🎓 12. Sınıf
📚 12. Sınıf Kimya
💡 12. Sınıf Kimya: Denge Çözümlü Örnekler
12. Sınıf Kimya: Denge Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
💡 Belirli bir sıcaklıkta, kapalı bir kapta gerçekleşen tepkime şöyledir:
\[ 2HI(g) \rightleftharpoons H_2(g) + I_2(g) \] Denge anında kapta 0,4 mol HI, 0,2 mol \(H_2\) ve 0,2 mol \(I_2\) gazları bulunmaktadır. Kabın hacmi 2 L olduğuna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (\(K_c\)) değeri kaçtır?
\[ 2HI(g) \rightleftharpoons H_2(g) + I_2(g) \] Denge anında kapta 0,4 mol HI, 0,2 mol \(H_2\) ve 0,2 mol \(I_2\) gazları bulunmaktadır. Kabın hacmi 2 L olduğuna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (\(K_c\)) değeri kaçtır?
Çözüm:
Denge sabitini hesaplamak için öncelikle denge anındaki maddelerin derişimlerini bulmalıyız. 📌 Derişim (Molarite) = mol sayısı / hacim (L).
- Adım 1: Derişimleri hesaplayın.
- HI derişimi = \( \frac{0,4 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 0,2 \text{ M} \)
- \(H_2\) derişimi = \( \frac{0,2 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 0,1 \text{ M} \)
- \(I_2\) derişimi = \( \frac{0,2 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 0,1 \text{ M} \)
- Adım 2: Denge bağıntısını yazın.
- Denge bağıntısı, ürünlerin derişimlerinin katsayılarıyla üslenmiş çarpımının, girenlerin derişimlerinin katsayılarıyla üslenmiş çarpımına oranıdır:
- \[ K_c = \frac{[H_2] \times [I_2]}{[HI]^2} \]
- Adım 3: Değerleri bağıntıya yerleştirin ve \(K_c\)'yi hesaplayın.
- \[ K_c = \frac{(0,1) \times (0,1)}{(0,2)^2} \]
- \[ K_c = \frac{0,01}{0,04} \]
- \[ K_c = 0,25 \]
Örnek 2:
🔥 Kapalı bir kapta, 500 K sıcaklıkta gerçekleşen tepkime şöyledir:
\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \] Denge anında \(N_2\) gazının kısmi basıncı 0,5 atm, \(H_2\) gazının kısmi basıncı 1,5 atm ve \(NH_3\) gazının kısmi basıncı 0,3 atm olarak ölçülmüştür. Buna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (\(K_p\)) değeri kaçtır?
\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \] Denge anında \(N_2\) gazının kısmi basıncı 0,5 atm, \(H_2\) gazının kısmi basıncı 1,5 atm ve \(NH_3\) gazının kısmi basıncı 0,3 atm olarak ölçülmüştür. Buna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (\(K_p\)) değeri kaçtır?
Çözüm:
Kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (\(K_p\)) hesaplamak için, denge anındaki kısmi basınçları kullanmalıyız.
- Adım 1: Denge bağıntısını yazın.
- \(K_p\) bağıntısı, ürünlerin kısmi basınçlarının katsayılarıyla üslenmiş çarpımının, girenlerin kısmi basınçlarının katsayılarıyla üslenmiş çarpımına oranıdır:
- \[ K_p = \frac{(P_{NH_3})^2}{(P_{N_2}) \times (P_{H_2})^3} \]
- Adım 2: Verilen kısmi basınç değerlerini bağıntıya yerleştirin.
- \(P_{N_2} = 0,5 \text{ atm}\)
- \(P_{H_2} = 1,5 \text{ atm}\)
- \(P_{NH_3} = 0,3 \text{ atm}\)
- Adım 3: \(K_p\)'yi hesaplayın.
- \[ K_p = \frac{(0,3)^2}{(0,5) \times (1,5)^3} \]
- \[ K_p = \frac{0,09}{0,5 \times 3,375} \]
- \[ K_p = \frac{0,09}{1,6875} \]
- \[ K_p \approx 0,0533 \]
Örnek 3:
🧪 Kapalı bir kapta belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaşmış bir tepkime şöyledir:
\[ 2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g) \quad \Delta H < 0 \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve \(SO_3\) derişiminin nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Kaba bir miktar \(O_2\) gazı eklemek.
b) Kaptan bir miktar \(SO_2\) gazı çekmek.
\[ 2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g) \quad \Delta H < 0 \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve \(SO_3\) derişiminin nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Kaba bir miktar \(O_2\) gazı eklemek.
b) Kaptan bir miktar \(SO_2\) gazı çekmek.
