0,4 mol Ca ve 0,3 mol O₂ elementlerinden en fazla kaç gram CaO elde edilir?
(Ca:40 g/mol, O:16 g/mol)
Bu soruda, kimyasal bir tepkimede sınırlayıcı bileşeni bularak ne kadar ürün elde edebileceğimizi hesaplayacağız. Adım adım ilerleyelim ve bu tür problemleri nasıl çözeceğimizi öğrenelim.
Öncelikle, kalsiyum ($Ca$) ve oksijen ($O_2$) elementlerinin tepkimeye girerek kalsiyum oksit ($CaO$) oluşturduğu tepkimeyi yazmalıyız. Kimyasal tepkimelerde atom sayıları korunur, bu yüzden denklemi denkleştirmemiz gerekir.
Denkleşmemiş tepkime: $Ca(k) + O_2(g) \rightarrow CaO(k)$
Denkleştirilmiş tepkime: $2Ca(k) + O_2(g) \rightarrow 2CaO(k)$
Bu denklem bize $2$ mol kalsiyumun, $1$ mol oksijen ile tepkimeye girerek $2$ mol kalsiyum oksit oluşturduğunu gösterir.
Elimizde $0,4$ mol $Ca$ ve $0,3$ mol $O_2$ var. Hangi maddenin tepkimeyi ilk bitireceğini (sınırlayıcı bileşen) bulmalıyız, çünkü oluşan ürün miktarı bu maddeye bağlıdır.
Denkleştirilmiş tepkimeye göre, $2$ mol $Ca$ için $1$ mol $O_2$ gerekir. Yani $Ca$'nın yarısı kadar $O_2$ gereklidir.
Eğer elimizdeki $0,4$ mol $Ca$'nın tamamı tepkimeye girseydi, $0,4 \text{ mol } Ca \times \frac{1 \text{ mol } O_2}{2 \text{ mol } Ca} = 0,2 \text{ mol } O_2$ gerekirdi.
Bizim elimizde $0,3$ mol $O_2$ var. Gerekenden ($0,2$ mol) daha fazla $O_2$ olduğu için, $O_2$ artan maddedir.
Bu durumda, $Ca$ sınırlayıcı bileşendir. Yani tepkime $Ca$ bittiğinde duracaktır.
Sınırlayıcı bileşen $Ca$ olduğu için, ne kadar $CaO$ oluşacağını $Ca$ miktarına göre hesaplayacağız.
Denkleştirilmiş tepkimeye göre, $2$ mol $Ca$'dan $2$ mol $CaO$ oluşur. Bu, $Ca$ ve $CaO$ arasındaki mol oranının $1:1$ olduğu anlamına gelir.
Elimizdeki $0,4$ mol $Ca$ tamamen tepkimeye girdiğinde, $0,4 \text{ mol } Ca \times \frac{2 \text{ mol } CaO}{2 \text{ mol } Ca} = 0,4 \text{ mol } CaO$ oluşur.
Şimdi $0,4$ mol $CaO$'nun kaç gram geldiğini bulmalıyız. Bunun için $CaO$'nun molar kütlesini hesaplamamız gerekiyor.
Verilen atom kütleleri: $Ca: 40 \text{ g/mol}$, $O: 16 \text{ g/mol}$.
$CaO$'nun molar kütlesi: $M_{CaO} = M_{Ca} + M_O = 40 \text{ g/mol} + 16 \text{ g/mol} = 56 \text{ g/mol}$.
Kütle ($m$) = Mol sayısı ($n$) $\times$ Molar kütle ($M$).
$m_{CaO} = 0,4 \text{ mol} \times 56 \text{ g/mol} = 22,4 \text{ gram}$.
Bu adımları takip ederek, $0,4$ mol $Ca$ ve $0,3$ mol $O_2$ elementlerinden en fazla $22,4$ gram $CaO$ elde edileceğini bulduk.
Cevap B seçeneğidir.
