✅ 11. Sınıf Kimya: Evsel atıklardan fermantasyonla hidrojen gazı üretiminde hidrojen gazı miktarına etki eden faktörler testleri Test Çöz

Evsel organik atıklardan karanlık fermantasyon yöntemiyle hidrojen gazı ($H_2$) elde edilmektedir. Reaktöre beslenen katı evsel atıkların mekanik yöntemlerle daha küçük parçacıklara ayrılması (öğütülmesi) sonucunda hidrojen gazı çıkış hızının arttığı gözlenmiştir.

Bu durumun nedeni aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır?

Evsel atıklardan hidrojen gazı üretilen bir fermantasyon biyoreaktöründe, ortam sıcaklığı $20\ ^\circ\text{C}$'den biyolojik aktivitenin optimum olduğu $37\ ^\circ\text{C}$'ye çıkarılmaktadır.

Sıcaklığın bu aralıkta artırılması hidrojen gazı üretim hızına nasıl bir etki yapar?

Bir fermantasyon reaktörüne eklenen evsel organik atık çözeltisinin (substrat) derişimi belirli bir sınıra kadar artırıldığında, birim zamanda açığa çıkan $H_2$ gazı miktarının arttığı belirlenmiştir.

Bu durumun temel sebebi aşağıdakilerden hangisidir?

Evsel atık fermantasyonu sonucunda tam verimle gerçekleşen bir süreçte glikozun ($C_6H_{12}O_6$) fermantasyon tepkimesi aşağıda verilmiştir:

$C_6H_{12}O_6 + 2 H_2O \rightarrow 2 CH_3COOH + 2 CO_2 + 4 H_2$

Buna göre, tamamen harcanan $2\text{ mol}$ glikozdan kaç mol $H_2$ gazı elde edilir?

Evsel atıklardan biyo-hidrojen üretimi gerçekleştiren bir araştırmacı, sabit sıcaklık ve hacimde gerçekleştirdiği fermantasyon deneyinde ortam pH değerini $3,0$'ten optimum değer olan $5,5$'e getirdiğinde hidrojen gazı oluşum hızının belirgin bir şekilde arttığını saptamıştır.

Bu gözlemle ilgili;
I. pH değişimi, biyolojik katalizör görevi gören enzimlerin çalışma verimini artırmıştır.
II. Birim zamandaki etkin çarpışma sayısı artmıştır.
III. Tepkimenin aktivasyon enerjisi değişmemiştir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Evsel atıkların fermantasyonu sonucu oluşan $H_2$ gazı $0\ ^\circ\text{C}$ sıcaklıkta $11,2\text{ L}$ hacimli kapalı bir kapta toplanmaktadır.

Kaptaki hidrojen gazının basıncı $4\text{ atm}$ olduğuna göre, kapta kaç gram $H_2$ gazı bulunmaktadır? ($H = 1\text{ g/mol}$, $R = \frac{22,4}{273}\text{ L atm / mol K}$)

Evsel atıklardan hidrojen gazı üretimi sürecinde ortama özel biyokatalizörler (enzimler) eklenmektedir.

Katalizörlü ve katalizörsüz fermantasyon tepkimeleri karşılaştırıldığında aşağıdakilerden hangisinin değeri her iki durumda da eşittir?

Kapalı bir biyoreaktörde evsel atıklardan hidrojen gazı üretimi dengededir:

$C_6H_{12}O_6(suda) + 2 H_2O(s) \rightleftharpoons 2 CH_3COOH(suda) + 2 CO_2(g) + 4 H_2(g)$

Sistem dengedeyken ortama sabit sıcaklıkta bir vakum sistemi bağlanarak ortamda biriken $H_2$ gazının bir kısmı sürekli sistemden çekilmektedir.

