Soru:
2020 AYT Kimya sorusu:
Eşit kütlede alınan \( CH_4 \) ve \( O_2 \) gazlarının tam verimle yanma tepkimesi sonucu 5,4 gram \( H_2O \) oluşuyor.
Buna göre, başlangıçtaki gaz karışımının toplam kütlesi kaç gramdır?
(H: 1, C: 12, O: 16 g/mol)
Çözüm:
💡 Önce hangi gazın sınırlayıcı reaktif olduğunu bulmalıyız. Eşit kütleler alındığı için mol sayılarını hesaplayıp karşılaştıralım.
- ➡️ Tepkime Denklemi: \( CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)} + 2H_2O_{(g)} \)
- ➡️ Varsayım ve Mol Hesapları: Her iki gazdan da \( m \) gram alındığını varsayalım.
\( n_{CH_4} = \frac{m}{16} \) mol
\( n_{O_2} = \frac{m}{32} \) mol
- ➡️ Sınırlayıcı Bileşenin Bulunması: Tepkimeye göre 1 mol \( CH_4 \), 2 mol \( O_2 \) ile tepkimeye girer.
\( CH_4 \)'ün tepkimeye girebilmesi için gereken \( O_2 \) miktarı = \( \frac{m}{16} \times 2 = \frac{m}{8} \) mol.
Mevcut \( O_2 \) miktarı \( \frac{m}{32} \) mol'dür. \( \frac{m}{32} < \frac{m}{8} \) olduğundan, \( O_2 \) sınırlayıcı bileşendir.
- ➡️ Oluşan Su Miktarı ve Toplam Kütle: Tepkime denklemine göre 2 mol \( O_2 \), 2 mol \( H_2O \) oluşturur.
Oluşan suyun mol sayısı: \( n_{H_2O} = n_{O_2} = \frac{m}{32} \) mol.
Suyun kütlesi: \( \frac{m}{32} \times 18 = 5,4 \) gram (soruda verilmiş).
\( \frac{18m}{32} = 5,4 \rightarrow 18m = 172,8 \rightarrow m = 9,6 \) gram.
- ➡️ Toplam Kütle: Başlangıçta eşit kütlede (9,6 gram) alındığı için toplam kütle = \( 9,6 + 9,6 = 19,2 \) gram.
✅ Sonuç: Başlangıçtaki gaz karışımının toplam kütlesi 19,2 gramdır.
