SINAV SÜRESİ 90 DAKİKADIR. BAŞARILAR

Transkript

1 FİZİKSEL KİMYA I FİAL SIAVI : AD SYAD : İMZA SRU 5 Toplam PUA 0. Zn(k) + C(g) ----> Zn(g) + C (g) reaksiyonu için standart reaksiyon entalpisinin sıcaklığa bağımlılığı olduğuna göre reaksiyon için; a. Reaksiyonun standart iç enerji büyüklüğünü sıcaklığın fonksiyonu olarak tanımlayınız. b. 600 K deki reaksiyon için H o ve U o değerini hesaplayınız o C de ile ilgili değişik katı hallerinin çözünme integral ısıları aşağıdaki gibidir. (k) 00H (s) 00 H H kj H (k) 98H (s) H (k) 96H (s) 00 H H.97 kj 00 H H 7657 J 00 H H 9.08 kj 6H(k) 9H(s) Bu verilere dayanarak aşağıdaki reaksiyonların hidratasyon ısısını belirleyiniz. a. (k) H(s) H(k) H5... kj b. H (k) H(s) H(k) H6... kj c. H (k) H(s) 6H(k) H7... kj d. (k) 6H(s) 6H(k) H8... kj cm hacimli balon vakumlu durumda 8.7 g kütleye sahiptir. Aynı balon o C sıcaklıkta atm basınçta hava ile doldurulduğunda 9.5 g olarak tartılmıştır. Havanın bu koşullarda ideal davrandığını düşünerek ortalama mol tartısını hesaplayınız. Havanın yalnızca ve den oluştuğunu düşünerek havadaki ve mol kesrini hesaplayınız. 0. İdeal davranış gösteren iki atomlu 5 mol gaz yandaki şekilde görüldüğü gibi bir çevrime uğramaktadır. Her basamakla ilgili q, W, U büyüklüğü ile ilgili ne söyleyebilirsiniz? K ve mmhg basıncındaki Ar atomlarının ortalama yol uzunluğunu ve L deki çarpışma sayısını hesaplayınız. Argon atomlarının çapı.86 A dur. Mol tartısı 0 g mol - dir. SIAV SÜRESİ 90 DAKİKADIR. BAŞARILAR

2 ÇÖZÜM 0. Zn(k) + C(g) ----> Zn(g) + C (g) reaksiyonu için standart reaksiyon entalpisinin sıcaklığa bağımlılığı olduğuna göre reaksiyon için; Gaz reaktif veya ürünlerin olduğu bir tepkimede hacim değişimi asıl olarak gazların mol sayılarının değişiminden kaynaklanıyorsa H U n RT gaz yazılabilir. Yukarıdaki tepkime için gazların mol sayısının değişimi; n n n n gaz gaz urunler reaktifler olarak hesaplanabilir. Bu nedenle reaksiyonun iç enerji büyüklüğü ( )( )( ) olarak hesaplanabilir. 600 K için fonksiyonun değerleri; ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) olarak bulunabilir.

3 ÇÖZÜM : 0. 8 o C de ile ilgili değişik katı hallerinin çözünme integral ısıları aşağıdaki gibidir. (k) 00H (s) 00 H H kj H (k) 98H (s) H (k) 96H (s) 00 H H.97 kj 00 H H 7657 J 00 H H 9.08 kj 6H(k) 9H(s) Bu verilere dayanarak aşağıdaki reaksiyonların hidratasyon ısısını belirleyiniz. a. (k) H(s) H(k) H5... kj b. H (k) H(s) H(k) H6... kj c. H (k) H(s) 6H(k) H7... kj d. (k) 6H(s) 6H(k) H8... kj (a) (k) 00H (s) 00 H H kj 00 H H (k) 98H (s).97 kj (k) H(s) H(k) ΔH (b) H (k) 98H (s) 00 H (c) 00 H H (k) 8H (s) H (k) 96H (s) H (k) 5 H H kj.97 kj.0 kj (d) 00 H H (k) H H H (k) 96H (s) 6H (k) 9H (s) (s) 00 H H 6 H H.97 kj 7657 J.97 kj kj. kj 9.08 kj (k) 00H (s) (k) 6H (s) 00 H 6H 00 H (k) 6H (k) 9H (s) 7 H H H 7657 J kj kj 6.77 kj 8 H H kj 9.08 kj 9.08 kj kj 9.08 kj

