Aşağıdaki tepkimeler ve standart oluşum entalpileri ($\Delta H_f^\circ$) verilmiştir:
$C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(s) \quad \Delta H_{tepkime}^\circ = -1411 \text{ kJ}$
Standart oluşum entalpileri:
$\Delta H_f^\circ (CO_2(g)) = -393 \text{ kJ/mol}$
$\Delta H_f^\circ (H_2O(s)) = -285 \text{ kJ/mol}$
Buna göre, $C_2H_4(g)$'ın standart oluşum entalpisi ($\Delta H_f^\circ$) kaç kJ/mol'dür?
A) $-52$
B) $+52$
C) $-227$
D) $+227$
E) $-337$
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, bir tepkimenin standart entalpi değişimi ($\Delta H_{tepkime}^\circ$) ve bazı bileşiklerin standart oluşum entalpileri ($\Delta H_f^\circ$) verilmiş. Bizden istenen ise, tepkimede yer alan bir diğer bileşiğin standart oluşum entalpisini bulmak. Bu tür soruları çözmek için termokimyadaki temel bir formülü kullanacağız.
- Adım 1: Temel Formülü Hatırlayalım
- Bir tepkimenin standart entalpi değişimi, ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamından, girenlerin standart oluşum entalpileri toplamının çıkarılmasıyla bulunur. Formül şu şekildedir:
$\Delta H_{tepkime}^\circ = \sum n \Delta H_f^\circ (\text{ürünler}) - \sum m \Delta H_f^\circ (\text{girenler})$
Burada $n$ ve $m$, tepkime denklemindeki stokiyometrik (katsayı) oranları temsil eder.
- Adım 2: Verilenleri ve İsteneni Belirleyelim
- Tepkime denklemi: $C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(s)$
- Tepkime entalpisi: $\Delta H_{tepkime}^\circ = -1411 \text{ kJ}$
- Ürünlerin standart oluşum entalpileri:
- $\Delta H_f^\circ (CO_2(g)) = -393 \text{ kJ/mol}$
- $\Delta H_f^\circ (H_2O(s)) = -285 \text{ kJ/mol}$
- Girenlerin standart oluşum entalpileri:
- $\Delta H_f^\circ (O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol}$ (Elementler standart hallerinde oluşum entalpileri sıfırdır.)
- $\Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) = ?$ (Bu değeri bulmamız gerekiyor.)
- Adım 3: Formüldeki Değerleri Yerine Yazalım
- Formülü tepkimemize uyarlayalım:
$\Delta H_{tepkime}^\circ = [2 \times \Delta H_f^\circ (CO_2(g)) + 2 \times \Delta H_f^\circ (H_2O(s))] - [1 \times \Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) + 3 \times \Delta H_f^\circ (O_2(g))]$
Şimdi bilinen değerleri yerine yazalım:
$-1411 \text{ kJ} = [2 \times (-393 \text{ kJ/mol}) + 2 \times (-285 \text{ kJ/mol})] - [1 \times \Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) + 3 \times (0 \text{ kJ/mol})]$
- Adım 4: Ürünlerin Toplam Oluşum Entalpisini Hesaplayalım
- Ürünler kısmını hesaplayalım:
$2 \times (-393 \text{ kJ/mol}) = -786 \text{ kJ}$
$2 \times (-285 \text{ kJ/mol}) = -570 \text{ kJ}$
Ürünlerin toplamı: $(-786 \text{ kJ}) + (-570 \text{ kJ}) = -1356 \text{ kJ}$
- Adım 5: Girenlerin Toplam Oluşum Entalpisini Hesaplayalım (Kısmen)
- Girenler kısmını hesaplayalım:
$1 \times \Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) + 3 \times (0 \text{ kJ/mol}) = \Delta H_f^\circ (C_2H_4(g))$
- Adım 6: Bilinmeyeni Bulmak İçin Denklemi Çözelim
- Şimdi tüm değerleri ana denkleme geri koyalım:
$-1411 \text{ kJ} = (-1356 \text{ kJ}) - \Delta H_f^\circ (C_2H_4(g))$
$\Delta H_f^\circ (C_2H_4(g))$'ı yalnız bırakmak için denklemi yeniden düzenleyelim:
$\Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) = -1356 \text{ kJ} + 1411 \text{ kJ}$
$\Delta H_f^\circ (C_2H_4(g)) = +55 \text{ kJ/mol}$
- Adım 7: Sonucu Seçeneklerle Karşılaştıralım
- Hesaplamalarımız sonucunda $C_2H_4(g)$'ın standart oluşum entalpisi $+55 \text{ kJ/mol}$ olarak bulunmuştur. Seçeneklere baktığımızda, bu değere en yakın olan seçenek B) $+52 \text{ kJ/mol}$'dür. Kimya problemlerinde, verilen değerlerdeki küçük yuvarlamalar nedeniyle sonuçlar seçeneklere tam olarak uymayabilir, ancak en yakın değeri seçmek doğru yaklaşımdır.
Cevap B seçeneğidir.
