Soru:
Azot gazı (\(N_2\)) ve hidrojen gazı (\(H_2\)) amonyak (\(NH_3\)) oluşturur. Tepkime denklemi: \( N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \) şeklindedir. Bir kapta 56 gram \(N_2\) ve 15 gram \(H_2\) bulunmaktadır. (N: 14 g/mol, H: 1 g/mol)
- a) Sınırlayıcı bileşen hangisidir?
- b) Tepkime sonunda kaç gram amonyak oluşur?
- c) Hangi maddeden kaç gram artar?
Çözüm:
💡 Bu soruda kütle ve mol ilişkisini kullanarak sınırlayıcı bileşeni bulmamız gerekiyor.
- ➡️ 1. Adım: Mol sayılarını hesaplayalım.
- \(N_2\)'nin mol kütlesi: \(2 \times 14 = 28\) g/mol. Mol sayısı: \( \frac{56}{28} = 2 \text{ mol } N_2 \).
- \(H_2\)'nin mol kütlesi: \(2 \times 1 = 2\) g/mol. Mol sayısı: \( \frac{15}{2} = 7.5 \text{ mol } H_2 \).
- ➡️ 2. Adım: Sınırlayıcı bileşeni belirleyelim. Denkleme göre 1 mol \(N_2\), 3 mol \(H_2\) ile tepkimeye girer.
- 2 mol \(N_2\) için gerekli \(H_2\) miktarı: \( 2 \times 3 = 6 \text{ mol } H_2 \).
- 7.5 mol \(H_2\) için gerekli \(N_2\) miktarı: \( \frac{7.5}{3} = 2.5 \text{ mol } N_2 \).
Mevcut \(N_2\) miktarı (2 mol), 7.5 mol \(H_2\)'yi tamamen tüketmek için yeterli değildir (2.5 mol gerekiyor). Ancak, mevcut \(H_2\) miktarı (7.5 mol), 2 mol \(N_2\)'yi tamamen tüketmek için gerekli olandan (6 mol) fazladır. Bu durumda, sınırlayıcı bileşen \(N_2\)'dir.
- ➡️ 3. Adım: Oluşan amonyak miktarını hesaplayalım. Denkleme göre 1 mol \(N_2\)'den 2 mol \(NH_3\) oluşur. Sınırlayıcı bileşen 2 mol \(N_2\) olduğuna göre, oluşan \(NH_3\): \( 2 \times 2 = 4 \text{ mol}\).
\(NH_3\)'ün mol kütlesi: \(14 + (3 \times 1) = 17\) g/mol.
Oluşan \(NH_3\) kütlesi: \( 4 \text{ mol} \times 17 \text{ g/mol} = 68 \text{ gram}\).
- ➡️ 4. Adım: Artan madde miktarını hesaplayalım. 2 mol \(N_2\), \( 2 \times 3 = 6 \text{ mol } H_2 \) ile tepkimeye girer. Başlangıçta 7.5 mol \(H_2\) vardı. Artan \(H_2\) miktarı: \( 7.5 - 6 = 1.5 \text{ mol}\).
Artan \(H_2\)'nin kütlesi: \( 1.5 \text{ mol} \times 2 \text{ g/mol} = 3 \text{ gram}\).
✅ Sonuçlar:
a) Sınırlayıcı bileşen Azot (\(N_2\))'dur.
b) 68 gram amonyak (\(NH_3\)) oluşur.
c) 3 gram Hidrojen gazı (\(H_2\)) artar.
