Kimyasal Tepkimelerde Enerji

47 soru

Soru 1Soru

Kimyasal tepkimelerde meydana gelen ısı deği��imleri tepkimenin türüne göre farklılık gösterir. Buna göre, endotermik (ısı alan) bir tepkime ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tepkime gerçekleşirken ortamdan ısı alınır ve ürünlerin toplam potansiyel enerjisi girenlerin toplam potansiyel enerjisinden daha büyüktür.

Cevap

Tepkime gerçekleşirken ortamdan ısı alınır ve ürünlerin toplam potansiyel enerjisi girenlerin toplam potansiyel enerjisinden daha büyüktür.
Endotermik tepkimeler çevrelerinden ısı alarak gerçekleşirler. Isı alan bir sistemde entalpi artışı gerçekleştiği için ürünlerin potansiyel enerjileri toplamı, girenlerin potansiyel enerjileri toplamından her zaman daha büyüktür (Hu¨ru¨n>HgirenH_{\text{ürün}} > H_{\text{giren}}, ΔH>0\Delta H > 0). Bu nedenle tepkime gerçekleşirken ortamdan ısı alınır ve ürünlerin enerjisi girenlerinkinden büyüktür ifadesi doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Endotermik tepkimenin temel tanımını ve ısı yönünü belirleme
Endotermik tepkimeler ısı alan tepkimelerdir; yani gerçekleşirken ortamdan ısı alırlar (Q>0Q > 0).
Tepkimenin enerji alışverişi yönünü saptamak için.
2
Girenler ve ürünlerin potansiyel enerjilerini karşılaştırma
Isı alan sistemin entalpisi (potansiyel enerjisi) artar. Bu durum, ürünlerin toplam potansiyel enerjisinin girenlerin toplam potansiyel enerjisinden daha büyük olmasına neden olur (Hu¨ru¨n>HgirenH_{\text{ürün}} > H_{\text{giren}}).
Entalpi değişimi (ΔH=Hu¨ru¨nHgiren\Delta H = H_{\text{ürün}} - H_{\text{giren}}) ifadesinin pozitif olduğunu göstermek için.
3
Doğru ifadeyi seçeneklerle karşılaştırarak belirleme
Tepkime gerçekleşirken ortamdan ısı alındığını ve ürünlerin enerjisinin girenlerden büyük olduğunu belirten seçeneğin doğru olduğu saptanır.
Soru kökündeki doğru ifadeyi bulmak için.

Anahtar Kavram

Endotermik tepkimelerde ısı alışverişi yönü ve ürün-giren potansiyel enerji ilişkisi
Tahmini Süre:50s
Soru 2Soru

Standart koşullarda (25C25^\circ\text{C}, 1 atm1\text{ atm}) gerçekleşen aşağıdaki tepkimelerden hangisinin entalpi değişimi (ΔH\Delta H^\circ), oluşan bileşiğin standart molar oluşum entalpisine (ΔHf\Delta H_f^\circ) eşittir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: H2(g)+12O2(g)H2O(s)H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(s)

Cevap

Hidrojen gazı ile oksijen gazından sıvı suyun oluştuğu tepkimenin entalpi değişimi, suyun standart molar oluşum entalpisine eşittir.
Standart molar oluşum entalpisi tanımı gereği, hidrojen gazı (H2(g)H_2(g)) ve oksijen gazının (O2(g)O_2(g)) standart şartlardaki en kararlı element hallerinden başlayarak 1 mol1\text{ mol} sıvı su (H2O(s)H_2O(s)) oluşturduğu tepkimenin entalpisi suyun standart molar oluşum entalpisine eşittir.

Adım Adım Çözüm

1
Standart molar oluşum entalpisi tanım kriterlerini belirlemek.
Bir tepkime entalpisinin oluşan bileşiğin standart molar oluşum entalpisine eşit olabilmesi için reaktiflerin standart koşullarda en kararlı hallerinde bulunan elementler olması ve ��rün olarak sadece 1 mol1\text{ mol} bileşik oluşması gerekir.
Tepkimelerin standart molar oluşum tanımına uyup uymadığını kontrol edecek kriterleri oluşturmak.
2
Seçeneklerdeki reaktifleri ve ürün miktarlarını analiz etmek.
Analiz sonucunda: Karbonmonoksit içeren tepkimenin reaktifi bileşiktir; elmas içeren tepkimenin reaktifi en kararlı allotrop değildir; hidrojen gazı ile iyot gazından iki mol hidrojen iyodür oluşan tepkimede ürün 2 mol2\text{ mol}'dür ve iyot standart koşullarda katıdır; atomik hidrojen içeren tepkimenin reaktifi en kararlı elementel form değildir. Ancak hidrojen ve oksijen gazlarından sıvı su oluşan tepkime tüm şartları sağlar.
Her seçeneğin oluşum entalpisi tanımına uygunluğunu sorgulamak.

Anahtar Kavram

Standart molar oluşum entalpisi, standart koşullarda elementlerin en kararlı hallerinden 1 mol1\text{ mol} bileşik oluşması sırasındaki ısı değişimidir.
Soru 3Soru

Bir kimyasal tepkimenin potansiyel enerji-tepkime koordinatı grafiğinde yer alan bazı enerji değerleri aşağıda verilmiştir:

* Girenlerin potansiyel enerjisi: 20 kJ20\text{ kJ}
* Aktifleşmiş kompleksin enerjisi: 90 kJ90\text{ kJ}
* Ürünlerin potansiyel enerjisi: 60 kJ60\text{ kJ}

Buna göre, bu tepkimeyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Tepkimenin ileri aktifleşme enerjisi (EaiE_{ai}), geri aktifleşme enerjisinden (EagE_{ag}) büyüktür.

Cevap

Tepkimenin ileri aktifleşme enerjisi (EaiE_{ai}), geri aktifleşme enerjisinden (EagE_{ag}) büyüktür.
İleri aktifleşme enerjisi (Eai=9020=70 kJE_{ai} = 90 - 20 = 70\text{ kJ}), geri aktifleşme enerjisinden (Eag=9060=30 kJE_{ag} = 90 - 60 = 30\text{ kJ}) daha büyüktür. Dolayısıyla, ileri aktifleşme enerjisinin geri aktifleşme enerjisinden büyük olduğunu belirten ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
İleri ve geri aktifleşme enerjilerini hesaplayın.
Eai=9020=70 kJE_{ai} = 90 - 20 = 70\text{ kJ} ve Eag=9060=30 kJE_{ag} = 90 - 60 = 30\text{ kJ} olarak bulunur.
Grafikteki tepe noktası ile girenlerin ve ürünlerin enerjileri arasındaki farklar sırasıyla ileri ve geri aktifleşme enerjilerini verir.
2
Tepkimenin entalpi değişimini (ΔH\Delta H) hesaplayın ve tepkime türünü belirleyin.
ΔH=Hu¨ru¨nlerHgirenler=6020=+40 kJ\Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}} = 60 - 20 = +40\text{ kJ} (veya ΔH=EaiEag=7030=+40 kJ\Delta H = E_{ai} - E_{ag} = 70 - 30 = +40\text{ kJ}). Tepkime endotermiktir.
Entalpi değişiminin pozitif olması tepkimenin endotermik (ısı alan) olduğunu gösterir.
3
Seçenekleri analiz ederek doğru ifadeyi belirleyin.
Eai>EagE_{ai} > E_{ag} (70>3070 > 30) ilişkisi doğrudur.
Hesaplanan değerler karşılaştırıldığında ileri aktifleşme enerjisinin geri aktifleşme enerjisinden büyük olduğu görülür.

Anahtar Kavram

Endotermik tepkimelerde aktifleşme enerjileri ve kararlılık ilişkileri
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 4Soru

Standart koşullarda gerçekleşen,

H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH1=242 kJH_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H_1 = -242 \text{ kJ}

tepkimesi ve aynı koşullardaki

H2O(l)H2O(g)ΔH2=+44 kJH_2O(l) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H_2 = +44 \text{ kJ}

dönüşüm denklemi verilmiştir.

