🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Kimya
💡 10. Sınıf Kimya: Yasalar Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Kimya: Yasalar Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
50 gram kalsiyum karbonat \((\text{CaCO}_3)\) ısıtıldığında, 22 gram karbondioksit \((\text{CO}_2)\) gazı ve bir miktar kalsiyum oksit \((\text{CaO})\) katısı oluşmaktadır. Bu tepkimeye göre kaç gram kalsiyum oksit oluşmuştur?
Çözüm:
- 👉 Kütlenin Korunumu Kanunu'na göre, bir kimyasal tepkimede toplam kütle her zaman korunur. Yani tepkimeye giren maddelerin toplam kütlesi, tepkime sonucunda oluşan maddelerin toplam kütlesine eşittir.
- ✅ Tepkime denklemini kütleler cinsinden yazalım:
- \[ \text{CaCO}_3 (\text{katı}) \xrightarrow{\text{ısıtma}} \text{CaO} (\text{katı}) + \text{CO}_2 (\text{gaz}) \]
- 👉 Verilen kütleleri yerine koyalım:
- \( 50 \text{ g} \quad \rightarrow \quad x \text{ g} \quad + \quad 22 \text{ g} \)
- 💡 Kütlenin korunumu ilkesine göre girenlerin kütlesi, ürünlerin kütlesine eşit olmalıdır:
- \( 50 \text{ g} = x \text{ g} + 22 \text{ g} \)
- Çözüm için \(x\)'i yalnız bırakalım:
- \( x = 50 \text{ g} - 22 \text{ g} \)
- \( x = 28 \text{ g} \)
- Sonuç olarak, 28 gram kalsiyum oksit oluşmuştur.
Örnek 2:
Bir demir parçası açık havada paslandığında (oksijenle tepkimeye girdiğinde) kütlesinin arttığı gözlemlenir. Başlangıçta 100 gram olan demir parçası tamamen paslandığında 140 gram demir(III) oksit \((\text{Fe}_2\text{O}_3)\) bileşiğine dönüşmüştür. Buna göre, paslanma tepkimesinde kaç gram oksijen kullanılmıştır?
Çözüm:
- 📌 Bu olayda demir, havadaki oksijenle tepkimeye girerek pası (demir(III) oksit) oluşturur. Gözlemlenen kütle artışı, demire oksijenin eklenmesinden kaynaklanır.
- 👉 Tepkimeyi kütleler cinsinden ifade edelim:
- \[ \text{Demir} (\text{Fe}) + \text{Oksijen} (\text{O}_2) \rightarrow \text{Demir(III) Oksit} (\text{Fe}_2\text{O}_3) \]
- ✅ Verilen kütleleri yerine koyalım:
- \( 100 \text{ g} \quad + \quad x \text{ g} \quad \rightarrow \quad 140 \text{ g} \)
- 💡 Kütlenin Korunumu Kanunu'na göre, tepkimeye giren maddelerin toplam kütlesi, oluşan maddelerin toplam kütlesine eşit olmalıdır:
- \( 100 \text{ g} + x \text{ g} = 140 \text{ g} \)
- Çözüm için \(x\)'i yalnız bırakalım:
- \( x = 140 \text{ g} - 100 \text{ g} \)
- \( x = 40 \text{ g} \)
- Sonuç olarak, paslanma tepkimesinde 40 gram oksijen kullanılmıştır.
Örnek 3:
Su \((\text{H}_2\text{O})\) bileşiğinde hidrojenin oksijene kütlece birleşme oranı \( \frac{m_{\text{H}}}{m_{\text{O}}} = \frac{1}{8} \) olarak verilmiştir. Buna göre, 32 gram oksijen ile yeterince hidrojen tepkimeye girdiğinde kaç gram su oluşur?
Çözüm:
- 📌 Sabit Oranlar Kanunu'na göre, bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında her zaman sabit ve belirli bir oran bulunur. Bu oran, bileşiğin miktarına bağlı değildir.
- 👉 Bize verilen oran: \( \frac{m_{\text{H}}}{m_{\text{O}}} = \frac{1}{8} \)
- ✅ Bu oran, her 1 gram hidrojenin 8 gram oksijenle birleştiğini gösterir.
- 💡 Bizim elimizde 32 gram oksijen var. Oksijen miktarı 8 gramın 4 katıdır (\(32 \div 8 = 4\)).
