💡 11. Sınıf Kimya: Oluşum entalpisi ile tepkime ısısı hesaplama Çözümlü Örnekler
11. Sınıf Kimya: Oluşum entalpisi ile tepkime ısısı hesaplama Çözümlü Örnekler
Standart şartlarda (25 °C ve 1 atm) elementlerin en kararlı hallerinin standart oluşum entalpileri sıfır kabul edilir.
Buna göre aşağıdaki maddelerden hangilerinin standart molar oluşum entalpisi (\( \Delta H_f^\circ \)) sıfırdır?
- I. \( O_2(g) \)
- II. \( Fe(s) \)
- III. \( C(elmas) \)
- IV. \( Hg(s) \)
Bir maddenin standart oluşum entalpisinin sıfır olması için element olması ve oda koşullarında (25 °C) en kararlı fiziksel halinde bulunması gerekir.
- I. \( O_2(g) \): Oksijen doğada oda koşullarında gaz halindedir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅
- II. \( Fe(s) \): Demir oda koşullarında katı haldedir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅
- III. \( C(elmas) \): Karbonun en kararlı allotropu grafittir. Elmasın oluşum entalpisi sıfırdan farklıdır. ❌
- IV. \( Hg(s) \): Civa oda koşullarında sıvı halde bulunan tek metaldir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅
💡 Sonuç: I, II ve IV maddelerinin standart oluşum entalpileri sıfırdır.
Aşağıdaki tepkimenin standart şartlardaki ısısını (\( \Delta H^\circ \)) hesaplayınız.
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) \]Verilen Standart Oluşum Entalpileri:
- \( \Delta H_f^\circ [CH_4(g)] = -75 \) kJ/mol
- \( \Delta H_f^\circ [CO_2(g)] = -394 \) kJ/mol
- \( \Delta H_f^\circ [H_2O(g)] = -242 \) kJ/mol
Tepkime ısısını hesaplamak için ürünlerin toplam oluşum entalpisinden girenlerin toplam oluşum entalpisini çıkarırız.
- Formül: \( \Delta H_{tepkime} = \sum \Delta H_f^\circ (\text{ürünler}) - \sum \Delta H_f^\circ (\text{girenler}) \)
- Ürünler: \( [1 \times (-394)] + [2 \times (-242)] = -394 - 484 = -878 \) kJ
- Girenler: \( [1 \times (-75)] + [2 \times 0] = -75 \) kJ (Oksijen element olduğu için sıfırdır)
- Hesaplama: \( \Delta H = (-878) - (-75) \)
- Sonuç: \( \Delta H = -803 \) kJ
✅ Tepkime ekzotermiktir ve \( 803 \) kJ ısı açığa çıkar.
Aşağıdaki tepkimenin standart entalpi değişimi \( \Delta H^\circ = -114 \) kJ'dir.
\[ 2NO(g) + O_2(g) \rightarrow 2NO_2(g) \]\( NO_2(g) \)'in standart molar oluşum entalpisi \( +33 \) kJ/mol olduğuna göre, \( NO(g) \)'in standart molar oluşum entalpisi kaç kJ/mol'dür?
Verilenleri formülde yerine koyarak bilinmeyen değeri (x) bulalım.
- \( NO(g) \)'in oluşum entalpisine \( x \) diyelim.
- \( \Delta H_{tepkime} = [2 \times \Delta H_f^\circ (NO_2)] - [2 \times \Delta H_f^\circ (NO) + 1 \times \Delta H_f^\circ (O_2)] \)
- \( -114 = [2 \times 33] - [2 \times x + 0] \)
- \( -114 = 66 - 2x \)
- \( 2x = 66 + 114 \)
- \( 2x = 180 \)
- \( x = 90 \) kJ/mol
💡 Sonuç: \( NO(g) \)'in standart molar oluşum entalpisi \( +90 \) kJ/mol'dür.
\( C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(s) \) tepkimesinin entalpisi \( \Delta H = -2220 \) kJ'dir.
Buna göre, \( 4,4 \) gram \( C_3H_8 \) gazı tamamen yakıldığında kaç kJ ısı açığa çıkar? (C: 12, H: 1)
Önce yakılan maddenin mol sayısını bulmalıyız, ardından orantı kurmalıyız.
- Mol Kütlesi Hesaplama: \( C_3H_8 = (3 \times 12) + (8 \times 1) = 44 \) g/mol
- Mol Sayısı Bulma: \( n = \frac{m}{M_A} = \frac{4,4}{44} = 0,1 \) mol
- Orantı Kurma:
- 1 mol \( C_3H_8 \) yandığında \( 2220 \) kJ ısı açığa çıkıyorsa,
- 0,1 mol \( C_3H_8 \) yandığında \( x \) kJ ısı açığa çıkar.
- \( x = 0,1 \times 2220 = 222 \) kJ
✅ Sonuç: Tepkime sonucunda \( 222 \) kJ ısı açığa çıkar.