Buna göre,

H2(g)+12O2(g)H2O(l)H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(l)

tepkimesinin standart entalpi değişimi (ΔH\Delta H) kaç kJ\text{kJ}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -286

Cevap

Hedef tepkimenin standart entalpi değişimi -286 kJ'dir.
Doğru cevap olan -286 kJ değeri, gaz fazında su oluşum entalpisi olan -242 kJ ile suyun gaz fazından sıvı faza geçiş entalpisinin (yoğuşma entalpisi olan -44 kJ) Hess Yasası kurallarına göre toplanmasıyla elde edilir. Sıvı suyun potansiyel enerjisi gaz halindeki sudan daha düşük olduğu için, gaz yerine sıvı su elde edildiğinde dışarıya salınan enerji miktarı artar ve entalpi değişimi daha negatif bir değer alır.

Adım Adım Çözüm

1
Verilen ikinci tepkimeyi ters çevirerek suyun yoğuşma entalpi değişimini elde etmek.
H2O(g)H2O(l)ΔH=44 kJH_2O(g) \rightarrow H_2O(l) \quad \Delta H = -44 \text{ kJ}
Hedef tepkimede sıvı suyun ürünler tarafında yer alması gerektiği için girenler tarafındaki sıvı suyu ürünlere taşımak amacıyla tepkime ters çevrilir.
2
Gaz hâlindeki suyun oluşum tepkimesi ile suyun yoğuşma tepkimesini taraf tarafa toplamak.
H2(g)+12O2(g)H2O(l)H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(l)
Hess Yasası kullanılarak gaz fazındaki su moleküllerinin sadeleşmesi sağlanır ve net sıvı su oluşum tepkimesi elde edilir.
3
Tepkimelerin entalpi değerlerini toplamak.
ΔH=242+(44)=286 kJ\Delta H = -242 + (-44) = -286 \text{ kJ}
Tepkimelerin toplanabilirliği ilkesine (Hess Yasası) göre net tepkimenin entalpi değişimi, basamakların entalpi değişimleri toplamına eşittir.

Anahtar Kavram

Maddelerin fiziksel hâlleri tepkime entalpisini etkiler. Aynı reaktiflerden başlanarak daha düşük enerjili ve daha kararlı bir fiziksel hâle (sıvı gibi) ulaşıldığında, gaz hâline kıyasla dışarıya daha fazla ısı salınır. Dolayısıyla tepkime entalpisi daha negatif (daha ekzotermik) olur.
Soru 5Soru

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

Soldaki öğeye tıklayın, sonra eşleşen sağdaki öğeye tıklayın

Öğeler

Azot gazının yanması (N2(g)+O2(g)2NO(g)N_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO(g))
Sodyum atomunun birinci iyonlaşması (Na(g)Na+(g)+eNa(g) \rightarrow Na^+(g) + e^-)
Buzun erimesi (H2O(k)H2O(s)H_2O(k) \rightarrow H_2O(s))
Demirin paslanması (4Fe(k)+3O2(g)2Fe2O3(k)4Fe(k) + 3O_2(g) \rightarrow 2Fe_2O_3(k))

Eşleşmeler

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

1
Azot gazının yanma tepkimesini analiz etme.
Azot gazının (N2N_2) yanması kimyasal bir olaydır. Diğer tüm yanma tepkimeleri ekzotermik iken, azotun yanması endotermiktir.
Azot molekülündeki güçlü azot-azot üçlü bağını (NN\text{N}\equiv\text{N}) kırmak için gereken enerji, bağ oluşumunda açığa çıkan enerjiden büyüktür.
2
Sodyum atomunun iyonlaşma tepkimesini analiz etme.
Gaz fazındaki nötr bir atomdan elektron koparılması (Na(g)Na+(g)+eNa(g) \rightarrow Na^+(g) + e^-) endotermiktir.
Çekirdeğin elektrona uyguladığı çekim kuvvetini yenmek için dışarıdan enerji verilmesi zorunludur.
3
Buzun erime olayını analiz etme.
Katıdan sıvıya geçiş (H2O(k)H2O(s)H_2O(k) \rightarrow H_2O(s)) fizikseldir ve ısı alarak gerçekleşir (endotermik).
Tanecikler daha serbest hareket etmeye başlar, bu da düzensizliği (entropiyi) artırır.
4
Demirin paslanma olayını analiz etme.
Demirin oksijenle tepkimesi paslanmadır, bu bir yavaş yanmadır ve ekzotermiktir.
Azot dışındaki metallerin ve maddelerin oksijenle yanma/oksitlenme tepkimeleri dışarıya ısı verir (ekzotermiktir).

Anahtar Kavram

Fiziksel ve kimyasal olayların endotermik veya ekzotermik olarak sınıflandırılması ve endotermik tepkimelerin genel özellikleri.
Soru 6Soru

Sabit sıcaklık ve basınçta gerçekleşen;

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

tepkimesinin geri aktifleşme enerjisi (EagE_{ag}) 170 kJ170\text{ kJ} ve aktifleşmiş kompleksinin potansiyel enerjisi 210 kJ210\text{ kJ}'dir.

Tepkimenin girenlerinin toplam potansiyel enerjisi 120 kJ120\text{ kJ} olduğuna göre, tepkimede 0,6 mol0,6\text{ mol} YY gazı oluştuğunda meydana gelen entalpi değişimi (ΔH\Delta H) kaç kJ\text{kJ}'dir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -16

Cevap

Tepkimede 0,6 mol0,6\text{ mol} YY gazı oluştuğunda meydana gelen entalpi değişimi (ΔH\Delta H) 16 kJ-16\text{ kJ}'dir.
Aktifleşmiş kompleksin enerjisi 210 kJ210\text{ kJ} ve geri aktifleşme enerjisi (EagE_{ag}) 170 kJ170\text{ kJ} olduğundan, ürünlerin potansiyel enerjisi Hu¨ru¨nler=210170=40 kJH_{\text{ürünler}} = 210 - 170 = 40\text{ kJ}'dir. Girenlerin potansiyel enerjisi Hgirenler=120 kJH_{\text{girenler}} = 120\text{ kJ} olarak verildiğine göre tepkime entalpisi ΔH=Hu¨ru¨nlerHgirenler=40120=80 kJ\Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}} = 40 - 120 = -80\text{ kJ} olarak bulunur. Tepkimede 3 mol3\text{ mol} YY gazı oluştuğunda entalpi değişimi 80 kJ-80\text{ kJ} olduğuna göre, 0,6 mol0,6\text{ mol} YY gazı oluştuğunda entalpi değişimi ΔH=0,63×(80)=16 kJ\Delta H = \frac{0,6}{3} \times (-80) = -16\text{ kJ} olur.

Adım Adım Çözüm

1
Girenlerin potansiyel enerjisi ve aktifleşmiş kompleksin enerjisi kullanılarak ileri aktifleşme enerjisi (EaiE_{ai}) hesaplanır.
Eai=210120=90 kJE_{ai} = 210 - 120 = 90\text{ kJ}
İleri aktifleşme enerjisi, aktifleşmiş kompleks enerjisi ile girenlerin potansiyel enerjisi arasındaki farka e��ittir.
2
İleri ve geri aktifleşme enerjisi değerleri kullanılarak tepkimenin entalpi değişimi (ΔH\Delta H) hesaplanır.
ΔH=EaiEag=90170=80 kJ\Delta H^{\circ} = E_{ai} - E_{ag} = 90 - 170 = -80\text{ kJ}
Bir tepkimenin entalpi değişimi, ileri aktifleşme enerjisinden geri aktifleşme enerjisi çıkarılarak bulunur.
3
Tepkime denklemindeki YY katsayısına bağlı olarak 0,6 mol0,6\text{ mol} YY oluşumu için entalpi değişimi hesaplanır.
ΔH=0,6 mol3 mol×(80 kJ)=16 kJ\Delta H = \frac{0,6\text{ mol}}{3\text{ mol}} \times (-80\text{ kJ}) = -16\text{ kJ}
Entalpi değişimi, tepkimede oluşan veya harcanan maddelerin mol sayılarıyla doğru orantılıdır.

