AYT kimya konu anlatımı Test 2

Bir öğrenci laboratuvarda 0,1 M 200 mL HCl çözeltisi ile 0,1 M 300 mL NaOH çözeltisini karıştırıyor. Oluşan çözeltinin pH'ı kaçtır? (log2=0,3)

A) 1
B) 2
C) 12
D) 13

Sevgili öğrenciler, bu tür asit-baz karıştırma sorularında adım adım ilerlemek, doğru sonuca ulaşmanın en güvenilir yoludur. Hadi birlikte bu soruyu çözelim!

• Adım 1: Başlangıç Mol Sayılarını Hesaplayalım.

  Öncelikle, karıştırılan asit ve bazın başlangıç mol sayılarını bulmamız gerekiyor. Mol sayısı (n), derişim (M) ile hacmin (V) çarpımına eşittir ($n = M \times V$). Hacimleri litreye çevirmeyi unutmayalım.

  HCl için:

  $V_{HCl} = 200 \text{ mL} = 0,2 \text{ L}$

  $n_{HCl} = 0,1 \text{ M} \times 0,2 \text{ L} = 0,02 \text{ mol}$

  NaOH için:

  $V_{NaOH} = 300 \text{ mL} = 0,3 \text{ L}$

  $n_{NaOH} = 0,1 \text{ M} \times 0,3 \text{ L} = 0,03 \text{ mol}$

• Adım 2: Nötralleşme Tepkimesini Yazalım ve Artan Maddeyi Bulalım.

  HCl kuvvetli bir asit, NaOH ise kuvvetli bir bazdır. Karıştırıldıklarında nötralleşme tepkimesi gerçekleşir:

  $HCl(aq) + NaOH(aq) \rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l)$

  Tepkimeye göre 1 mol HCl, 1 mol NaOH ile tepkimeye girer. Başlangıç mol sayılarına baktığımızda:

  $0,02 \text{ mol}$ HCl

  $0,03 \text{ mol}$ NaOH

  Görüldüğü gibi, HCl'nin mol sayısı daha azdır, bu yüzden HCl sınırlayıcı bileşendir ve tamamen tükenir. NaOH ise artan maddedir.

• Adım 3: Artan Maddenin Mol Sayısını Hesaplayalım.

  Tepkimeye giren HCl miktarı kadar NaOH harcanacaktır. Artan NaOH mol sayısını bulalım:

  Tepkimeye giren NaOH mol sayısı = $0,02 \text{ mol}$ (HCl ile aynı)

  Artan NaOH mol sayısı = Başlangıç NaOH mol sayısı - Tepkimeye giren NaOH mol sayısı

  $n_{artan \ NaOH} = 0,03 \text{ mol} - 0,02 \text{ mol} = 0,01 \text{ mol}$

  Çözeltide $0,01 \text{ mol}$ NaOH artmıştır. NaOH kuvvetli bir baz olduğu için tamamen iyonlaşır ve $0,01 \text{ mol}$ $OH^-$ iyonu oluşturur.

• Adım 4: Oluşan Çözeltinin Toplam Hacmini Bulalım.

  İki çözelti karıştırıldığı için son çözeltinin hacmi, başlangıç hacimlerinin toplamıdır.

  $V_{toplam} = V_{HCl} + V_{NaOH} = 200 \text{ mL} + 300 \text{ mL} = 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L}$

• Adım 5: Artan Maddenin Derişimini Hesaplayalım.

  Artan $OH^-$ iyonlarının derişimini (molaritesini) bulalım:

  $[OH^-] = \frac{n_{artan \ OH^-}}{V_{toplam}} = \frac{0,01 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,02 \text{ M}$

• Adım 6: Çözeltinin pOH Değerini Hesaplayalım.

  Derişimi bulduğumuza göre, $pOH$ değerini hesaplayabiliriz. $pOH = -log[OH^-]$ formülünü kullanırız.

  $[OH^-] = 0,02 \text{ M} = 2 \times 10^{-2} \text{ M}$

  $pOH = -log(2 \times 10^{-2})$

  $pOH = -(log2 + log10^{-2})$

  $pOH = -(log2 - 2)$

  Bize $log2 = 0,3$ olarak verilmiş.

  $pOH = -(0,3 - 2) = -(-1,7) = 1,7$

• Adım 7: Çözeltinin pH Değerini Hesaplayalım.

  Son olarak, $pH$ ve $pOH$ arasındaki ilişkiyi ($pH + pOH = 14$) kullanarak çözeltinin $pH$ değerini bulalım.

  $pH = 14 - pOH$

  $pH = 14 - 1,7 = 12,3$

  Seçeneklere baktığımızda, $12,3$ değerine en yakın olan seçenek $12$'dir.

Cevap C seçeneğidir.