KİMYASAL REAKSİYONLARLA İLGİLİ HESAPLAMALAR: KİMYASAL REAKSİYONLARLA İLGİLİ HESAPLAMALAR


1.DENKLEMLİ BASİT MİKTAR GEÇİŞLERİ: 1.DENKLEMLİ BASİT MİKTAR GEÇİŞLERİ Kimyasal hesaplama problemlerinde genellikle denklemdeki maddelerden birinin kütle, tanecik sayısı, hacim ve mol sayısı cinsinden miktarı verilip diğer maddenin miktarı sorulur. Problemlerde kimyasal denklemler ya verilir ya da denklem yazabilecek bilgi verilir. Bu bilgiler kullanılıp; denklem denkleştirilir. Denkleştirmek işlemi tamamlandıktan sonra denklem katsayıları da dikkate alınıp uygun orantı kurularak çözüm yapılır.


Slide3: Örnek olarak 0,24 mol H2O ‘nun elektrolizinden oluşan O2 nin mol sayısının bulalım. H2O 2 H2 + 1 O2 şeklindedir. Suyun mol sayısının yarısı kadar O2 gazı açığa çıkmaktadır. Buna göre, 0,24 mol H2O ‘nun elektrolizinden 0,12 mol O2 gazının açığa çıktığı bulunur


Slide4: Örn: CaCO3 üzerine HCl ilave edildiğinde CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O Denklemine göre reaksiyon gerçekleşir. 4,214 . 1022 tane CO2 molekülü elde edebilmek için kaç gram CaCO3 reaksiyona girmelidir?(Ca:40 ,C:12, O:16) CO2 nin mol sayısını bulalım. n= 4,214.1022 tane / 6,02.1023 tane/mol = 0,007 mol CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + 2H2O


Slide5: Denklemine göre 1 mol CO2 gazının oluşması için 1 mol CaCO3 reaksiyona giriyorsa 0,007 mol CO2 gazı oluşması için 0,007 mol CaCO3 reaksiyona girmelidir. CaCO3 : 1.40 + 1.12 + 3.16 = 100 g/mol Reaksiyona girmesi için gerekli olan CaCO3 miktarı; 0,007 . 100 =0,7 gramdır.


Slide6: Örn: KCl3 (k) KCl (k) + 3/2 O2 (g) denkleminde göre NŞA 13,44 L O2 gazı elde etmek için kaç gram katı KClO3 Isıtılmalıdır? (KClO3 : 122,5 g/mol) Denklemdeki katsayıları dikkate alarak orantı kurarız. 1 mol KClO3 ün ısıtılmasından 3/2 mol O2 açığa çıkar. 1 mol KClO3 122,5 gramdır. 3/2 mol O2 ise NŞA 3/2.22,4=33,6 litredir.


Slide7: 33,6 L O2 122,5 g KClO3 13,44 L O2 x g KClO3 x=49 g Isıtılması gereken KClO3 miktarı 49 gram olarak bulunmuştur.


2.ARDIŞIK REAKSİYONLARDA MİKTAR GEÇİŞLERİ: 2.ARDIŞIK REAKSİYONLARDA MİKTAR GEÇİŞLERİ Bir maddeyi elde etmek için birden fazla ard arda gerçekleşen reaksiyonlar dizisine ardışık reaksiyonlar denir. Bu tür reaksiyonlarda bir basamaktaki ürün diğer basamakta reaksiyona girenler durumundadır. Ardışık reaksiyonlarda elde edilen bir ürünün verim yüzdesi daha düşük olur. Çünkü, bazen oluşan ara ürünlerin saflaştırılması gerekir.


Slide9: Örn: Amonyağın katalitik oksidasyonu ile HNO3 üretilmesi teknikte Oswalt metodu olarak bilinir. Bu metodun basamakları; 4NH3 (g) + 5O2 (g) 4NO(g) + 6H20 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g) 3NO2(g) + H2O(s) 2HNO3(suda)+NO(g) Buna göre tam verimle 1260 gram HNO3 Elde edebilmek için; NŞA kaç litre NH3 gazı kullanılır? NŞA toplam kaç litre O2 gazı kullanılmaktadır?


