcaklığı (TT) sabittir.
İnert gaz ilavesinin hacim üzerindeki etkisini belirlemek i��in kabın türü (sabit hacimli veya ideal pistonlu) analiz edilmelidir.
2
İnert helyum (HeHe) gazı ilavesinin dengedeki maddelerin kısmi basınçlarına ve derişimlerine etkisinin incelenmesi
N2N_2, H2H_2 ve NH3NH_3 gazlarının mol sayıları (nn), sıcaklık (TT) ve hacim (VV) değişmediği için kısmi basınçları (Pi=niRTVP_i = \frac{n_i R T}{V}) ve derişimleri (Mi=niVM_i = \frac{n_i}{V}) değişmez.
Dengenin kayıp kaymayacağını belirleyen temel unsur, reaksiyona katılan maddelerin derişimlerinin veya kısmi basınçlarının değişmesidir.
3
Dengenin yönünün tayin edilmesi
Dengedeki gazların kısmi basınçları ve derişimleri değişmediği için denge konumu değişmez ve girenler yönüne kaymaz.
Le Chatelier ilkesine göre, dengedeki maddelerin derişim veya kısmi basınçlarında bir değişiklik olmadığı sürece sistem dengede kalmaya devam eder.

Anahtar Kavram

Sabit hacimli kapta inert gaz ilavesinin dengedeki maddelerin derişimlerine, kısmi basınçlarına ve dolayısıyla dengeye bir etkisi yoktur.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 67Soru

Kimyasal tepkimelerin derişimler cinsinden denge bağıntısı (KcK_c) yazılırken tepkimede yer alan maddelerin fiziksel halleri önem taşır. Saf katıların ve saf sıvıların derişimleri sabit kabul edildiğinden denge bağıntısına dahil edilmezler. Denge bağıntısında yalnızca gaz fazındaki ve sulu çözeltideki (suda) maddelerin derişimleri yer alır.

Buna göre, sulu ortamda gerçekleşen:
CaCO3(k)+2H+(suda)Ca2+(suda)+CO2(g)+H2O(s)CaCO_3(k) + 2H^+(\text{suda}) \rightleftharpoons Ca^{2+}(\text{suda}) + CO_2(g) + H_2O(s)
reaksiyonunun derişimler cinsinden denge bağıntısı (KcK_c) aşağıdakilerden hangisidir?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Kc=[Ca2+][CO2][H+]2K_c = \frac{[Ca^{2+}][CO_2]}{[H^+]^2}

Cevap

Kc=[Ca2+][CO2][H+]2K_c = \frac{[Ca^{2+}][CO_2]}{[H^+]^2} bağıntısı doğrudur.
Denge bağıntısı yazılırken ürünlerdeki gaz ve sulu çözelti fazındaki maddelerin derişimleri paya, girenlerdekiler ise paydaya yazılır. Maddelerin katsayıları üs olarak getirilir. Tepkimedeki kalsiyum karbonat katı, su ise sıvı olduğundan bağıntıda yer almaz. Hidrojen iyonunun katsayısı 2 olduğundan derişiminin karesi alınır. Bu kurallara göre doğru bağıntı pay kısmında kalsiyum iyonu ile karbondioksit gazı derişimleri çarpımı, payda kısmında ise hidrojen iyonu derişiminin karesi olan ifadedir.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimedeki maddelerin fiziksel hallerini (fazlarını) kontrol edin.
CaCO3CaCO_3 katı (k), H+H^+ suda çözünmüş iyon (suda), Ca2+Ca^{2+} suda çözünmüş iyon (suda), CO2CO_2 gaz (g) ve H2OH_2O saf sıvı (s) fazındadır.
Denge bağıntısında hangi maddelerin yer alıp hangilerinin yer almayacağını belirlemek için fiziksel haller tespit edilmelidir.
2
Denge bağıntısına yazılacak fazları belirleyin.
Saf katı (CaCO3(k)CaCO_3(k)) ve saf sıvı (H2O(s)H_2O(s)) bağıntıda yer almaz. Sulu çözeltideki iyonlar (H+(suda)H^+(\text{suda}), Ca2+(suda)Ca^{2+}(\text{suda})) ve gaz halindeki maddeler (CO2(g)CO_2(g)) bağıntıya yazılır.
Katı ve sıvıların derişimleri tepkime süresince sabit kaldığından denge bağıntısına dahil edilmezler.
3
Ürünler/girenler oranını katsayıları üs olarak alarak yazın.
Ürünlerden [Ca2+][Ca^{2+}] ve [CO2][CO_2] pay kısmına, girenlerden [H+]2[H^+]^2 payda kısmına yazılır. Sonuçta Kc=[Ca2+][CO2][H+]2K_c = \frac{[Ca^{2+}][CO_2]}{[H^+]^2} elde edilir.
Denge sabiti bağıntısında ürünlerin derişimleri çarpımı girenlerin derişimleri çarpımına oranlanır ve katsayılar üs olarak yazılır.

Anahtar Kavram

Derişimler Cinsinden Denge Bağıntısının Yazılması
Soru 68Soru

Belirli bir sıcaklıkta ideal sürtünmesiz pistonlu bir kapta gaz fazında gerçekleşen,

A(g)+B(g)2C(g)ΔH<0A(g) + B(g) \rightleftharpoons 2C(g) \quad \Delta H < 0

tepkimesi dengededir. Bu sisteme sabit sıcaklıkta;

I. Kaba tepkime vermeyen helyum (HeHe) gazı ilave edilmesi,
II. Kaba uygun bir katalizör eklenmesi

işlemleri ayrı ayrı uygulanıyor. Buna göre, gerçekleştirilen işlemlerin denge sistemi üzerindeki etkileriyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I. işlem sonucunda kaptaki toplam gaz basıncı değişmezken CC gazının molar derişimi azalır.