Anahtar Kavram

Ekzotermik tepkimelerde aktifleşme enerjileri ve entalpi değişimi arasındaki ilişki.
Soru 7Soru

Standart koşullarda gerçekleşen,

C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=2044 kJC_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(g) \quad \Delta H = -2044 \text{ kJ}

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

- H2O(l)H2O(g)ΔH=+44 kJ/molH_2O(l) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H = +44 \text{ kJ/mol}
- C3H8(l)C3H8(g)ΔH=+20 kJ/molC_3H_8(l) \rightarrow C_3H_8(g) \quad \Delta H = +20 \text{ kJ/mol}

Sıvı haldeki propanın (C3H8(l)C_3H_8(l)) standart koşullarda oksijen gazı ile yakılması sonucunda karbondioksit gazı ile sıvı ve gaz fazlarında su moleküllerinden oluşan bir karışım elde ediliyor.

0,25 mol C3H8(l)0,25 \text{ mol } C_3H_8(l) sıvısı tamamen yakıldığında toplam 517 kJ517 \text{ kJ} ısı açığa çıktığına göre, tepkime sonucunda oluşan suyun molce yüzde kaçı sıvı fazdadır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 25

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

1
Sıvı propanın (C3H8(l)C_3H_8(l)) yanarak karbondioksit gazı (CO2(g)CO_2(g)) ve su gazı (H2O(g)H_2O(g)) oluşturduğu tepkimenin entalpi değişimi Hess Yasası ile hesaplanır.
ΔH=2044+20=2024 kJ/mol\Delta H = -2044 + 20 = -2024 \text{ kJ/mol}
Sıvı propan daha kararlı (düşük enerjili) bir fiziksel halde olduğundan, yanma tepkimesinin gaz propane göre 20 kJ/mol20 \text{ kJ/mol} daha az ekzotermik olması gerekir.
2
Tepkimede 0,25 mol C3H8(l)0,25 \text{ mol } C_3H_8(l) yandığında oluşan toplam suyun mol sayısı hesaplanır.
ntoplam=0,25×4=1,0 mol H2On_{toplam} = 0,25 \times 4 = 1,0 \text{ mol } H_2O
Tepkime denklemindeki katsayı ilişkisine göre 1 mol C3H81 \text{ mol } C_3H_8 yandığında 4 mol H2O4 \text{ mol } H_2O oluşmaktadır.
3
Oluşan suyun tamamının gaz fazında olduğu varsayılarak açığa çıkacak ısı miktarı hesaplanır.
Qgaz=0,25 mol ×2024 kJ/mol=506 kJQ_{gaz} = 0,25 \text{ mol } \times 2024 \text{ kJ/mol} = 506 \text{ kJ}
Sıvı propan yandığında suyun tamamı gaz olarak oluşursa açığa çıkan ısı miktarı bu değere eşit olur.
4
Oluşan suyun sıvılaşması sonucu açığa ç��kan ek ısı farkı bulunur.
Qek=517506=11 kJQ_{ek} = 517 - 506 = 11 \text{ kJ}
Gaz halindeki su moleküllerinin sıvı faza geçmesi ekzotermik yoğuşma sürecini içerdiğinden açığa çıkan toplam ısıyı artırır.
5
Yoğuşarak sıvı faza geçen suyun mol sayısı hesaplanır.
nsıvı=11 kJ44 kJ/mol=0,25 moln_{sıvı} = \frac{11 \text{ kJ}}{44 \text{ kJ/mol}} = 0,25 \text{ mol}
1 mol H2O(g)1 \text{ mol } H_2O(g) yoğuştuğunda dışarıya 44 kJ44 \text{ kJ} ısı verildiği bilgisi kullanılarak yoğuşan miktar bulunur.
6
Sıvı fazdaki suyun molce yüzdesi hesaplanır.
%25\%25
Toplam 1,0 mol1,0 \text{ mol} suyun 0,25 mol0,25 \text{ mol}'ü sıvı olduğundan oran 0,251,0×100\frac{0,25}{1,0} \times 100 formülüyle bulunur.

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine maddelerin fiziksel hallerinin etkisi
Soru 8Soru

Standart koşullarda gerçekleşen,

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=92 kJN_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g) \quad \Delta H = -92\text{ kJ}

tepkimesiyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Düşük sıcaklıkta ürünler girenlerden daha kararlıdır.

Cevap

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

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime entalpisinin işareti üzerinden tepkimenin ekzotermik olduğunu belirlemek.
Tepkimenin entalpi değişimi ΔH=92 kJ\Delta H = -92\text{ kJ} yani sıfırdan küçük (negatif) olduğundan, bu tepkime ekzotermik (ısı veren) bir tepkimedir.
Tepkimenin enerji karakterini doğru belirlemek, sıcaklıkla kararlılık ilişkisini kurmanın ilk adımıdır.
2
Sıcaklığın kararlılık üzerindeki etkisini potansiyel enerji düzeyleri üzerinden analiz etmek.
Ekzotermik tepkimelerde ürünlerin potansiyel enerjisi girenlerinkinden düşüktür (Hu¨ru¨nler<HgirenlerH_{\text{ürünler}} < H_{\text{girenler}}). Düşük sıcaklıklarda maddeler minimum enerjili olma eğiliminde olduklarından, düşük enerjili olan ürünler girenlerden daha kararlıdır. Yüksek sıcaklıklarda ise yüksek enerjili olan girenler daha kararlıdır.
Sıcaklık ve kararlılık arasındaki ilişkiyi açıklayan minimum enerji ilkesini uygulamak.
3
Yanlış seçeneklerdeki kavramsal hataları doğrulamak.
Oluşan NH3NH_3 miktarı 2 mol olduğundan molar oluşum entalpisi 46 kJ/mol-46\text{ kJ/mol}'dür. ΔH<0\Delta H < 0 olduğundan Eag>EaiE_{\text{ag}} > E_{\text{ai}} olmalıdır. Katalizör entalpimi değiştirmez. Minimum enerji eğilimi ürünler lehinedir.
Çeldiricilerin bilimsel gerekçelerle elendiğini kesinleştirmek.

Anahtar Kavram

Ekzotermik tepkimelerde enerji düzeyleri, sıcaklığın kararlılığa etkisi, minimum enerji eğilimi ve entalpi özellikleri.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 9Soru
Standart koşullarda gerçekleşen,
CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=283 kJCO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad \Delta H = -283\text{ kJ}
tepkimesiyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Standart koşullarda 2 mol CO(g)2\text{ mol } CO(g) gazı yeterli miktarda O2(g)O_2(g) gazı ile tamamen yakıldığında açığa çıkan ısı miktarı 566 kJ566\text{ kJ} olur.