Çözüm:
Le Chatelier Prensibi'ne göre, dışarıdan bir etkiyle denge bozulursa, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder ve yeni bir denge kurar.
- a) Kaba bir miktar \(O_2\) gazı eklemek:
- 👉 Etki: Ortamdaki \(O_2\) derişimi artar.
- 👉 Sistemin tepkisi: Sistem, eklenen \(O_2\)'yi tüketmek isteyecektir. Bu da tepkimenin ürünler (sağ) yönüne kaymasına neden olur.
- 👉 Sonuç: Denge sağa kaydığı için \(SO_2\) derişimi azalır, \(O_2\) derişimi (eklemeye rağmen) eklenen miktara göre daha az olsa da artmış olur, ve \(SO_3\) derişimi artar.
- b) Kaptan bir miktar \(SO_2\) gazı çekmek:
- 👉 Etki: Ortamdaki \(SO_2\) derişimi azalır.
- 👉 Sistemin tepkisi: Sistem, azalan \(SO_2\)'yi artırmak isteyecektir. Bu da tepkimenin girenler (sol) yönüne kaymasına neden olur.
- 👉 Sonuç: Denge sola kaydığı için \(O_2\) derişimi artar, \(SO_2\) derişimi (çekmeye rağmen) çekilen miktara göre daha az olsa da azalmış olur, ve \(SO_3\) derişimi azalır.
Örnek 4:
💨 Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleşen denge tepkimesi şöyledir:
\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve toplam mol sayısının nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Kabın hacmini küçültmek.
b) Kaba hacmini değiştirmeden He (asal gaz) eklemek.
\[ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve toplam mol sayısının nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Kabın hacmini küçültmek.
b) Kaba hacmini değiştirmeden He (asal gaz) eklemek.
Çözüm:
Basınç ve hacim değişiklikleri gaz fazındaki tepkimelerde dengeyi etkiler. Toplam mol sayısındaki değişim, dengenin kaydığı yöne bağlıdır.
- a) Kabın hacmini küçültmek:
- 👉 Etki: Hacim küçültüldüğünde, gazların kısmi basınçları ve toplam basınç artar. Sistem bu basıncı azaltmak isteyecektir.
- 👉 Sistemin tepkisi: Basıncı azaltmak için sistem, gaz mol sayısının daha az olduğu yöne kayar. Girenlerde 1 mol \(N_2\) + 3 mol \(H_2\) = 4 mol gaz varken, ürünlerde 2 mol \(NH_3\) gazı vardır. Yani ürünler (sağ) yönünde daha az mol gaz bulunmaktadır.
- 👉 Sonuç: Denge sağa kayar. Sistemde gaz mol sayısı azaldığı için toplam mol sayısı azalır.
- b) Kaba hacmini değiştirmeden He (asal gaz) eklemek:
- 👉 Etki: Sabit hacimde kaba asal gaz (He) eklemek, kaptaki toplam basıncı artırır. Ancak, tepkimeye giren veya çıkan gazların kısmi basınçları değişmez.
- 👉 Sistemin tepkisi: Kısmi basınçlar değişmediği için, dengede bulunan maddelerin derişimleri de değişmez. Bu durumda sistem dengeyi bozacak bir etki hissetmez.
- 👉 Sonuç: Denge yön değiştirmez. Sadece kaba eklenen He gazının mol sayısı kadar toplam mol sayısı artar, ancak tepkimeye giren maddelerin mol sayılarında bir değişim olmaz.
Örnek 5:
🌡️ Aşağıdaki endotermik tepkime belirli bir sıcaklıkta dengededir:
\[ N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) \quad \Delta H > 0 \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve denge sabiti (\(K_c\)) değerinin nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Sıcaklığı artırmak.
b) Sıcaklığı azaltmak.
\[ N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) \quad \Delta H > 0 \] Bu denge sistemine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulandığında, dengenin hangi yöne kayacağını ve denge sabiti (\(K_c\)) değerinin nasıl değişeceğini Le Chatelier Prensibi'ne göre açıklayınız.
a) Sıcaklığı artırmak.
b) Sıcaklığı azaltmak.
Çözüm:
Sıcaklık değişimi, hem dengenin yönünü hem de denge sabiti (\(K_c\)) değerini etkileyen tek faktördür. Endotermik tepkimelerde ısı girenler tarafında, ekzotermik tepkimelerde ise ısı ürünler tarafında gibi düşünülebilir.
- a) Sıcaklığı artırmak:
- 👉 Etki: Sistem, artan ısıyı tüketmek isteyecektir. Endotermik tepkimelerde ( \( \Delta H > 0 \) ) ısı girenler tarafındadır.