Slide10: Ardışık reaksiyonlarla ilgili kimyasal hesaplamalarda önce denklemler taraf tarafa toplanır. Ancak bu işlem yapılırken katsayıların ayı olmasın dikkat edilir. Önce NO2lerin katsayılarını eşitleyelim. 6NH3(g) + 15/2O2(g) 6NO2 + 9H2O(s) 6NO2(g) + 3O2(g) 6NO2(g) 6NO2(g) + 2H2O(s) 4HNO3(suda)+2NO2(g) 6NH3(g) + 21/2 O2(s) 4HNO3(suda) + 7H2O(s) + 2NO(g)


Slide11: a) 4 mol HNO3 için 6 mol NH3kullanılıyorsa 20 mol HNO3 için x mol NH3 kullanılmalıdır. X= 30 mol NH3 kullanılmalıdır. NŞA 1 mol NH3 gazı 22,4 litre ise 30 mol NH3 gazı x litredir X= 672 litre NH3 kullanılmalıdır. b) 4 mol HNO3 için 21/2 mol O2 kullanılıyorsa 20 mol HNO3 için x mol O2 kullanılır. X= 52,5 mol O2 NŞA 1 mol O2 gazı 22,4 litre ise 52,5 mol O2 gazı x litredir. X=1176 litre O2 gazı kullanılmalıdır.


3.AŞIRI MADDE PROBLEMLERİ: 3.AŞIRI MADDE PROBLEMLERİ Bu problem tipleri de denklemli miktar geçişlerine benzer. Ancak denklemli miktar geçişlerinden bir farkı vardır. Denklemli miktar geçişlerinde reaksiyona girenlerden birinin miktarı verilirken aşırı madde problemlerinde ikisinin de miktarı verilir. Reaksiyona giren maddelerden biri tamamen tükenirken diğerinin tamamı reaksiyona girmez, bir kısmı artar. Artan bu miktar aşırıdır.


Slide13: Bu tip problemlerde önemli olan nokta reaksiyona giren maddelerden hangisi tükenir, hangisi aşırıdır, bunun tespit edilmesidir. Yine önce denklem denkleştirilir. Sonra denklem katsayılarına bakarak hangisinin kaç molü ile hangisinin kaç molünün reaksiyona gireceğini hesaplayarak aşırı olan ve tükenen bulunur. Eğer oluşan ürünün miktarı soruluyorsa tükenen maddeye göre hesaplanır.


Slide14: Örn; 0,6 gram hidrojen gazı ile NŞA 11,2 litre hacim kaplayan oksijen gazı etkileştiriliyor. a)Hangi gazın kaç gramı reaksiyona girmeden kalır? b)Oluşan H20 kaç gramdır? (H:1 O:16) Hidrojen ile oksijenin reaksiyonundan su oluşur. Olayın denklemi; 2H2 + O2 2H2O şeklindedir. H2 nin mol sayısı : 0,3 mol O2 nin mol sayısı : 0,5 mol


Slide15: a) Denkleme göre 2 mol H2 ile 1 mol O2 reaksiyona giriyorsa 0,3 mol H2 ile 0,15 mol O2 reaksiyona girer. Artan O2 : 0,5 – 0,15 = 0,35 moldür. 0,35 mol . 32 g/mol = 11,2 gramdır. b)Denkleme göre 2 mol H2 nin oksijen ile reaksiyonundan 2 mol H2O oluştuğuna göre, 0,3 mol H2 nin oksijenle reaksiyonundan 0,3 mol H2O oluşur. H2O nun mol kütlesi:2.1 + 1.16= 18 g/mol 0,3 mol . 18 g/mol = 5,4 g olarak bulunur.


Slide16: Örn: 5,6 gram CO gazı ile 4,8 gram O2 gazının reaksiyonundan hangisinin kaç gramı reaksiyona girmeden kalır? (CO: 28, O:16 ) O2 nin mol sayısı 4,8 / 32 = 0,15 mol CO nun mol sayısı 5,6 / 28 = 0,2 mol CO ve O2 gazları 2CO + O2 2CO2 Denklemine göre reaksiyona girer. Denkleme göre, 2 mol CO ile 1 mol O2 reaksiyona girmektedir. 0,2 mol CO ile 0,1 mol O2 reaksiyona girer. 0,15 mol – 0,1 mol = 0,05 mol O2 artar. 32 g/mol . 0,05 mol = 1,6 gramdır.


