10. sınıf kimya 2. dönem 1. yazılı 4. senaryo meb Test 1

Şekildeki gibi bir deney düzeneğinde, $X$ gazı ve $Y$ gazı aynı anda tüpün zıt uçlarından gönderiliyor. Gazlar, tüpün orta noktasından $HCl$ gazı gönderilen uca daha yakın bir noktada karşılaşıyor ve reaksiyona giriyorlar. Buna göre, $X$ ve $Y$ gazları aşağıdakilerden hangisi olabilir? ($H:1, C:12, N:14, O:16, S:32, Cl:35.5$)

A) $X: NH_3$, $Y: HCl$

B) $X: CH_4$, $Y: H_2S$

C) $X: O_2$, $Y: CO_2$

D) $X: H_2$, $Y: He$

E) $X: CO_2$, $Y: N_2$

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, gazların yayılma hızları (difüzyon veya efüzyon) ile ilgili temel bir prensibi, Graham Yasası'nı kullanacağız. Gazların yayılma hızları, molekül ağırlıklarıyla ters orantılıdır. Yani, daha hafif gazlar daha hızlı yayılırken, daha ağır gazlar daha yavaş yayılır.

• 1. Graham Yasası'nı Hatırlayalım:

  Bir gazın yayılma hızı (rate), molekül kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır. Matematiksel olarak bunu şu şekilde ifade edebiliriz:

  $Rate \propto \frac{1}{\sqrt{M}}$

  Burada $M$, gazın molar kütlesidir. Bu, molar kütlesi küçük olan gazların daha hızlı hareket edeceği anlamına gelir.

• 2. Gazların Karşılaşma Noktasını Yorumlayalım:

  Soruda, gazların "tüpün orta noktasından $HCl$ gazı gönderilen uca daha yakın bir noktada karşılaştığı" belirtiliyor. Bu ifade iki önemli bilgi içerir:

  • Deneyde kullanılan gazlardan biri $HCl$ gazıdır. Seçeneklere baktığımızda, sadece A seçeneğinde $HCl$ gazı bulunmaktadır. Bu durumda $Y$ gazı $HCl$'dir.
  • Karşılaşma noktası, $HCl$ gazının (yani $Y$ gazının) gönderildiği uca daha yakındır. Bu ne anlama gelir? Eğer karşılaşma noktası $Y$ gazının gönderildiği uca daha yakınsa, $Y$ gazı $X$ gazına göre daha kısa bir mesafe katetmiştir.

  Aynı sürede $Y$ gazı daha kısa, $X$ gazı ise daha uzun mesafe katettiğine göre, $X$ gazı $Y$ gazından daha hızlı yayılmıştır ($Rate_X > Rate_Y$).

• 3. Hız ve Molar Kütle İlişkisini Kuralım:

  Graham Yasası'na göre, daha hızlı olan gazın molar kütlesi daha küçük olmalıdır. $Rate_X > Rate_Y$ olduğu için, $X$ gazının molar kütlesi $Y$ gazının molar kütlesinden daha küçük olmalıdır ($M_X < M_Y$).

• 4. Seçenekleri İnceleyelim:

  Yukarıdaki adımlardan, deneyde $HCl$ gazının kullanıldığını ve $M_X < M_Y$ koşulunun sağlanması gerektiğini anladık. Sadece A seçeneği $HCl$ gazını içermektedir:

  A) $X: NH_3$, $Y: HCl$

  Şimdi bu gazların molar kütlelerini hesaplayalım:

  • $X: NH_3$ için molar kütle ($M_{NH_3}$):
    $M_{NH_3} = (1 \times N) + (3 \times H) = (1 \times 14) + (3 \times 1) = 14 + 3 = 17 \ g/mol$
  • $Y: HCl$ için molar kütle ($M_{HCl}$):
    $M_{HCl} = (1 \times H) + (1 \times Cl) = (1 \times 1) + (1 \times 35.5) = 1 + 35.5 = 36.5 \ g/mol$
• 5. Koşulu Kontrol Edelim:

  Bulduğumuz molar kütleleri $M_X < M_Y$ koşuluyla karşılaştıralım:

  $17 \ g/mol < 36.5 \ g/mol$

  Bu koşul sağlanmaktadır. Ayrıca, amonyak ($NH_3$) ve hidroklorik asit ($HCl$) gazları reaksiyona girerek beyaz bir katı olan amonyum klorür ($NH_4Cl$) oluşturur. Bu, gaz difüzyon deneylerinde sıkça gözlemlenen klasik bir reaksiyondur.

Bu nedenle, verilen koşulları sağlayan gazlar $NH_3$ ve $HCl$'dir.

Cevap A seçeneğidir.