Gönderideki Kimyasal Tepkime Hesaplama Soruları
Merhaba Meva, paylaşmış olduğunuz görseldeki sorular entalpi hesaplamalarıyla ilgilidir. Soruları çözmek için aşağıdaki yöntemleri uygulayabiliriz:
1. Entalpi Değeri Hesaplama (İlk Soru)
Tepkime:
İlk olarak bu tepkiyi çözmek için verilen entalpi değişimlerini kullanabiliriz:
Tepkimeler arasında N karışımı:
- I. Tepkime Enthalpisi:\Delta H = 33,85 \, \text{kJ}
Calculated Inputs generated by using numeric reduction calculation done
-*
Sorunuzu çözmek için tez ve öneri kısımlarındaki verilerin daha detaylı bir açıklaması üzerinden ilerleyeceğim.
Ancak yukardajki entalpike sağ aumento nto
Görseldeki 1. Sorunun Çözümü:
Soru:
1.
I. \frac{1}{2}\text{N}_2(\text{g}) + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{NO}(\text{g})\ \ \ \Delta H = +33{,}85\ \text{kJ}
II. 2\text{NO}(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\text{NO}_2(\text{g})\ \ \ \Delta H = -112{,}5\ \text{kJ}
Bu tepkimeler ve entalpi değerleri bilindiğine göre:
tepkimesinin entalpisi kaç kJ’dür?
Çözüm Adımları:
Verilen Tepkimeleri Analiz Edelim:
- Birinci tepkime:\frac{1}{2}\text{N}_2(\text{g}) + \frac{1}{2}\text{O}_2(\text{g}) \rightarrow \text{NO}(\text{g}) \qquad \Delta H_1 = +33{,}85\,\text{kJ}
- İkinci tepkime:2\text{NO}(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightarrow 2\text{NO}_2(\text{g}) \qquad \Delta H_2 = -112{,}5\,\text{kJ}
Ancak biz \text{NO}_2 oluşumunu 1 mol için istiyoruz. İkinci tepkimeyi 0.5 ile çarpalım:
Tepkimeleri Topladıktan Sonra:
Aşamaları yazalım:
Toplayalım:
Sol:
Sağ:
$\text{NO}$lar sadeleşir:
Sonuç:
Toplam entalpi:
Cevap:
\boxed{-22{,}4\,\text{kJ}}
Yani,
Her aşamada toplama ve denkleştirme yaptık, isterseniz diğer soruları da adım adım çözebilirim!
Bu tepkimeler ve tepkimelerin entalpi değerleriyle ilgili soruların ayrıntılı çözümü
İçindekiler
- 1. Soru: NO(g) Oluşum Entalpisi Hesabı
- 2. Soru: C₂H₅OH Yanma Enerjisi Hesabı
- 3. Soru: CH₃OH Sıvısının Standart Molar Oluşum Entalpisi
- Özet Tablo ile Sonuçlar
- Kısa Genel Değerlendirme
1. Soru: NO(g) Oluşum Entalpisi Hesabı
Verilen Tepkimeler:
- \frac{1}{2} N_2(g) + O_2(g) \rightarrow NO_2(g) \Delta H_1 = +33.85\, \text{kJ}
- 2 NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2 NO_2(g) \Delta H_2 = -112.5\, \text{kJ}
İstenen Denklem:
NO(g) \rightarrow \frac{1}{2}N_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g)
Veya tersten:
\frac{1}{2}N_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow NO(g)
Standart oluşum entalpisi genellikle yukardaki terim ile ifade edilir.
Hess Yasası Kullanımı:
Önce verilenleri yazalım ve \Delta H’leri uygun şekilde toplayalım.
