Tepkime verimi hesaplama Test 2

Bir kimya laboratuvarında demir ve kükürt elementlerinden demir sülfür (FeS) sentezleniyor. 11,2 gram demir ve 6,4 gram kükürt kullanılarak 14,0 gram demir sülfür elde ediliyor. Bu tepkimenin yüzde verimi kaçtır? (Fe: 56 g/mol, S: 32 g/mol)

A) 70
B) 77,8
C) 85
D) 90

Merhaba sevgili öğrenciler,

Bu soruda, demir ve kükürt elementlerinden demir sülfür (FeS) sentezi tepkimesinin yüzde verimini hesaplayacağız. Yüzde verim, bir kimyasal tepkimede teorik olarak elde edilebilecek maksimum ürün miktarına kıyasla, gerçekte elde edilen ürün miktarının bir ölçüsüdür. Bu hesaplamayı adım adım yapalım:

• Adım 1: Tepkime Denklemini Yazalım ve Denkleştirelim.

  Demir (Fe) ve kükürt (S) birleşerek demir sülfür (FeS) oluşturur. Tepkime denklemi şu şekildedir:

  $Fe(k) + S(k) \rightarrow FeS(k)$

  Bu denklem zaten denktir, yani her iki tarafta da atom sayıları eşittir.

• Adım 2: Başlangıç Maddelerinin Mol Sayılarını Hesaplayalım.

  Bunun için verilen kütleleri mol kütlelerine böleceğiz. Mol kütleleri parantez içinde verilmiştir: $M_{Fe} = 56 \text{ g/mol}$ ve $M_S = 32 \text{ g/mol}$.

  • Demir (Fe) için mol sayısı ($n_{Fe}$):

  $n_{Fe} = \frac{\text{Demir kütlesi}}{\text{Demir mol kütlesi}} = \frac{11,2 \text{ g}}{56 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$

  • Kükürt (S) için mol sayısı ($n_S$):

  $n_S = \frac{\text{Kükürt kütlesi}}{\text{Kükürt mol kütlesi}} = \frac{6,4 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$

• Adım 3: Sınırlayıcı Bileşeni Belirleyelim.

  Tepkime denklemine ($Fe + S \rightarrow FeS$) göre, 1 mol demir, 1 mol kükürt ile tepkimeye girer. Bizim elimizde 0,2 mol demir ve 0,2 mol kükürt bulunmaktadır. Bu durumda, her iki reaktan da tam olarak tükenir, yani sınırlayıcı bileşen yoktur veya her ikisi de sınırlayıcıdır. Bu, ürün miktarını hesaplamak için herhangi birini kullanabileceğimiz anlamına gelir.

• Adım 4: Teorik Demir Sülfür (FeS) Miktarını Hesaplayalım.

  Teorik verim, tepkimeye giren maddelerin tamamının ürüne dönüştüğü varsayıldığında elde edilebilecek maksimum ürün miktarıdır.

  • Denkleme göre, 1 mol Fe'den 1 mol FeS oluşur. Dolayısıyla, 0,2 mol Fe'den 0,2 mol FeS oluşacaktır.
  • Demir sülfürün (FeS) mol kütlesini ($M_{FeS}$) hesaplayalım:

  $M_{FeS} = M_{Fe} + M_S = 56 \text{ g/mol} + 32 \text{ g/mol} = 88 \text{ g/mol}$

  • Teorik olarak elde edilebilecek FeS kütlesi ($m_{FeS, teorik}$):

  $m_{FeS, teorik} = n_{FeS, teorik} \times M_{FeS} = 0,2 \text{ mol} \times 88 \text{ g/mol} = 17,6 \text{ g}$

• Adım 5: Yüzde Verimi Hesaplayalım.

  Yüzde verim formülü şu şekildedir:

  $Yüzde Verim = \frac{\text{Gerçek Verim}}{\text{Teorik Verim}} \times 100$

  Soruda verilen gerçek verim (elde edilen demir sülfür miktarı) $14,0 \text{ g}$'dır.

  $Yüzde Verim = \frac{14,0 \text{ g}}{17,6 \text{ g}} \times 100$

  $Yüzde Verim \approx 0,79545 \times 100 \approx 79,55\%$

  Hesaplamalarımıza göre yüzde verim yaklaşık %79,55'tir. Seçenekler arasında bu değere en yakın olan B seçeneği olan %77,8'dir.

Cevap B seçeneğidir.