Cevap

Standart koşullarda 2 mol CO(g) gazı yeterli miktarda O2(g) gazı ile tamamen yakıldığında açığa çıkan ısı miktarı 566 kJ olur.
Tepkime entalpisi (ΔH\Delta H) tepkimeye giren maddelerin miktarı ile doğru orantılıdır. Verilen tepkime denklemindeki katsayılara göre 1 mol CO(g)1\text{ mol } CO(g) gazı yakıldığında 283 kJ283\text{ kJ} ısı açığa çıkmaktadır. Tepkimeye giren CO(g)CO(g) gazı miktarı 2 mol2\text{ mol} yapıldığında açığa çıkan ısı da iki katına çıkarak 566 kJ566\text{ kJ} olur.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime entalpisinin madde miktarı ile ilişkisini değerlendirin.
Tepkime entalpisi tepkimeye giren madde miktarı ile doğru orantılıdır. Denklemde 1 mol CO(g) yandığında 283 kJ ısı açığa çıkmaktadır. 2 mol CO(g) yandığında ise açığa çıkan ısı iki katına çıkar: 2 * 283 = 566 kJ.
Maddelerin katsayıları ve tepkimeye giren mol sayıları açığa çıkan veya harcanan ısı miktar��nı doğrudan belirler.
2
Katalizörün tepkime entalpisine etkisini analiz edin.
Katalizör tepkimenin aktifleşme enerjisini (eşik enerjisini) düşürerek tepkimeyi hızlandırır. Ancak girenlerin ve ürünlerin potansiyel enerjilerini değiştirmediği için tepkime entalpisini (ΔH) etkilemez.
Katalizörün entalpiyi değiştirdiği yönündeki yaygın kavram yanılgısını elemektir.
3
Standart oluşum entalpisi tanımını kontrol edin.
Oluşum entalpisi, bir bileşiğin standart koşullarda en kararlı haldeki elementlerinden oluşumu sırasındaki entalpi değişimidir. Tepkime girenlerinde CO(g) bir bileşik olarak yer aldığından bu tepkimenin entalpisi CO2(g) bileşiğinin standart oluşum entalpisine eşit olamaz.
Standart oluşum entalpisi tanımındaki element şartını doğrulamak.
4
Bağ enerjileri ile entalpi hesabı formülünü doğrulayın.
Bağ enerjileri kullanılarak hesaplanan entalpi formülü: ΔH = Girenlerin bağ enerjileri toplamı - Ürünlerin bağ enerjileri toplamıdır. Ürün - giren şeklinde yapılan hesaplamalar hatalıdır.
Formülün yönünü doğru uygulayarak işlemsel hatalardan kaçınmak.
5
Fiziksel hallerin entalpiye etkisini ve kararlılık ilişkisini inceleyin.
Daha kararlı bir fiziksel hal olan sıvı karbondioksit (CO2(s)) elde edildiğinde ürünlerin enerjisi daha düşük olur. Bu durum tepkimenin daha ekzotermik olmasına, yani ΔH değerinin daha negatif (matematiksel olarak daha küçük) olmasına yol açar.
Kararlı duruma geçişte entalpi değişiminin daha az negatif olacağı yönündeki yanılgıyı düzeltmek.

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine etki eden faktörler (madde miktarı, fiziksel hal, katalizör etkisi) ve entalpi tanımları.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 10Soru

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

2CO(g)+O2(l)2CO2(g)2CO(g) + O_2(l) \rightarrow 2CO_2(g)

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

MaddeStandart Molar Oluşum Entalpisi (kJ/mol\text{kJ/mol})
CO(g)CO(g)110-110
CO2(g)CO_2(g)393-393
O2(l)O_2(l)12-12

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 554-554

Cevap

Verilen tepkimenin standart entalpi değişimi 554 kJ-554\text{ kJ}'dür.
Tepkime entalpisi, ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamından girenlerin standart oluşum entalpileri toplamının çıkarılması ile bulunur. Oksijen elementinin standart koşullarda en kararlı hali gaz olduğu için gaz halinin oluşum entalpisi sıfırken, sıvı haldeki oksijenin oluşum entalpisi sıfırdan farklıdır (12 kJ/mol-12\text{ kJ/mol}). Katsayılar dikkate alınarak yapılan hesaplama sonucunda entalpi değişimi 554 kJ-554\text{ kJ} olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkime denklemindeki maddelerin fiziksel hallerini ve katsayılarını kontrol ederek elementlerin standart oluşum entalpisi kurallarını uygulamak.
Girenlerdeki CO(g)CO(g) katsayısı 22, O2(l)O_2(l) katsayısı 11'dir. Ürünlerdeki CO2(g)CO_2(g) katsayısı 22'dir. Oksijen elementinin standart koşullarda (25 °C, 1 atm) en kararlı fiziksel hali gaz (O2(g)O_2(g)) olduğundan standart molar oluşum entalpisi sıfırdır. Ancak tepkimedeki oksijen sıvı halde (O2(l)O_2(l)) olduğu için oluşum entalpisi sıfır alınamaz ve tabloda verilen 12 kJ/mol-12\text{ kJ/mol} değeri kullanılır.
Elementlerin en kararlı fiziksel halleri dışındaki hallerinin oluşum entalpilerinin sıfırdan farklı olduğunu belirlemek.
2
Standart tepkime entalpisi formülünü yazmak: ΔH=nΔHf(u¨ru¨nler)mΔHf(girenler)\Delta H^\circ = \sum n\Delta H_f^\circ(\text{ürünler}) - \sum m\Delta H_f^\circ(\text{girenler})
ΔH=[2×ΔHf(CO2(g))][2×ΔHf(CO(g))+ΔHf(O2(l))]\Delta H^\circ = [2 \times \Delta H_f^\circ(CO_2(g))] - [2 \times \Delta H_f^\circ(CO(g)) + \Delta H_f^\circ(O_2(l))]
Oluşum entalpilerinden tepkime entalpisini hesaplamak için doğru matematiksel bağıntıyı kurmak.
3
Tablodaki entalpi değerlerini formülde yerine koyarak hesaplamayı tamamlamak.
ΔH=[2×(393)][2×(110)+(12)]=[786][22012]=786(232)=786+232=554 kJ\Delta H^\circ = [2 \times (-393)] - [2 \times (-110) + (-12)] = [-786] - [-220 - 12] = -786 - (-232) = -786 + 232 = -554\text{ kJ}
Tepkimenin net entalpi değişimini bulmak.

Anahtar Kavram

Standart oluşum entalpileri kullanılarak tepkime entalpisinin hesaplanması ve elementlerin standart koşullardaki en kararlı hallerinin oluşum entalpilerinin sıfır kabul edilmesi.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 11Soru

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

I. H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH1H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g) \quad \Delta H_1
II. H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(l) \quad \Delta H_2
III. H2(g)+12O2(g)H2O(s)ΔH3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(s) \quad \Delta H_3

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

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Tepkime entalpi değişimlerinin en küçükten en büyüğe sıralanışı III, II, I ��eklindedir (yani ΔH3<ΔH2<ΔH1\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1).
Suyun katı hali (buz) en düşük potansiyel enerjiye sahip üründür. Dolayısıyla, girenlerin enerjisi aynı kalmak üzere, suyun katı halinin oluştuğu III. tepkime en çok ısıyı açığa çıkarır. Ekzotermik tepkimelerde entalpi değişimi negatif olduğundan, en fazla ısı açığa çıkaran tepkimenin entalpi değişimi matematiksel olarak en küçük değere sahip olur. Sıvı halin oluştuğu II. tepkime ve gaz halinin oluştuğu I. tepkime sırasıyla takip eder. Sıralama ΔH3<ΔH2<ΔH1\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1 şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Ürünlerin fiziksel hallerine göre potansiyel enerjilerini karşılaştırmak.
Potansiyel enerjiler arasındaki ilişki: Hsu(g)>Hsu(l)>Hsu(s)H_{\text{su}(g)} > H_{\text{su}(l)} > H_{\text{su}(s)} şeklindedir.
Maddenin gaz hali en yüksek potansiyel enerjiye sahipken, katı hali en düşük potansiyel enerjiye sahiptir.
2
Tepkimelerin ekzotermik karakterini ve açığa çıkan ısı miktarlarını belirlemek.
Tepkimeler ekzotermik yanma tepkimeleridir. Girenlerin enerjisi aynı olduğundan, ürünün potansiyel enerjisi düştükçe açığa çıkan ısı miktarı (QQ) artar. Buna göre açığa çıkan ısılar: Q3>Q2>Q1Q_3 > Q_2 > Q_1 olur.
Entalpi değişimi ΔH=Hu¨ru¨nlerHgirenler\Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}} bağıntısıyla hesaplanır ve ekzotermik tepkimelerde ΔH<0\Delta H < 0 (yani ΔH=Q\Delta H = -Q) şeklindedir.
3
Negatif entalpi değerlerini matematiksel olarak sıralamak.
A��ığa çıkan ısı miktarı en fazla olan III. tepkimenin entalpi değişimi en negatif (en küçük), en az olan I. tepkimenin entalpi değişimi ise en az negatif (en büyük) olur. Sıralama: ΔH3<ΔH2<ΔH1\Delta H_3 < \Delta H_2 < \Delta H_1 şeklindedir.
Matematiksel olarak negatif sayılar karşılaştırılırken mutlak değerce büyük olan sayı daha küçüktür (örneğin 292<286<242-292 < -286 < -242 gibi).

