Kimyasal denklemlerin denkleştirilmesinde iki temel kural vardır:

• Atom türü ve sayısı korunur.
• Toplam yük korunur.

Verilen denklem:

\( \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{X} + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^{+} \)

1. Atom Sayılarının Korunumu:

• Girenler tarafındaki atomlar:
  • Mn: 1
  • Fe: 5
  • H: \(4 \times 2 = 8\)
  • O: \(4 \times 1 = 4\)
• Ürünler tarafındaki atomlar (X hariç):
  • Mn: 0
  • Fe: 5
  • H: 8
  • O: 0

Atom sayılarının korunumu gereği, X maddesi 1 adet Mn ve 4 adet O atomu içermelidir. Yani X, \( \text{MnO}_4 \) formunda olmalıdır.

2. Toplam Yükün Korunumu:

• Girenler tarafındaki toplam yük:

  \( (+2) + 5 \times (+3) + 4 \times (0) = +2 + 15 + 0 = +17 \)

• Ürünler tarafındaki toplam yük (X hariç):

  \( 5 \times (+2) + 8 \times (+1) = +10 + 8 = +18 \)

Denklemin her iki tarafındaki toplam yük eşit olmalıdır. X'in yükünü 'q' olarak alırsak:

\( +17 = q + 18 \)

\( q = 17 - 18 \)

\( q = -1 \)

Yani X maddesinin yükü -1 olmalıdır.

Sonuç:

X maddesi 1 Mn ve 4 O atomu içermeli ve yükü -1 olmalıdır. Bu durumda X, \( \text{MnO}_4^{-} \) iyonudur.

Öğrencilerin verdiği cevaplara baktığımızda:

• Zehra: \( \text{Mn}^{7+} \) (Yanlış)
• Zeynep: \( \text{MnO}_2 \) (Yanlış)
• Deren: \( \text{MnO}_4 \) (Yanlış, yük eksik)
• Eymen: \( \text{Mn}_2\text{O}_4^{-} \) (Yanlış)
• Mustafa: \( \text{MnO}_4^{-} \) (Doğru)

Mustafa doğru tahminde bulunmuştur.

Cevap E seçeneğidir.