Sorunun Çözümü
Verilen grafikler, kapalı bir kapta gerçekleşen bir tepkime için katı kütlesinin zamanla azalarak sıfıra indiğini ve gaz kütlesinin zamanla artarak oluştuğunu göstermektedir. Bu durumda, tepkimede katı bir maddenin tamamen tükenmesi ve gaz bir ürünün oluşması gerekmektedir.
- I. $2HgO(k) \rightarrow 2Hg(s) + O_2(g)$
- Bu tepkimede katı haldeki $HgO$ reaktan olarak tükenir. Ürün olarak $O_2$ gazı ve $Hg$ elementi oluşur.
- Normalde $Hg$ cıva oda sıcaklığında sıvıdır. Tepkime denklemi $Hg(s)$ olarak verilse de, bu tür sorularda $HgO$'nun ayrışma sıcaklığında cıvanın sıvı veya gaz fazında olduğu (veya soğutulduğunda sıvı olduğu) varsayılabilir. Eğer oluşan $Hg$ katı değil de sıvı ($Hg(l)$) veya gaz ($Hg(g)$) olarak kabul edilirse, başlangıçtaki katı $HgO$ tamamen tükendiğinde kapta hiç katı madde kalmaz. Bu durumda katı kütlesi sıfıra iner.
- $O_2(g)$ gazı oluştuğu için gaz kütlesi artar.
- Bu yorumla, I. tepkime her iki grafiğe de uygundur.
- II. $CaCO_3(k) \rightarrow CaO(k) + CO_2(g)$
- Bu tepkimede katı haldeki $CaCO_3$ reaktan olarak tükenir. Ürün olarak $CaO$ katısı ve $CO_2$ gazı oluşur.
- $CaO$ katı bir maddedir. Dolayısıyla, $CaCO_3$ tamamen tükense bile kapta $CaO$ katısı kalacaktır. Bu durumda katı kütlesi azalır ancak sıfıra inmez.
- $CO_2(g)$ gazı oluştuğu için gaz kütlesi artar.
- Katı kütlesinin sıfıra inmemesi nedeniyle II. tepkime ilk grafiğe uygun değildir.
- III. $Na(k) + \frac{1}{2}Cl_2(g) \rightarrow NaCl(k)$
- Bu tepkimede katı haldeki $Na$ ve gaz haldeki $Cl_2$ reaktan olarak tükenir. Ürün olarak $NaCl$ katısı oluşur.
- Tepkimeye katı bir madde ($Na$) girerken, daha fazla kütleye sahip başka bir katı madde ($NaCl$) oluşur ($M_{NaCl} > M_{Na}$). Dolayısıyla katı kütlesi azalmaz, aksine artar. Bu ilk grafiğe uygun değildir.
- Tepkimede $Cl_2(g)$ gazı tüketildiği için gaz kütlesi azalır. Bu da ikinci grafiğe uygun değildir.
- III. tepkime her iki grafiğe de uygun değildir.
Yukarıdaki analizlere göre, katı kütlesinin sıfıra inmesi şartını sağlayan tek tepkime, $Hg(s)$'nin reaksiyon koşullarında sıvı veya gaz olarak yorumlandığı I. tepkimedir.
Cevap A seçeneğidir.