Slide17: Örn: Eşit kütlede Ca ve S elementlerinden alınarak CaS bileşiği oluşturuluyor. Elementlerden hangisinin kütlece % kaçı reaksiyona girmeden kalır?(Ca:40, S:32) Ca + S CaS denklemine göre reaksiyon gerçekleşir. Bu maddelerden 40 ar gram alındığını kabul edelim. Denkleme göre 1 mol Ca ile 1 mol S reaksiyona girmektedir. Başlangıçta 40 gram S olduğu için 40-32=8 gramı artar. 40 gram S den 8 gram artarsa 100 gram S den x gram artar. x= %20 S artar S’in kütlece%20 si artar.


4.KİMYASAL REAKSİYONLARDA VERİM: 4.KİMYASAL REAKSİYONLARDA VERİM Bir kimyasal maddenin eldesinde onun verimi önemlidir. Bir kimyasal tepkimenin teorik olarak verimi, tepkime denklemine göre beklenildiği ve hesaplandığı miktarda ürün elde edilmesidir. Tepkime denklemine göre elde edilen verim %100 dür. Ancak kimyasal tepkimelerde çoğunlukla %100 verim elde edilemez.


Slide19: Örn; KClO3’ün ısıtılarak parçalanmasından O2 gazı elde edilir. 2,45 gram KClO3 ün ısıtılmasından 0,8 gram O2 gazı elde edilmektedir. Buna göre tepkimenin verimi nedir?(K:39, Cl:35.5, O:16) 2KClO3 2KCl + 3O2 KClO3 için MK: 3.39 + 1.35,5 + 3.16= 122,5 O2 için MK: 2.16 = 32 g/mol KClO3 ün mol sayısı 2,45 / 122.5 = 0,007 mol O2nin mol sayısı 0,8 / 32 =0,025 mol


Slide20: Denkleme göre 2 mol KClO3 ün parçalanmasından 3 mol O2 gazı oluşmaktadır. Buna göre 0,02 mol KClO3 ‘ün %100 veriminden teorik olarak 0,03 mol O2 nin oluşması gerekir. Teorik olarak 0,03 mol O2 nin oluşması beklenirken parçalanma sonucunda 0,025 mol O2 gazı oluşmuştur. 0,03 mol oluşması gerekirken 0,025 mol 100 mol oluşması gerekirken x mol x= %83,3 tepkimenin verimi %83,3 tür.


Slide21: Örn: MnO2 nin HCl ile reaksiyonu sonucunda MnCl2 ve H2O oluşurken Cl2 gazı çıkışı gözlenir. Reaksiyon verimi %80 olan bir sistemde NŞA 5,6 litre Cl2 gazı elde etmek için gereken HCl Miktarı kaç mol dür? MnO2 + 4HCl MnO2 + 2H2O + Cl2 22,4 L Cl2 gazı elde etmek için 4 mol HCl 5,6 L Cl2 gazı elde etmek için x mol HCl X= 1 mol HCl ancak sistem%80 verimle çalıştığı için; %80 ‘i 1 mol HCl olursa %100’ü x mol HCl olur. x= 1,25 mol HCl gerekli olan HCl miktarı 1,25 moldür.


5.DENKLEMLİ KABA FORMÜL VE MOLEKÜL FORMÜLÜ PROBLEMLERİ: 5.DENKLEMLİ KABA FORMÜL VE MOLEKÜL FORMÜLÜ PROBLEMLERİ Bu soruları çözerken şu yollar takip edilmelidir Verilen bilgilerle denklem kurulur. Verilen madde miktarları mol sayılarına çevrilerek, sadeleştirme yapılıp en küçük tam sayı haline çevrilir. Bu tam sayılar kat sayı olarak yazılır. Artık maddeler katsayı kazandıkları için atom sayısı denkliğinden yararlanılarak bileşiğin formülü bulunur.bu bileşiğin kaba formülüdür.