Bu işlemle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Bir fermantasyon reaktöründe $180\text{ gram}$ glikoz içeren evsel atık çözeltisi tamamen tepkimeye girerek aşağıdaki denkleme göre hidrojen gazına dönüşmektedir:

$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_4O_2 + 2 H_2$

Tepkime tam verimle gerçekleştiğinde, oluşan $H_2$ gazının $27\ ^\circ\text{C}$ sıcaklık ve $0,82\text{ atm}$ basınç altındaki hacmi kaç litredir? ($C_6H_{12}O_6 = 180\text{ g/mol}$, $R = 0,082\text{ L atm / mol K}$)

Evsel atıklardan hidrojen gazı üretilen bir biyoreaktörde gerçekleşen tepkimenin hızını artırmak için çeşitli işlemler uygulanmaktadır.

Aşağıdaki işlemlerden hangisi hidrojen gazı oluşum hızını artırırken, reaksiyona giren maddelerin ortalama kinetik enerjisini değiştirmiz?

Fermantasyon reaktöründe açığa çıkan hidrojen gazı ($H_2$), $127\ ^\circ\text{C}$ sıcaklıkta ve $1,64\text{ atm}$ basınç altında bir depolama tankında toplanmaktadır.

Buna göre, tanktaki $H_2$ gazının özkütlesi kaç $\text{g/L}$'dir? ($H_2 = 2\text{ g/mol}$, $R = 0,082\text{ L atm / mol K}$)

Evsel organik atıklardan anaerobik fermantasyon ile hidrojen gazı üretimi üzerine yapılan bir araştırmada farklı reaktör koşullarındaki gaz çıkış hızları ($r$) incelenmiştir:

- Deney 1: pH = $5,5$, Sıcaklık = $35\ ^\circ\text{C}$, Atık Parçacık Boyutu = $5\text{ mm}$ $\rightarrow$ Gaz çıkış hızı: $r_1$
- Deney 2: pH = $5,5$, Sıcaklık = $35\ ^\circ\text{C}$, Atık Parçacık Boyutu = $1\text{ mm}$ $\rightarrow$ Gaz çıkış hızı: $r_2$
- Deney 3: pH = $2,0$, Sıcaklık = $35\ ^\circ\text{C}$, Atık Parçacık Boyutu = $1\text{ mm}$ $\rightarrow$ Gaz çıkış hızı: $r_3$
- Deney 4: pH = $5,5$, Sıcaklık = $70\ ^\circ\text{C}$ (Yüksek sıcaklıkta protein yapılı enzimler denatüre olmaktadır), Atık Parçacık Boyutu = $1\text{ mm}$ $\rightarrow$ Gaz çıkış hızı: $r_4$

Buna göre deneylerdeki hidrojen gazı oluşum hızları arasındaki doğru ilişki aşağıdakilerden hangisidir?

Evsel organik atıkların fermantasyonu sonucu elde edilen $H_2$ gazı, $27\ ^\circ\text{C}$ sıcaklıkta su üzerinde toplanmaktadır. Toplama kabındaki toplam basınç $787\text{ mmHg}$ ve gazın kapladığı hacim $8,2\text{ litredir}$.

$27\ ^\circ\text{C}$'de suyun buhar basıncı $27\text{ mmHg}$ olduğuna göre, toplanan kuru $H_2$ gazının kütlesi kaç gramdır? ($H_2 = 2\text{ g/mol}$, $R = 0,082\text{ L atm / mol K}$, $760\text{ mmHg} = 1\text{ atm}$)

Evsel atıklardan hidrojen gazı üretimi yapılan sabit hacimli kapalı bir biyoreaktörde gerçekleşen,

$C_6H_{12}O_6(suda) + 2 H_2O(s) \rightleftharpoons 2 CH_3COOH(suda) + 2 CO_2(g) + 4 H_2(g) \quad \Delta H > 0$

dengesi ile ilgili aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulanıyor:

I. Ortama hidrojen gazını tüketen yan bakterileri engelleyici kimyasal eklemek.
II. Ortam sıcaklığını biyolojik sınırlar içinde kalacak şekilde ($25\ ^\circ\text{C}$'den $38\ ^\circ\text{C}$'ye) yükseltmek.
III. Sabit sıcaklıkta reaktör hacmini azaltarak toplam gaz basıncını artırmak.

Bu işlemlerden hangileri hem hidrojen gazı oluşum hızını hem de sistemin dengedeki hidrojen gazı miktarını (verimini) artırır?