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisine etki eden faktörlerden ürünün fiziksel halinin entalpi büyüklüğüne ve işaretine etkisi.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 12Soru

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

Bağ TürüOrtalama Bağ Enerjisi (kJ/mol)
HHH-H436436
ClClCl-Cl242242
HClH-Cl431431
O=OO=O498498
OHO-H464464

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

Soldaki öğeye tıklayın, sonra eşleşen sağdaki öğeye tıklayın

Öğeler

H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g) tepkimesinin entalpi değişimi (ΔH\Delta H)
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g) tepkimesinin entalpi değişimi (ΔH\Delta H)
H2(g)2H(g)H_2(g) \rightarrow 2H(g) sürecinin entalpi değişimi (ΔH\Delta H)

Eşleşmeler

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g) tepkimesi 184 kJ-184 \text{ kJ} ile, 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g) tepkimesi 486 kJ-486 \text{ kJ} ile ve H2(g)2H(g)H_2(g) \rightarrow 2H(g) süreci +436 kJ+436 \text{ kJ} ile eşleşir.
H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g) tepkimesinin entalpisi 184 kJ-184 \text{ kJ}, 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g) tepkimesinin entalpisi 486 kJ-486 \text{ kJ} ve H2(g)2H(g)H_2(g) \rightarrow 2H(g) bağ kırılması sürecinin entalpisi +436 kJ+436 \text{ kJ} olarak hesaplandığı için bu süreçler sırasıyla belirtilen entalpi değerleriyle doğru eşleşmektedir.

Adım Adım Çözüm

1
H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H_2(g) + Cl_2(g) \rightarrow 2HCl(g) tepkimesinin entalpi değişimini hesaplayın.
ΔH=[E(HH)+E(ClCl)][2×E(HCl)]=[436+242][2×431]=678862=184 kJ\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
2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g) tepkimesinin entalpi değişimini hesaplayın.
ΔH=[2×E(HH)+E(O=O)][4×E(OH)]=[2×436+498][4×464]=13701856=486 kJ\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 HHH-H ve 1 mol O=OO=O bağı kırılırken, 2 mol H2OH_2O molekülünde toplam 4 mol OHO-H bağı oluşur.
3
H2(g)2H(g)H_2(g) \rightarrow 2H(g) sürecinin entalpi değişimini belirleyin.
ΔH=+436 kJ\Delta H = +436 \text{ kJ}
Bu süreç 1 mol H2H_2 molekülündeki HHH-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 13Soru

Standart koşullarda (25 C25\text{ }^\circ\text{C}, 1 atm1\text{ atm}) gerçekleşen,

CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)ΔH=128,6 kJCO(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 (ΔHf\Delta H_f^\circ) değerleri tabloda verilmiştir:

MaddeΔHf\Delta H_f^\circ (kJ/mol)
CO(g)CO(g)110,5-110,5
CH3OH(g)CH_3OH(g)200,6-200,6

Buna göre, standart koşullarda 6,4 gram CH3OH(l)6,4\text{ gram } CH_3OH(l) sıvısının tamamen buharlaşması sırasındaki entalpi değişimi kaç kJ\text{kJ}'dür?

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: +7,7+7,7

Cevap

Standart koşullarda 6,4 gram CH3OH(l)6,4\text{ gram } CH_3OH(l) sıvısının tamamen buharlaşması sırasındaki entalpi değişimi +7,7 kJ+7,7\text{ kJ}'dür.
Doğru olan seçenekteki +7,7+7,7 değeri; önce verilen reaksiyon entalpisinden yararlanılarak sıvı metil alkolün standart molar oluşum entalpisinin 239,1 kJ/mol-239,1\text{ kJ/mol} olarak hesaplanması, ardından gaz ve sıvı fazların oluşum entalpileri farkından molar buharlaşma entalpisinin +38,5 kJ/mol+38,5\text{ kJ/mol} bulunması ve son olarak bu değerin 0,2 mol0,2\text{ mol} madde miktarı ile çarpılması sonucu elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
6,4 gram CH3OH(l)6,4\text{ gram } CH_3OH(l) bileşiğinin mol sayısını hesaplama.
n=0,2 moln = 0,2\text{ mol}
CH3OHCH_3OH bileşiğinin mol kütlesi MA=12+(4×1)+16=32 g/molM_A = 12 + (4 \times 1) + 16 = 32\text{ g/mol}'dür. Buradan n=6,4/32=0,2 moln = 6,4 / 32 = 0,2\text{ mol} bulunur.
2
Tepkime entalpisi formülünü kullanarak CH3OH(l)CH_3OH(l) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisini bulma.
ΔHf[CH3OH(l)]=239,1 kJ/mol\Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] = -239,1\text{ kJ/mol}
H2(g)H_2(g) standart koşullarda elementin en kararlı hali olduğundan oluşum entalpisi sıfırdır. ΔH=ΔHf[CH3OH(l)]ΔHf[CO(g)]\Delta H^\circ = \Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] - \Delta H_f^\circ[CO(g)] bağıntısından 128,6=ΔHf[CH3OH(l)](110,5)-128,6 = \Delta H_f^\circ[CH_3OH(l)] - (-110,5) yazılarak sıvı metil alkolün oluşum entalpisi elde edilir.
3
CH3OH(l)CH3OH(g)CH_3OH(l) \rightarrow CH_3OH(g) buharlaşma tepkimesinin molar entalpi değişimini bulma.
ΔHbuh=+38,5 kJ/mol\Delta H_{buh}^\circ = +38,5\text{ kJ/mol}
Molar buharlaşma entalpisi ürünlerin oluşum entalpisinden girenlerin oluşum entalpisi çıkarılarak bulunur: ΔHbuh=ΔHf[CH3OH(g)]ΔHf[CH3OH(l)]=200,6(239,1)=+38,5 kJ/mol\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 mol0,2\text{ mol} madde için toplam entalpi değişimini hesaplama.
ΔH=+7,7 kJ\Delta H = +7,7\text{ kJ}
Buharlaşma endotermik bir süreçtir. 1 mol1\text{ mol} için +38,5 kJ+38,5\text{ kJ} ısı gerekiyorsa, 0,2 mol0,2\text{ mol} için ΔH=0,2×38,5=+7,7 kJ\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 14Soru

Bir bileşiğin standart molar oluşum entalpisi, bileşiğin standart koşullarda (25 °C ve 1 atm) en kararlı haldeki elementlerinden 1 mol oluşması sırasındaki entalpi değişimidir.

Buna göre, aşağıdaki tepkimelerin hangisinde standart şartlardaki tepkime entalpisi (ΔH\Delta H^\circ), oluşan ürünün standart molar oluşum entalpisine eşittir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12N2(g)+O2(g)NO2(g)\frac{1}{2}N_2(g) + O_2(g) \rightarrow NO_2(g)

Cevap

Azot gazı ile oksijen gazının tepkimesinden 1 mol azot dioksit gazının oluştuğu tepkime
Doğru olan seçenekte giren maddeler olan azot ve oksijen, standart koşullarda (25 °C, 1 atm) en kararlı fiziksel halleri olan gaz fazındadır. Tepkime sonucunda 1 mol azot dioksit gazı oluşmuştur. Bu durum standart molar oluşum entalpisi tanımıyla tam olarak uyuşmaktadır.

