Kimya Mühendisliği Bölümü, 2014/2015 Öğretim Yılı, Bahar Yarıyılı 0102-Genel Kimya-II Dersi, Dönem Sonu Sınavı

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Kimya Mühendisliği Bölümü, 2014/2015 Öğretim Yılı, Bahar Yarıyılı 0102-Genel Kimya-II Dersi, Dönem Sonu Sınavı"

Emine Özbek
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Kimya Mühendisliği Bölümü, 2014/2015 Öğretim Yılı, Bahar Yarıyılı 0102-Genel Kimya-II Dersi, Dönem Sonu Sınavı Soru (puan) 1 (20 ) 2 (20 ) 3 (20 ) 4 (25) 5 (20 ) 6 (20 ) Toplam Alınan Puan Not: Sınav süresi 90 dakika, toplam 5 soru çözünüz, hesaplamalarınızda virgülden sonra üç basamak alınız. SORULAR ÇÖZÜMLER Yrd. Doç. Dr. Adil KOÇ o C sıcaklıkta XCI (X klorür) tuzunun sudaki çözünürlüğü 53.8 g XCI /100 ml su (doygun çözelti) olduğuna göre hacmi 200 ml olan doygun XCI çözeltisinin, molalitesini (m), molaritesini (M), çözücü ve çözünenin mol kesrini hesaplayınız (d Su = 1 g/ml, X = 18 g/mol). Çözüm.1. Suyun yoğunluğu 1 g/ml olduğundan hacmi kütlesine eşit alınarak işlem yapılır ve çözeltinin kütlesi çözünürlük değerinden faydalanarak bulunabilir. Çözünen XCI mol sayısı, Suyun (çözücü) mol sayısı; Çözeltinin molalitesi, Molarite (M) hesabı, Mol kesri;... 1

2 2. a) SO 2 + O 2 <===> SO 3 (tamsayılarla denkleştiriniz) H = kj Tepkimesi için eşit kütlede SO 2 ve O 2 alınarak tepkime başlatıldığında oluşacak olan SO 3 miktarı sıcaklık değişiminden nasıl etkilenir açıklayınız. Çözüm.2.a. 2 SO 2 + O 2 <===> 2 SO 3 H = kj H < 0 olduğundan tepkime ekzotermiktir. Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklık artışı tepkimeyi girenler tarafına kaydırır. Dolayısıyla daha fazla SO 3 oluşumu için sıcaklığın düşürülmesi gerekir. 2. b) g N 2 O 4 gazı 960 ml hacimli bir tepkime kabında 298 K sıcaklıkta NO2 gazı ile dengeye geldiğinde dengedeki bileşenlerin derişimlerini (mol/l) hesaplayınız. Tepkime: N 2 O 4(g) <===> NO 2(g) (denkleştiriniz) (298 K, Kc = 4.61*10-3 )... Çözüm.2.b Önce verilen madde miktarı kullanılarak molar derişim hesaplanır daha sonra tepkime denkleştirilir ve değişim çizelgesi hazırlanır. Buna göre, N 2 O 4(g) <===> 2 NO 2(g) (298 K, Kc = 4.61*10-3 ) Başlangıç, M: Değişim, M: x 2 x Denge, M: x 2 x Bu ikinci dereceden bir bilinmeyenli denklem çözüldüğünde, x = 4.82*10-3 M bulunur. Buna göre dengedeki bileşenlerin derişimi,.. 2

3 3. H 2 + Br 2 ==> 2 HBr (gaz fazı) Tepkimesinin deneysel hız ifadesi, şeklinde tanımlanmıştır. Aşağıda verilen mekanizmanın bu hız ifadesi ile uyumlu olup olmadığını gösteriniz ve mekanizma uyumlu ise toplam reaksiyon derecesini bulunuz. k 1 k2 k3 I. Br 2 <=====> 2 Br, II. H 2 + Br ====> HBr + H III. H + Br ====> HBr k -1 k 1 = 15.28, k -1 = k2 = 4.29 k3 = Çözüm.3. Hız sabitinin sayısal değeri tepkimenin hızı hakkında bilgi verir. Buna göre yukarıdaki tepkimeler için II. tepkime en yavaş basamaktır.yavaş basamak için tepkime hızı ifadesi yazılır ve bu aynı zamanda hız belirleyici basamak olur. Yavaş basamakta yer alan Br atomu 1. Reaksiyonda oluşup 2. Reaksiyonda tükendiği için ara ürün olarak değerlendirilir ve reaksiyon hız ifadesinde yer almaz. Br atomu diğer bileşenler cinsinden yazılmalıdır ve bunun için denge reaksiyonundan faydalanılır. Buna göre, Denge tepkimesinden, Bunu (2) ifadesinde yerine yazarız. Buna göre verilen mekanizma hız ifadesi ile uyumludur. Reaksiyon toplam derecesi = m + n = 1 + ½ = 3/2 3

