Bir öğrenci laboratuvarda etanolün yanma tepkimesini inceliyor. $C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$ denklemine göre 46 gram etanolün tamamen yanması sonucu açığa çıkan $CO_2$ gazı normal koşullarda kaç litre olur? (C:12, H:1, O:16)
A) 11,2Sevgili öğrenciler, bu soruda etanolün yanma tepkimesi üzerinden mol kavramı ve gazların hacim ilişkisini kullanarak bir hesaplama yapacağız. Adım adım ilerleyelim:
1. Adım: Etanolün ($C_2H_5OH$) mol kütlesini (MA) hesaplayalım.
Mol kütlesi, bir maddenin 1 molünün gram cinsinden kütlesidir. Etanolün formülü $C_2H_5OH$ olduğuna göre, atom kütlelerini kullanarak hesaplayalım:
Karbon (C): 2 tane $\times$ 12 g/mol = 24 g/mol
Hidrojen (H): 5 + 1 = 6 tane $\times$ 1 g/mol = 6 g/mol
Oksijen (O): 1 tane $\times$ 16 g/mol = 16 g/mol
Toplam mol kütlesi ($MA_{C_2H_5OH}$) = $24 + 6 + 16 = 46$ g/mol.
2. Adım: Verilen 46 gram etanolün kaç mol olduğunu bulalım.
Mol sayısı ($n$), kütle ($m$) ve mol kütlesi ($MA$) arasındaki ilişki $n = \frac{m}{MA}$ formülüyle ifade edilir.
Verilen etanol kütlesi $m = 46$ gram ve mol kütlesi $MA = 46$ g/mol olduğuna göre:
$n_{C_2H_5OH} = \frac{46 \text{ g}}{46 \text{ g/mol}} = 1 \text{ mol}$
Yani, 46 gram etanol 1 moldür.
3. Adım: Tepkime denklemindeki mol oranlarını kullanarak kaç mol $CO_2$ oluştuğunu belirleyelim.
Tepkime denklemi bize reaktanlar ve ürünler arasındaki mol oranlarını verir:
$C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$
Bu denkleme göre, 1 mol $C_2H_5OH$ yandığında 2 mol $CO_2$ oluşur.
Bizim elimizde 1 mol $C_2H_5OH$ olduğuna göre, oluşacak $CO_2$ mol sayısı:
$1 \text{ mol } C_2H_5OH \rightarrow 2 \text{ mol } CO_2$
Yani, 2 mol $CO_2$ gazı açığa çıkar.
4. Adım: Oluşan $CO_2$ gazının normal koşullarda kaç litre hacim kapladığını hesaplayalım.
Normal koşullarda (0°C sıcaklık ve 1 atmosfer basınç), 1 mol ideal gaz 22.4 litre hacim kaplar. Bu bilgi, gaz hacmi hesaplamalarında temel bir kuraldır.
Bizim 2 mol $CO_2$ gazımız olduğuna göre:
$1 \text{ mol } CO_2 \text{ gazı } \rightarrow 22.4 \text{ L}$
$2 \text{ mol } CO_2 \text{ gazı } \rightarrow X \text{ L}$
Doğru orantı kurarsak:
$X = 2 \times 22.4 \text{ L} = 44.8 \text{ L}$
Sonuç olarak, 46 gram etanolün tamamen yanması sonucu normal koşullarda 44.8 litre $CO_2$ gazı açığa çıkar.
Cevap C seçeneğidir.