Cevap

Birinci işlem sonucunda kaptaki toplam gaz basıncı değişmezken C gazının derişiminin azalacağını belirten ifade doğrudur.
Birinci işlemde ideal pistonlu kaba helyum gazı eklendiğinde kabın hacmi artar ancak toplam basınç dış basınca eşit kalacağı için değişmez. Hacim arttığı ve tepkimenin gaz katsayıları eşit olduğu için denge bozulmaz, fakat hacim artışından dolayı C gazının molar derişimi azalır.

Adım Adım Çözüm

1
Helyum gazı ilavesinin kap hacmine ve denge yönüne etkisini belirlemek.
İdeal pistonlu kaba helyum gazı eklenmesi hacmi artırır. Tepkimenin gaz katsayıları iki tarafta da eşit (1 + 1 = 2 reaktif ve 2 ürün) olduğundan hacim değişimi dengeyi sağa ya da sola kaydırmaz.
Hacim değişiminin denge yönüne etkisini bulmak için Le Chatelier ilkesine göre gaz katsayıları farkı incelenmelidir.
2
Hacim artışının derişimler ve toplam basınç üzerindeki etkisini analiz etmek.
İdeal pistonlu kapta dış basınç sabit olduğundan toplam gaz bas��ncı değişmez. Ancak hacim arttığı için kaptaki tüm gazların (A, B ve C) molar derişimleri (M=n/VM = n/V) azalır.
Molarite formülüne göre hacim ile derişim ters orantılıdır.
3
Katalizör eklenmesinin denge sabiti ve entalpi üzerindeki etkisini incelemek.
Katalizör aktifleşme enerjilerini düşürerek dengeye ulaşma süresini kısaltır; fakat denge sabitini (KcK_c), tepkime entalpisini (ΔH\Delta H) veya denge derişimlerini (verimi) değiştirmez.
Katalizörün denge sistemlerindeki kinetik ve termodinamik rollerinin farkını belirlemek gerekir.

Anahtar Kavram

Katalizör ve İnert Gazların Dengeye Etkisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 69Soru

Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta dengede bulunan

FeO(k)+CO(g)Fe(k)+CO2(g)FeO(k) + CO(g) \rightleftharpoons Fe(k) + CO_2(g)

tepkimesinin derişimler cinsinden denge bağıntısı Kc=[CO2][CO]K_c = \frac{[CO_2]}{[CO]} şeklindedir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Verilen ifade doğrudur. Heterojen denge tepkimesinde yer alan saf katılar (FeO(k)FeO(k) ve Fe(k)Fe(k)) derişimleri sabit olduğundan denge bağıntısına yazılmaz; sadece gaz fazındaki maddelerin derişimleri (CO2(g)CO_2(g) ve CO(g)CO(g)) ürünler bölü girenler kuralına göre bağıntıda yer alır.
Verilen tepkime heterojendir. Saf katılar denge bağıntısında yer almadığından, bağıntı sadece gaz fazındaki maddelerin derişimleri kullanılarak ürünlerin girenlerine oranlanmasıyla Kc=[CO2][CO]K_c = \frac{[CO_2]}{[CO]} olarak yazılır.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimedeki maddelerin fiziksel hallerini belirleyin.
FeOFeO ve FeFe maddeleri katı (kk), COCO ve CO2CO_2 maddeleri ise gaz (gg) fazındadır.
Denge bağıntısına hangi maddelerin yazılacağını belirlemek için fiziksel hallerin tespit edilmesi gerekir.
2
Katı ve sıvı fazdaki maddeleri eleyin, gaz ve sulu çözeltileri seçin.
Katı olan FeO(k)FeO(k) ve Fe(k)Fe(k) bağıntıda yer almaz; gaz olan CO(g)CO(g) ve CO2(g)CO_2(g) bağıntıda yer alır.
Saf katı ve saf sıvıların derişimleri sabit olduğundan derişimler cinsinden denge bağıntısına dahil edilmezler.
3
Ürünlerin derişimlerini girenlerin derişimlerine oranlayarak KcK_c bağıntısını yazın.
Kc=[CO2]1[CO]1=[CO2][CO]K_c = \frac{[CO_2]^1}{[CO]^1} = \frac{[CO_2]}{[CO]} bağıntısı elde edilir.
Denge bağıntısı, ürünlerin derişimlerinin katsayıları üs olarak alınarak çarpımının, girenlerin derişimlerinin katsayıları üs olarak alınarak çarpımına bölünmesiyle bulunur.

Anahtar Kavram

Heterojen denge tepkimelerinde derişimler cinsinden denge bağıntısının (KcK_c) yazılması ve saf katıların bağıntıya dahil edilmemesi.
Soru 70Soru

819 C819\ ^\circ\text{C} sıcaklıkta, 22,422,4 litrelik sabit hacimli kapalı bir kapta 0,20,2 mol He\text{He} gazı ve bir miktar CaCO3(k)\text{CaCO}_3\text{(k)} katısı bulunmaktadır. Sistem aynı sıcaklıkta,

CaCO3(k)CaO(k)+CO2(g)\text{CaCO}_3\text{(k)} \rightleftharpoons \text{CaO(k)} + \text{CO}_2\text{(g)}

denklemine göre dengeye ulaştığında kaptaki toplam basınç 5,285,28 atm olarak ölçülüyor.