4 4. a) 25 o C sıcaklıkta 0.25 M formik asit (HCOOH, Ka = 1.8*10-4 )) ile aynı derişimde sodyum formiyat (HCOONa) çözeltileri karıştırılarak 2 L hacminde bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltide ortamdaki H 3 O + ve HCOO - iyonlarının derişimi ile çözeltinin ph sini hesaplayınız ve ortamın asitliğini yorumlayınız. Çözüm.4.a. ph toplam H 3 O + iyonları derişimine bağlı olduğundan her iki maddenin iyonlaşması dikkate alınır. HCOONa için tam iyonlaşma yazılır, HCOONa ===> Na + (suda) (0.25 M) + HCOO - (suda) (0.25 M) HCOOH için; HCOOH(suda) + H 2 O (s) ===> H 3 O + (suda) + HCOO - (suda) Başlangıç derişimi, M: Derişim değişimi, M: - x + x + x Denge derişimi, M: x x 0.25+x Son durumda, ph < 7 olduğundan çözelti ortamı asidiktir b) 25 o C sıcaklıkta M, 50 ml H 2 SO 4 çözeltisi (Ka2 = 0.012) ile aynı derişimli ve eşit hacimli HNO 3 (nitrik asit tam iyonlaşır) çözeltilerinin ph sını hesaplayınız ve bu koşullarda H 2 SO 4 çözeltisinin daha kuvvetli asit yapısında olduğunu gösteriniz (H 2 SO 4 için ikinci iyonlaşmada bilinmeyen derişimi ihmal etmeyiniz, hesaplamalarda virgülden sonra 3 rakam alınız). Çözüm.4.b. ph toplam H 3 O + iyonları derişimine bağlı olduğundan H 2 SO 4 için her iki iyonlaşma basamağı da dikkate alınmalıdır, HNO 3 ise tek basamakta tam iyonlaşır. HNO 3 için; HNO 3(suda) + H 2 O (s) ===> H 3 O + - (suda) + NO 3 (suda) İyonlaşmada oluşan H 3 O + derişimi, başlangıç derişimine eşittir. Bu durumda, ph = - log[h 3 O + ]= -log(0.040) ===> ph = (0.025 M HNO 3 ) H 2 SO 4 için birinci iyonlaşma tamdır; H 2 SO 4(suda) + H 2 O (s) ===> H 3 O + (suda) + HSO - 4(suda) 4

5 Birinci iyonlaşmada oluşan H 3 O + iyonları derişimi, başlangıç derişimine eşittir. Bu durumda, İkinci iyonlaşma; HSO - 4(suda) + H 2 O (s) <===> H 3 O + (suda) + SO 2-4(suda) K a2 =0.012 Başlangıç derişimi, M, Derişim değişimi, M, - x + x + x Denge derişimi, M, x x x İkinci dereceden bir bilinmeyeli denklemin çözümü ile; Son durumda, H 2 SO 4 çözeltisinin toplam ph değeri (ph2), koşullarda H 2 SO 4, HNO 3 e göre daha kuvvetli bir asittir... olduğundan bu 5

