Verilen tepkime denklemi:

$$X(k) + Y_2(g) \rightarrow XY_2(g)$$

Soruda X ve Y elementlerinin mol kütlelerinin eşit olduğu belirtilmiştir. $M_X = M_Y = M$ diyelim.

• X'in mol kütlesi: $M_X = M$
• $Y_2$'nin mol kütlesi: $M_{Y_2} = 2 \times M_Y = 2M$

Tepkimeye göre, 1 mol X ile 1 mol $Y_2$ tepkimeye girer. Yani mol oranı $n_X : n_{Y_2} = 1:1$'dir.

Şimdi her bir durumu inceleyelim:

I. Kütleleri eşit:

• Başlangıçta $m_X = m_{Y_2} = m$ olsun.
• X'in mol sayısı: $n_X = \frac{m_X}{M_X} = \frac{m}{M}$
• $Y_2$'nin mol sayısı: $n_{Y_2} = \frac{m_{Y_2}}{M_{Y_2}} = \frac{m}{2M}$
• Görüldüğü gibi $n_X = 2 \times n_{Y_2}$'dir. Tepkime $1:1$ oranında gerçekleştiği için, X maddesi $Y_2$'ye göre iki kat fazla mol sayısına sahiptir. Bu durumda $Y_2$ sınırlayıcı reaktif olur ve X maddesinden artar.
• Sonuç: Artan madde bulunur (X).

II. Tanecik sayıları eşit:

• Tanecik sayısı eşitliği, mol sayısı eşitliği anlamına gelir. Yani $n_X = n_{Y_2}$ olsun.
• Tepkime $1:1$ oranında gerçekleştiği için, başlangıç mol sayıları eşit olan X ve $Y_2$ tamamen tükenir.
• Sonuç: Artan madde bulunmaz.

III. Normal koşullarda hacimleri eşit:

• Normal koşullarda (0°C, 1 atm), gazların 1 molü 22.4 L hacim kaplar. X katı, $Y_2$ ise gazdır.
• Başlangıçta $V_X = V_{Y_2} = V$ olsun.
• $Y_2$ (gaz) için mol sayısı: $n_{Y_2} = \frac{V}{22.4}$ (V litre cinsinden ise)
• X (katı) için mol sayısı: $n_X = \frac{m_X}{M_X} = \frac{d_X \times V_X}{M_X} = \frac{d_X \times V}{M}$ (burada $d_X$ katı X'in yoğunluğudur).
• Katı maddelerin yoğunluğu, gaz maddelerin yoğunluğundan çok daha büyüktür. Yani $d_X \gg \frac{M_{Y_2}}{22.4} = \frac{2M}{22.4}$'tür.
• Bu durumda, $\frac{d_X}{M}$ değeri $\frac{1}{22.4}$ değerinden çok daha büyük olacaktır. Dolayısıyla $n_X \gg n_{Y_2}$ olur.
• Yani X maddesinin mol sayısı, $Y_2$ maddesinin mol sayısından çok daha fazladır. Tepkime $1:1$ oranında gerçekleştiği için, $Y_2$ sınırlayıcı reaktif olur ve X maddesinden artar.
• Sonuç: Artan madde bulunur (X).

Yukarıdaki analizlere göre, I ve III durumlarında tepkime kabında artan madde bulunur.

Cevap C seçeneğidir.