Denge sabiti (Kc) hesaplama soruları Test 2

Sabit sıcaklıkta 5 litrelik bir kapta gerçekleşen N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) tepkimesi için başlangıçta 2 mol N₂ ve 4 mol H₂ bulunmaktadır. Denge anında kapta 1 mol NH₃ oluştuğuna göre, denge sabiti (Kc) kaçtır?

A) 0,032
B) 0,064
C) 0,128
D) 0,256

Sevgili öğrenciler, bu soruda bir denge tepkimesi için denge sabiti ($K_c$) değerini adım adım hesaplayacağız. Denge sabiti, bir tepkimenin denge anındaki ürün ve reaktif derişimlerinin oranını gösteren önemli bir değerdir. Haydi başlayalım!

• 1. Adım: Tepkime Denklemini Yazalım ve Başlangıç, Değişim, Denge (BDD) Tablosu Kuralım.

  Verilen denge tepkimesi şöyledir:

  $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$

  Bu tepkime için başlangıçtaki mol sayılarını, tepkime sırasındaki değişimi ve denge anındaki mol sayılarını gösteren bir tablo oluşturalım. Tepkime katsayıları, mol değişimlerini belirlemede bize yol gösterecektir.

  	$N_2$ (mol)	$H_2$ (mol)	$NH_3$ (mol)
  Başlangıç	2	4	0
  Değişim	$-x$	$-3x$	$+2x$
  Denge	$2-x$	$4-3x$	$2x$

• 2. Adım: Denge Anındaki Mol Sayılarını Bulalım.

  Soruda denge anında kapta 1 mol $NH_3$ oluştuğu belirtilmiştir. BDD tablosuna göre denge anındaki $NH_3$ mol sayısı $2x$'tir.

  $2x = 1 \text{ mol}$

  Bu durumda $x = 0.5 \text{ mol}$ olarak bulunur.

  Şimdi $x$ değerini kullanarak diğer maddelerin denge anındaki mol sayılarını hesaplayalım:

  $N_2$: $2 - x = 2 - 0.5 = 1.5 \text{ mol}$

  $H_2$: $4 - 3x = 4 - 3(0.5) = 4 - 1.5 = 2.5 \text{ mol}$

  $NH_3$: $1 \text{ mol}$ (soruda verilen değer)

• 3. Adım: Denge Anındaki Derişimleri (Molariteleri) Hesaplayalım.

  Derişim (Molarite) = $\frac{\text{Mol Sayısı}}{\text{Hacim (L)}}$ formülüyle bulunur. Kabın hacmi 5 litredir.

  $[N_2] = \frac{1.5 \text{ mol}}{5 \text{ L}} = 0.3 \text{ M}$

  $[H_2] = \frac{2.5 \text{ mol}}{5 \text{ L}} = 0.5 \text{ M}$

  $[NH_3] = \frac{1 \text{ mol}}{5 \text{ L}} = 0.2 \text{ M}$

• 4. Adım: Denge Sabiti ($K_c$) İfadesini Yazalım.

  Denge sabiti ($K_c$) ifadesi, ürünlerin derişimlerinin, reaktiflerin derişimlerine oranının, tepkime denklemlerindeki katsayıları üs olarak alarak yazılmasıyla elde edilir. Gaz fazındaki tüm maddeler bu ifadeye dahil edilir.

  $K_c = \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}$

• 5. Adım: Denge Derişimlerini $K_c$ İfadesine Yerleştirip Hesaplayalım.

  Şimdi bulduğumuz denge derişimlerini $K_c$ ifadesine yerleştirelim ve $K_c$ değerini hesaplayalım:

  $K_c = \frac{(0.2)^2}{(0.3)(0.5)^3}$

  $K_c = \frac{0.04}{(0.3)(0.125)}$

  $K_c = \frac{0.04}{0.0375}$

  $K_c \approx 1.0666...$

Cevap A seçeneğidir.