Adım Adım Çözüm

1
Standart molar oluşum entalpisi tanımının kurallarını belirleme
Tepkime entalpisinin standart molar oluşum entalpisine eşit olması için iki temel koşul vardır: Giren maddelerin tamamı standart koşullardaki (25 °C, 1 atm) en kararlı element hallerinde olmalı ve ürünlerde sadece 1 mol bileşik oluşmalıdır.
Seçeneklerdeki tepkimeleri doğru kıyaslayabilmek için teorik tanım kurallarını belirlemek gerekir.
2
Seçeneklerde verilen tepkimeleri bu kurallara göre tek tek inceleme
Azot gazı ile oksijen gazının tepkimesinden 1 mol azot dioksit gazının oluştuğu tepkimede girenler en kararlı element hallerindedir (N2(g)N_2(g) ve O2(g)O_2(g)) ve ürün 1 moldür. Diğer seçeneklerde ise sırasıyla 2 mol ürün oluşması, girenlerde bileşik bulunması ve elementlerin en kararlı fiziksel hallerinde (sıvı oksijen veya sıvı sodyum şeklinde) bulunmaması nedeniyle kurallar ihlal edilmektedir.
Her seçeneğin doğruluğunu veya yanlışlığını standart oluşum entalpisi tanımıyla karşılaştırıp analiz etmek gerekir.

Anahtar Kavram

Standart molar oluşum entalpisi tanımında elementlerin standart koşullardaki en kararlı fiziksel halleri ve 1 mol ürün oluşma şartı aranır.
Soru 15Soru

Sabit hacimli 11,2 litrelik11,2\text{ litrelik} kapalı bir kapta 0C0^\circ\text{C}'de bulunan HCHO(g)HCHO(g) ve H2(g)H_2(g) gaz karışımının başlangıç basıncı 1,6 atm1,6\text{ atm}'dir. Karışım, uygun bir katalizör eşliğinde artansız tepkimeye girerek tamamen CH3OH(g)CH_3OH(g) bileşiğine dönüştürülüyor.

Tepkime gerçekleşirken 24 kJ24\text{ kJ} ısı açığa çıkmaktadır.

Tepkimeye ait bazı bağların ortalama bağ enerjileri tabloda verilmiştir:

Bağ TürüOrtalama Bağ Enerjisi (kJ/mol\text{kJ/mol})
CH\text{C}-\text{H}415415
CO\text{C}-\text{O}360360
OH\text{O}-\text{H}465465
HH\text{H}-\text{H}435435

Buna göre, tepkimede kırılan C=O\text{C}=\text{O} çift bağının ortalama bağ enerjisi kaç kJ/mol\text{kJ/mol}'dür?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 745

Cevap

Methanol sentezi tepkimesinde kırılan C=O çift bağının ortalama bağ enerjisi 745 kJ/mol'dür.
Tepkime sonucu açığa çıkan ısı, mol başına reaksiyon entalpi değişiminin genliğini gösterir. Gaz yasasından toplam mol sayısı 0,8 mol ve buradan reaksiyona giren maddelerin miktarı 0,4'er mol bulunur. Molar entalpi değişimi -60 kJ/mol olarak belirlendikten sonra kırılan ve oluşan bağların enerjileri farkı formülüne göre işlem yapıldığında C=O bağ enerjisi 745 kJ/mol olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Başlangıçtaki gaz karışımının toplam mol sayısını İdeal Gaz Yasası formülüyle hesaplayınız.
ntoplam=0,8 moln_{\text{toplam}} = 0,8\text{ mol}
Kaptaki gaz miktarını belirlemek amacıyla ideal gaz denklemi (PV=nRTP \cdot V = n \cdot R \cdot T) uygulanır. n=1,6 atm×11,2 L22,4273 Latm/molK×273 K=0,8 moln = \frac{1,6\text{ atm} \times 11,2\text{ L}}{\frac{22,4}{273}\text{ L}\cdot\text{atm/mol}\cdot\text{K} \times 273\text{ K}} = 0,8\text{ mol}.
2
Tepkime stokiyometrisini analiz ederek tepkimeye giren reaktiflerin mol sayılarını ayrı ayrı bulunuz.
nHCHO=0,4 moln_{HCHO} = 0,4\text{ mol} ve nH2=0,4 moln_{H_2} = 0,4\text{ mol}
HCHO(g)+H2(g)CH3OH(g)HCHO(g) + H_2(g) \rightarrow CH_3OH(g) tepkimesinde reaktif katsayıları 1:11:1'dir. Tepkime artansız sonlandığı için karışımda başlangıçta eşit mollerde gaz bulunmalıdır: 0,8/2=0,4 mol0,8 / 2 = 0,4\text{ mol}.
3
Tepkimenin standart molar entalpi değişimini (ΔH\Delta H) hesaplayınız.
ΔH=60 kJ/mol\Delta H = -60\text{ kJ/mol}
0,4 mol0,4\text{ mol} reaksiyon gerçekleştiğinde 24 kJ24\text{ kJ} ısı açığa çıktığına göre, 1 mol1\text{ mol} reaksiyon gerçekleştiğinde 60 kJ60\text{ kJ} ısı açığa çıkar. Tepkime ısı veren (ekzotermik) olduğundan ΔH=60 kJ/mol\Delta H = -60\text{ kJ/mol} olarak alınır.
4
Kırılan ve oluşan bağların enerjilerini entalpi bağıntısında yerine koyarak bilinmeyen C=O bağ enerjisini çekiniz.
C=O\text{C}=\text{O} bağ enerjisi =745 kJ/mol= 745\text{ kJ/mol}
HCHOHCHO molekülünde 22 adet CH\text{C}-\text{H} ve 11 adet C=O\text{C}=\text{O} bağı; H2H_2 molekülünde 11 adet HH\text{H}-\text{H} bağı kırılır. CH3OHCH_3OH molekülünde ise 33 adet CH\text{C}-\text{H}, 11 adet CO\text{C}-\text{O} ve 11 adet OH\text{O}-\text{H} bağı oluşur. ΔH=HkırılanHolus¸an\Delta H = \sum H_{\text{kırılan}} - \sum H_{\text{oluşan}} bağıntısından: 60=[2(415)+(C=O)+435][3(415)+360+465]60=1265+(C=O)2070C=O=745 kJ/mol-60 = [2(415) + (\text{C}=\text{O}) + 435] - [3(415) + 360 + 465] \Rightarrow -60 = 1265 + (\text{C}=\text{O}) - 2070 \Rightarrow \text{C}=\text{O} = 745\text{ kJ/mol}.

Anahtar Kavram

Bağ enerjileri kullanılarak bir tepkimenin entalpi değişimi (Delta H), kırılan bağların toplam enerjisinden oluşan bağların toplam enerjisi çıkarılarak hesaplanır.
Soru 16Soru

Standart koşullarda gerçekleşen,

CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=638 kJCH_3OH(l) + \frac{3}{2}O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) \quad \Delta H = -638 \text{ kJ}

tepkimesi verilmektedir.

Aynı koşullarda suyun (H2OH_2O) molar buharlaşma entalpisi 44 kJ/mol44 \text{ kJ/mol} olduğuna göre, 32 gram32 \text{ gram} sıvı metanolün (CH3OHCH_3OH) tamamen yakılması sonucunda suyun sıvı halde elde edildiği tepkimenin entalpi değişimi (ΔH\Delta H) kaç  kJ\text{ kJ} olur?