6 5. a) 298 K sıcaklık ve 1 atm basınç koşullarında 1 M derişim ve 250 ml hacimli olan aşağıdaki sistemlerin entropilerini yorumlayınız (saf suya göre). I. Saf su III. Gazoz (şişenin kapağı açıldığı anda) V. CH 4 gazı II. NaCI çözeltisi IV. CO 2 gazı VI. Üre ((NH 2 ) 2 CO) çözeltisi Çözüm.5.a. Entropi düzensizliğin, rastgele hareketliliğin bir ölçüsüdür. Saf katı maddeler, sıvı ve gaz hallerine göre çok daha düzenli yapıya sahiptirler ve dolayısıyla entropileri dahah düşüktür. Saf bir madde ile çözeltisi kıyaslandığında, çözeltinin düzensizliği ve dolayısıyla entropisi daha yüksektir ve yüksek atom sayılı bileşiklerin çözeltileri daha düzensizdir. Ancak gazlı çözeltilerin entropisi uçucu olmayan çözeltilere göre daha yüksektir. Dolayısıyla, yukarıdaki altı madde için entropisi en düşük olan (en düzenli yapı) saf su, entropisi en yüksek olan ise CH 4 gazı olarak yorumlanabilir b) NH 3 (g) + HCI(g) <====> NH 4 CI(k) Aşağıdaki verileri kullanarak yukarıda verilen tepkimenin standart molar entropisini, hesaplayınız ve tepkimenin bu koşullarda istemli olup olmadığını gösteriniz. Bileşen H o ol, kj/mol G o ol, kj/mol NH 3 (g) HCI(g) NH 4 CI (k) Çözüm.5.b. G o < 0 olduğundan tepkimenin standart koşullarda istemli olduğu söylenebilir. Standrt serbest enerji ve entropinin değelerinin her ikisini de negatif olması, tepkime sırasında oluşan katı ürün (NH 4 CI(k)) dolayısıyla entropinin azaldığı şeklinde yorumlanabilir ve tepkime entropi azalması ile gerçekleşmiştir denebilir

7 6. a) Galvanik hücrede yürütülmek istenen aşağıdaki tepkimenin standart serbest enerji değişimini hesaplayınız ve tepkimenin hangi yönde istemli olduğunu belirleyiniz,. Al (k) + Sn 2+ (suda) <====> Al 3+ (suda) + Sn (k) (tam sayılarla denkleştiriniz) Standart indirgenme potansiyelleri: E o (katot) = V, Çözüm.6.a. Tepkimenin yük denkliği ve atom denkliği sağlanmalıdır. E o (anot) = V (Katot yarı reaksiyonu): 3/ Sn é ====> Sn(k) E o (katot) = V, (Anot yarı reaksiyonu): 2/ Al (k) ====> Al 3+ (suda) + 3 é, E o (anot) = V Net reaksiyon: 2 Al (k) + 3 Sn 2+ (suda) <====> 2 Al 3+ (suda) + 3 Sn (k) Yukarıdaki net tepkimede alınan-verilen elektron sayısı 6 olduğu için, n = 6 olur. E o (pil) = E o (katot) - E o (anot) = (-1.676) ===> E o (pil) = V (J/C) ve E o (pil) > 0 olduğundan standart koşullarda tepkime ürünler yönünde istemlidir, pil çalışır ve Al 3+ iyonları derişimi artar b) 0.01 M MgCI 2 ve 0.1 M NH 3 çözeltileri karıştırıldığında Mg(OH) 2 in çöküp çökmeyeceğini gösteriniz. (amonyak için K b = 1.8*10-5, Kçç (Mg(OH)2) = 1.8*10-11, denge hesaplamasını bilinmeyeni ihmal ederek yapınız). Çözüm.6.b. Bu çözeltide OH - iyonları amonyağın aşağıdaki gibi iyonlaşması tepkimesinden ileri gelir. NH 3 + H 2 O <===> NH 4 + (suda) + OH - (suda) x = [NH 4 + ] = [OH - ] ve dengede [NH 3 ] = (0.1 x) olur. Buna göre denge hesaplaması x ihmal edilerek çözülerek yapılır. Mg(OH) 2 <====> Mg 2+ + OH - Şeklinde iyonlaşır ve bu iyonlaşma tepkimesi için, Qçç = [Mg 2+ ][ OH - ] 2 şeklinde yazılır. Sonuç olarak Qçç ( 1.79*10-8 ) > Kçç (1.8*10-11 ) olduğundan Mg(OH) 2 çöker. H: 1, C: 12, N:14, O: 16, Na: 23, Mg: 24, S: 32, CI: 35.5, Ca:40, Ag: 108 g/mol, R=8.314 J/mol K = L.atm/mol K, F = C/mol é Başarılar Yrd. Doç. Dr. Adil KOÇ 7

Benzer belgeler

5.111 Ders Özeti #21 21.1

5.111 Ders Özeti #21 21.1 AsitBaz Dengesi Bölüm 10 Okunsun Konular: Asit ve Bazların Sınıflandırılması, Suyun Öziyonlaşması, ph Fonksiyonları, Asit ve Baz Kuvvetleri, Zayıf Asit İçeren Dengeler. Asit ve