Buna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 0,05

Cevap

Derişimler cinsinden denge sabiti Kc=0,05K_c = 0,05 değerine eşittir.
Dengedeki CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncı, toplam basınçtan tepkimeye girmeyen He\text{He} gazının kısmi basıncı (0,80,8 atm) çıkarılarak 4,484,48 atm olarak bulunur. Tepkime için Kp=PCO2=4,48K_p = P_{\text{CO}_2} = 4,48 ve Δn=1\Delta n = 1 olur. Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} bağıntısında değerler yerine konulduğunda derişimler cinsinden denge sabiti 0,050,05 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Sıcaklık değerini Kelvin cinsine çevirmek.
T=819+273=1092 KT = 819 + 273 = 1092\ \text{K}
İdeal gas hesaplamalarında ve denge sabiti dönü��ümlerinde mutlak sıcaklık (Kelvin) kullanılmalıdır.
2
Kaptaki soy gazın (He) kısmi basıncını hesaplamak.
PHe×22,4=0,2×22,4273×1092PHe=0,8 atmP_{\text{He}} \times 22,4 = 0,2 \times \frac{22,4}{273} \times 1092 \Rightarrow P_{\text{He}} = 0,8\ \text{atm}
Kaptaki toplam basınca etki eden tepkimeye girmeyen gazın kısmi basıncını bulmak gerekir.
3
Dengedeki CO2\text{CO}_2 gazının kısmi basıncını bulmak.
PCO2=PtoplamPHe=5,280,8=4,48 atmP_{\text{CO}_2} = P_{\text{toplam}} - P_{\text{He}} = 5,28 - 0,8 = 4,48\ \text{atm}
Denge bağıntısına yazılacak gazın kısmi basıncını belirlemek için toplam basınçtan soy gazın basıncı çıkarılır.
4
Kısmi basınçlar denge sabitini (KpK_p) ve Δn\Delta n değerini belirlemek.
Kp=PCO2=4,48K_p = P_{\text{CO}_2} = 4,48 ve Δn=10=1\Delta n = 1 - 0 = 1
Katılar denge bağıntısına yazılmadığı için bağıntıda sadece CO2\text{CO}_2 yer alır ve Δn\Delta n hesaplanırken sadece gazların katsayıları dikkate alınır.
5
Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülünü uygulayarak KcK_c değerini hesaplamak.
4,48=Kc×(22,4273×1092)14,48=Kc×89,6Kc=0,054,48 = K_c \times \left(\frac{22,4}{273} \times 1092\right)^1 \Rightarrow 4,48 = K_c \times 89,6 \Rightarrow K_c = 0,05
KpK_p ve KcK_c arasındaki ilişkiyi kuran formülde bilinen değerler yerine yazılarak bilinmeyen çekilir.

Anahtar Kavram

Heterojen denge tepkimelerinde gaz fazındaki maddelerin kısmi basınçları ile denge sabiti hesaplamaları ve KpKcK_p - K_c ilişkisinin uygulanması.
Soru 71Soru

Sabit sıcaklıkta, başlangıçta eşit mol sayılarında SO2(g)SO_2(g) ve O2(g)O_2(g) reaktifleri içeren üç ayrı kapalı sistemde aşağıdaki denge tepkimesi başlatılıyor:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)

Bu tepkimenin gerçekleştirildiği sistemlerin koşulları şu şekildedir:
- I. sistem: Sabit hacimli kapta, katalizör kullanılmadan reaksiyon gerçekleştiriliyor.
- II. sistem: Sabit hacimli kapta, tepkimeye uygun bir pozitif katalizör ilave edilerek reaksiyon gerçekleştiriliyor.
- III. sistem: İdeal pistonlu kapta (sabit basınçta), reaktiflerle ve ürünlerle kimyasal tepkimeye girmeyen inert helyum (HeHe) gazı eşliğinde reaksiyon gerçekleştiriliyor.

Buna göre, bu sistemlerin dengeye ulaşması için geçen sürelerin (tIt_I, tIIt_{II} ve tIIIt_{III}) kısadan uzuna doğru sıralaması nasıl olmalıd��r?

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sistemlerin dengeye ulaşma sürelerinin kısadan uzuna doğru sıralaması II. sistem (tIIt_{II}), I. sistem (tIt_I) ve III. sistem (tIIIt_{III}) şeklindedir (II < I < III).
Pozitif katalizörün aktifleşme enerjisini düşürerek tepkimeyi hızlandırması ve ideal pistonlu kapta inert gazın hacmi artırıp derişimleri düşürerek tepkimeyi yavaşlatması nedeniyle dengeye ulaşma süreleri arasındaki ilişki II < I < III şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Katalizörün dengeye ulaşma süresine etkisini değerlendirme
II. sistemde pozitif katalizör kullanılması aktifleşme enerjisini azaltır ve tepkime hızını artırır. Bu nedenle dengeye ulaşma süresi en kısa (tIIt_{II}) olur.
Pozitif katalizörler reaksiyon mekanizmasını değiştirip aktifleşme enerjisini düşürerek hız sabiti olan k değerini büyütür, bu da dengeye ulaşma süresini kısaltır.
2
İnert gaz ilavesinin pistonlu kaptaki hacim ve derişim etkisini analiz etme
III. sistemde ideal pistonlu kapta inert helyum gazının varlığı hacmi artırarak reaktif derişimlerini azaltır, bu da tepkimeyi yavaşlatarak dengeye ulaşma süresini (tIIIt_{III}) en uzun yapar.
Tepkime hızı reaktiflerin derişimleriyle doğru orantılıdır. Hacim artışından dolayı derişimler azaldığından reaksiyon hızı düşer.
3
Sabit hacimli kontrol sistemi ile diğer sistemleri karşılaştırma
I. sistem sabit hacimli olduğundan derişimleri III. sistemdeki kadar düşmez. Katalizörsüz olduğu için II. sistemden yavaş, III. sistemden hızlı dengeye ulaşır (tII<tI<tIIIt_{II} < t_I < t_{III}).
Hızlar arasındaki ilişki Hız(II) > Hız(I) > Hız(III) şeklinde olduğundan, dengeye ulaşma süreleri arasındaki ilişki bu sıralamanın tersi olur.

Anahtar Kavram

Katalizörlerin ve inert gazların tepkime hızına ve dengeye ulaşma süresine etkisi
Soru 72Soru
Sabit hacimli 11,211,2 litrelik kapalı bir kapta, 273 C273\ ^\circ\text{C} sıcaklıkta bir miktar COCl2(g)\text{COCl}_2(g) gazı bulunmaktadır. Sistem,
COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)\text{COCl}_2(g) \rightleftharpoons \text{CO}(g) + \text{Cl}_2(g)
denklemine göre dengeye ulaştığında kapta 0,2 mol COCl2(g)0,2\text{ mol } \text{COCl}_2(g), 0,4 mol CO(g)0,4\text{ mol } \text{CO}(g) ve 0,4 mol Cl2(g)0,4\text{ mol } \text{Cl}_2(g) gazları bulunduğu tespit ediliyor.

Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3.2

Cevap

Tepkimenin bu sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) değeri 3,23,2 olarak bulunur.
Denge anındaki gazların kısmi basınçları kullanılarak KpK_p bağıntısından Kp=3,2K_p = 3,2 değeri elde edilir. Alternatif olarak, her bir gazın denge derişimi hesaplanıp ([COCl2]=0,211,2 M[COCl_2] = \frac{0,2}{11,2}\text{ M}, [CO]=0,411,2 M[CO] = \frac{0,4}{11,2}\text{ M}, [Cl2]=0,411,2 M[Cl_2] = \frac{0,4}{11,2}\text{ M}) buradan Kc=114K_c = \frac{1}{14} bulunur. Ardından Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} bağıntısı kullanılarak Kp=114(22,4273546)1=3,2K_p = \frac{1}{14} \cdot \left(\frac{22,4}{273} \cdot 546\right)^1 = 3,2 sonucuna ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Denge anındaki toplam mol sayısını bulmak.
ntoplam=nCOCl2+nCO+nCl2=0,2+0,4+0,4=1,0 moln_{\text{toplam}} = n_{\text{COCl}_2} + n_{\text{CO}} + n_{\text{Cl}_2} = 0,2 + 0,4 + 0,4 = 1,0\text{ mol}
Gazların kısmi basınçlarını hesaplayabilmek için toplam mol sayısı bilinmelidir.
2
Toplam basıncı (PtoplamP_{\text{toplam}}) ideal gaz denkleminden hesaplamak.
T=273+273=546 KT = 273 + 273 = 546\text{ K} ve R=22,4273 Latm/(molK)R = \frac{22,4}{273}\text{ L}\cdot\text{atm}/(\text{mol}\cdot\text{K}) alınarak;
Ptoplam=ntoplamRTV=1,022,427354611,2=4,0 atmP_{\text{toplam}} = \frac{n_{\text{toplam}} \cdot R \cdot T}{V} = \frac{1,0 \cdot \frac{22,4}{273} \cdot 546}{11,2} = 4,0\text{ atm}
Kabın toplam basıncı, gazların kısmi basınçlarını bulmak için gereklidir.
3
Her bir gazın kısmi basıncını (PiP_i) bulmak.
PCOCl2=0,21,04,0=0,8 atmP_{\text{COCl}_2} = \frac{0,2}{1,0} \cdot 4,0 = 0,8\text{ atm}
PCO=0,41,04,0=1,6 atmP_{\text{CO}} = \frac{0,4}{1,0} \cdot 4,0 = 1,6\text{ atm}
PCl2=0,41,04,0=1,6 atmP_{\text{Cl}_2} = \frac{0,4}{1,0} \cdot 4,0 = 1,6\text{ atm}
Kısmi basınçlar cinsinden denge bağıntısında kullanılmak üzere her gazın basınç değeri hesaplanır.
4
KpK_p bağıntısını yazıp kısmi basınç değerlerini yerine koyarak denge sabitini bulmak.
Kp=PCOPCl2PCOCl2=1,61,60,8=3,2K_p = \frac{P_{\text{CO}} \cdot P_{\text{Cl}_2}}{P_{\text{COCl}_2}} = \frac{1,6 \cdot 1,6}{0,8} = 3,2
Ürünlerin kısmi basınçları çarpımının, girenlerin kısmi basıncına bölünmesiyle denge sabiti elde edilir.

Anahtar Kavram

Kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) hesabı ve ideal gaz yasası ile ilişkilendirilmesi
Soru 73Soru

Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta dengede bulunan NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(k)NH_3(g) + HCl(g) \rightleftharpoons NH_4Cl(k) tepkimesinin derişimler cinsinden denge bağıntısının Kc=[NH3][HCl]K_c = [NH_3] \cdot [HCl] şeklinde olduğu ifadesi doğru mudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Verilen ifade yanlıştır (doğru denge bağıntısı Kc=1[NH3][HCl]K_c = \frac{1}{[NH_3][HCl]} olmalıdır)
Verilen ifade yanlıştır çünkü amonyum klorür (NH4ClNH_4Cl) katı fazda olup denge bağıntısında yer almaz. Gaz fazındaki amonyak (NH3NH_3) ve hidrojen klorür (HClHCl) ise girenler tarafında oldukları için paydada yer almalıdır. Dolayısıyla denge bağıntısı Kc=1[NH3][HCl]K_c = \frac{1}{[NH_3][HCl]} olmalıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimede yer alan maddelerin fiziksel hallerini belirleyiniz.
NH3(g)NH_3(g) ve HCl(g)HCl(g) gaz fazındadır; NH4Cl(k)NH_4Cl(k) ise katı fazdadır.
Derişimler cinsinden denge bağıntısında (KcK_c) yalnızca gazlar ve sulu çözeltiler yer alır, katılar ve sıvılar yer almaz.
2
Denge bağıntısının pay ve payda kısımlarını oluşturunuz.
Ür��nler kısmında sadece katı madde bulunduğundan pay kısmına 1 yazılır. Girenler kısmında gaz fazında iki madde bulunduğundan payda k��smına bu maddelerin derişimleri çarpımı ([NH3][HCl][NH_3] \cdot [HCl]) yazılır.
Denge bağıntısı ürünlerin derişimlerinin girenlerin derişimlerine oranı şeklinde yazılır.
3
Elde edilen bağıntıyı verilen ifadeyle karşılaştırınız.
Doğru bağıntı Kc=1[NH3][HCl]K_c = \frac{1}{[NH_3][HCl]} iken verilen ifade Kc=[NH3][HCl]K_c = [NH_3] \cdot [HCl] şeklindedir, dolayısıyla ifade yanlıştır.
Verilen ifade girenleri pay kısmına yazmış ve katıyı payda yerine paya yerleştirerek hatalı bir bağıntı sunmuştur.