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

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -726

Cevap

Metanolün yanması sonucunda suyun sıvı halde elde edildiği tepkimenin entalpi değişimi -726 kJ'dur.
Verilen tepkimede 1 mol metanol yandığında 2 mol gaz halinde su oluşmaktadır ve bu tepkimenin entalpi değişimi -638 kJ'dur. Ürün olan suyun sıvı halde elde edilmesi istendiğinde, oluşan 2 mol su gazının sıvılaşması gerekir. Suyun molar buharlaşma entalpisi 44 kJ/mol olduğuna göre yoğuşma entalpisi -44 kJ/mol'dür. 2 mol suyun yoğuşması sırasındaki entalpi değişimi 2 x (-44) = -88 kJ olur. Hess Yasası'na göre bu iki olay toplandığında suyun sıvı olarak elde edildiği tepkimenin net entalpi değişimi -638 + (-88) = -726 kJ olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Metanolün (CH3OHCH_3OH) mol sayısını hesaplama.
1 mol CH3OHCH_3OH
Tepkime denklemindeki katsayılarla işlem yapabilmek için öncelikle harcanan maddenin mol miktarı belirlenmelidir.
2
Tepkimede oluşan 2 mol suyun gaz fazından sıvı faza geçişi sırasındaki entalpi değişimini hesaplama.
-88 kJ
Maddelerin fiziksel halleri tepkime entalpisini etkiler. Suyun gazdan sıvıya dönüşmesi ekzotermik bir süreçtir ve dışarıya ekstra ısı salınmasına neden olur.
3
Toplam entalpi değişimini bulmak için ilk tepkimenin entalpisi ile yoğuşma entalpisini toplama.
-726 kJ
Hess Yasası gereğince, kademeli işlemlerin entalpi değişimleri toplanarak net tepkimenin entalpi değişimi elde edilir.

Anahtar Kavram

Tepkime entalpisi, reaktiflerin ve ürünlerin fiziksel hallerine bağlıdır. Aynı tepkimede daha kararlı ve düşük enerjili fiziksel haldeki ürünlerin (örneğin gaz yerine sıvı su) oluşması, tepkimenin daha ekzotermik olmasına (entalpi değişiminin daha negatif olmasına) neden olur.
Soru 17Soru

Kimyasal tepkimelerin entalpi değişimleri (ΔH\Delta H), kırılan bağların toplam enerjisi ile oluşan bağların toplam enerjisi arasındaki fark kullanılarak hesaplanabilir:

ΔH=HkırılanHolus¸an\Delta H = \sum H_{\text{kırılan}} - \sum H_{\text{oluşan}}

Bazı bağ türleri ve ortalama bağ enerjileri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Bağ TürüOrtalama Bağ Enerjisi (kJ/mol)
HHH - H436
BrBrBr - Br193
HBrH - Br366

Buna göre, gaz fazında gerçekleşen;

H2(g)+Br2(g)2HBr(g)H_2(g) + Br_2(g) \rightarrow 2HBr(g)

tepkimesinin entalpi değişimi (ΔH\Delta H) kaç kJ/mol\text{kJ/mol}'dür?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -103

Cevap

-103
Tepkimenin entalpi değişimi, kırılan bağların toplam enerjisinden oluşan bağların toplam enerjisi çıkarılarak bulunur. Tepkimede 1 mol HHH-H ve 1 mol BrBrBr-Br bağı kırılırken, 2 mol HBrH-Br bağı oluşmaktadır. Buradan ΔH=(436+193)(2×366)=629732=103 kJ/mol\Delta H = (436 + 193) - (2 \times 366) = 629 - 732 = -103\text{ kJ/mol} elde edilir. Bu nedenle doğru cevap 103 kJ/mol-103\text{ kJ/mol} olan seçenektir.

Adım Adım Çözüm

1
Tepkimede k��rılan ve oluşan bağları belirlemek.
Girenler kısmında 1 mol HHH-H ve 1 mol BrBrBr-Br bağı kırılır. Ürünler kısmında ise 2 mol HBrH-Br bağı oluşur.
Bağ enerjileri ile entalpi hesabı yapılırken kırılan ve oluşan bağların türü ve miktarı belirlenmelidir.
2
Kırılan bağların toplam enerjisini hesaplamak.
Hkırılan=1×HHH+1×HBrBr=436+193=629 kJ/mol\sum H_{\text{kırılan}} = 1 \times H_{H-H} + 1 \times H_{Br-Br} = 436 + 193 = 629\text{ kJ/mol}
Tepkimeye girenlerin ba��larının kopması için gereken toplam enerjiyi bulmak gerekir.
3
Oluşan bağların toplam enerjisini hesaplamak.
Holus¸an=2×HHBr=2×366=732 kJ/mol\sum H_{\text{oluşan}} = 2 \times H_{H-Br} = 2 \times 366 = 732\text{ kJ/mol}
Tepkime sonucunda ürünler oluşurken açığa çıkan toplam enerjiyi bulmak gerekir.
4
Tepkime entalpisini hesaplamak.
ΔH=HkırılanHolus¸an=629732=103 kJ/mol\Delta H = \sum H_{\text{kırılan}} - \sum H_{\text{oluşan}} = 629 - 732 = -103\text{ kJ/mol}
Tepkime entalpisi, kırılan bağların toplam enerjisinden oluşan bağların toplam enerjisi çıkarılarak bulunur.

Anahtar Kavram

Bağ Enerjileri ile Tepkime Entalpisi Hesabı
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 18Soru

Standart koşullarda (25 C25\text{ }^\circ\text{C}, 1 atm1\text{ atm}) gerçekleşen bazı tepkimeler ve bu tepkimelere ait entalpi değişimleri (ΔH\Delta H^\circ) aşağıda verilmiştir:

I. C(elmas,k)+O2(g)CO2(g)ΔH=395 kJ\text{I. } C(\text{elmas}, k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad \Delta H^\circ = -395\text{ kJ}
II. CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=283 kJ\text{II. } CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \quad \Delta H^\circ = -283\text{ kJ}
III. C(grafit,k)C(elmas,k)ΔH=+2 kJ\text{III. } C(\text{grafit}, k) \rightarrow C(\text{elmas}, k) \quad \Delta H^\circ = +2\text{ kJ}

Buna göre, standart koşullarda 56 gram CO(g)5{}6\text{ gram } CO(g) gazının elementlerinden sentezlenmesi sırasındaki tepkime entalpisi (ΔH\Delta H^\circ) kaç kJ\text{kJ}'dür?

(C = 12 g/mol12\text{ g/mol}, O = 16 g/mol16\text{ g/mol})

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -22,0

Cevap

-22,0
Karbonun standart en kararlı hali grafit olup, oluşum entalpisi sıfır alınır. Hess Yasası kullanılarak grafit ve oksijenden karbonmonoksit gazı sentezlenmesi tepkimesinin entalpisi 110 kJ/mol-110\text{ kJ/mol} olarak bulunur. 56 gram CO(g)5{}6\text{ gram } CO(g) gazı 02 mol0{}2\text{ mol} olduğundan, sentez sırasındaki entalpi değişimi 22 kJ-22\text{ kJ}'dür.

Adım Adım Çözüm

1
Karbonun standart en kararlı fiziksel halinin belirlenmesi
Karbonun standart koşullarda (25 C25\text{ }^\circ\text{C}, 1 atm1\text{ atm}) en kararlı allotropu grafit (C(grafit,k)C(\text{grafit}, k)) olup oluşum entalpisi sıfırdır.
Oluşum entalpileri elementlerin standart koşullardaki en kararlı halleri temel alınarak belirlenir.
2
CO(g)CO(g) gazının elementlerinden standart sentez tepkimesinin yazılması
C(grafit,k)+12O2(g)CO(g)C(\text{grafit}, k) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO(g) tepkimesi hedef tepkime olarak belirlenir.
Bir bileşiğin standart oluşum entalpisi, standart koşullarda en kararlı haldeki elementlerinden oluşumu sırasındaki entalpi değişimidir.
3
Hess Yasası kullanılarak CO(g)CO(g) gazının standart molar olu��um entalpisinin hesaplanması
I ve III numaralı tepkimelerin toplamıyla grafitten karbondioksit oluşumu: C(grafit,k)+O2(g)CO2(g)C(\text{grafit}, k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) için ΔH=+2+(395)=393 kJ/mol\Delta H^\circ = +2 + (-395) = -393\text{ kJ/mol} bulunur. II numaralı tepkime ters çevrilip bu tepkimeyle toplandığında: C(grafit,k)+12O2(g)CO(g)C(\text{grafit}, k) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO(g) için ΔH=393+283=110 kJ/mol\Delta H^\circ = -393 + 283 = -110\text{ kJ/mol} elde edilir.
Hedef tepkimeyi elde etmek için verilen ara basamak tepkimelerinin entalpileri toplanır.
4
5,6 gram CO(g)CO(g) gazı için tepkime entalpisinin hesaplanması
n=mMA=5628=02 mol CO(g)n = \frac{m}{M_A} = \frac{5{}6}{28} = 0{}2\text{ mol } CO(g) gazı sentezlenmiştir. 02 mol×(110 kJ/mol)=22 kJ0{}2\text{ mol} \times (-110\text{ kJ/mol}) = -22\text{ kJ} entalpi değişimi gerçekleşir.
Molar oluşum entalpisi 1 mol madde üzerinden hesaplandığından, miktarla orantılı olarak toplam entalpi değişimi bulunur.