4 Çözüm : cm hacimli balon vakumlu durumda 8.7 g kütleye sahiptir. Aynı balon o C sıcaklıkta atm basınçta hava ile doldurulduğunda 9.5 g olarak tartılmıştır. Havanın bu koşullarda ideal davrandığını düşünerek ortalama mol tartısını hesaplayınız. Havanın yalnızca ve den oluştuğunu düşünerek havadaki ve mol kesrini hesaplayınız. m hava = m balon+hava - m balon m hava =(9.5 g) (8.7 g) = g Gaz ideal davrandığından; mrt M PV g 0.08 atm. L. mol K 7.6 M atm L M X K M X M X M g mol X 8 g mol X g mol X X M X M 8. g mol -

5 Çözüm : 0. İdeal davranış gösteren iki atomlu 5 mol gaz yandaki şekilde görüldüğü gibi bir çevrime uğramaktadır. Her basamakla ilgili q, W, U, H büyüklüğü ile ilgili ne söyleyebilirsiniz? Toplam q, W, U, H değişim büyüklüklerinin değerlerini tartışınız. Sıcaklık çok yüksek olmadığından Cv nin yalnızca öteleme ve dönme hareketlerinden kaynaklandığı varsayılabilir. İki atomlu bir molekül olduğundan yalnızca dönme hareketi söz konusu olacaktır. Öteleme ve dönme hareketlerinin Cv ye katkıları (/)R kadar olduğundan C v =(/)R+(/)R=(5/)R C v =(5/)(8. J mol - K - ) = J mol - K -. olacaktır. U=q + W U=nC v dt V W nrt ln V W=-P dış dv ----> adımı boyunca Bu adım boyunca hacim değişimi olmadığından ve W=-PdV olduğundan W=0 dır. U=(5 mol)( J mol - K - )( K 98 K) = 990 J q =U = 990 J ----> adımı boyunca İç enerji değişimi U=(5 mol)( J mol - K - )(98 K K) = -990 J İşin yapılma şekline göre en azından olası durum hesabı yapılabilir. İş tersinir olarak gerçekleşmişse; 5 L W 5 mol 8. J mol K (98 K)ln 77 J ve q = -990J (77 J) = -06 J 60 L 5 L W 5 mol 8. J mol K ( K)ln 77 J ve q = -990J (77 J) = -767 J 60 L Tersinmez olarak gerçekleşmişse; noktasındaki basınç,.89 ve noktasındaki basınç 0.68 olmak üzere - - W 8. J mol K (.89 atm.) 5 L - 60 L 86 J ve q = -990J (86 J) = -676 J atm. L. mol K J mol K (0.68 atm.) 5 L - 60 L 6 ve q = -990J (6 J) = -606 J J W atm. L. mol ----> adımı boyunca Sıcaklık sabit kaldığından U=0 dır. Tersinir bir süreç ile olay gerçekleşmişse W -q 5 mol 8. J mol K (98 K)ln 77 J K 60 L 5 L

6 Çözüm 5 : K ve mmhg basıncındaki Ar atomlarının ortalama yol uzunluğunu ve L deki çarpışma sayısını hesaplayınız. Argon atomlarının çapı.86 A dur. Mol tartısı 0 g mol - dir. cm deki molekül sayısı x ; x 0 L L atm. mmhg.0 0 L 760 mm atom mol atm. L. mol K 00 K d x cm Atomların ortalama hızları u u 8RT M 7 0 erg mol K 00K g mol cm L deki toplam çarpışma sayısı;tek molekülün yaptığı çarpışma sayısı cm Z Z d u * x 000cm cm (500 cm)(9.660 ) 000cm 6 - cm 5.50 carpisma L