- Bu durumda, hidrojen miktarı da aynı oranda (4 kat) artmalıdır:
- Kullanılan hidrojen kütlesi = \( 1 \text{ g} \times 4 = 4 \text{ g} \)
- Şimdi, oluşan suyun kütlesini bulmak için Kütlenin Korunumu Kanunu'nu kullanabiliriz:
- \[ m_{\text{H}_2\text{O}} = m_{\text{H}} + m_{\text{O}} \]
- \( m_{\text{H}_2\text{O}} = 4 \text{ g} + 32 \text{ g} \)
- \( m_{\text{H}_2\text{O}} = 36 \text{ g} \)
- Sonuç olarak, 36 gram su oluşur.
Örnek 4:
Karbondioksit \((\text{CO}_2)\) bileşiğinde karbonun oksijene kütlece birleşme oranı \( \frac{m_{\text{C}}}{m_{\text{O}}} = \frac{3}{8} \) dir. 12 gram karbon ve 40 gram oksijenin tam verimle tepkimeye girmesiyle en fazla kaç gram karbondioksit oluşur? Hangi elementten kaç gram artar?
Çözüm:
- 📌 Karbondioksit bileşiğindeki sabit oran \( \frac{m_{\text{C}}}{m_{\text{O}}} = \frac{3}{8} \) demektir ki, her 3 gram karbon için 8 gram oksijen gereklidir.
- 👉 Elimizdeki miktarlar: 12 gram karbon ve 40 gram oksijen.
- ✅ Öncelikle sınırlayıcı bileşeni bulmalıyız. Yani hangi elementin önce tükeneceğini belirlemeliyiz.
- 💡 Eğer 12 gram karbonun hepsi tepkimeye girerse, sabit orana göre ne kadar oksijen gerekir hesaplayalım:
- \( \frac{m_{\text{C}}}{m_{\text{O}}} = \frac{3}{8} = \frac{12 \text{ g}}{m_{\text{O}}} \)
- \( 3 \times m_{\text{O}} = 8 \times 12 \)
- \( 3 \times m_{\text{O}} = 96 \)
- \( m_{\text{O}} = \frac{96}{3} = 32 \text{ g} \)
- Demek ki, 12 gram karbonun tamamı için 32 gram oksijen gereklidir. Elimizde 40 gram oksijen olduğuna göre, oksijen fazladır ve karbon tamamen tükenir. Karbon sınırlayıcı bileşendir.
- Kullanılan karbon = 12 gram
- Kullanılan oksijen = 32 gram
- Oluşan karbondioksit kütlesi (Kütlenin Korunumu):
- \[ m_{\text{CO}_2} = m_{\text{C}} + m_{\text{O}} \]
- \( m_{\text{CO}_2} = 12 \text{ g} + 32 \text{ g} \)
- \( m_{\text{CO}_2} = 44 \text{ g} \)
- Artan oksijen miktarı:
- Artan oksijen = Başlangıç oksijen - Kullanılan oksijen
- Artan oksijen = \( 40 \text{ g} - 32 \text{ g} = 8 \text{ g} \)
- Sonuç olarak, 44 gram karbondioksit oluşur ve 8 gram oksijen artar.
Örnek 5:
Aşağıdaki bileşik çiftlerinden hangileri Katlı Oranlar Kanunu'na uyar?
I. \( \text{H}_2\text{O} \) ve \( \text{H}_2\text{O}_2 \)
II. \( \text{CO} \) ve \( \text{CO}_2 \)
III. \( \text{NO}_2 \) ve \( \text{N}_2\text{O}_4 \)
IV. \( \text{SO}_2 \) ve \( \text{SO}_3 \)
I. \( \text{H}_2\text{O} \) ve \( \text{H}_2\text{O}_2 \)
II. \( \text{CO} \) ve \( \text{CO}_2 \)
III. \( \text{NO}_2 \) ve \( \text{N}_2\text{O}_4 \)
IV. \( \text{SO}_2 \) ve \( \text{SO}_3 \)
Çözüm:
- 📌 Katlı Oranlar Kanunu'na göre, iki element kendi aralarında birden fazla bileşik oluşturduğunda, elementlerden birinin sabit miktarıyla birleşen diğer elementin kütleleri arasında tam sayılarla ifade edilebilen basit bir oran bulunur.
- 💡 Bu kanunun uygulanabilmesi için üç temel şart vardır:
- İki bileşik de aynı iki elementten oluşmalıdır.