Slide23: Örn: 0,1 mol C-H-O’ den oluşan organik bir bileşik 0,3 mol oksijen ile yakıldığında 0,2 mol CO2 gazı ve 0,3 mol H2O oluşuyor. Bu bileşiğin kaba formülü nedir? Bileşiğin yanma denklemini yazalım. C?H?O? + O2 CO2 + H2O 0,1 mol 0,3 mol 0,2 mol 0,3 mol Mol sayılarını 10 ile genişletip, katsayı olarak alalım; 1 C?H?O? + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O Ürünlerde 2 C , 6 H , 7 O atomu bulunur. Girenlerde ise 6 O bulunur. Organik bileşiğin kaba formülü C2H60 dur.


Slide24: Örn: C2Hx(OH)2 organik bileşiği yakıldığında CO2 ve H2O oluşmaktadır. 0,2 mol C2Hx(OH)2 nin tamamen yakılması için 0,5 mol O2 harcandığına göre bileşiğin formülündeki x ’in değeri nedir? Buna göre bileşiğin molekül formülünü yazınız. C2Hx(OH)2 + O2 CO2 + H2O Mol sayılarını 5 ile genişleterek katsayı olarak alalım. 1C2Hx(OH)2 + 5O2 CO2 + H2O Denklemin her iki tarafındaki atom sayılarını eşitleyelim. 1C2Hx(OH)2 + 5/2 O2 2CO2 + 3H2O Buradan x= 4 ve bileşiğin formülü C2H4(OH)2 olarak bulunur


6.KİMYASAL REAKSİYON OLAN KARIŞIM PROBLEMLERİ: 6.KİMYASAL REAKSİYON OLAN KARIŞIM PROBLEMLERİ Kimyasal reaksiyon olan karışım problemlerinde birkaç farklı durumla karşılaşılır. Karışımdaki maddelerden yalnız biri reaksiyona giriyorsa, hangisinin reaksiyona girdiği tespit edilerek çözüm yapılır. Eğer ikisi de reaksiyona giriyorsa bunlar için ayrı ayrı kimyasal denklem yazılıp denkleştirilmelidir. Son olarak da denklem kurularak sonuca ulaşılabilir.


Slide26: Örn; 24,375 gram Cu - Zn alaşımı HCl çözeltisine atılıyor. Reaksiyona NŞA 2,688 L H2 gazı açığa çıkıyor. Alaşımdaki Zn‘ nin kütlece yüzdesi nedir?(Zn:65) Bu reaksiyonda Cu metali reaksiyon vermez, Zn reaksiyon verir. Olayın denklemi; Zn(k) + 2HCl(suda) ZnCl2 + H2(g) H2 gazının mol sayısı: 0,12 moldür. Denkleme göre 1 mol H2 için 1 mol Zn reaksiyona giriyorsa 0,12 mol H2 için 0,12 mol Zn reaksiyona girer. 0,12 mol Zn metali 0,12 . 65= 7,8 gramdır. 25,375 gram alaşımın 7,8 gramı Zn ise 100 gram alaşımın x gramı Zn dir. x=32 gram alaşımın kütlece %32 si Zn dir.


Slide27: Örn; 0,52 mol C2H2 ve C2H4 gazları karışımı 0,7 mol H2 gazı ile reaksiyona sokuluyor. Reaksiyondan sonra gazların tamamı C2H6 ya dönüşüyor. Karışımdaki her bir gazın mol sayısını bulunuz. Reaksiyon denklemlerini yazalım. C2H2 + 2H2 C2H6 (1.denklem) x mol 2x mol C2H4 + H2 C2H6 (2.denklem) y mol y mol


Slide28: C2H2 = x mol C2H4 = y mol x+y =0,52 1. denkleme göre, x mol C2H2 ile 2x mol H2 reaksiyona girer. 2. denkleme göre, y mol C2H4 ile y mol H2 reaksiyona girer. Buna göre, 2x + y = 0,7 olur Buradan iki tane denklem elde edildi. x + y = 0,52 2x + y = 0,7 Bu denklemlerin çözümünden x=0,18 mol, y= 0,34 mol olarak bulunur. Buna göre karışımın 0,18 molü C2H2 ve 0,34 molü C2H4 dür