Mol kavramı ile ilgili sorular ve çözümleri Test 1

X₂(g) + 3Y₂(g) → 2XY₃(g) reaksiyonuna göre, normal koşullarda 8,96 L hacim kaplayan XY₃ gazı elde etmek için kaç gram Y₂ gazı gerekir? (Y: 1 g/mol)

A) 0,6
B) 1,2
C) 2,4
D) 3,6

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için adım adım ilerleyelim ve kimyasal reaksiyonlardaki miktar ilişkilerini (stoikiyometriyi) ve gazların özelliklerini birlikte inceleyelim. Hazırsanız başlayalım!

• Adım 1: Normal Koşullarda Gaz Hacmi ve Mol Sayısı İlişkisini Anlayalım

Normal koşullar (N.K.) denildiğinde, sıcaklığın $0^\circ C$ ($273,15 K$) ve basıncın $1 \text{ atm}$ olduğu durum anlaşılır. Bu koşullarda, ideal bir gazın $1 \text{ mol}$'ü $22,4 \text{ L}$ hacim kaplar. Bu bilgi, gazın mol sayısını hacminden veya hacmini mol sayısından bulmamızı sağlar.

Soruda $8,96 \text{ L}$ hacim kaplayan $XY_3$ gazı olduğu belirtiliyor. Bu gazın mol sayısını bulalım:

Mol sayısı $(n) = \frac{\text{Hacim}}{\text{Molar Hacim}}$

$n_{XY_3} = \frac{8,96 \text{ L}}{22,4 \text{ L/mol}} = 0,4 \text{ mol}$

Demek ki, reaksiyon sonucunda $0,4 \text{ mol } XY_3$ gazı elde edilmiştir.

• Adım 2: Kimyasal Denklem Üzerinden Mol Oranlarını Belirleyelim

Verilen kimyasal reaksiyon denklemi şöyledir:

$X_2(g) + 3Y_2(g) \rightarrow 2XY_3(g)$

Bu denklem bize reaksiyona giren ve oluşan maddeler arasındaki mol oranlarını verir. Denkleme göre:

• $1 \text{ mol } X_2$ gazı ile $3 \text{ mol } Y_2$ gazı tepkimeye girer.
• Bu tepkime sonucunda $2 \text{ mol } XY_3$ gazı oluşur.

Bizim $0,4 \text{ mol } XY_3$ elde ettiğimizi biliyoruz. Şimdi $0,4 \text{ mol } XY_3$ elde etmek için ne kadar $Y_2$ gazına ihtiyaç duyulduğunu bulalım. Oran orantı kurabiliriz:

$2 \text{ mol } XY_3$ oluştuğunda $3 \text{ mol } Y_2$ harcanıyorsa,

$0,4 \text{ mol } XY_3$ oluştuğunda $n_{Y_2}$ mol $Y_2$ harcanır.

$n_{Y_2} = \frac{0,4 \text{ mol } XY_3 \times 3 \text{ mol } Y_2}{2 \text{ mol } XY_3}$

$n_{Y_2} = \frac{1,2}{2} = 0,6 \text{ mol}$

Yani, $0,4 \text{ mol } XY_3$ elde etmek için $0,6 \text{ mol } Y_2$ gazı gereklidir.

• Adım 3: $Y_2$ Gazının Molar Kütlesini Hesaplayalım

Soruda $Y$ elementinin atom kütlesi $1 \text{ g/mol}$ olarak verilmiştir. $Y_2$ gazı, iki tane $Y$ atomundan oluştuğu için molar kütlesi (molekül ağırlığı) şu şekilde hesaplanır:

$M_{Y_2} = 2 \times M_Y = 2 \times 1 \text{ g/mol} = 2 \text{ g/mol}$

• Adım 4: Gerekli $Y_2$ Gazının Kütlesini Hesaplayalım

Şimdi $0,6 \text{ mol } Y_2$ gazının kaç gram olduğunu bulabiliriz. Mol sayısı, kütle ve molar kütle arasındaki ilişki şöyledir:

Kütle $(m) = \text{Mol sayısı} (n) \times \text{Molar Kütle} (M)$

$m_{Y_2} = 0,6 \text{ mol} \times 2 \text{ g/mol}$

$m_{Y_2} = 1,2 \text{ g}$

Sonuç olarak, normal koşullarda $8,96 \text{ L}$ hacim kaplayan $XY_3$ gazı elde etmek için $1,2 \text{ gram } Y_2$ gazı gerekir.

Cevap B seçeneğidir.