Kimyanın Temel Kanunları ve Kimyasal Hesaplamalar 4. Bölüm

DERS

TYT Kimya

Kimya 10

KONU

ÜNİTE I

KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE KİMYASAL HESAPLAMALAR

IV. Bölüm

4. Bölüm: Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar

Dersin Özellikleri:

  • Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
  • Süre: 40 dakika
  • Gerekli Bilgiler:
    • Kimyanın Sembolik Dili
    • Mol Kavramı
    • Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler
    • Matematik: Sayılar, Üslü İfadeler, Oran Orantı
  • Öğretmen:
    • Gökalp AY

Anlatılacak Başlıklar*:

  • Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar
    1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa
    2. Mol Ağırlığı (MA) Bulma Soruları
    3. Artan Madde Soruları
    4. Yüzde Verim Soruları
    5. Saf Olmayan Madde Soruları

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar

Kimyasal Hesap Ne Demektir?

  • Mol kavramı formülleri ile tepkimelerdeki maddelerin miktarını hesaplama işidir.

Hangi Tür Hesaplamalar Sorulur?

  1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa
  2. Mol Ağırlığı (MA) Soruları
  3. Artan Madde Soruları
  4. Yüzde Verim Soruları
  5. Saf Olmayan Madde Soruları

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa

  • Maddelerin katsayılarının oranı şunlara eşittir:
    • sayılarının oranına,
    • mol sayılarının oranına
  • Ayrıca gazların oranı şunlara da eşittir:
    • aynı koşullardayken hacimlerinin oranına
    • aynı hacimdeyken basınçlarının oranına

Mesela:

4A(g) + 2B(g) → 3C(g)

Tepkimesinde:

  • 4 mol A girerse:
    • 2 mol B girer
    • 3 mol C oluşur.
  • 4 tane A girerse:
    • 2 tane B girer.
    • 3 tane C oluşur.
  • 4 Litre A girerse:
    • 2 Litre B girer.
    • 3 Litre C oluşur.

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa

Örnek:

3H2 + N2 → 2NH3

Yukarıdaki tepkimeye göre:

  • 6 mol H2 (Hidrojen) kaç mol N2 (Azot) ile tepkime verir?
  • 8 mol NH3 (Amonyak) oluşması için kaç mol H2 (Hidrojen) kullanılmalıdır?
  • 12 litre N2 (Azot) gazının tam tepkimesinden, aynı şartlarda, kaç litre NH3 gazı oluşur?

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa

Örnek:

CH4(g) + 2O2(g) →  CO2(g) + 2H2O(g) + ısı

Yukarıdaki tepkimeye göre, 48 gram Metan (CH4) gazı yandığında, kaç mol su (H2O) buharı oluşur? (C: 12 g/mol, H: 1 g/mol)

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa

Örnek:

CH4(g) + 2O2(g) →  CO2(g) + 2H2O(g) + ısı

Yukarıdaki tepkimede, NK (Normal Koşullarda) 5,6 L CO2 (Karbon dioksit) gazı oluştuğuna göre, kaç gram O2 (Oksijen) gazı harcanmıştır? (O: 16 g/mol)

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa

Örnek:

2Al(k) + 6HCl(suda) → 2AlCl3(suda) + 3H2(g)

tepkimesine göre, oluşan H2 gazının normal koşullarda (NK) hacmi 6,72 litredir.

Buna göre tepkimede kaç tane Al atomu harcanmıştır?

2. Mol Ağırlığı (MA) Bulma Soruları

  • MA‘sı bir maddenin:
    • 1 molünün kaç gram geldiğini
    • 1 tanesinin kaç akb geldiğini gösterir.

  • MA hesaplamak için aşağıdaki mol formülünden yararlanabiliriz:

MA = m / n

Örnek:

X + 2HBr → XBr2 + H2(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, 16 gram X yeterince HBr ile tepkimeye girdiğinde NKA’da 0,4 mol H2 gazı açığa çıkıyor.

Buna göre X elementinin atom kütlesi kaçtır?

2. Mol Ağırlığı (MA) Bulma Soruları

Örnek:

X(OH)2(k) + 2HNO3(suda) → X(NO3)2(suda) + 2H2O(s)

tepkimesine göre 23,2 gram X(OH)2 yeterince HNO3 ile tepkimeye girdiğinde 14,4 gram H2O oluşuyor.

Buna göre X elementinin mol kütlesini hesaplayınız. (H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)


3. Artan Madde Soruları

  • Tepkimeye giren bütün maddenin miktarları verilir.
    • Tepkime tam verimle gerçekleştirilir.
      • Yani maddelerden en az biri biter.
    • Verilen miktarların oranı:
      • Katsayıların oranına eşitse artan madde olmaz.
      • Katsayıların oranına eşit değilse maddelerden biri artar.
        • Fazla gelen madde, diğer madde bittiği için artacaktır.
        • Biten maddeye sınırlayıcı bileşen veya sınırlayıcı reaktif denir.

Örnek:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Aynı koşullardaki, 15’er Litre N2 ve H2 gazı yukarıdaki denkleme göre tepkimeye giriyor.