Anahtar Kavram

Derişimler cinsinden denge bağıntısının (KcK_c) yazılmasında ürün/giren oranına uyulması ve katı fazdaki maddelerin bağıntıya yazılmaması.
Soru 74Soru
Belirli bir sıcaklıkta sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen,
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)
tepkimesinin 273 C273\ ^\circ\text{C} sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) 20,070420,0704 olarak ölçülmüştür.
Buna göre, aynı sıcaklıkta bu tepkimenin kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) kaçtır?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 1×1021 \times 10^{-2}

Cevap

Denge sabiti 1×1021 \times 10^{-2} olarak bulunur.
Kısmi basınçlar denge sabiti ile derişimler cinsinden denge sabiti arasındaki ilişki Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülüyle tanımlanır. Tepkimede gaz fazında bulunan ürünlerin katsayıları toplamı 22, girenlerin katsayıları toplamı 44 olduğundan Δn=24=2\Delta n = 2 - 4 = -2 olarak bulunur. 273 C273\ ^\circ\text{C} sıcaklık Kelvin birimine çevrildiğinde T=546 KT = 546\text{ K} elde edilir. Gaz sabiti R=22,4/273R = 22,4/273 ve T=546T = 546 değerleri çarpıldığında RT=44,8RT = 44,8 olur. Değerler formülde yerine yazıldığında Kp=20,0704×(44,8)2K_p = 20,0704 \times (44,8)^{-2} işlemiyle denge sabiti 1×1021 \times 10^{-2} olarak doğru hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime denkleminden gaz fazındaki maddelerin katsayıları kullanılarak Δn\Delta n değerinin hesaplanması.
Δn=2(1+3)=2\Delta n = 2 - (1 + 3) = -2
Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülündeki üs değerini belirlemek.
2
Celsius cinsinden verilen sıcaklığın Kelvin mutlak sıcaklık birimine dönüştürülmesi.
T=273+273=546 KT = 273 + 273 = 546\text{ K}
Gaz sabitinin yer aldığı denklemlerde sıcaklık birimi mutlak sıcaklık (Kelvin) olmalıdır.
3
Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} formülünde verilerin yerine konulması.
Kp=20,0704×(22,4273×546)2K_p = 20,0704 \times \left(\frac{22,4}{273} \times 546\right)^{-2}
Denge sabitleri arasındaki dönüşüm ilişkisini matematiksel olarak kurmak.
4
Matematiksel işlemlerin tamamlanması ve sadeleştirmelerin yapılması.
Kp=20,0704×(44,8)2=20,07042007,04=0,01=1×102K_p = 20,0704 \times (44,8)^{-2} = \frac{20,0704}{2007,04} = 0,01 = 1 \times 10^{-2}
Nihai kısmi basınçlar denge sabitini (KpK_p) hesaplamak.

Anahtar Kavram

Kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KpK_p) ile derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) arasındaki ilişki Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c(RT)^{\Delta n} bağıntısıyla ifade edilir. Buradaki Δn\Delta n, gaz fazındaki ürün katsayıları toplamından giren katsayıları toplamının çıkarılmasıyla bulunur.
Soru 75Soru

Turuncu renkli dikromat (Cr2O72Cr_2O_7^{2-}) iyonunun sulu çözeltisine baz eklendiğinde sarı renkli kromat (CrO42CrO_4^{2-}) iyonuna dönüştüğü bilinmektedir. Bu dönüşüme ait sulu çözeltideki heterojen denge tepkimesi aşağıda verilmiştir:

Cr2O72(suda)+H2O(s)2CrO42(suda)+2H+(suda)Cr_2O_7^{2-}(\text{suda}) + H_2O(\text{s}) \rightleftharpoons 2CrO_4^{2-}(\text{suda}) + 2H^+(\text{suda})

Buna göre, sabit sıcaklıkta dengede olan bu tepkimenin derişimler cinsinden denge bağıntısı (KcK_c) aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Kc=[CrO42]2[H+]2[Cr2O72]K_c = \frac{[CrO_4^{2-}]^2 \cdot [H^+]^2}{[Cr_2O_7^{2-}]}

Cevap

Derişimler cinsinden denge bağıntısı, kromat ve hidrojen iyonlarının derişimlerinin karesinin dikromat iyonunun derişimine bölünmesiyle elde edilen ifadedir.
Denge bağıntısı yazılırken saf sıvı olan su bağıntıya dahil edilmez, sulu çözeltideki kromat ve hidrojen iyonlarının derişimlerinin karesi paya yazılırken girenlerdeki dikromat iyonunun derişimi paydaya yazılır.

Adım Adım Çözüm

1
Fiziksel halleri inceleme
Tepkime denkleminde yer alan maddelerin fiziksel halleri kontrol edilir. Sulu çözeltideki (suda) maddeler denge bağıntısına yazılırken, saf sıvı (s) halindeki su bağıntıya dahil edilmez.
Derişimler cinsinden denge bağıntısına sadece gazlar ve sulu çözeltideki maddeler yazılır; saf katı ve sıvıların derişimleri sabit olduğundan bağıntıda yer almazlar.
2
Ürün ve giren oranını belirleme
Denge bağıntısının genel formülü Kc = [Ürünler] / [Girenler] şeklindedir. Ürünlerdeki kromat ve hidrojen iyonları paya, girenlerdeki dikromat iyonu ise paydaya yazılır.
Denge sabiti bağıntısı, ürünlerin derişimlerinin girenlerin derişimlerine oranlanması esasına dayanır.
3
Katsayıları üs olarak ekleme
Kromat ve hidrojen iyonlarının katsayısı 2 olduğundan bu maddelerin derişimlerinin karesi alınır. Dikromatın katsayısı 1 olduğundan üssü 1 olur. Böylece bağıntı elde edilir.
Kimyasal tepkimelerde denge bağıntısı yazılırken reaksiyon katsayıları ilgili maddelerin derişimlerine üs olarak yazılmalıdır.

