Artan madde problemleri (Sınırlayıcı bileşen) nedir Test 2

2CO + O₂ → 2CO₂ tepkimesine göre 56 gram CO ve 48 gram O₂ gazları tepkimeye giriyor. Tepkime sonunda oluşan CO₂ gazı kaç gramdır?

A) 88
B) 66
C) 44
D) 22

Sevgili öğrenciler, bu tür kimyasal tepkime problemlerini çözmek için adım adım ilerlememiz gerekiyor. Kimyasal tepkimelerde kütlenin korunumu ilkesi çok önemlidir ve bu ilke sayesinde ne kadar ürün oluştuğunu hesaplayabiliriz. Hadi başlayalım!

• 1. Adım: Tepkime Denklemini Anlamak ve Molar Kütleleri Hesaplamak

  Öncelikle verilen tepkime denklemini inceleyelim:

  $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$

  Bu denklem bize 2 mol karbon monoksit ($CO$) ile 1 mol oksijen gazının ($O_2$) tepkimeye girerek 2 mol karbon dioksit ($CO_2$) oluşturduğunu söyler. Şimdi tepkimede yer alan maddelerin molar kütlelerini (1 molünün kütlesini) hesaplayalım. Bunun için elementlerin atom kütlelerini bilmemiz gerekir (C: 12 g/mol, O: 16 g/mol).

  • $CO$: $12 \text{ g/mol (C)} + 16 \text{ g/mol (O)} = 28 \text{ g/mol}$
  • $O_2$: $2 \times 16 \text{ g/mol (O)} = 32 \text{ g/mol}$
  • $CO_2$: $12 \text{ g/mol (C)} + 2 \times 16 \text{ g/mol (O)} = 12 + 32 = 44 \text{ g/mol}$
• 2. Adım: Verilen Kütleleri Mole Çevirmek

  Bize verilen maddelerin kütlelerini (56 g CO ve 48 g $O_2$) mole çevirelim. Mol sayısı ($n$), kütle ($m$) bölü molar kütle ($M$) formülüyle bulunur: $n = m/M$.

  • $CO$ için mol sayısı: $n_{CO} = 56 \text{ g} / 28 \text{ g/mol} = 2 \text{ mol}$
  • $O_2$ için mol sayısı: $n_{O_2} = 48 \text{ g} / 32 \text{ g/mol} = 1.5 \text{ mol}$
• 3. Adım: Sınırlayıcı Bileşeni Belirlemek

  Tepkimelerde, reaktiflerden biri tamamen tükenirken diğeri artabilir. Tamamen tükenen reaktife "sınırlayıcı bileşen" denir ve oluşan ürün miktarını o belirler. Tepkime denklemine göre 2 mol $CO$ ile 1 mol $O_2$ tepkimeye girer.

  • Eğer 2 mol $CO$ tamamen tepkimeye girerse, $2 \text{ mol CO} \times (1 \text{ mol } O_2 / 2 \text{ mol CO}) = 1 \text{ mol } O_2$ gerekir. Bizde 1.5 mol $O_2$ var, yani yeterli ve hatta artan $O_2$ var. Bu durumda $CO$ sınırlayıcı bileşendir.
  • Diğer yandan, eğer 1.5 mol $O_2$ tamamen tepkimeye girseydi, $1.5 \text{ mol } O_2 \times (2 \text{ mol CO} / 1 \text{ mol } O_2) = 3 \text{ mol CO}$ gerekirdi. Bizde sadece 2 mol $CO$ var, bu da yetersiz demektir. Bu durumda da $CO$ sınırlayıcı bileşendir.

  Her iki durumda da $CO$ sınırlayıcı bileşendir. Yani tepkime $CO$ bitene kadar devam edecektir.

• 4. Adım: Oluşan Ürün ($CO_2$) Miktarını Hesaplamak

  Sınırlayıcı bileşen $CO$ olduğu için, oluşan $CO_2$ miktarını $CO$'nun mol sayısına göre hesaplayacağız. Tepkime denklemine göre:

  $2CO \rightarrow 2CO_2$

  Bu oran bize 2 mol $CO$'nun 2 mol $CO_2$ oluşturduğunu gösterir. Yani mol oranları 1:1'dir. Bizim 2 mol $CO$'muz olduğuna göre, 2 mol $CO_2$ oluşacaktır.

  • Oluşan $CO_2$ mol sayısı: $n_{CO_2} = 2 \text{ mol CO} \times (2 \text{ mol } CO_2 / 2 \text{ mol CO}) = 2 \text{ mol } CO_2$
• 5. Adım: Oluşan $CO_2$'nin Kütlesini Hesaplamak

  Son olarak, oluşan $CO_2$'nin mol sayısını kütleye çevirelim. Kütle ($m$), mol sayısı ($n$) çarpı molar kütle ($M$) formülüyle bulunur: $m = n \times M$.

  • Oluşan $CO_2$ kütlesi: $m_{CO_2} = 2 \text{ mol} \times 44 \text{ g/mol} = 88 \text{ g}$

Bu adımları takip ettiğimizde, tepkime sonunda 88 gram $CO_2$ gazı oluştuğunu buluruz.

Cevap A seçeneğidir.