Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, bir kimyasal tepkimenin verimini hesaplayacağız. Kimyasal tepkimelerde, teorik olarak beklediğimiz ürün miktarı ile gerçekte elde ettiğimiz ürün miktarı her zaman aynı olmayabilir. İşte bu farkı anlamak için verim hesaplaması yaparız. Haydi adım adım bu soruyu çözelim!
- 1. Adım: Tepkime Denklemini ve Atom Kütlelerini İnceleyelim
- Tepkime denklemi: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$
- Atom kütleleri: $H:1$, $O:16$
- Bu denklem bize $2 \text{ mol } H_2$ gazının $1 \text{ mol } O_2$ gazı ile tepkimeye girerek $2 \text{ mol } H_2O$ (su) oluşturduğunu gösteriyor.
- 2. Adım: Maddelerin Mol Kütlelerini (Molar Kütlelerini) Hesaplayalım
- $H_2$ (Hidrojen gazı): $2 \times H = 2 \times 1 = 2 \text{ g/mol}$
- $O_2$ (Oksijen gazı): $2 \times O = 2 \times 16 = 32 \text{ g/mol}$
- $H_2O$ (Su): $(2 \times H) + O = (2 \times 1) + 16 = 18 \text{ g/mol}$
- 3. Adım: Başlangıç Maddelerinin Mol Miktarlarını Bulalım
- Bize verilen kütleleri kullanarak mol sayılarını hesaplayalım:
- Hidrojen gazı ($H_2$): $4 \text{ gram } H_2$. Mol sayısı = $\text{kütle} / \text{mol kütlesi} = 4 \text{ g} / 2 \text{ g/mol} = 2 \text{ mol } H_2$
- Oksijen gazı ($O_2$): $32 \text{ gram } O_2$. Mol sayısı = $\text{kütle} / \text{mol kütlesi} = 32 \text{ g} / 32 \text{ g/mol} = 1 \text{ mol } O_2$
- 4. Adım: Sınırlayıcı Bileşeni ve Teorik Ürün Miktarını Belirleyelim
- Tepkime denklemine göre $2 \text{ mol } H_2$, $1 \text{ mol } O_2$ ile tepkimeye girer.
- Bizim elimizde de $2 \text{ mol } H_2$ ve $1 \text{ mol } O_2$ var. Bu, tam olarak denklemin oranlarına uygun bir başlangıç miktarıdır. Yani, tepkime %100 verimle gerçekleşirse, hem hidrojen hem de oksijen gazı tamamen tükenir. Bu durumda sınırlayıcı bileşen yoktur, her ikisi de aynı anda biter.
- Şimdi, bu miktarlarla ne kadar su oluşacağını (teorik verim) hesaplayalım:
- Denklemden görüyoruz ki $2 \text{ mol } H_2$ tepkimeye girdiğinde $2 \text{ mol } H_2O$ oluşur.
- Veya $1 \text{ mol } O_2$ tepkimeye girdiğinde $2 \text{ mol } H_2O$ oluşur.
- Yani, teorik olarak $2 \text{ mol } H_2O$ oluşması beklenir.
- Bu mol miktarını kütleye çevirelim: Teorik $H_2O$ kütlesi = $\text{mol sayısı} \times \text{mol kütlesi} = 2 \text{ mol} \times 18 \text{ g/mol} = 36 \text{ gram } H_2O$.
- Bu, tepkimenin %100 verimle gerçekleşmesi durumunda oluşması gereken maksimum su miktarıdır (teorik verim).
- 5. Adım: Tepkime Verimini Hesaplayalım
- Soruda bize tepkime sonunda $18 \text{ gram}$ su oluştuğu belirtilmiş. Bu, gerçekte elde edilen ürün miktarıdır (gerçek verim).
- Verim yüzdesi formülü: $\text{Verim Yüzdesi} = (\text{Gerçek Verim} / \text{Teorik Verim}) \times 100$
- $\text{Verim Yüzdesi} = (18 \text{ g} / 36 \text{ g}) \times 100$
- $\text{Verim Yüzdesi} = 0.5 \times 100 = 50\%$
Bu tepkimenin verimi %50'dir. Yani, beklenen su miktarının sadece yarısı elde edilmiştir.
Cevap B seçeneğidir.
