11. Sınıf Kimya 1. Dönem 1. Yazılı Senaryo 3 Soruları ve Cevapları

Bir öğrenci üç ayrı yalıtılmış kapta 100 g sıvının (1. ve 2. kapta su, 3. kapta seyreltik HCl çözeltisi) başlangıç sıcaklığını 25 °C olarak ölçüyor. Kaplara aşağıdaki maddeleri ekleyip son sıcaklıkları kaydediyor.

a) Her kapta gerçekleşen olayın ekzotermik mi endotermik mi olduğunu gerekçesiyle yazınız.

b) Olayları fiziksel ve kimyasal olarak ayırınız. Enerji değişimi bu ayrım için tek başına ölçüt olabilir mi? Deney sonuçlarıyla açıklayınız.

c) Kütleyi 100 g ve öz ısıyı 4,18 J/g·°C alarak 2. kapta çözeltinin aldığı ısıyı kJ cinsinden hesaplayınız.

d) Sonuçların güvenilirliğini artırmak için deneyde sabit tutulması gereken iki değişkeni yazınız.

Bazı maddelerin 1 molünün yanma entalpileri ve mol kütleleri aşağıdadır.

a) Her maddenin 1 gramının yanmasıyla açığa çıkan enerjiyi hesaplayınız.

b) Sonuçlara dayanarak kütle başına enerji ile madde bileşimi arasındaki ilişki hakkında sınanabilir bir hipotez yazınız.

c) Hipotezinizi sınamak için tabloda bulunmayan bir yakıtla yapılabilecek bir karşılaştırma öneriniz.

Aşağıda bazı bağların ortalama bağ enerjileri verilmiştir (gaz fazı, kJ/mol).

Tepkimeler (tüm maddeler gaz hâlinde):

I. H₂ + Cl₂ → 2HCl

II. H₂ + Br₂ → 2HBr

III. N₂ + O₂ → 2NO

a) Her tepkime için kırılan bağların toplam enerjisini ve oluşan bağların toplam enerjisini hesaplayınız.

b) Her tepkimenin ΔH değerini bulunuz.

c) Bulduğunuz sonuçlardan yola çıkarak kırılan ve oluşan bağların enerjileri ile tepkimenin ekzotermik veya endotermik olması arasında bir genelleme yapınız.

Etanolün yanma tepkimesi ve entalpi değişimi şöyledir:

C₂H₅OH(s) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(s) ΔH° = −1367 kJ

Standart oluşum entalpileri: CO₂(g) için −394 kJ/mol, H₂O(s) için −286 kJ/mol.

a) Verilen değerleri kullanarak etanolün standart oluşum entalpisini hesaplayınız.

b) Elde ettiğiniz değere karşılık gelen oluşum tepkimesini (elementlerinden 1 mol etanol oluşumu) yazınız.

c) Aynı yanma tepkimesinde su buharı oluşsaydı ve H₂O(g) için oluşum entalpisi −242 kJ/mol olsaydı yanmadan açığa çıkan ısı artar mıydı, azalır mıydı? Hesaplayarak gösteriniz.

Propan gazı ocaklarda yakıt olarak kullanılıyor. Standart oluşum entalpileri aşağıdadır.

a) Propanın tam yanma tepkimesinin denkleştirilmiş denklemini yazınız.

b) Oksijen için oluşum entalpisinin neden hesaba katılmadığını açıklayınız.

c) Tepkimenin standart entalpi değişimini hesaplayınız.

d) 11 g propanın yanmasıyla açığa çıkan ısıyı bulunuz. (C₃H₈: 44 g/mol)

Demir yolu raylarının kaynağında kullanılan termit tepkimesi şöyledir:

Fe₂O₃(k) + 2Al(k) → Al₂O₃(k) + 2Fe(k)

Standart oluşum entalpileri: Fe₂O₃(k) için −824 kJ/mol, Al₂O₃(k) için −1676 kJ/mol.

a) Tepkimenin standart entalpi değişimini hesaplayınız.

b) Hesapladığınız değere göre 1 mol Fe oluşurken alınan veya verilen ısıyı bulunuz.

c) Oluşum entalpilerinin karşılaştırılmasından yola çıkarak Al₂O₃ ile Fe₂O₃ bileşiklerinden hangisinin daha kararlı olduğunu tahmin ediniz ve bu tahminin tepkimenin yönüyle ilişkisini açıklayınız.

d) Bu tepkimenin kaynak işleminde kullanılabilmesini ΔH° değerine dayanarak yorumlayınız.

Bir öğrenci “ΔH değeri negatif olan her tepkime, maddeler bir araya gelir gelmez hızla gerçekleşir.” iddiasını savunuyor.

Kanıt 1: Hidrojen ve oksijen gazı karışımı oda sıcaklığında uzun süre beklese de belirgin bir tepkime görülmez; kıvılcım verilince tepkime patlamayla gerçekleşir.

Kanıt 2: Aynı kütlede CaCO₃ ile HCl çözeltisinin tepkimesinde 50 mL gaz toplanma süreleri aşağıdadır.

a) Kanıt 1'i kullanarak iddiayı aktifleşme enerjisi kavramıyla değerlendiriniz.

b) Deney 1 ile diğer deneyleri karşılaştırarak tepkimenin gerçekleşme hızını etkileyen üç etkeni kanıtlarıyla belirleyiniz.

c) Bir tepkimenin gerçekleşmesi için taneciklerin sağlaması gereken iki şartı çarpışma teorisine göre yazınız.