Anahtar Kavram

Heterojen denge tepkimelerinde derişimler cinsinden denge bağıntısının (Kc) yazılması ve saf sıvıların bağıntıya dahil edilmemesi kuralı.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 76Soru
Belirli bir sıcaklıkta,
N2O4(g)2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)
tepkimesinin derişimler cinsinden denge sabiti Kc=04K_c = 0{}4'tür. Aynı sıcaklıkta 2 litrelik2\text{ litrelik} sabit hacimli kapalı bir kaba 10 mol N2O4(g)1{}0\text{ mol } N_2O_4(g) ve 04 mol NO2(g)0{}4\text{ mol } NO_2(g) gazları konuluyor.

Buna göre, bu sistem ile ilgili;

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

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

1
Kaptaki gazların başlangıç molar derişimlerini hesaplayın.
[N2O4]i=10 mol2 L=05 M[N_2O_4]_i = \frac{1{}0\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0{}5\text{ M} ve [NO2]i=04 mol2 L=02 M[NO_2]_i = \frac{0{}4\text{ mol}}{2\text{ L}} = 0{}2\text{ M} olarak bulunur.
Denge kesri ve denge hesaplamaları mol sayıları üzerinden değil, molar derişimler üzerinden yapılmalıdır.
2
Başlangıç derişimlerini kullanarak denge kesrini (QcQ_c) hesaplayın ve sistemin dengede olup olmadığını belirleyin.
Qc=[NO2]i2[N2O4]i=(02)205=008Q_c = \frac{[NO_2]_i^2}{[N_2O_4]_i} = \frac{(0{}2)^2}{0{}5} = 0{}08 bulunur. Qc<KcQ_c < K_c (008<040{}08 < 0{}4) olduğu için sistem dengede değildir ve dengeye ulaşmak için ürünler (sağ) yönüne kayar.
Denge kesrinin denge sabitinden küçük olması, ürün derişiminin denge durumuna göre az olduğunu ve tepkimenin ürünler lehine ilerleyeceğini gösterir.
3
Tepkime için denge tablosu (başlangıç, değişim, denge) oluşturarak denge derişimlerini belirleyin.
N2O4(g)2NO2(g)N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) tepkimesinde değişim miktarı N2O4N_2O_4 için x-x, NO2NO_2 için +2x+2x olsun. Denge anında [N2O4]=05x[N_2O_4] = 0{}5 - x ve [NO2]=02+2x[NO_2] = 0{}2 + 2x olur. Kc=(02+2x)205x=04    004+08x+4x2=0204x    4x2+12x016=0    x2+03x004=0K_c = \frac{(0{}2 + 2x)^2}{0{}5 - x} = 0{}4 \implies 0{}04 + 0{}8x + 4x^2 = 0{}2 - 0{}4x \implies 4x^2 + 1{}2x - 0{}16 = 0 \implies x^2 + 0{}3x - 0{}04 = 0 denkleminden x=01 Mx = 0{}1\text{ M} bulunur.
Denge sabiti bağıntısı kullanılarak sistemin yeni dengeye ulaştığı andaki derişim değişim miktarı (xx) hesaplanır.
4
Denge anındaki NO2NO_2 gazının mol sayısını hesaplayın.
Denge anında [NO2]=02+2(01)=04 M[NO_2] = 0{}2 + 2(0{}1) = 0{}4\text{ M} olur. Mol sayısı ise n(NO2)=04 M×2 L=08 moln(NO_2) = 0{}4\text{ M} \times 2\text{ L} = 0{}8\text{ mol} olarak hesaplanır.
Denge derişiminden mol sayısına geçiş yapmak için molarite formülü (n=M×Vn = M \times V) kullanılır.
5
Hacim değişiminin denge sabitine etkisini değerlendirin.
Denge sabiti (KcK_c) yalnızca sıcaklıkla değişir. Sabit sıcaklıkta kabın hacminin değiştirilmesi denge sabitinin sayısal değerini etkilemez.
Denge sabiti termodinamik olarak sadece sıcaklığa bağlı bir büyüklüktür.

Anahtar Kavram

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

Alternatif Yöntem

Dengenin kayacağı yönü belirlemek için nitel olarak Le Chatelier ilkesi de kullanılabilir ancak nicel hesaplamalar için denge kesri (QcQ_c) formülü zorunludur.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 77Soru

Sabit sıcaklıkta, 4 L4\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı boş bir kaba 0,6 mol H2(g)0,6\text{ mol } H_2(g) gazı ve yeterli miktarda C(k)C(k) katısı konuluyor. Sistem,

C(k)+2H2(g)CH4(g)C(k) + 2H_2(g) \rightleftharpoons CH_4(g)

denklemine göre aynı sıcaklıkta dengeye ulaştığında kapta toplam 0,4 mol0,4\text{ mol} gaz bulunduğu belirleniyor.

Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabitinin (KcK_c) değeri kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 20

Cevap

Tepkimenin bu sıcaklıktaki denge sabitinin (Kc) değeri 20'dir.
Denge anındaki gazların derişimleri molarite cinsinden bulunup Kc bağıntısında yerine konulduğunda Kc değeri 20 olarak hesaplanır. Karbon katısı heterojen denge kuralı gereği bağıntıda yer almaz.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime denklemine göre başlangıç, değişim ve denge (B.D.D.) tablosu oluşturulur.
Başlangıçta 0,6 mol H2 gazı vardır. Değişim miktarını -2x mol olarak belirlersek, dengede (0,6 - 2x) mol H2 ve x mol CH4 gazları bulunur.
Denge anındaki mol sayılarını başlangıç değerleri ve reaksiyon katsayıları cinsinden ifade etmek için.
2
Dengedeki toplam gaz mol sayısı kullanılarak x değeri hesaplanır.
Dengedeki toplam gaz miktarı: (0,6 - 2x) + x = 0,6 - x = 0,4 mol olduğundan x = 0,2 mol olarak bulunur.
Denge anındaki her bir gazın mol sayısını bulmak için.
3
Gazların denge anındaki mol sayıları kap hacmine (4 L) bölünerek denge derişimleri (molariteleri) hesaplanır.
[H2] = 0,2 mol / 4 L = 0,05 M ve [CH4] = 0,2 mol / 4 L = 0,05 M olarak elde edilir. Katı haldeki karbon (C) bağıntıya dahil edilmez.
Denge sabiti (Kc) bağıntısında derişimlerin (molarite) kullanılması gerektiği için.
4
Denge sabiti (Kc) bağıntısı yazılarak derişimler yerine konur ve Kc hesaplanır.
Kc = [CH4] / [H2]^2 = 0,05 / (0,05)^2 = 1 / 0,05 = 20 olarak bulunur.
Tepkimenin denge sabiti değerine ulaşmak için.