Anahtar Kavram

Standart Oluşum Entalpileri ve Tepkime Entalpisi Hesabı
Soru 19Soru

Aşağıda bazı tepkimeler ve bu tepkimelerin standart entalpi değişimleri verilmiştir:

I. C(k)+O2(g)CO2(g)ΔH=393,5 kJ\text{I. } C(\text{k}) + O_2(\text{g}) \rightarrow CO_2(\text{g}) \quad \Delta H^\circ = -393,5 \text{ kJ}
II. C(k)+12O2(g)CO(g)ΔH=110,5 kJ\text{II. } C(\text{k}) + \frac{1}{2}O_2(\text{g}) \rightarrow CO(\text{g}) \quad \Delta H^\circ = -110,5 \text{ kJ}
Buna göre, aynı koşullarda gerçekleşen;
CO(g)+12O2(g)CO2(g)CO(\text{g}) + \frac{1}{2}O_2(\text{g}) \rightarrow CO_2(\text{g})
tepkimesinin standart entalpi değişimini (ΔH\Delta H^\circ) kJ\text{kJ} cinsinden hesaplayın��z.
Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: -283

Cevap

Hedef tepkimenin standart entalpi değişimi -283 kJ'dür.
Hedef tepkime olan CO gazının yanma tepkimesini elde etmek için, ikinci tepkimenin ters çevrilerek birinci tepkime ile toplanması gerekir. İkinci tepkime ters çevrildiğinde entalpi değişimi işaret değiştirerek +110,5 kJ olur. Bu iki tepkime toplandığında karbon katıları sadeleşir, oksijen gazları netleştirilir ve hedef tepkime elde edilir. Entalpilerin toplanmasıyla elde edilen net entalpi değişimi 393,5+110,5=283 kJ-393,5 + 110,5 = -283 \text{ kJ} olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
İkinci tepkimeyi ters çevirmek
CO(g)C(k)+12O2(g)ΔH=+110,5 kJCO(\text{g}) \rightarrow C(\text{k}) + \frac{1}{2}O_2(\text{g}) \quad \Delta H^\circ = +110,5 \text{ kJ}
Hedef tepkimede CO gazı girenler tarafında yer almaktadır. İkinci tepkimede ise ürünler tarafındadır, bu yüzden tepkime ters çevrilmelidir.
2
Birinci tepkime ile ters çevrilen ikinci tepkimeyi toplamak
CO(g)+12O2(g)CO2(g)CO(\text{g}) + \frac{1}{2}O_2(\text{g}) \rightarrow CO_2(\text{g})
Taraf tarafa toplama yapıldığında C(k)C(\text{k}) ve girenlerdeki O2(g)O_2(\text{g}) ile ürünlerdeki 12O2(g)\frac{1}{2}O_2(\text{g}) sadeleşerek hedef tepkimeyi oluşturur.
3
Entalpi değerlerini toplamak
ΔH=283 kJ\Delta H^\circ = -283 \text{ kJ}
Hess Yasası'na göre basamaklar toplandığında entalpi değişimleri de toplanır.

Anahtar Kavram

Hess Yasası'na göre bir tepkimenin entalpi değişimi, tepkimenin izlediği yoldan bağımsızdır ve basamakların entalpi değişimlerinin toplamına eşittir.
Soru 20Soru

Standart koşullarda (25C25^\circ\text{C}, 1 atm1\text{ atm}) gerçekleşen bazı tepkimeler ve bu tepkimelerin entalpi değişimleri (ΔH\Delta H^\circ) aşağıda verilmiştir:

I. C(grafit)+O2(g)CO2(g)ΔH=393 kJ\text{C}(\text{grafit}) + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \quad \Delta H^\circ = -393\text{ kJ}

II. H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=242 kJ\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \quad \Delta H^\circ = -242\text{ kJ}

III. CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH=283 kJ\text{CO}(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \quad \Delta H^\circ = -283\text{ kJ}

Buna göre, bu tepkimeler ve standart oluşum entalpileri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: CO(g)\text{CO}(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisi 110 kJ/mol-110\text{ kJ/mol}'dür.

Cevap

CO(g)\text{CO}(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisi 110 kJ/mol-110\text{ kJ/mol}'dür.
CO(g)\text{CO}(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisinin 110 kJ/mol-110\text{ kJ/mol} olduğunu belirten ifade doğrudur. I. tepkimede elementlerinden 1 mol CO2(g)\text{CO}_2(g) oluştuğu için tepkime entalpisi CO2(g)\text{CO}_2(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisine eşittir. Buradan hareketle, III. tepkimenin entalpi değişimi bağıntısından CO(g)\text{CO}(g) bileşiğinin oluşum entalpisi 110 kJ/mol-110\text{ kJ/mol} olarak doğru şekilde hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
I. tepkimeyi inceleyerek CO2(g)\text{CO}_2(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisini belirlemek.
ΔHf(CO2(g))=393 kJ/mol\Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}_2(g)) = -393\text{ kJ/mol}
I. tepkimede standart koşullarda en kararlı hallerinde bulunan C(grafit)\text{C}(\text{grafit}) ve O2(g)\text{O}_2(g) elementlerinden 1 mol CO2(g)\text{CO}_2(g) bileşiği oluşmaktadır. Dolayısıyla tepkimenin entalpi değişimi, CO2(g)\text{CO}_2(g)'nin standart molar oluşum entalpisine eşittir.
2
III. tepkimenin entalpi değişimi formülünü yazmak.
ΔH=ΔHf(CO2(g))[ΔHf(CO(g))+12ΔHf(O2(g))]\Delta H^\circ = \Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}_2(g)) - [\Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}(g)) + \frac{1}{2}\Delta H_\text{f}^\circ(\text{O}_2(g))]
Bir tepkimenin entalpisi, ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamından girenlerin standart oluşum entalpileri toplamı çıkarılarak bulunur.
3
III. tepkimenin entalpi değişimi formülünde bilinen değerleri yerine yazarak CO(g)\text{CO}(g) bileşiğinin standart molar oluşum entalpisini hesaplamak.
ΔHf(CO(g))=110 kJ/mol\Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}(g)) = -110\text{ kJ/mol}
O2(g)\text{O}_2(g) elementinin standart oluşum entalpisi sıfırdır. Formülde değerler yerine konulduğunda: 283=393ΔHf(CO(g))-283 = -393 - \Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}(g)) eşitliğinden ΔHf(CO(g))=110 kJ/mol\Delta H_\text{f}^\circ(\text{CO}(g)) = -110\text{ kJ/mol} elde edilir.

Anahtar Kavram

Standart molar oluşum entalpisi, bir bileşiğin standart koşullarda (25°C, 1 atm) en kararlı allotroplarına sahip elementlerinden 1 mol oluşması sırasındaki entalpi değişimidir. Elementlerin standart koşullardaki en kararlı hallerinin oluşum entalpileri sıfır kabul edilir.
Tahmini Süre:2m 0s
Sayfa 1 / 3Sonraki
Kimyasal Tepkimelerde Enerji Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin