Not: Sınav süresi 90 dk, 6 veya 7. sorunun sadece bir tanesini ...

Kimya Mühendisliği Bölümü, 2011/2012 Öğretim Yılı, Bahar Yarıyılı
0102-Genel Kimya-II Dersi, Dönem Sonu Sınavı ÇÖZÜMLER
21.05.2012
Soru (puan) 1 (20 ) 2 (20 ) 3 (15 ) 4 (20 ) 5 (20 ) 6 (15 ) 7 (15 ) Toplam
Alınan Puan
Not: Sınav süresi 90 dk, 6 veya 7. sorunun sadece bir tanesini (toplam 6 soru) cevaplayınız.
Adı- Soyadı :
Fakülte No :
SORULAR
1. a) Aşağıdaki sistemde yarı geçirgen zardan yalnızca su moleküllerinin geçişine izin verilmektedir. Su
moleküllerinin B bölmesinden A bölmesine doğru akması için B bölmesinde en fazla kaç gram
sodyum asetat çözünmelidir. Aynı sistemde hangi tarafta seyrelme olur?
Çözüm.1.a. Suyun net geçiş yönü B ===> A doğrultusunda olduğundan ve çözünen derişiminin düşük
olduğu taraftan yüksek olduğu tarafa suyun akışı olacağından B bölmesindeki derişim en fazla A
bölmesindeki derişim kadar olabilir ([B] [A]). Buna göre,
A bölmesi için,
(
) (
) (
B bölmesi için, en fazla MB 0. 816 olmalıdır.
(
) (
Buna göre B bölmesinde en fazla 8.364 g CH3COONa çözünmüş olmalıdır.
) (
Su geçişi, B ===> A doğrultusunda olduğundan A bölmesinde seyrelme olacaktır.
1. b) 26 o C sıcaklıkta bir X bileşiğinin 8.05 gramı 100 g benzende (C6H6) çözündüğünde benzenin buhar
basıncı 100 mmHg dan 94.80 Torr’a düşüyor. Buna göre X’in mol kesrini ve mol kütlesini hesaplayınız.
Çözüm.1.b. X çözünen elektrolit olmayan madde olduğuna göre.
Raoult Yasasına göre,
Patm Patm
A bölmesi; A B B bölmesi;
125 mL çözeltide, 125 mL çözeltide,
6.12 g (NH2)2CO X g CH3COONa
(Üre) (Sodyum asetat)
Yarı Geçirgen zar
)
)
(
(
)
) (
)

..............0......................0.......................0.....................0.............
2. a) Birinci dereceden A 2B (gaz fazı) reaksiyonunda A nın başlangıç derişiminin % 33.6 ya düşmesi 44.8
dakikada gerçekleştiğine göre, A’nın yarılanma süresi (t1/2) kaç saniyedir? ([A]o = 5.25 mol/L)
Çözüm.2.a. Önce birinci dereceden hız sabitinin değeri ve daha sonra da yarı ömür hesaplanır. Reaktifin
başlangıç derişiminin % 33.6 ya düşmesi için % 66.4 ünün geçen süre içinde bozunması gerekir. Buna
göre;
[ ]
[ ]
(
[ ] [ ] (
(
)
) ( )
) ( ) (
2. b) 2 NO2 + F2 ===> 2 NO2F (gaz fazı) tepkimesi için deneysel hız ifadesi; Tepkime Hızı = k*[NO2]*[F2]
şeklinde tanımlandığına göre, gaz fazda gerçekleşen aşağıdaki tepkime mekanizmasının uygunluğunu
gösteriniz.
ki
k1
1. NO2 + F2 NO2F2 (Hızlı ) 2. NO2F2 ====> NO2F + F (Yavaş)
kg
k2
3. F + NO2 ====> NO2F (Hızlı)
Çözüm.2.b.
Önerilen mekanizma hız yasası ile uyumlu olmalıdır. Hız belirleyen basamak (yavaş) tepkime hızını
vereceğinden; Hız = k3 [NO2F2] olmalıdır. Ancak, NO2F2 bileşiği ara ürün olduğundan, hız ifadesinde
bu bileşik yer almamalıdır ve başka bileşenlere bağlı olarak ifade edilmelidir. Birinci tepkimenin her iki
yönde hızlı ilerlediğini düşünerek hız eşitlikleri yazılır ve daha sonra genel hız ifadesi ile birleştirilerek
uygunluk aranır. Buna göre;
Rileri = Rgeri
ki [NO2][F2]= kg [NO2F2]
[NO2F2] =
)
[NO2][F2]
[NO2F2] nin bu değeri hız ifadesinde yazılırsa; Tepkime Hızı = k3 (
k3 (
)= k alınırsa tepkime hızı için;
) [NO2][F2],
Tepkime Hızı = k*[ NO2][F2] olduğu görülür ve dolayısıyla verilen mekanizma tepkimenin hız ifadesi
ile uyumludur.
..............0......................0.......................0.....................0.............

3. NH3 N2 + H2 (gaz fazı, denkleştiriniz) tepkimesinde 350 o C sıcaklıkta Kc = 0.395 olarak
belirlenmiştir. Aynı sıcaklıkta 8.0 L hacimli bir kaba 34.0 g amonyak gazı dolduruluyor ve sistemin
dengeye gelmesi sağlanıyor. Dengede herbir bileşenin derişimini hesaplayınız.
Çözüm.3. Amonyağın miktarı verildiğinden başlangıç derişimi hesaplanarak işlem başlatılır. Daha sonra
değişim çizlgesi oluşturularak çözüm yapılır.
( ) (
[ ] [
)
] [ ]
2 NH3 N2 + 3 H2 (gaz fazı)
Başlangıç, M, 0.25 0.0 0.0
Değişen, M, - 2 x + x + 3x
Dengede, M, 0.25 - 2x x 3 x
[ ] [ ]
[ ]
Eşitliğin her iki tarafının karekökü alınarak ifade basitleştirilir.
√
√ √
( )
( )
Buna göre denge derişimleri;
( ) ( )
( )
( )
√( ) ( )
[N2] = x = 0.091 mol/L; [H2] = 3*x = 3*0.091 = 0.272 mol/L
[NH3] = 0.25 – 2*x = 0.25 – 2* 0.091 = 0.068 mol / L
..............0......................0.......................0.....................0.............
4. Zayıf bir asidin iyonlaşma yüzdesi aşağıdaki eşitlik kullanılarak belirlenebilir. 0.250 M formik asit
(HCOOH) çözeltisinin pH si 1.77 olduğuna göre, bu ifadeyi kullanarak formik asidin Ka sabitini ve
iyonlaşma yüzdesini hesaplayınız. Aynı derişimde asetik asit (CH3COOH) çözeltisi % 1.12 oranında
iyonlaştığına göre bu iki asitten hangisi sulu ortamda daha fazla H3O + iyonları oluşturur?
İyonlaşma tepkimeleri: HCOOH(suda) + H2O(s) H3O + + HCOO - (suda)
Çözüm.4.
CH3COOH (suda) + H2O(s) H3O + + CH3COO - (suda)
Formik asidin pH si verildiğinden [H3O + ] değeri hesaplanabilir.
[
( ) ]

[ ] [ ] [ ]
[ ] [ ]
Derişim, M; HCOOH(suda) + H2O(s) H3O + + HCOO - (suda) )
Başlangıç, 0.25 --- ---
Dengede,
[ ] [ ]
[ ]
[
[ ]
( )
( )
( )]
Buna göre, formik asit (HCOOH) % 6.81 oranında iyonlaşır. Asetik asit (CH3COOH) % 1.12 oranında
iyonlaştığına göre, iyonlaşma tepkimeleri (yukarıda) dikkate alındığında HCOOH ın sulu ortamda
iyonlaşması sırasında daha fazla H3O + iyonları oluşacağı görülür.
..............0......................0.......................0.....................0.............
5. 1.05 mol formik asit (HCOOH) ve 0.425 mol sodyum formiyattan (HCOONa) oluşan 750 mL lik bir
tampon çözeltide (Ka = 1.8*10 -4 ).
a) Çözeltinin başlangıç pH sini hesaplayınız,
Çözüm.5.a. Formik asit ve sodyum formiyat bir tampon sisteminin pH değeri Handerson –
Hassebalch eşitliği ile belirlenebilir. Herbir bileşenin derişimi hesaplanır ve bu eşitlik kullanılır.
Buna göre,
[ ]
[ ]
[ ]
[ ] ( ) (
b) 0.03 mol Ca(OH)2 eklenmesi durumunda sistemin pH ne olur,
Çözüm.5.b.
Ca(OH)2 eklenmesi, OH - derişimini arttırır ve asit ile tepkimeye girer. Eklenen OH - miktarı;
( ( ) ) (
( ) )
Tepkime: HCOOH(suda) + OH - (suda) HCOO - (suda) + H2O(s)
Tampon, mol 1.05 0.0 0.425
Eklenen baz, mol + 0.06
Harcanan, mol - 0.06 - 0.06 + 0.06
Sonuç, mol: 0.99 0.00 0.485
)

Yeni derişimler hesaplanır;
[ ]
[ ]
[ ]
[ ] ( ) (
c. 0.15 mL 3 M HCI eklenirse pH ne olur ve tampon sistemi nasıl etkilenir.
Çözüm.5.c. Ortama HCI eklenmesi H3O + derişimini arttırır. Buna göre, eklenen H3O + miktarı;
( ) (
) (
Eklenen bu miktar H3O + iyonu formiyat (HCOO - ) iyonu ile tepkimeye girerek formik asit oluşturur.
Tepkime: HCOO - (suda) + H3O + (suda) HCOOH(suda) + H2O(s)
Tampon, mol 0.425 0.0 1.05
Eklenen asit, mol + 0.450 ----
Harcanan, mol - 0.425 - 0.425 + 0.425
Sonuç, mol: 0.000 0.025 1.475
Ortamda tampon için yeterli miktarda formiyat iyonu kalmadığı için tampon sisteminden bahsedilemez ve
yeni pH değeri artan asit derişimi üzerinden hesaplanır.
[ ]
pH = -log[H3O + ] ==> pH = -log(0.099) ===> pH = 1.48 bulunur.
..............0......................0.......................0.....................0.............
6. BeSO4(k) BeO(k) + SO3(g) (600 K)
Tepkimesi için 600 K sıcaklıkta entalpi değişimi (H) 175 kJ ve aynı sıcaklıktaki denge sabiti
Kp = 1.6*10 -8 olduğuna göre, tepkimenin serbest enerji değişmi (G), entropi değişimi (S) ile
reaksiyonun ürünlere doğru istemli olması için gereken minimum sıcaklığı (K) hesaplayınız.
Çözüm.6.
( ) ( ) (
( ) ( )
( ) ( ) ( )
Tepkimenin istemli olabilmesi için G 0 olmalıdır. Buna göre;
..............0......................0.......................0.....................0.............
)
)
) ( ) ( )

7. Aşağıdaki reaksiyonun standart serbest enerji değişimini ( ) hesaplayınız. Anot ve katot yarı
reaksiyonlarını yazınız, tepkimenin istemli olup olmadığını belirleyiniz,.
2MnO4 - (suda) + 16 H + (suda)+ 5 Sn 2+ (suda) ====> 5 Sn 4+ (suda) + 2 Mn 2+ (suda) + 8 H2O(s)
Standart indirgenme potansiyelleri: E o (katot) = + 1.51 V, E o (anot) = + 0.15 V
Çözüm.7. Tepkimenin yük denkliği ve atom denkliği sağlanmalıdır.
(Katot yarı reaksiyonu): MnO4 - (suda) + 5 é ====> Mn 2+ (suda), E o (katot) = + 1.51 V,
(Anot yarı reaksiyonu): Sn 2+ (suda) ====> Sn 4+ (suda) + 2 é, E o (anot) = + 0.15 V
2*[MnO4 - (suda) + 8 H + (suda)+ 5 é ====> Mn 2+ (suda) + 4 H2O(s)]
5*[ Sn 2+ (suda) ====> Sn 4+ (suda) + 2 é]
Net reaksiyon: 2MnO4 - (suda) + 16 H + (suda)+ 5 Sn 2+ (suda) ====> 5 Sn 4+ (suda) + 2 Mn 2+ (suda) + 8 H2O(s)
Yukarıdaki net tepkimede alınan-verilen elektron sayısı 10 olduğu için, n = 10 olur.
E o (hücre) = E o (katot) - E o (anot) = 1.51 – (+ 0.15) ===> E o (hücre) = + 1.36 V
( )( ) (
) (
olduğundan standart koşullarda tepkime istemlidir.
R= 8.314 J/mol K, 1 mmHg = 1 Torr, H: 1, C: 12, N:14, O: 16, Na:23, Mg: 24, CI: 35.5, Ca:40 g/mol
)
Başarılar,
Yrd. Doç. Dr. Adil KOÇ