Anahtar Kavram

Heterojen kimyasal tepkimelerde denge sabiti (Kc) hesaplanırken sadece gaz ve sulu çözelti fazındaki maddelerin derişimleri yazılır, katılar ve sıvılar denge bağıntısına dahil edilmez. Ayrıca derişimler hesaplanırken mol sayısının kap hacmine bölünerek molariteye dönüştürülmesi gerekir.
Soru 78Soru

Belirli bir sıcaklıkta, 2 litrelik2\text{ litrelik} sabit hacimli kapalı bir kaba 06 mol PCl5(g)0{}6\text{ mol } PCl_5(g), 02 mol PCl3(g)0{}2\text{ mol } PCl_3(g) ve 06 mol Cl2(g)0{}6\text{ mol } Cl_2(g) konuluyor.

PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)

tepkimesinin aynı sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti Kc=04K_c = 0{}4 olduğuna göre, sistem dengeye ulaştığında;

I. Kaptaki toplam gaz basıncı artar.
II. Dengedeki Cl2Cl_2 gazının derişimi 04 M0{}4\text{ M} olur.
III. Dengedeki PCl5PCl_5 gazının mol sayısı, PCl3PCl_3 gazının mol sayısına eşit olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

I, II ve III ifadelerini içeren seçenek doğrudur.
Tepkime kesri Qc=01Q_c = 0{}1 olup denge sabiti Kc=04K_c = 0{}4'ten küçüktür. Sistem dengede olmadığından ürünler yönüne kayar. Bu durum kaptaki toplam gaz mol sayısını 141{}4'ten 161{}6'ya çıkararak basıncı artırır. Dengedeki Cl2Cl_2 derişimi 04 M0{}4\text{ M} olur ve dengedeki PCl5PCl_5 ile PCl3PCl_3 mol sayıları 040{}4'er mol olarak birbirine eşitlenir. Dolayısıyla üç öncül de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Başlangıç derişimlerini kullanarak tepkime kesrini (QcQ_c) hesaplamak.
Qc=01Q_c = 0{}1 olarak bulunur.
Sistemde verilen başlangıç miktarlarının denge durumunda olup olmadığını kontrol etmek.
2
Tepkime kesri (QcQ_c) ile denge sabitini (KcK_c) karşılaştırarak tepkimenin yönünü belirlemek.
Qc<KcQ_c < K_c (01<040{}1 < 0{}4) olduğundan tepkime ürünler (sağ) yönüne kayar.
Dengeye ulaşmak için hangi maddelerin derişiminin artacağını ve hangilerinin azalacağını belirlemek.
3
Tepkime yönüne göre değişim miktarını (yy) belirleyip denge denklemini kurmak ve çözmek.
y=02 moly = 0{}2\text{ mol} olarak bulunur.
Denge anındaki tüm gazların mol sayılarını ve derişimlerini tam olarak hesaplayabilmek.
4
Denge anındaki mol sayılarını ve derişimleri kullanarak öncülleri değerlendirmek.
I, II ve III numaralı öncüllerin tamamının doğru olduğu sonucuna ulaşılır.
Soruda istenen yargıların doğruluğunu nihai olarak test etmek.

Anahtar Kavram

Denge kesri (QcQ_c) yardımıyla sistemin dengede olup olmadığının belirlenmesi, tepkime yönünün bulunması ve denge hesaplamaları.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 79Soru

Belirli bir sıcaklıkta, 5 L5\text{ L}'lik sabit hacimli kapalı boş bir kaba 2,0 mol NH4Cl(k)2,0\text{ mol } NH_4Cl(k) ve 1,0 mol NH3(g)1,0\text{ mol } NH_3(g) konularak başlatılan tepkime,

NH4Cl(k)NH3(g)+HCl(g)NH_4Cl(k) \rightleftharpoons NH_3(g) + HCl(g)

denklemine göre dengeye ulaşıyor.

Denge kurulduğunda kapta 0,5 mol HCl(g)0,5\text{ mol } HCl(g) bulunduğu tespit edildiğine göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (KcK_c) kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 3×1023 \times 10^{-2}

