Sorunun Çözümü
Verilen bilgilere göre soruyu adım adım inceleyelim:
- Başlangıç Koşulları:
- X ve Y maddelerinin başlangıç kütleleri eşittir: \(m_X^0 = m_Y^0 = m\).
- Tepkime denklemi: \(X + Y \rightarrow XY\).
- Tepkime tam verimle gerçekleşir (yani en az bir reaktan tamamen tükenir).
- Oluşan XY kütlesi, harcanan Y kütlesinin 2 katından fazladır: \(m_{XY} > 2 \cdot m_{Y,t}\).
- Temel Kimya Prensibi: Kütlenin Korunumu
- Tepkimede harcanan X kütlesi (\(m_{X,t}\)) ile harcanan Y kütlesinin (\(m_{Y,t}\)) toplamı, oluşan XY kütlesine eşittir: \(m_{X,t} + m_{Y,t} = m_{XY}\).
- Verilen Koşulu Kullanarak İlişki Kurma:
- \(m_{XY} > 2 \cdot m_{Y,t}\) eşitsizliğinde \(m_{XY}\) yerine \(m_{X,t} + m_{Y,t}\) yazarsak:
- \(m_{X,t} + m_{Y,t} > 2 \cdot m_{Y,t}\)
- Her iki taraftan \(m_{Y,t}\) çıkarıldığında: \(m_{X,t} > m_{Y,t}\)
- Bu, harcanan X kütlesinin, harcanan Y kütlesinden daha fazla olduğu anlamına gelir.
- Yargıları Değerlendirme:
- Tepkimede X maddesi tükenmiştir.
- Başlangıçta \(m_X^0 = m_Y^0 = m\) idi.
- Harcanan kütleler için \(m_{X,t} > m_{Y,t}\) bulduk.
- Eğer Y tükenmiş olsaydı (\(m_{Y,t} = m\)), o zaman \(m_{X,t} > m\) olurdu. Ancak başlangıçta X'in kütlesi \(m\) olduğu için, harcanan X kütlesi başlangıç kütlesinden fazla olamaz (\(m_{X,t} \le m_X^0\)).
- Bu durumda Y tükenen madde olamaz. Dolayısıyla, tam verimli tepkimede X maddesi tükenen maddedir. Yani \(m_{X,t} = m_X^0 = m\).
- Bu yargı doğrudur.
- X'in mol kütlesi Y'nin mol kütlesinden büyüktür.
- Tepkime denklemi \(X + Y \rightarrow XY\) olduğundan, harcanan X'in mol sayısı (\(n_{X,t}\)) ile harcanan Y'nin mol sayısı (\(n_{Y,t}\)) eşittir: \(n_{X,t} = n_{Y,t}\).
- Mol sayısı kütle bölü mol kütlesi olduğundan: \(\frac{m_{X,t}}{M_X} = \frac{m_{Y,t}}{M_Y}\).
- Bu ifadeyi \(\frac{M_X}{M_Y} = \frac{m_{X,t}}{m_{Y,t}}\) şeklinde düzenleyebiliriz.
- Daha önce \(m_{X,t} > m_{Y,t}\) bulduğumuz için, \(\frac{m_{X,t}}{m_{Y,t}} > 1\) olur.
- Dolayısıyla, \(\frac{M_X}{M_Y} > 1\), bu da \(M_X > M_Y\) anlamına gelir.
- Bu yargı doğrudur.
- Başlangıçtaki X'in mol sayısı Y'nin mol sayısından daha büyüktür.
- Başlangıç kütleleri eşitti: \(m_X^0 = m_Y^0 = m\).
- Başlangıç mol sayıları: \(n_X^0 = \frac{m_X^0}{M_X} = \frac{m}{M_X}\) ve \(n_Y^0 = \frac{m_Y^0}{M_Y} = \frac{m}{M_Y}\).
- İkinci yargıda \(M_X > M_Y\) olduğunu bulduk.
- Eğer \(M_X > M_Y\) ise, aynı kütle için mol kütlesi büyük olanın mol sayısı daha küçük olur. Yani \(\frac{m}{M_X} < \frac{m}{M_Y}\).
- Bu durumda \(n_X^0 < n_Y^0\). Başlangıçtaki X'in mol sayısı Y'nin mol sayısından daha küçüktür.
- Bu yargı yanlıştır.
- Tepkimede X maddesi tükenmiştir.
Sonuç olarak, I ve II numaralı yargılar doğrudur.
Cevap C seçeneğidir.