- 👉 Sistemin tepkisi: Isıyı tüketmek için tepkime ürünler (sağ) yönüne kayar.
- 👉 Sonuç: Denge sağa kaydığı için ürünlerin derişimi artar, girenlerin derişimi azalır. Bu da \(K_c = \frac{[NO_2]^2}{[N_2O_4]}\) bağıntısına göre \(K_c\) değerinin artmasına neden olur.
- b) Sıcaklığı azaltmak:
- 👉 Etki: Sistem, azalan ısıyı yerine koymak isteyecektir. Endotermik tepkimelerde ısı girenler tarafındadır.
- 👉 Sistemin tepkisi: Isıyı üretmek için tepkime girenler (sol) yönüne kayar.
- 👉 Sonuç: Denge sola kaydığı için girenlerin derişimi artar, ürünlerin derişimi azalır. Bu da \(K_c\) bağıntısına göre \(K_c\) değerinin azalmasına neden olur.
Örnek 6:
📈 1 litrelik sabit hacimli kapalı bir kapta, 27 \(^\circ\)C'de 2 mol \(PCl_5\) gazı ile başlatılan tepkime dengeye ulaştığında kapta 0,5 mol \(Cl_2\) gazı olduğu belirleniyor.
\[ PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g) \]
Bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (\(K_c\)) değeri kaçtır?
Çözüm:
Bu tür soruları çözmek için "Başlangıç - Değişim - Denge" (ICE tablosu) yöntemini kullanırız.
- Adım 1: Başlangıç, Değişim ve Denge (BDD) tablosunu oluşturun.
- Kabın hacmi 1 L olduğu için mol sayıları aynı zamanda derişimlere eşittir.
- Tepkime: \( PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g) \)
- Başlangıç (B): 2 mol \(PCl_5\), 0 mol \(PCl_3\), 0 mol \(Cl_2\)
- Değişim (D): Denge anında 0,5 mol \(Cl_2\) oluştuğu belirtilmiş. Tepkime katsayılarına göre, 0,5 mol \(Cl_2\) oluşması için 0,5 mol \(PCl_3\) oluşmalı ve 0,5 mol \(PCl_5\) harcanmalıdır.
- \(PCl_5\): \( -0,5 \text{ mol} \)
- \(PCl_3\): \( +0,5 \text{ mol} \)
- \(Cl_2\): \( +0,5 \text{ mol} \)
- Denge (D):
- \(PCl_5\): \( 2 - 0,5 = 1,5 \text{ mol} \)
- \(PCl_3\): \( 0 + 0,5 = 0,5 \text{ mol} \)
- \(Cl_2\): \( 0 + 0,5 = 0,5 \text{ mol} \)
- Adım 2: Denge derişimlerini belirleyin.
- Hacim 1 L olduğu için denge mol sayıları derişimlere eşittir:
- \([PCl_5] = 1,5 \text{ M}\)
- \([PCl_3] = 0,5 \text{ M}\)
- \([Cl_2] = 0,5 \text{ M}\)
- Adım 3: \(K_c\) bağıntısını yazın ve hesaplayın.
- \[ K_c = \frac{[PCl_3] \times [Cl_2]}{[PCl_5]} \]
- \[ K_c = \frac{(0,5) \times (0,5)}{(1,5)} \]
- \[ K_c = \frac{0,25}{1,5} \]
- \[ K_c = \frac{1}{6} \approx 0,1667 \]
Örnek 7:
📊 Bir kimyasal tepkimenin derişim-zaman grafiği aşağıda verilmiştir. Tepkime denklemi şöyledir:
\[ X(g) + Y(g) \rightleftharpoons Z(g) \]
Başlangıçta \(X\) ve \(Y\)'nin derişimleri 0,6 M iken, \(Z\)'nin derişimi 0 M'dir. Dengeye ulaşıldığında \(Y\)'nin derişimi 0,2 M olarak ölçülmüştür. Kabın hacmi 1 L'dir.
Buna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (\(K_c\)) değeri kaçtır?
\[ X(g) + Y(g) \rightleftharpoons Z(g) \]
Başlangıçta \(X\) ve \(Y\)'nin derişimleri 0,6 M iken, \(Z\)'nin derişimi 0 M'dir. Dengeye ulaşıldığında \(Y\)'nin derişimi 0,2 M olarak ölçülmüştür. Kabın hacmi 1 L'dir.
Buna göre, bu tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti (\(K_c\)) değeri kaçtır?