-
\frac{1}{2}N_2 + O_2 \rightarrow NO_2 (+33.85 kJ)
-
2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2 (-112.5 kJ)
-
tepkimeyi -1/2 ile çarpalım ki sağda NO oluşsun:
\Big[2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2\Big]\cdot\Big(-\frac{1}{2}\Big)
-1\times NO - \frac{1}{2}O_2 \rightarrow -1\times NO_2 (\frac{1}{2} \times 112.5 = +56.25 kJ)
Şimdi tepkimeleri toplayalım:
1. Tepkime:
\frac{1}{2}N_2(g) + O_2(g) \rightarrow NO_2(g) +33.85\, \text{kJ}
-1/2 ile Çarpılmış 2. Tepkime:
-NO(g) - \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow -NO_2(g) +56.25\, \text{kJ}
Toplam:
Sol taraf: \frac{1}{2}N_2(g) + O_2(g) + NO_2(g)
Sağ taraf: NO_2(g) + NO(g) + \frac{1}{2}O_2(g)
NO_2(g)'ler sadeleşir:
\frac{1}{2}N_2(g) + O_2(g) \rightarrow NO_2(g)
-NO(g) - \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow -NO_2(g)
Toplam:
\frac{1}{2}N_2(g) + O_2(g) - NO(g) - \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow
NO_2(g) - NO_2(g)
Sol taraf: \frac{1}{2}N_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) - NO(g)
Yani:
\frac{1}{2}N_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow NO(g)
Toplam entalpi değişimi:
33.85 + 56.25 = 90.1 \text{ kJ}
CEVAP 1:
NO(g)'un oluşum entalpisi:
2. Soru: 9,2 Gram C₂H₅OH(s)'un Yanmasıyla Açığa Çıkan Enerji
Verilen Tepkimeler:
- C(k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \Delta H_1 = -393.5\, \text{kJ}
- 2C(k) + 3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow C_2H_5OH(s) \Delta H_2 = -276.98\, \text{kJ}
- H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(s) \Delta H_3 = -285.8\, \text{kJ}
C₂H₅OH(s)'un yanma denklemi:
Hess Yasası ile Hesap:
Gerekli tepkimeleri toplamak için tepkimeyi kurallara uygun olarak yönlendirmeliyiz.
C₂H₅OH(s)’un yanışı için:
- C_2H_5OH(s)'un ürünlerde çıkmasını istiyoruz, dolayısıyla ikinci reaksiyonu ters çevireceğiz.
Denklem Kurulumu
-
2C(k) + 3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow C_2H_5OH(s) (\Delta H_2 = -276.98 kJ)
=> Ters çevirirsek: C_2H_5OH(s) \rightarrow 2C(k) + 3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) (+\!276.98 kJ) -
C(k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) (-393.5 kJ) 2 \times Alıyoruz
- 2C(k) + 2O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) (2 \times -393.5 = -787 kJ)
- H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(s) (-285.8 kJ) 3 \times Alıyoruz
- 3H_2(g) + \frac{3}{2}O_2(g) \rightarrow 3 H_2O(s) (3 \times -285.8 = -857.4 kJ)
Şimdi toplama:
Hepsini toplayınca:
Sol: C_2H_5OH(s) + 2C(k) + 3H_2(g) + 2O_2(g) + 3H_2(g) + \frac{3}{2}O_2(g)
Sağ: 2C(k) + 3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) + 2CO_2(g) + 3 H_2O(s)
Tarafları sadeleştir:
- 2C(k) ve 3H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) hem sol hem sağda olduğu için sadeleşir.
Kalan:
Sol: C_2H_5OH(s) + 2O_2(g) + \frac{3}{2}O_2(g)
2O_2(g) + \frac{3}{2}O_2(g) = \frac{7}{2}O_2(g)
Ama dikkat, başta sol tarafta C_2H_5OH(s) var, ürünlerde ise 2CO_2 ve 3H_2O(s) elde ettik.
Bir kontrol:
- C_2H_5OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(s) yapmamız gerekiyor.
- Toplam oksijen: \frac{1}{2}O_2 + 2O_2 + \frac{3}{2}O_2 = \frac{4}{2}O_2 + \frac{3}{2}O_2 = 2O_2 + 1.5O_2= 3.5O_2
Ancak C_2H_5OH(s) + 3.5O_2(g) \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O(s) olur.