Cevap

Tepkimenin bu sıcaklıktaki denge sabiti (KcK_c) 3×1023 \times 10^{-2}'dir.
Tepkimede yer alan amonyum klorür (NH4ClNH_4Cl) katı fazda olduğu için denge bağıntısına (KcK_c) dahil edilmez. Denge bağıntısı sadece gaz fazındaki maddeleri kapsar ve Kc=[NH3][HCl]K_c = [NH_3][HCl] şeklindedir. Kap hacmi 5 L5\text{ L} olduğundan, denge anındaki gazların mol sayıları hacme bölünerek derişimleri sırasıyla 0,3 M0,3\text{ M} ve 0,1 M0,1\text{ M} olarak bulunur. Bu derişimlerin çarpımı ise 3×1023 \times 10^{-2} sonucunu verir.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime için başlangıç, değişim ve denge (BDD) tablosunu mol cinsinden oluşturun.
Başlangıçta 2,0 mol NH4Cl(k)2,0\text{ mol } NH_4Cl(k) ve 1,0 mol NH3(g)1,0\text{ mol } NH_3(g) vardır. Denge anında 0,5 mol HCl(g)0,5\text{ mol } HCl(g) oluştuğuna göre, değişim miktarının katsayılarla orantılı olarak HClHCl ve NH3NH_3 için +0,5 mol+0,5\text{ mol}, NH4ClNH_4Cl için ise 0,5 mol-0,5\text{ mol} olduğu belirlenir.
Denge anındaki madde miktarlarını mol cinsinden bulabilmek için.
2
Denge anındaki gazların mol say��larını hesaplayın.
n(NH3)=1,0+0,5=1,5 moln(NH_3) = 1,0 + 0,5 = 1,5\text{ mol} ve n(HCl)=0,5 moln(HCl) = 0,5\text{ mol} olarak bulunur. Katı haldeki NH4ClNH_4Cl'nin mol sayısı 1,5 mol1,5\text{ mol} olur.
Denge derişimlerine geçiş yapabilmek için.
3
Gazların denge derişimlerini (molarite) kap hacmine (V=5 LV = 5\text{ L}) bölerek hesaplayın.
[NH3]=1,5 mol5 L=0,3 M[NH_3] = \frac{1,5\text{ mol}}{5\text{ L}} = 0,3\text{ M} ve [HCl]=0,5 mol5 L=0,1 M[HCl] = \frac{0,5\text{ mol}}{5\text{ L}} = 0,1\text{ M} olarak hesaplanır. Katı olan NH4ClNH_4Cl'nin derişimi denge bağıntısında yer almayacağı için hesaplanmasına gerek yoktur.
Denge sabitinin derişimler cinsinden hesaplanması gerektiği için.
4
Denge bağıntısını yazıp derişim değerlerini yerine koyarak KcK_c'yi hesaplayın.
Kc=[NH3][HCl]=0,3×0,1=0,03=3×102K_c = [NH_3][HCl] = 0,3 \times 0,1 = 0,03 = 3 \times 10^{-2} elde edilir.
Tepkimenin denge sabiti değerine ulaşmak için.

Anahtar Kavram

Heterojen denge tepkimelerinde katıların denge bağıntısına yazılmaması ve Kc hesaplanırken molar derişimlerin kullanılması.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 80Soru

Gaz fazında belirli bir sıcaklıkta gerçekleşen iki basamaklı bir tepkimenin basamakları ve denge sabitleri aşağıda verilmiştir:

I. 3NO2(g)3NO(g)+O3(g)Kc1=x3NO_2(g) \rightleftharpoons 3NO(g) + O_3(g) \quad K_{c1} = x

II. 2NO(g)N2(g)+O2(g)Kc2=022NO(g) \rightleftharpoons N_2(g) + O_2(g) \quad K_{c2} = 0{}2

Aynı sıcaklıkta bu tepkimelerin birleştirilmesiyle elde edilen,

6NO2(g)3N2(g)+3O2(g)+2O3(g)6NO_2(g) \rightleftharpoons 3N_2(g) + 3O_2(g) + 2O_3(g)

net tepkimesinin denge sabiti (KnetK_{net}) 020{}2 olduğuna göre, I. tepkimenin denge sabiti olan xx değeri kaçtır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5

Cevap

Birinci tepkimenin denge sabiti olan x değeri 5'tir.
Net tepkimenin elde edilmesi için I. tepkime 2 ile çarpılarak denge sabiti x2x^2 yapılır, II. tepkime ise 3 ile çarpılarak denge sabiti 023=00080{}2^3 = 0{}008 yapılır. Bu iki tepkime toplandığında net tepkime elde edildiğinden, net denge sabiti bu iki değerin çarpımına eşittir: x2×0008=02x^2 \times 0{}008 = 0{}2. Buradan x2=25x^2 = 25 ve denge sabiti negatif olamayacağından x=5x = 5 bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Net tepkimeyi elde etmek için basamak tepkimelerinin katsayılarının nasıl değiştirilmesi gerektiğini belirlemek
I. tepkime 2 ile, II. tepkime ise 3 ile çarpılmalıdır.
Net tepkimede girenler kısmında 6 mol NO26\text{ mol } NO_2 bulunmaktadır, bunu sağlamak için I. tepkime 2 ile çarpılmalıdır. Net tepkimede ürünler kısmında 3 mol N23\text{ mol } N_2 bulunmaktadır, bunu sağlamak ve ara ürün olan NONO gazını yok etmek için II. tepkime 3 ile çarpılmalıdır.
2
Tepkime katsayılarının değişimine göre basamak tepkimelerinin yeni denge sabitlerini hesaplamak
I. tepkimenin yeni denge sabiti Kc1=x2K'_{c1} = x^2, II. tepkimenin yeni denge sabiti Kc2=(02)3=0008K'_{c2} = (0{}2)^3 = 0{}008 olur.
Bir denge tepkimesi herhangi bir katsayı ile çarpıldığında, yeni denge sabiti eski denge sabitinin bu katsayı üssü alınarak bulunur.
3
Net tepkimenin denge sabiti denklemini kurmak
Knet=Kc1×Kc2    02=x2×0008K_{net} = K'_{c1} \times K'_{c2} \implies 0{}2 = x^2 \times 0{}008
Birden fazla denge tepkimesi toplandığında, elde edilen net tepkimenin denge sabiti, toplanan tepkimelerin denge sabitlerinin çarpımına eşittir.
4
Kurulan denklemi çözerek x değerini bulmak
x2=25    x=5x^2 = 25 \implies x = 5
Matematiksel olarak 02/0008=250{}2 / 0{}008 = 25 olur. x2=25x^2 = 25 eşitliğinden, denge sabiti negatif olamayacağı için karekök alınarak x=5x = 5 bulunur.

Anahtar Kavram

Denge tepkimelerinin katsayıları değiştirildiğinde veya tepkimeler toplandığında denge sabitinin (Kc) nasıl değiştiğini açıklayan kurallar (Hess Yasası'nın denge sabitlerine uygulanması).
ÖncekiSayfa 4 / 6Sonraki