Kimyasal hesaplamalar konu anlatımı 10. sınıf Test 2

14 gram \( N_2 \) gazı ile 6 gram \( H_2 \) gazı tepkimeye sokuluyor. En fazla kaç gram \( NH_3 \) oluşur?
(N:14, H:1, \( N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \))

A) 8,5
B) 17
C) 34
D) 51

Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, kimyasal tepkimelerde madde miktarını ve sınırlayıcı bileşeni nasıl bulacağımızı adım adım öğreneceğiz. Haydi başlayalım!

• 1. Adım: Tepkime Denklemini ve Verilenleri Anlayalım

  Bize verilen tepkime denklemi şöyledir:

  $N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$

  Bu denklem, 1 mol azot ($N_2$) gazının 3 mol hidrojen ($H_2$) gazı ile tepkimeye girerek 2 mol amonyak ($NH_3$) gazı oluşturduğunu gösterir.

  Verilen kütleler:

  $N_2$ gazı: $14 \text{ gram}$

  $H_2$ gazı: $6 \text{ gram}$

  Atom kütleleri:

  $N: 14$

  $H: 1$

  İstenen: En fazla kaç gram $NH_3$ oluşur?

• 2. Adım: Maddelerin Mol Kütlelerini (MA) Hesaplayalım

  Mol kütlesi, bir maddenin 1 molünün gram cinsinden kütlesidir. Atom kütlelerini kullanarak her bir maddenin mol kütlesini bulalım:

  $N_2$: İki azot atomundan oluşur. $MA(N_2) = 2 \times MA(N) = 2 \times 14 = 28 \text{ g/mol}$

  $H_2$: İki hidrojen atomundan oluşur. $MA(H_2) = 2 \times MA(H) = 2 \times 1 = 2 \text{ g/mol}$

  $NH_3$: Bir azot ve üç hidrojen atomundan oluşur. $MA(NH_3) = MA(N) + 3 \times MA(H) = 14 + 3 \times 1 = 14 + 3 = 17 \text{ g/mol}$

• 3. Adım: Başlangıç Mol Sayılarını Bulalım

  Verilen kütleleri mol kütlelerine bölerek başlangıçtaki mol sayılarını hesaplayalım. ($n = m / MA$ formülünü kullanıyoruz.)

  $N_2$ için: $n_{N_2} = 14 \text{ g} / 28 \text{ g/mol} = 0.5 \text{ mol}$

  $H_2$ için: $n_{H_2} = 6 \text{ g} / 2 \text{ g/mol} = 3 \text{ mol}$

• 4. Adım: Sınırlayıcı Bileşeni Belirleyelim

  Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerden biri tamamen tükenir ve tepkimeyi durdurur. Bu maddeye sınırlayıcı bileşen denir. Hangi maddenin sınırlayıcı olduğunu bulmak için, tepkime denklemindeki katsayı oranlarına bakarız.

  Denklem: $1 N_2 + 3 H_2 \rightarrow 2 NH_3$

  Bu denklem bize $1 \text{ mol } N_2$ için $3 \text{ mol } H_2$ gerektiğini söyler.

  Elimizdeki $N_2$ miktarı $0.5 \text{ mol}$. Eğer tüm $N_2$ tükenirse, ne kadar $H_2$ gerekir?

  $1 \text{ mol } N_2$ için $3 \text{ mol } H_2$ gerekiyorsa,

  $0.5 \text{ mol } N_2$ için $0.5 \times 3 = 1.5 \text{ mol } H_2$ gerekir.

  Bizim elimizde $3 \text{ mol } H_2$ var. Gerekenden ($1.5 \text{ mol}$) daha fazla $H_2$ olduğu için $N_2$ tamamen tükenecektir. Bu durumda $N_2$ sınırlayıcı bileşendir.

  (Alternatif olarak, $H_2$'yi sınırlayıcı varsayalım: Eğer tüm $H_2$ tükenirse, $3 \text{ mol } H_2$ için $3/3 = 1 \text{ mol } N_2$ gerekir. Ama elimizde sadece $0.5 \text{ mol } N_2$ var, yani $H_2$'nin tamamını tüketmeye yetecek kadar $N_2$ yok. Bu da $N_2$'nin sınırlayıcı olduğunu doğrular.)

• 5. Adım: Oluşan $NH_3$ Mol Sayısını Hesaplayalım

  Sınırlayıcı bileşen $N_2$ olduğu için, oluşan $NH_3$ miktarı $N_2$'nin miktarına göre belirlenecektir.

  Tepkime denklemine göre:

  $1 \text{ mol } N_2$ harcandığında $2 \text{ mol } NH_3$ oluşur.

  Bizim $0.5 \text{ mol } N_2$ harcadığımıza göre, $0.5 \times 2 = 1 \text{ mol } NH_3$ oluşacaktır.

• 6. Adım: Oluşan $NH_3$ Kütlesini Hesaplayalım

  Şimdi oluşan $NH_3$'ün mol sayısını kütleye çevirelim. ($m = n \times MA$ formülünü kullanıyoruz.)

  $m_{NH_3} = 1 \text{ mol} \times 17 \text{ g/mol} = 17 \text{ gram}$

  Yani, bu tepkime sonucunda en fazla $17 \text{ gram } NH_3$ oluşabilir.

Cevap B seçeneğidir.