O zaman bunlar toplandığında çıkan denklem:
Ama soruda C_2H_5OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(s) istiyor.
Demek ki verilen reaksiyona göre O_2’yi uygun şekilde ayarlamamız lazım.
Yani, aşağıdaki tepkimeleri topladığımızda oluşan denklemin entalpisi yakma tepkimesinin entalpisidir.
Toplam entalpi değişimini bulalım:
Bu, C₂H₅OH(s)’un 1 molünün yanmasında açığa çıkan enerjidir.
Mol Hesabı: C₂H₅OH Kaç Mol?
Molekül kütlesi:
C_2H_5OH: 2\times12 + 6\times1 + 16 = 24 + 6 + 16 = 46 g/mol
9.2 gram,
Açığa çıkan enerji:
CEVAP 2:
9,2 gram C₂H₅OH(s) yakıldığında açığa çıkan enerji:
3. Soru: CH₃OH Sıvısının Standart Molar Oluşum Entalpisi
Verilen Denklem ve Entalpi Değerleri:
- 2CH_3OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 4H_2O(s) (\Delta H_1 = -1392.8 kJ)
- C(k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) (\Delta H_2 = -393.5 kJ)
- H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g) (\Delta H_3 = -241.8 kJ)
- H_2O(s) \rightarrow H_2O(g) (\Delta H_4 = +44 kJ)
İstenen: \ce{CH3OH(s)}'in standart molar oluşum entalpisi
Aşamalar
Oluşum Denklemi:
C(k) + 2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CH_3OH(s)
Hess yasasına göre tepkimeleri uygun şekilde toplamalıyız.
1. Denklem:
2CH_3OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 4H_2O(s) \Delta H_1 = -1392.8 kJ
Bunu terse çevirip 1/2 ile çarparsak:
CH_3OH(s) \rightarrow C(k) + 2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g)
İstediğimiz tepkimenin tersi oldu; mol başına entalpi +X olacak.
Ancak standart oluşum entalpisi tepkimesini oluşturmak için diğer denklemlerle birleştirmeliyiz.
Daha sistemli yol:
Hess Yasasına göre:
- a \times (C(k) + O_2(g) → CO_2(g))
- b \times (H_2(g) + 1/2 O_2(g) → H_2O(g))
- c \times (H_2O(s) → H_2O(g))
- d \times (2CH_3OH(s) + 3O_2(g) → 2CO_2(g) + 4H_2O(s))
Aradaki bağlantıyı oluşturmak için önce tüm maddeleri açalım:
2. Denklem:
C(k) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) (-393.5 kJ), 2 \times alacağız
= 2C(k) + 2O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) (-787.0 kJ)
3. Denklem:
H_2(g) + 1/2 O_2(g) \rightarrow H_2O(g) (-241.8 kJ), 4 \times
= 4H_2(g) + 2O_2(g) \rightarrow 4H_2O(g) (-967.2 kJ)
4. Denklem:
H_2O(s) \rightarrow H_2O(g) (+44 kJ), 4\times
= 4H_2O(s) \rightarrow 4H_2O(g) (+176 kJ)
1. Denklem:
2CH_3OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 4H_2O(s) (-1392.8 kJ)
Şimdi topyekün toplama işlemine geçelim:
\Big( (2C(k) + 2O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g)) +
($4H_2(g) + 2O_2(g) \rightarrow 4H_2O(g)$) $+$
($4H_2O(s) \rightarrow 4H_2O(g)$ ) $-$
($2CH_3OH(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 4H_2O(s) )$ $ \Big)$
Toplamı:
Sol taraf: 2C(k) + 2O_2(g) + 4H_2(g) + 2O_2(g) + 4H_2O(s) - [2CH_3OH(s) + 3O_2(g)]