Tepkime tam verimle gerçekleştiğine göre, artan gazın ve oluşan NH3 gazının hacmini hesaplayınız.

3. Artan Madde Soruları

Örnek:

132 gram C3H8 ile 10 mol O2 gazı karışımının, tam verimle yanması sonucu, kaç mol CO2 gazı elde edilir.

Buna göre, bu tepkimede, hangi maddeden kaç gram artar? (C: 12 g/mol, H:1 g/mol, O: 16 g/mol)





3. Artan Madde Soruları

Örnek:

Eşit kütledeki magnezyum ve oksijen tepkimesinden 20 gram magnezyum oksit elde edilmektedir.

Buna göre, bu tepkimde, başlangıçta alınan magnezyum ve oksijen miktarları ve artan elementin miktarı nedir? (O: 16 g/mol, Mg: 24 g/mol)





4. Yüzde Verim Soruları

Tam (%100) Verim Nedir?

  • Tam verimle gerçekleşen tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerin en az biri sıfırlanır. Yani, tepkime sonuna kadar gerçekleşir.
    • Bu şekilde, girenlerden en az birinin tükendiği tepkimeler, %100 verimle gerçekleşir.
  • Gerçekte, bir çok tepkime, tam verimle gerçekleşmez.

Yüzde Verim Nedir?

  • Bir çok tepkimede, beklenenden daha az ürün oluşur.
    • Böyle tepkimelerde, verim %100 değildir.
    • Bir tepkimede, hesaplanan ürün miktarına teorik (kuramsal) verim,
    • Tepkimede oluşan gerçek ürün miktarına da gerçek verim denir.
      • Yani teorik verim, beklenen ürün miktarıdır; gerçek verim, tepkimede oluşan ve elimize geçen ürün miktarıdır.

Bir tepkimenin yüzde verimi, şu formül ile hesaplanır:

Yüzde Verim
Yüzde Verim Formülü

4. Yüzde Verim Soruları

Mesela:

Mesela; biz tepkimeden 5 mol madde beklerken, 3 mol oluştuysa, tepkime %100 verimle gerçekleşmemiş demektir. Bu tepkimenin verimini şöyle hesaplayabiliriz:

% verim = ( 3 / 5 ) x 100
% verim = 60

Yani tepkime, %60 verimle gerçekleşmiştir.

Verim Niye Düşer?

  • İstenmeyen yan tepkimeler gerçekleşebilir ve istenen ürünün yanında yan ürünler oluşabilir.
  • Ürünler kendi aralarında başka tepkimeler verebilir.
  • Bazı tepkimeler tersinir (geri dönebilir) tepkimedir. Oluşan ürünlerin bir kısmı tekrar başlangıçtaki maddeleri oluşturur.
  • Sulu çözeltiler gibi bazı ortamlardan ürünün alınması sırasında madde kaybı olabilir.
  • Elde edilen ürünün saflaştırırken madde kaybı olması verimi düşürebilir.
  • Kullanılan sistem veya cihazlardan kaynaklanan hatalar olabilir.
  • Tepkimenin gerçekleştiği basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak maddenin bir kısmı tepkimeye girmeyebilir.

4. Yüzde Verim Soruları

Örnek:

Bir tepkimede hesaplanan teorik verim 8 gramdır. Ancak elde edilen ürün 6,4 gramdır.

Buna göre, bu tepkimede % verim nedir?





4. Yüzde Verim Soruları

Örnek:

Ca(k) + 2HCI(suda) → CaCl2(suda) + H2(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, Ca ve yeterince HCIʼin tepkimesinden, normal koşullarda 33,6 L H2 gazı oluşmaktadır.

Tepkimenin %75 verimle gerçekleştiği bilindiğine göre, başlangıçta kullanılan Ca kütlesi kaç gramdır? (Ca:40 g/mol)

4. Yüzde Verim Soruları

Örnek:

16 gram kükürt (S) yandığında, NK’da 8,96 litre SO2 elde ediliyor.

Tepkimenin yüzde verimi kaçtır? (S: 32 g/mol)





5. Saf Olmayan Madde Soruları

  • Bir maddenin içine karışmış başka maddelere safsızlık denir.
  • Safsızlığından dolayı, 40 gram sandığınız Ca metali ile gerçekleştirdiğiniz tepkimede, oluşacak ürünler, tam da 40 gram Ca metalinden beklenen kadar olmayacaktır.
  • Bir maddenin, saflık miktarı, yüzde olarak verilir.
    • Mesela, saflığı %80 olan Ca metalinden, 100 gram tartarsanız, tarttığınız Ca metalinin 20 gramı başka maddeler, 80 gramı gerçekten Ca metalidir.

Örnek:

MgCO3(k) → MgO(k) + CO2(g)

%50 saflıkta MgCO3 içeren 42 gramlık bir karışım, yukarıdaki tepkimeye göre ayrışıyor.

Tepkimede kaç gram MgO oluştuğunu ve oluşan CO2 gazının, NK’daki hacmini hesaplayınız. (C: 12 g/mol, O: 16 g/mol, Mg: 24 g/mol)