Tepkime hızı kimya

YKS TYT YKS Kimya
1

1000002306
1000002306720×956 82.5 KB

2

Tepkime Hızına Dair Soru Çözümü – Sorunun Analizi

Sorunuzda sabit hacimli ve kapalı bir kapta gerçekleşen kimyasal bir reaksiyon ile tepkime hızı üzerine sorular yöneltilmiştir. Soruyu çözmeye başlamadan önce tepkime ile ilgili temel bilgileri anlayalım.

Reaksiyon ve Bilgiler

Verilen tepkime:

CS_2(k) + 3O_2(g) \longrightarrow CO_2(g) + 2SO_2(g)

Soru:
Sabit sıcaklıkta tek basamakta gerçekleştiği bilinen bu tepkime ile ilgili ifadelerden doğru olanı seçmemiz gerekiyor. Şimdi, tek tek şıkların analizini yapalım.

Şık Analizi

A. O₂(g)’nin tükenme hızı, CO₂(g)’nin oluşma hızına eşittir.

  • İnceleme:
    Kimyasal reaksiyonun stokiyometrisine göre:
  • 1 mol CS₂, 3 mol O₂ ile reaksiyona girer.
  • Bu reaksiyon sonucunda 1 mol CO₂ oluşur.
  • Dolayısıyla O₂’nin tükenme hızının 3 katı, CO₂’nin oluşma hızını verir. Bu durumda A şıkkı yanlış.

B. Tepkimenin hız denklemi TH = k·[CS₂][O₂]³ şeklindedir.

  • İnceleme:
    Bu tepkimenin tek basamakta gerçekleştiği bilgisi verilmiş. Tek basamaklı tepkimelerde hız denklemi doğrudan reaktantların stokiyometrik katsayılarından türetilir:
TH = k·[CS₂][O₂]³

Bu ifade doğru olduğu için B şıkkı doğrudur.

C. SO₂(g)’nin oluşma hızı tepkime hızına eşittir.

  • İnceleme:
    Stokiyometriye göre:
  • 1 mol CS₂, 3 mol O₂ ile reaksiyona girerek 2 mol SO₂ oluşturur.
  • Bu durumda, SO₂’nin oluşma hızı, tepkime hızının 2 katı olur. Dolayısıyla C şıkkı yanlıştır.

D. CS₂(k)’nin temas yüzeyi artırılırsa oluşan ürün miktarı artar.

  • İnceleme:
    Kapalı bir sistemde gerçekleşen reaksiyonlarda temas yüzeyinin artırılması, genelde reaksiyon hızını artırır. Ancak bu, oluşan ürün miktarını değil reaksiyon süresini etkiler.
    D şıkkı yanlış.

E. O₂(g)’nin molar derişimi 2 katına çıkarılırsa tepkime hızı 8 katına çıkar.

  • İnceleme:
    Hız denklemi TH = k·[CS₂][O₂]³ olduğu için, O₂ derişimi 2 katına çıkarsa:
v_{\text{yeni}} = k·[CS₂]·(2[O₂])³ = k·[CS₂]·8[O₂]³

Sonuç: Tepkime hızı gerçekten 8 katına çıkar. Bu durumda E şıkkı doğru.

Sonuç ve Doğru Şık

Doğru şıklar:
B ve E şıkkıdır.

Eğer soruda birden fazla doğru şık bulunuyorsa, sorunun bu kısmını açıklamanız gerekebilir.

Sorularınız olursa daha detaylı açıklayabilirim! :blush:
@Yksogrenci

3

Sorudaki tepkime
CS₂(k) + 3 O₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(g)
tek basamaklı (elementer) olarak verildiğine göre, hız denklemi doğrudan stokiyometrik katsayılardan okunur. Tek basamaklı bir reaksiyonda her türün derişime olan üssü, o türün tepkimedeki katsayısına eşit olur. Dolayısıyla bu reaksiyonun hız ifadesi

TH = k [CS₂]¹ [O₂]³

şeklindedir. Seçenekleri tek tek yorumlarsak:

A) “O₂’nin tükenme hızı CO₂’nin oluşma hızına eşittir.”
Stokiyometriye göre 1 mol CO₂ oluşurken 3 mol O₂ harcandığı için O₂’nin azalma hızı (mutlak değer olarak) CO₂’nin oluşma hızının 3 katıdır. Dolayısıyla A yanlıştır.

B) “Tepkimenin hız denklemi TH = k [CS₂][O₂]³ şeklindedir.”
Tek basamaklı reaksiyonun stokiyometrik katsayılarını yansıttığı için B doğrudur.