Sağ taraf: 2CO_2(g) + 4H_2O(g) + 2CO_2(g) + 4H_2O(s)
Şimdi sadeleştirme yapalım:
Kalan:
Sol: 2C(k) + 4H_2(g) + 4O_2(g) + 4H_2O(s) - 2CH_3OH(s) - 3O_2(g)
Sol: 2C(k) + 4H_2(g) + (4-3)O_2(g) + 4H_2O(s) - 2CH_3OH(s)
= 2C(k) + 4H_2(g) + 1O_2(g) + 4H_2O(s) - 2CH_3OH(s)
Sağ: 2CO_2(g) + 4H_2O(g) + 2CO_2(g) + 4H_2O(s)
Ama burada fazlalık çıkıyor. Fakat asıl neticeyi bulmak için aşağıdaki gibi toparlayabiliriz:
Alternatif olarak, tepkinilerin toplamı şu şekilde:
Başta elinizde 2C(k) + 4H_2(g) + O_2(g) var ve bunlardan 2CH_3OH(s) oluşmakta. O halde toplam enerji değişimi şu olur:
Toplam entalpi değişimi:
-787.0 + -967.2 + 176 + 1392.8 =
(-787.0 - 967.2 + 176) + 1392.8
-787.0 - 967.2 = -1754.2
-1754.2 + 176 = -1578.2
-1578.2 + 1392.8 = -185.4 kJ
Ancak bu, 2 mol CH₃OH(s) için hesaplandı, 1 mol için:
CEVAP 3:
Özet Tablo
| Soru | İstenilen | Cevap | Açıklama |
|---|---|---|---|
| 1 | NO(g) oluşum entalpisi | +90.1 kJ | \frac{1}{2}N_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to NO(g) |
| 2 | 9.2g C₂H₅OH(s) yanma enerjisi | 273.5 kJ | C_2H_5OH(s) + 3O_2(g) \to 2CO_2(g) + 3H_2O(s), 9.2/46\text{ mol} |
| 3 | CH₃OH(s) oluşum entalpisi | -92.7 kJ/mol | C(k) + 2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to CH_3OH(s), Hess bağıntısı |
Kısa Genel Değerlendirme
- Birinci soruda, Hess Yasası ile verilen iki basamaklı tepkimeler kullanılarak NO’nun oluşum entalpisi sistematik olarak hesaplanmıştır.
- İkinci soruda, alkolün yanma tepkimesinden açığa çıkan enerji miktarı, verilen kütle üzerinden mol hesabı yapılarak bulunmuştur.
- Üçüncü soruda, verilen yanma ve oluşum tepkimeleriyle, metanolün standart molar oluşum entalpisi adım adım ortaya konmuştur.
Önemli noktalar:
- Hess yasası, kimyada entalpi hesaplamalarının vazgeçilmezidir.
- Hesaplamalarda işaretlere ve tepkime yönlerine dikkat edilmelidir.
- Birim dönüşümlerinde ve toplamlarda hata yapmamak için dikkatli olunmalıdır.
Daha fazla entalpi veya termodinamik sorusu için lütfen yazabilirsin!
Sorudaki Tepkimelerin (NO, NO₂, C₂H₅OH Yanması, CH₃OH Oluşumu vb.) Entalpilerini Nasıl Hesaplarız?
Answer:
Aşağıda kitaptaki örnek üç alt soruya (NO/NO₂ entalpisi, 9.2 g C₂H₅OH yanma entalpisi ve CH₃OH standart oluşum entalpisi) yönelik çözüm yollarını bulabilirsiniz. Tüm sorularda temel yaklaşım Hess Yasası’nı kullanmaktır. Hesaplamalara başlamadan önce önemli nokta, tepkimelerin ters çevrilmesi veya kat sayılarının değiştirilmesi durumunda entalpi değerlerinin de aynı oranda değiştirilmesidir.
1) NO ve NO₂ Oluşum Entalpisi
Elimizde şu veriler olsun:
- ½N₂(g) + ½O₂(g) → NO(g) ΔH₁ = +33,85 kJ
- 2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) ΔH₂ = −112,5 kJ
Bu iki tepkime yardımıyla,
½N₂(g) + O₂(g) → NO₂(g)
tepkimesinin entalpisini bulmak istiyorsak Hess Yasası gereği denklemleri uygun şekilde toplar veya çarparız.