- Bileşiklerin basit formülleri aynı olmamalıdır. (Örn: \( \text{C}_2\text{H}_4 \) ve \( \text{C}_3\text{H}_6 \) basit formülleri \( \text{CH}_2 \) olduğu için uymaz.)
- Bileşikler iyonik yapılı olmamalıdır (10. sınıf müfredatında genellikle aynı elementlerden oluşma ve basit formül farklılığına odaklanılır).
- Şimdi verilen çiftleri inceleyelim:
- I. \( \text{H}_2\text{O} \) ve \( \text{H}_2\text{O}_2 \):
- Aynı iki elementten (H ve O) oluşur. ✅
- Basit formülleri farklıdır. \( \text{H}_2\text{O} \) zaten basit formül, \( \text{H}_2\text{O}_2 \)'nin basit formülü \( \text{HO} \) dir. ✅
- Bu çift Katlı Oranlar Kanunu'na uyar.
- II. \( \text{CO} \) ve \( \text{CO}_2 \):
- Aynı iki elementten (C ve O) oluşur. ✅
- Basit formülleri farklıdır. \( \text{CO} \) ve \( \text{CO}_2 \) zaten basit formüllerdir. ✅
- Bu çift Katlı Oranlar Kanunu'na uyar.
- III. \( \text{NO}_2 \) ve \( \text{N}_2\text{O}_4 \):
- Aynı iki elementten (N ve O) oluşur. ✅
- \( \text{NO}_2 \) basit formüldür. \( \text{N}_2\text{O}_4 \)'ün basit formülü \( \text{NO}_2 \) dir. Yani basit formülleri aynıdır. ❌
- Bu çift Katlı Oranlar Kanunu'na uymaz.
- IV. \( \text{SO}_2 \) ve \( \text{SO}_3 \):
- Aynı iki elementten (S ve O) oluşur. ✅
- Basit formülleri farklıdır. \( \text{SO}_2 \) ve \( \text{SO}_3 \) zaten basit formüllerdir. ✅
- Bu çift Katlı Oranlar Kanunu'na uyar.
- Sonuç olarak, I, II ve IV numaralı bileşik çiftleri Katlı Oranlar Kanunu'na uyar.
Örnek 6:
Azot ve oksijen elementlerinden oluşan iki farklı bileşikten birincisi \( \text{N}_2\text{O} \), ikincisi \( \text{NO}_2 \) dir. Birinci bileşikte 28 gram azot ile 16 gram oksijen birleşirken, ikinci bileşikte 14 gram azot ile 32 gram oksijen birleşmektedir. Buna göre, birinci bileşikteki oksijen kütlesinin ikinci bileşikteki oksijen kütlesine oranı (azot kütleleri sabit tutulduğunda) kaçtır?
Çözüm:
- 📌 Katlı Oranlar Kanunu'na göre, elementlerden birinin kütlesini sabit tutarak diğer elementin kütleleri arasındaki oranı bulmalıyız.
- 👉 Verilenler:
- 1. Bileşik (\( \text{N}_2\text{O} \)): \( m_{\text{N}} = 28 \text{ g} \), \( m_{\text{O}} = 16 \text{ g} \)
- 2. Bileşik (\( \text{NO}_2 \)): \( m_{\text{N}} = 14 \text{ g} \), \( m_{\text{O}} = 32 \text{ g} \)
- ✅ Azot kütlelerini sabitleyelim. Bunun için her iki bileşikteki azot miktarını ortak bir değere (örneğin 28 gram) getirelim.
- 💡 1. Bileşik (\( \text{N}_2\text{O} \)): Azot zaten 28 gram. Oksijen kütlesi \( m_{\text{O},1} = 16 \text{ g} \).
- 💡 2. Bileşik (\( \text{NO}_2 \)): Azot 14 gram. Azotu 28 gram yapmak için bu bileşiği 2 ile çarpmalıyız (yani kütleleri 2 katına çıkarmalıyız).
- Yeni azot kütlesi = \( 14 \text{ g} \times 2 = 28 \text{ g} \)
- Yeni oksijen kütlesi = \( 32 \text{ g} \times 2 = 64 \text{ g} \) (Bu, 28 gram azotla birleşen oksijen kütlesidir.)
- Yani, sabit 28 gram azot ile birleşen oksijen kütlesi \( m_{\text{O},2} = 64 \text{ g} \).