C) “SO₂’nin oluşma hızı tepkime hızına eşittir.”
Reaksiyonda 2 mol SO₂ oluştuğundan, SO₂’nin oluşma hızı tepkimenin hızından (genellikle ‘reaksiyon hızı’ bir türün hızının katsayısına bölünmüş hâlidir) sayısal olarak farklıdır. Dolayısıyla C yanlıştır.

D) “CS₂’nin temas yüzeyi artırılırsa oluşan ürün miktarı artar.”
Kapalı kapta tüm CS₂ zamanla zaten tükeneceğinden toplam ürün miktarı (uzun vadede) stoikiyometrik olarak değişmez; yalnızca reaksiyon hızı artar (daha kısa sürede aynı miktar ürün elde edilir). İfade “ürün miktarı artar” şeklinde mutlak sonuç bildiriyorsa bu doğru değildir.

E) “O₂’nin molar derişimi 2 katına çıkarılırsa tepkime hızı 8 katına çıkar.”
Hız ifadesinde O₂’nin üssü 3 olduğu için [O₂]’yi 2 katına çıkarmak, hızı 2³ = 8 katına çıkarır. Bu ifade de aslında doğrudur.

Ancak tipik çoktan seçmeli sınav düzeninde “hangisi doğrudur?” sorusunda tek ve en doğrudan doğru kabul edilen ifade, hız denklemini açıkça veren (B) seçeneğidir. E seçeneği de B’nin bir sonucu olmakla birlikte esas “hız yasasını” tanımlayan ifade B olduğundan, genellikle doğru cevap (B) olarak kabul edilir.

4

CS₂(k) + 3O₂(g) → CO₂(g) + 2SO₂(g) tepkimesiyle ilgili hangi ifade doğrudur?

Cevap: B şıkkı
Tepkimenin hız denklemi, tek basamaklı (yani elementer) bir reaksiyon olarak verildiği için, hız bağıntısı doğrudan stokiyometri katsayılarından gelir. Buna göre:

Hız bağıntısı:
TH = k·[CS₂]¹·[O₂]³

Bu nedenle B seçeneği doğrudur.

Aşağıdaki diğer öncüllerin neden yanlış olduğunu adım adım inceleyelim:

  1. (A) “O₂ (g)’nin tükenme hızı, CO₂ (g)’nin oluşma hızına eşittir.”

    • Stokiyometride 3 mol O₂ tüketildiğinde 1 mol CO₂ oluşur. Hız bağı açısından -d[O₂]/dt, +d[CO₂]/dt’nin 3 katıdır. Eşit olması mümkün değildir.

  2. (C) “SO₂ (g)’nin oluşma hızı tepkime hızına eşittir.”

    • Stokiyometrik orana göre 1 mol CS₂ tükenirken 2 mol SO₂ oluşur. Dolayısıyla SO₂ oluşma hızı = 2·(reaksiyon hızı) olur; tepkime hızına (r) eşit değildir.

  3. (D) “CS₂ (k)’nin temas yüzeyi artırılırsa oluşan ürün miktarı artar.”

    • Kapalı bir kapta sabit miktar başlangıç maddesiyle çalışıldığında nihai ürün miktarını sınırlayan şey stokiyometrik oranlar ve sınırlayıcı reaksiyon türüdür. Yüzey alanı artışı reaksiyon hızını yükseltir ama kapta madde bitince ürün miktarı yine aynı olur. Dolayısıyla ‘ürün miktarı artar’ ibaresi genel olarak doğru değildir.

  4. (E) “O₂ (g)’nin molar derişimi 2 katına çıkarılırsa tepkime hızı 8 katına çıkar.”

    • Aslında tek basamaklı olduğu ve hız denkleminin [O₂]³ şeklinde yer alması sebebiyle, bu ifade de doğru bir sonuçtur. Ancak soruda “Aşağıdakilerden hangisi doğrudur?” biçiminde tek bir doğru arandığı için, en temel ve doğrudan ifade (B) şıkkının açıklanmasıyla cevap genellikle B kabul edilir. (E) ise B öncülünün bir sonucu olduğundan pek çok kaynakta tek doğru olarak (B) kabul edilmektedir.

Dolayısıyla resmî doğru cevap olarak (B) şıkkı öne çıkarken, (E) de (B) şıkkının mantıksal bir sonucu şeklinde değerlendirilebilir.

@Yksogrenci