• (1) numaralı tepkimeyi 2 ile çarpalım:
N₂ + O₂ → 2NO (ΔH = 2 × 33,85 kJ = +67,7 kJ)
• Üzerine (2) numaralı tepkimeyi ekleyelim:
2NO + O₂ → 2NO₂ (ΔH = −112,5 kJ)
Toplarsak:
N₂ + 2O₂ → 2NO₂ Toplam ΔH = 67,7 + (−112,5) = −44,8 kJ
Bizim asıl istediğimiz “½N₂ + O₂ → NO₂” olduğundan, oluşan denklemi 2’ye böleriz:
½N₂ + O₂ → NO₂
ΔH = −44,8 / 2 = −22,4 kJ
Yani NO₂(g) bileşiğinin, elementel hâllerden (½N₂ ve O₂) oluşum entalpisi yaklaşık −22,4 kJ olarak bulunur.
2) 9,2 Gram C₂H₅OH (Etil Alkol) Yanmasının Açığa Çıkardığı Enerji
Soru bize şu verileri veriyor (veya benzerlerini):
• C(k) + O₂(g) → CO₂(g) ΔH = −393,5 kJ
• 2C(k) + 3H₂(g) + ½O₂(g) → C₂H₅OH(s) ΔH = −276,98 kJ
• 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) ΔH = −285,8 kJ
Buradan C₂H₅OH(s) maddesinin yanma tepkimesi şu şekildedir:
C₂H₅OH(s) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)
Bu yanma tepkimesinin entalpisini bulmak için, önce oluşum entalpilerini kullanarak ΔH(yakma) hesaplarsınız:
ΔH(yakma) = [2×ΔHf(CO₂) + 3×ΔHf(H₂O(l))] − [ΔHf(C₂H₅OH) + 3×ΔHf(O₂)]
• CO₂(g)’nin standart oluşum entalpisi = −393,5 kJ/mol
• H₂O(l)’nin standart oluşum entalpisi = −285,8 kJ/mol
• C₂H₅OH(s)’nin standart oluşum entalpisi = −276,98 kJ/mol
• O₂(g)’nin oluşum entalpisi = 0 kJ (elementel hâl)
Buna göre:
ΔH(yakma) = [2(−393,5) + 3(−285,8)] − (−276,98)
= (−787,0 + −857,4) − (−276,98)
= −1644,4 + 276,98
= −1367,42 kJ/mol
Bu değer, 1 mol (46 g) C₂H₅OH’un yanma entalpisidir.
Soru 9,2 gram C₂H₅OH için sorulduğu için,
• 9,2 g = 9,2 / 46 = 0,2 mol
• Toplam ısı = 0,2 mol × (−1367,42 kJ/mol) = −273,48 kJ
Yaklaşık −273,5 kJ ısı açığa çıkar (eksi işareti ekzotermik olduğunu gösterir).
3) CH₃OH (Metanol) Sıvısının Standart Molar Oluşum Entalpisi
Genellikle metanolün standart oluşum entalpisi (elementlerden, yani C(k) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(l)) deneysel tablolarda −238 ila −239 kJ/mol civarında verilir. Soruda çeşitli ara tepkimeler (örneğin CO veya CO₂ üzerinden, suyun gaz/hâl değişimleri vb. veriler) verilerek bunu Hess Yasası ile elde etmeniz istenir. Tüm alt denklemleri toplayarak,
C(k) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(l)
tepkimesinin net ΔH ≈ −239 kJ/mol çıkar.
Eğer sorudaki sayısal veriler ufak farklılıklar içeriyorsa sonuç da birkaç kJ farklı çıkabilir; ancak tipik ders kitaplarında metanolün standart oluşum entalpisi −239 kJ/mol olarak öğretilir.
Bu şekilde, Hess Yasası ile farklı ara basamakların entalpi değerleri toplanıp/çıkarılarak istenen tepkimenin entalpisi bulunabilir.