Verilen tepkime ve bilgiler ışığında, her bir seçeneği adım adım inceleyelim.

• 1. Molar Kütlelerin Hesaplanması:
  • \(M_{CH_4} = 12 + 4 \times 1 = 16 \text{ g/mol}\)
  • \(M_{O_2} = 2 \times 16 = 32 \text{ g/mol}\)
  • \(M_{CO_2} = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ g/mol}\)
  • \(M_{H_2O} = 2 \times 1 + 16 = 18 \text{ g/mol}\)
• 2. Oluşan \(H_2O\) miktarından diğer maddelerin mol ve kütlelerinin bulunması:

  18 gram \(H_2O\) oluştuğuna göre;

  • \(n_{H_2O} = \frac{18 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 1 \text{ mol}\)

  Tepkime denklemi: \(CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g)\)

  Stokiyometrik oranlara göre:

  • 2 mol \(H_2O\) oluştuğunda 1 mol \(CH_4\) harcanır, 2 mol \(O_2\) harcanır ve 1 mol \(CO_2\) oluşur.
  • 1 mol \(H_2O\) oluştuğuna göre (yani stokiyometrik miktarın yarısı):
    • Harcanan \(CH_4\) molü: \(n_{CH_4} = \frac{1}{2} \times 1 \text{ mol} = 0.5 \text{ mol}\)
    • Harcanan \(O_2\) molü: \(n_{O_2} = \frac{2}{2} \times 1 \text{ mol} = 1 \text{ mol}\)
    • Oluşan \(CO_2\) molü: \(n_{CO_2} = \frac{1}{2} \times 1 \text{ mol} = 0.5 \text{ mol}\)
• 3. Harcanan/Oluşan Kütlelerin Hesaplanması:
  • Harcanan \(CH_4\) kütlesi: \(m_{CH_4} = 0.5 \text{ mol} \times 16 \text{ g/mol} = 8 \text{ g}\)
  • Harcanan \(O_2\) kütlesi: \(m_{O_2} = 1 \text{ mol} \times 32 \text{ g/mol} = 32 \text{ g}\)
  • Oluşan \(CO_2\) kütlesi: \(m_{CO_2} = 0.5 \text{ mol} \times 44 \text{ g/mol} = 22 \text{ g}\)
• 4. Başlangıç Koşullarının Değerlendirilmesi (Eşit Kütlede \(CH_4\) ve \(O_2\)):

  Tepkimede 8 g \(CH_4\) ve 32 g \(O_2\) harcanmıştır. Başlangıçta eşit kütlede alındığına göre, daha fazla harcanan madde olan \(O_2\) sınırlayıcı reaktanttır. Bu durumda başlangıçta her iki maddeden de 32'şer gram alınmış olmalıdır.

  • Başlangıç \(m_{CH_4} = 32 \text{ g}\)
  • Başlangıç \(m_{O_2} = 32 \text{ g}\)
  • Harcanan \(CH_4 = 8 \text{ g}\)
  • Harcanan \(O_2 = 32 \text{ g}\) (tamamen bitti)
  • Artan \(CH_4 = 32 \text{ g} - 8 \text{ g} = 24 \text{ g}\)

  Bu durumda \(O_2\) sınırlayıcı reaktant, \(CH_4\) ise artan maddedir.

• 5. Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
  • A) Tepkimede elde edilen \(CO_2\) gazı 22 gramdır.

    Hesaplamalarımıza göre 22 g \(CO_2\) oluşmuştur. Bu ifade doğrudur.

  • B) Normal koşullarda 22,4 litre \(O_2\) gazı harcanmıştır.

    1 mol \(O_2\) harcanmıştır. Normal koşullarda (0°C, 1 atm) 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar. Bu ifade doğrudur.

  • C) Harcanan \(CH_4\) kütlesi 8 gramdır.

    Hesaplamalarımıza göre 8 g \(CH_4\) harcanmıştır. Bu ifade doğrudur.

  • D) Artan madde olmaması için tepkime kabına \(CH_4\) gazı eklenmesi gerekir.

    Tepkimede \(CH_4\) artan maddedir (24 g). Artan madde olmaması için sınırlayıcı reaktant olan \(O_2\)'den eklenmesi gerekir. \(CH_4\) eklemek artan madde miktarını daha da artırır. Bu ifade yanlıştır.

  • E) Başlangıçta alınan toplam madde miktarı 64 gramdır.

    Başlangıçta 32 g \(CH_4\) ve 32 g \(O_2\) alınmıştır. Toplam başlangıç kütlesi \(32 + 32 = 64 \text{ g}\)dir. Bu ifade doğrudur.

Yanlış olan ifade D seçeneğidir.

Cevap D seçeneğidir.