Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- Adım 1: Oluşan $H_2$ gazının mol sayısını hesaplama
- Adım 2: Tepkimeye giren Al metalinin mol sayısını hesaplama
- Adım 3: Tepkimeye giren Al metalinin kütlesini hesaplama
- Adım 4: Karışımdaki Cu metalinin kütlesini hesaplama
- Adım 5: Cu metalinin karışımdaki kütlece yüzdesini hesaplama
Normal koşullarda (N.K.), 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar. Soruda oluşan $H_2$ gazının hacmi 22,4 litre olarak verilmiştir.
$$n_{H_2} = \frac{\text{Hacim}}{\text{Molar Hacim}} = \frac{22,4 \text{ L}}{22,4 \text{ L/mol}} = 1 \text{ mol}$$
Verilen denkleme göre Al ve $H_2$ arasındaki mol oranı şöyledir:
$$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$$
Denklemden görüldüğü üzere, 2 mol Al tepkimeye girdiğinde 3 mol $H_2$ gazı oluşur. Bizim 1 mol $H_2$ gazımız oluştuğuna göre, tepkimeye giren Al'nin mol sayısı:
$$n_{Al} = 1 \text{ mol } H_2 \times \frac{2 \text{ mol Al}}{3 \text{ mol } H_2} = \frac{2}{3} \text{ mol Al}$$
Alüminyumun molar kütlesi (Al) 27 g/mol olarak verilmiştir.
$$m_{Al} = n_{Al} \times M_{Al} = \frac{2}{3} \text{ mol} \times 27 \text{ g/mol} = 18 \text{ g}$$
Karışımın toplam kütlesi 20 gramdır ve yalnızca Al tepkimeye girmiştir. Bu durumda Cu metali tepkimeye girmemiş ve karışımda kalmıştır.
$$m_{Cu} = \text{Toplam Kütle} - m_{Al} = 20 \text{ g} - 18 \text{ g} = 2 \text{ g}$$
Cu metalinin kütlece yüzdesi, Cu'nun kütlesinin karışımın toplam kütlesine oranının 100 ile çarpılmasıyla bulunur.
$$\text{Cu Yüzdesi} = \left( \frac{m_{Cu}}{\text{Toplam Kütle}} \right) \times 100 = \left( \frac{2 \text{ g}}{20 \text{ g}} \right) \times 100 = \frac{1}{10} \times 100 = 10\%$$
Cevap A seçeneğidir.