Bir deneyde 32 gram metan gazının (CH₄) tamamen yanması sağlanıyor. Bu tepkime ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Tepkime sonucu 44 gram CO₂ oluşur
B) Tepkime için 128 gram O₂ gerekir
C) Tepkime ekzotermiktir
D) Tepkime sonucu 72 gram H₂O oluşur
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruyu çözmek için kimyasal tepkimeleri denkleştirme, mol kavramı ve stokiyometri bilgilerimizi kullanacağız. Adım adım ilerleyelim ve bu sorunun üstesinden gelelim!
- 1. Adım: Tepkime Denklemini Yazma ve Denkleştirme
- Metan gazının ($CH_4$) yanması demek, oksijen ($O_2$) ile tepkimeye girerek karbondioksit ($CO_2$) ve su ($H_2O$) oluşturması demektir. İlk olarak tepkime denklemini yazalım ve denkleştirelim:
- $CH_4(g) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + H_2O(g)$
- Şimdi denklemi denkleştirelim:
- Karbon (C) atomları eşit (1 tane solda, 1 tane sağda).
- Hidrojen (H) atomları: Solda 4 tane, sağda 2 tane. Sağdaki $H_2O$'nun başına 2 katsayısını getirerek eşitleyelim:
- $CH_4(g) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g)$
- Oksijen (O) atomları: Sağda $CO_2$'den 2 tane, $2H_2O$'dan $2 \times 1 = 2$ tane olmak üzere toplam 4 tane. Soldaki $O_2$'nin başına 2 katsayısını getirerek eşitleyelim:
- Denkleşmiş tepkime denklemi: $CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g)$
- 2. Adım: Mol Kütlelerini (M) Hesaplama
- Tepkimede yer alan maddelerin mol kütlelerini hesaplayalım. (C: 12 g/mol, H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)
- $M_{CH_4} = 1 \times 12 + 4 \times 1 = 16$ g/mol
- $M_{O_2} = 2 \times 16 = 32$ g/mol
- $M_{CO_2} = 1 \times 12 + 2 \times 16 = 44$ g/mol
- $M_{H_2O} = 2 \times 1 + 1 \times 16 = 18$ g/mol
- 3. Adım: Başlangıç Maddesinin Mol Sayısını Bulma
- Bize 32 gram metan gazı ($CH_4$) verildi. Mol sayısını ($n$) hesaplayalım:
- $n_{CH_4} = \text{kütle} / M_{CH_4} = 32 \text{ g} / 16 \text{ g/mol} = 2 \text{ mol}$
- Yani, tepkimeye 2 mol metan gazı giriyor.
- 4. Adım: Stokiyometri Kullanarak Diğer Maddelerin Miktarını Bulma
- Denkleşmiş tepkimeye göre katsayılar mol oranlarını verir:
- 1 mol $CH_4$ tepkimeye girdiğinde:
- 2 mol $O_2$ harcanır.
- 1 mol $CO_2$ oluşur.
- 2 mol $H_2O$ oluşur.
- Bizim elimizde 2 mol $CH_4$ olduğuna göre, tüm miktarları 2 ile çarpmalıyız:
- Harcanan $O_2$ miktarı: $2 \times 2 \text{ mol} = 4 \text{ mol}$
- Oluşan $CO_2$ miktarı: $2 \times 1 \text{ mol} = 2 \text{ mol}$
- Oluşan $H_2O$ miktarı: $2 \times 2 \text{ mol} = 4 \text{ mol}$
- 5. Adım: Seçenekleri Değerlendirme
- Şimdi bulduğumuz mol sayılarını kullanarak seçeneklerdeki ifadelerin doğru olup olmadığını kontrol edelim:
- A) Tepkime sonucu 44 gram $CO_2$ oluşur
- Oluşan $CO_2$ mol sayısı 2 moldür. Kütlesini hesaplayalım:
- Kütle $CO_2 = n_{CO_2} \times M_{CO_2} = 2 \text{ mol} \times 44 \text{ g/mol} = 88 \text{ g}$
- İfade 44 gram $CO_2$ oluştuğunu söylüyor, ancak biz 88 gram bulduk. Bu ifade yanlıştır.
- B) Tepkime için 128 gram $O_2$ gerekir
- Harcanan $O_2$ mol sayısı 4 moldür. Kütlesini hesaplayalım:
- Kütle $O_2 = n_{O_2} \times M_{O_2} = 4 \text{ mol} \times 32 \text{ g/mol} = 128 \text{ g}$
- Bu ifade doğrudur.
- C) Tepkime ekzotermiktir
- Yanma tepkimeleri, genellikle ısı açığa çıkaran (ekzotermik) tepkimelerdir. Metan gazının yanması da büyük miktarda ısı açığa çıkarır.
- Bu ifade doğrudur.
- D) Tepkime sonucu 72 gram $H_2O$ oluşur
- Oluşan $H_2O$ mol sayısı 4 moldür. Kütlesini hesaplayalım:
- Kütle $H_2O = n_{H_2O} \times M_{H_2O} = 4 \text{ mol} \times 18 \text{ g/mol} = 72 \text{ g}$
- Bu ifade doğrudur.
Yanlış olan ifade A seçeneğidir.
Cevap A seçeneğidir.
