Kalsiyum ve oksijen gazının tepkimesinden kalsiyum oksit (CaO) oluşur. 10 gram kalsiyumun yeterli oksijenle tepkimesinden 12 gram kalsiyum oksit elde ediliyor. Bu tepkimenin yüzde verimi kaçtır? (Ca: 40 g/mol, O: 16 g/mol)
A) 80
B) 85,7
C) 90
D) 95
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu tür tepkime verimi soruları, kimyasal hesaplamaların temelini oluşturur ve günlük hayatta da birçok alanda karşımıza çıkar. Adım adım ilerleyerek bu soruyu kolayca çözeceğiz.
1. Adım: Tepkime Denklemini Yazma ve Denkleştirme
- Kalsiyum (Ca) ve oksijen gazı ($O_2$) tepkimeye girerek kalsiyum oksit (CaO) oluşturur.
- Denkleşmemiş tepkime: $Ca(k) + O_2(g) \rightarrow CaO(k)$
- Denklemi denkleştirmemiz gerekiyor. Girenlerde 2 oksijen atomu varken, ürünlerde 1 oksijen atomu var. Bu nedenle ürün tarafındaki CaO'nun başına 2, girenler tarafındaki Ca'nın başına da 2 yazmalıyız.
- Denkleşmiş tepkime: $2Ca(k) + O_2(g) \rightarrow 2CaO(k)$
2. Adım: Kalsiyumun Mol Sayısını Hesaplama
- Soruda bize $10$ gram kalsiyumun tepkimeye girdiği belirtilmiş. Kalsiyumun mol kütlesi (Ca) $40$ g/mol olarak verilmiş.
- Mol sayısı ($n$) = Kütle ($m$) / Mol Kütlesi ($M_a$) formülünü kullanarak kalsiyumun mol sayısını bulalım:
- $n_{Ca} = rac{10 \text{ g}}{40 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol}$
3. Adım: Teorik Kalsiyum Oksit (CaO) Mol Sayısını Hesaplama
- Denkleşmiş tepkime denklemine göre, $2$ mol Ca tepkimeye girdiğinde $2$ mol CaO oluşur. Bu da bize Ca ile CaO arasında $1:1$ mol oranı olduğunu gösterir.
- Yani, $0.25$ mol Ca tepkimeye girerse, teorik olarak $0.25$ mol CaO oluşması beklenir.
- $n_{CaO (teorik)} = 0.25 \text{ mol}$
4. Adım: Teorik Kalsiyum Oksit (CaO) Kütlesini Hesaplama (Teorik Verim)
- Şimdi, oluşması beklenen kalsiyum oksidin (teorik verim) kütlesini hesaplayalım. Bunun için CaO'nun mol kütlesini bulmalıyız.
- Kalsiyum oksidin mol kütlesi ($M_{CaO}$): $Ca + O = 40 \text{ g/mol} + 16 \text{ g/mol} = 56 \text{ g/mol}$
- Kütle ($m$) = Mol sayısı ($n$) $\times$ Mol Kütlesi ($M_a$) formülünü kullanarak teorik kütleyi bulalım:
- $m_{CaO (teorik)} = 0.25 \text{ mol} \times 56 \text{ g/mol} = 14 \text{ g}$
- Bu değer, $10$ gram kalsiyumun tamamen tepkimeye girmesi durumunda elde edilebilecek maksimum kalsiyum oksit miktarıdır. Buna teorik verim denir.
5. Adım: Yüzde Verimi Hesaplama
- Soruda bize $12$ gram kalsiyum oksit elde edildiği belirtilmiş. Bu değer, gerçek verimdir.
- Yüzde verim formülü şöyledir:
- Yüzde Verim = $ rac{\text{Gerçek Verim}}{\text{Teorik Verim}} \times 100$
- Yüzde Verim = $ rac{12 \text{ g}}{14 \text{ g}} \times 100$
- Yüzde Verim $\approx 0.85714 \times 100$
- Yüzde Verim $\approx 85.7 \%$
Bu sonuç, tepkimenin ne kadar verimli gerçekleştiğini gösterir. Yani, teorik olarak $14$ gram ürün beklerken, $12$ gram ürün elde etmişiz.
Cevap B seçeneğidir.