- 👉 Şimdi, azot kütleleri sabit tutulduğunda oksijen kütleleri arasındaki oranı bulalım:
- \[ \frac{m_{\text{O},1}}{m_{\text{O},2}} = \frac{16 \text{ g}}{64 \text{ g}} \]
- Oranı sadeleştirelim:
- \[ \frac{16}{64} = \frac{1}{4} \]
- Sonuç olarak, birinci bileşikteki oksijen kütlesinin ikinci bileşikteki oksijen kütlesine oranı \( \frac{1}{4} \)'tür.
Örnek 7:
Aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınçta), 2 litre hidrojen gazı ile 1 litre oksijen gazı tepkimeye girerek 2 litre su buharı oluşturmaktadır. Bu tepkimeye göre, 10 litre hidrojen gazı ile yeterince oksijen gazı tepkimeye girerse kaç litre su buharı oluşur?
Çözüm:
- 📌 Birleşen Hacim Oranları Kanunu (Gay-Lussac Kanunu)'na göre, aynı sıcaklık ve basınçta tepkimeye giren gazların hacimleri arasında ve oluşan gaz ürünlerinin hacimleri arasında basit tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır.
- 👉 Tepkime denklemini hacimler cinsinden yazalım:
- \[ 2 \text{ L H}_2 (\text{gaz}) + 1 \text{ L O}_2 (\text{gaz}) \rightarrow 2 \text{ L H}_2\text{O} (\text{gaz}) \]
- ✅ Oranlara dikkat edelim: Hidrojen, oksijen ve su buharı arasında hacimce \( 2 : 1 : 2 \) oranı vardır.
- 💡 Soru bize 10 litre hidrojen gazı verildiğini söylüyor. Bu, başlangıçtaki hidrojen miktarının 5 katıdır (\(10 \div 2 = 5\)).
- Bu durumda, tepkimeye giren diğer gazların ve oluşan gaz ürününün hacmi de aynı oranda (5 kat) artmalıdır.
- Kullanılan oksijen hacmi = \( 1 \text{ L} \times 5 = 5 \text{ L} \)
- Oluşan su buharı hacmi = \( 2 \text{ L} \times 5 = 10 \text{ L} \)
- Sonuç olarak, 10 litre hidrojen gazı tepkimeye girdiğinde 10 litre su buharı oluşur.
Örnek 8:
Evimizde yemek yaparken kullandığımız bir tarifte, 200 gram un, 150 gram süt ve 50 gram şeker karıştırılarak bir hamur hazırlanıyor. Daha sonra bu hamur fırında pişirilerek bir kek yapılıyor. Kek fırından çıktıktan sonra tartıldığında kütlesinin, başlangıçtaki malzemelerin toplam kütlesinden daha az olduğu gözlemleniyor. Bu durum Kütlenin Korunumu Kanunu'na aykırı mıdır? Açıklayınız.
Çözüm:
- 📌 Bu durum Kütlenin Korunumu Kanunu'na aykırı değildir. 💡
- 👉 Kütlenin Korunumu Kanunu, kapalı bir sistemde gerçekleşen kimyasal veya fiziksel değişimlerde toplam kütlenin değişmediğini belirtir.
- ✅ Kek pişirme olayı incelendiğinde:
- Fırında pişirme işlemi sırasında, hamurun içindeki bazı maddeler (örneğin su) buharlaşarak gaz fazına geçer ve fırının içine yayılır.
- Ayrıca, bazı organik maddeler de yüksek sıcaklıkta bozunarak karbondioksit gibi gazlar oluşturabilir ve bunlar da havaya karışır.
- 💡 Eğer fırın kapalı bir sistem olsaydı ve buharlaşan su ile oluşan tüm gazlar kekin içinde kalsaydı veya toplanabilseydi, kekin ilk kütlesi (malzemelerin toplamı) ile fırından çıktıktan sonraki kütlesi (kek + buharlaşan gazlar) eşit olurdu.
- 👉 Ancak fırın açık bir sistem olduğu için, gaz halindeki ürünler (su buharı, karbondioksit vb.) sistemden ayrılır. Bu yüzden, sadece kekin katı kısmını tarttığımızda kütlede bir azalma gözlemlemek normaldir.
- Sonuç olarak, Kütlenin Korunumu Kanunu hala geçerlidir; sadece tüm ürünleri (katı ve gaz) hesaba katmadığımız için yanılgıya düşmüş oluruz. Eğer buharlaşan maddelerin kütlesi de hesaba katılırsa, toplam kütlenin korunduğu görülecektir. ✅
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-kimya-yasalar/sorular