Sorunun Çözümü
Verilen tepkime denklemi:
$$4NH_3(g) + 5O_2(g) \rightarrow 4NO(g) + 6H_2O(g)$$
Atom kütleleri: H=1 g/mol, N=14 g/mol, O=16 g/mol.
1. Oluşan NO gazının mol sayısını bulalım:
- NO'nun mol kütlesi ($M_{NO}$) = N + O = 14 + 16 = 30 g/mol.
- Oluşan NO'nun kütlesi = 12 gram.
- NO'nun mol sayısı ($n_{NO}$) = kütle / mol kütlesi = 12 g / 30 g/mol = 0,4 mol.
Şimdi bu bilgiye dayanarak diğer seçenekleri kontrol edelim:
A) 0,4 mol NH3 gazı harcanmıştır.
- Tepkime denklemine göre, 4 mol NO oluştuğunda 4 mol NH3 harcanır.
- Yani, mol oranları 1:1'dir.
- 0,4 mol NO oluştuğuna göre, 0,4 mol NH3 harcanmıştır.
- Bu ifade doğrudur.
B) Normal koşullarda 56 litre hava harcanmıştır.
- Tepkime denklemine göre, 4 mol NO oluştuğunda 5 mol O2 harcanır.
- 0,4 mol NO oluştuğuna göre, harcanan O2 mol sayısı ($n_{O_2}$) = (5/4) * 0,4 mol = 0,5 mol.
- Normal koşullarda (N.K.) 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar.
- Harcanan O2'nin hacmi ($V_{O_2}$) = 0,5 mol * 22,4 L/mol = 11,2 L.
- Havanın hacimce %20'si O2 olduğuna göre, harcanan havanın hacmi ($V_{hava}$) = $V_{O_2}$ / 0,20 = 11,2 L / 0,20 = 56 L.
- Bu ifade doğrudur.
C) Oluşan suyun kütlesi 10,8 gramdır.
- Tepkime denklemine göre, 4 mol NO oluştuğunda 6 mol H2O oluşur.
- 0,4 mol NO oluştuğuna göre, oluşan H2O mol sayısı ($n_{H_2O}$) = (6/4) * 0,4 mol = 0,6 mol.
- H2O'nun mol kütlesi ($M_{H_2O}$) = 2*H + O = 2*1 + 16 = 18 g/mol.
- Oluşan H2O'nun kütlesi ($m_{H_2O}$) = $n_{H_2O}$ * $M_{H_2O}$ = 0,6 mol * 18 g/mol = 10,8 g.
- Bu ifade doğrudur.
D) Tepkimede molekül sayısı artmıştır.
- Tepkimeye giren gaz moleküllerinin toplam mol sayısı (katsayılar toplamı): 4 mol NH3 + 5 mol O2 = 9 mol.
- Tepkime sonucunda oluşan gaz moleküllerinin toplam mol sayısı (katsayılar toplamı): 4 mol NO + 6 mol H2O = 10 mol.
- Ürünlerin mol sayısı (10 mol) girenlerin mol sayısından (9 mol) fazla olduğu için, tepkimede molekül sayısı artmıştır.
- Bu ifade doğrudur.
E) Harcanan havanın mol sayısı NH3 gazından 0,1 mol fazladır.
- Harcanan NH3 mol sayısı = 0,4 mol (A seçeneğinden).
- Harcanan O2 mol sayısı = 0,5 mol (B seçeneğinden).
- Havanın hacimce %20'si O2 ise, molce de %20'si O2'dir (gazlar için hacimce ve molce yüzdeler aynıdır).
- Harcanan havanın mol sayısı ($n_{hava}$) = $n_{O_2}$ / 0,20 = 0,5 mol / 0,20 = 2,5 mol.
- Harcanan havanın mol sayısı (2,5 mol) ile harcanan NH3 mol sayısı (0,4 mol) arasındaki fark = 2,5 mol - 0,4 mol = 2,1 mol.
- İfade "0,1 mol fazladır" dediği için bu ifade yanlıştır.
Cevap E seçeneğidir.