Standart şartlarda gerçekleşen;
\[ 2SO_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2SO_3(g) + 198 \text{ kJ} \]tepkimesine göre aynı koşullarda \( 11,2 \) Litre \( SO_3 \) gazı oluştuğunda meydana gelen ısı değişimi kaç kJ'dir?
Gaz hacmini mole çevirip tepkime katsayılarını kullanarak ısıyı hesaplayalım.
- Mol Sayısı (NK): \( n = \frac{V}{22,4} = \frac{11,2}{22,4} = 0,5 \) mol \( SO_3 \)
- Tepkime Analizi: Denklemde \( 2 \) mol \( SO_3 \) oluştuğunda \( 198 \) kJ ısı açığa çıktığı görülmektedir.
- Orantı Kurma:
- 2 mol \( SO_3 \) oluşurken \( 198 \) kJ ısı açığa çıkarsa,
- 0,5 mol \( SO_3 \) oluşurken \( x \) kJ ısı açığa çıkar.
- \( x = \frac{0,5 \times 198}{2} = \frac{99}{2} = 49,5 \) kJ
📌 Not: Isı açığa çıktığı için \( \Delta H = -49,5 \) kJ olarak ifade edilir.
Bir mühendis, iki farklı yakıtın (Metan ve Etanol) ısı verimliliğini karşılaştırmak istiyor.
- \( CH_4 \) (Metan) için \( \Delta H = -890 \) kJ/mol
- \( C_2H_5OH \) (Etanol) için \( \Delta H = -1360 \) kJ/mol
Eşit kütlede (örneğin 46 gram) bu yakıtlar yakıldığında hangisi daha fazla enerji verir? (C: 12, H: 1, O: 16)
Her iki yakıtın 46 gramının kaç mol ettiğini bulup açığa çıkan ısıları hesaplayalım.
- Metan (\( CH_4 \)): \( M_A = 16 \) g/mol.
\( n = \frac{46}{16} = 2,875 \) mol.
Isı = \( 2,875 \times 890 = 2558,75 \) kJ. - Etanol (\( C_2H_5OH \)): \( M_A = 46 \) g/mol.
\( n = \frac{46}{46} = 1 \) mol.
Isı = \( 1 \times 1360 = 1360 \) kJ.
💡 Analiz: Metan gazı, eşit kütlede yakıldığında etanolden yaklaşık iki kat daha fazla enerji sağlamaktadır. Bu nedenle metan daha verimli bir yakıttır.
İnsan vücudu enerjisini glikozun (\( C_6H_{12}O_6 \)) hücrelerde oksijenle yanması (solunum) sonucu elde eder.
\[ C_6H_{12}O_6(k) + 6O_2(g) \rightarrow 6CO_2(g) + 6H_2O(s) + 2800 \text{ kJ} \]Bir sporcu antrenman sırasında \( 560 \) kJ enerji harcadığına göre, kaç gram glikoz yakmıştır? (Glikoz: 180 g/mol)
Harcanan enerji miktarından yola çıkarak glikoz miktarını hesaplayalım.
- Orantı:
- \( 2800 \) kJ enerji için \( 1 \) mol glikoz gerekiyorsa,
- \( 560 \) kJ enerji için \( x \) mol glikoz gerekir.
- \( x = \frac{560}{2800} = 0,2 \) mol glikoz.
- Kütle Hesabı: \( m = n \times M_A = 0,2 \times 180 = 36 \) gram.
✅ Sonuç: Sporcu \( 36 \) gram glikoz tüketmiştir.
Kışın elleri ısıtmak için kullanılan paketlerde demir tozunun hava ile teması sonucu paslanma tepkimesi gerçekleşir:
\[ 4Fe(k) + 3O_2(g) \rightarrow 2Fe_2O_3(k) \quad \Delta H = -1650 \text{ kJ} \]Paketin içinde \( 0,4 \) mol demir (Fe) tozu tamamen oksitlendiğinde çevreye kaç kJ ısı yayılır?
Tepkime denklemindeki katsayıları kullanarak oran-orantı kuralım.
- Denklem Analizi: Tepkimeye göre \( 4 \) mol \( Fe \) katısı tepkimeye girdiğinde \( 1650 \) kJ ısı açığa çıkmaktadır.
- Orantı:
- 4 mol \( Fe \) için \( 1650 \) kJ ısı yayılıyorsa,
- 0,4 mol \( Fe \) için \( x \) kJ ısı yayılır.
- \( x = \frac{0,4 \times 1650}{4} \)
- \( x = 0,1 \times 1650 = 165 \) kJ.
🔥 Sonuç: Cep ısıtıcısı çevreye \( 165 \) kJ ısı verir ve ellerimizi bu enerjiyle ısıtır.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/11-sinif-kimya-olusum-entalpisi-ile-tepkime-isisi-hesaplama/sorular