Çözüm:
Bu bir "Yeni Nesil" soru olup, verilen bilgileri (grafik yerine metinsel betimleme) kullanarak denge hesaplaması yapmamızı gerektirir. Yine BDD tablosu kullanacağız.
- Adım 1: Başlangıç, Değişim ve Denge (BDD) tablosunu oluşturun.
- Tepkime: \( X(g) + Y(g) \rightleftharpoons Z(g) \)
- Başlangıç (B):
- \([X] = 0,6 \text{ M}\)
- \([Y] = 0,6 \text{ M}\)
- \([Z] = 0 \text{ M}\)
- Değişim (D): Denge anında \(Y\)'nin derişimi 0,2 M'ye düşmüş. Bu, \(Y\)'den \(0,6 - 0,2 = 0,4 \text{ M}\) harcandığı anlamına gelir. Tepkime katsayıları 1:1:1 olduğu için:
- \([X]\): \( -0,4 \text{ M} \)
- \([Y]\): \( -0,4 \text{ M} \)
- \([Z]\): \( +0,4 \text{ M} \)
- Denge (D):
- \([X] = 0,6 - 0,4 = 0,2 \text{ M}\)
- \([Y] = 0,6 - 0,4 = 0,2 \text{ M}\)
- \([Z] = 0 + 0,4 = 0,4 \text{ M}\)
- Adım 2: Denge derişimlerini kontrol edin.
- \([X] = 0,2 \text{ M}\)
- \([Y] = 0,2 \text{ M}\)
- \([Z] = 0,4 \text{ M}\)
- Adım 3: \(K_c\) bağıntısını yazın ve hesaplayın.
- \[ K_c = \frac{[Z]}{[X] \times [Y]} \]
- \[ K_c = \frac{0,4}{0,2 \times 0,2} \]
- \[ K_c = \frac{0,4}{0,04} \]
- \[ K_c = 10 \]
Örnek 8:
🥤 Gazlı İçeceklerdeki Denge: Kola, gazoz gibi gazlı içecekler, yüksek basınç altında karbondioksit (\(CO_2\)) gazının su içinde çözünmesiyle üretilir. Şişenin kapağı açıldığında, içeceğin köpürmeye başladığını ve zamanla gazının kaçtığını gözlemleriz.
Bu durumu denge tepkimesi ve Le Chatelier Prensibi ile açıklayınız. \[ CO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(suda) \quad \Delta H < 0 \]
Bu durumu denge tepkimesi ve Le Chatelier Prensibi ile açıklayınız. \[ CO_2(g) \rightleftharpoons CO_2(suda) \quad \Delta H < 0 \]
Çözüm:
Bu günlük hayat örneği, gazlı içeceklerdeki \(CO_2\) dengesini ve Le Chatelier Prensibi'nin nasıl işlediğini gösterir.
- 1. Yüksek Basınç Altında Denge:
- 👉 Şişe kapalıyken ve üretim aşamasında, içecek yüksek \(CO_2\) basıncı altında tutulur. Bu yüksek basınç, yukarıdaki denge tepkimesini ürünler (sağ) yönüne kaydırır.
- 👉 Sonuç olarak, mümkün olduğunca fazla \(CO_2\) gazı su içinde çözünerek gazlı içeceğe karakteristik tadını ve köpürme özelliğini verir.
- 2. Kapağın Açılması ve Basınç Azalması:
- 👉 Şişenin kapağı açıldığında, içeceğin üzerindeki \(CO_2\) gazının kısmi basıncı aniden düşer (atmosfer basıncına iner). Bu durum, denge sistemine dışarıdan yapılan bir etkidir.
- 👉 Le Chatelier Prensibi'ne göre, sistem bu basınç düşüşünü telafi etmek ister. Basıncı artırmanın yolu, daha fazla gaz molekülü oluşturmaktır.
- 👉 Bu nedenle, denge tepkimesi girenler (sol) yönüne kayar. Yani, su içinde çözünmüş olan \(CO_2(suda)\) gaz haline (\(CO_2(g)\)) dönüşmeye başlar.
- 3. Köpürme ve Gazın Kaçması:
- 👉 Denge sola kaydıkça, içecekten hızla \(CO_2\) gazı ayrılır. Bu durum, içecekte gözlemlediğimiz köpürmeye neden olur.
- 👉 Zamanla, içecekteki çözünmüş \(CO_2\) miktarı azalır ve içecek "gazını kaçırmış" olur. Bu, su ve \(CO_2\) arasında daha düşük atmosfer basıncına uygun yeni bir denge kurulduğu anlamına gelir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/12-sinif-kimya-denge/sorular