kimyasal tepkimeler ve enerji

Transkript

KİMYASAL TEPKİMELER VE ENERJİ
Termodinamik, ısı, iş ve enerji türlerinin birbirine dönüşümü ve sistemlerin hallerini konu alan bilim
dalıdır. Başka bir deyişle, termodinamik çeşitli enerji türleri arasındaki ilişkiyi inceler. Sadi CARNOT,
ısı üzerine yaptığı çalışmalarla termodinamik çalışmalarına öncülük etmiştir. CLAUSİUS
termodinamiğin ilk iki kanununu ortaya koymuş, GIBBS, HELMHOLTZ, KELVİN, MAXWELL gibi bilim
adamları termodinamiği daha ileri götüren çalışmalar yapmışlardır.
Termodinamikte evren doğanın tamamına verilen addır. Burada incelenen evren parçasına sistem
denir. Belirlenmiş maddeler topluluğu olan sistemin içinde bulunduğu koşullara çevre denir. Bir
sistemi ve çevre koşullarını tanımlamak için termodinamik değişkenler kullanılır. Termodinamik
değişkenler, mekanik değişkenler(basınç, hacim) ve istatistiksel değişkenler (sıcaklık, entropi) olarak
ikiye ayrılır. Termodinamiğin pek çok uygulamasında, değişkenlerden bir kısmı sabit tutulurken, diğer
değişkenlerin bu durumda nasıl değiştiği gözlenir. Oluşturulan durum denklemleri (PV=nRT gibi), bu
değişkenleri birbiri cinsinden ifade etmekte kullanılır.
Açık sistem: Sistemle çevre arasında hem enerji hem de madde alışverişi gerçekleşmekte ise bu bir
açık sistemdir. Açık bir sistemde, sisteme giren enerjilerin toplamı çıkan enerjilerin toplamına eşit
yazılarak enerji dengesi kurulur.
Kapalı sistem: Sistemle çevre arasında enerji transferinin olduğu, madde transferinin gerçekleşmediği
sistemdir.
İzole sistem: Çevre ile madde ve enerji alışverişinin olmadığı sistemdir.
İzotermal(Sıcaklığı sabit) Sistem: Sıcaklık sabit tutularak her türlü madde ve enerji alışverişinin
gerçekleştiği sistemdir(sağlıklı insan vücudu).
İzokorik(hacim sabit) Sistem: Hacim değişimi olmadığında ortamla iş alışverişi yapamayan ancak
enerji alışverişini gerçekleştirebilen sistemdir(düdüklü tencere).
İzobarik(basınç sabit) Sistem: Ortamla hem iş hem de enerji alışverişi yaparken basıncın sabit
tutulduğu sistemlerdir(açık havada gerçekleşen birçok fiziksel ve kimyasal olay).
Bir sistemin durumu sıcaklık, basınç gibi tüm özellikler saptanarak belirlenir. Sistemin bir durumdan
bir başka duruma geçişine süreç denir.
İç Enerji: Bir sistemdeki tüm taneciklerin kinetik enerjileri ile taneciklerin birbirleriyle
etkileşimlerinden doğan potansiyel enerjilerin toplamına sistemin iç enerjisi denir. İç enerji U
1
sembolü ile gösterilir. İç enerjiye taneciklerin öteleme,titreşim ve dönme hareketlerinden kaynaklı
kinetik enerjileri , potansiyel enerjileri ve atomların çekirdek ve elektronik enerjileri katkı sağlar. Tek
atomlu gaz tanecikleri yalnız öteleme hareketi yaparken, iki ya da daha fazla atomlu moleküller
öteleme enerjilerinin yanında dönme ve titreşim enerjilerine de sahiptirler.
Bir sistemin iç enerjisi tek başına ölçülemez. Sistemin iki farklı durumu karşılaştırıldığında ise iç
enerjiler arasındaki fark ölçülebilir.
Isı ve İş: Isı ve iş sistemle ortam arasındaki enerji aktarma yoludur. Isı, sistemle ortam arasındaki
sıcaklık farkından dolayı aktarılan enerjidir. Isı, yüksek sıcaklık bölgesinden düşük sıcaklık bölgesine
doğru akar. Sıcaklık termal hareketin bir sonucudur. Termal hareket , hızlı moleküllerin birbirleriyle
çarpışarak fazla enerjilerini verip, enerjinin ortama yayılmasını sağlayan gelişigüzel hareketlerdir.
Moleküllerin termal hareketinden doğan termal enerjileri(ısı enerjisi) de sıcaklığa bağlı olarak artar
veya azalır. İş ise sıcaklık farkından bağımsız yollarla aktarılan enerjidir. Enerjinin iş olarak
aktarılmasına, sistemin çevresine uyguladığı dış kuvvetlerin yaptığı mekanik iş(sembolü W) örnek
verilebilir. Mekanik iş, bir kuvvetin belirli bir yol alırken yaptığı iştir(W=Kuvvet x yol).
Sabit basınç altında ısıtılan bir gazın genleşmesinde gaza verilen ısı(Qp), sıcaklık yükselmesi ve
genleşme olarak sistemde iki değişikliğe sebep olur. Sistemin iç enerjisinde bir artış olur. İç enerji(U),
bir hal fonksiyonu olduğu için miktarı doğrudan ölçülemez. Sistemin ilk ve son halleri arasındaki iç
enerji değişimi (∆U) ölçülebilir. Bu değişimi aşağıdaki gibi gösterebiliriz.
∆U = Uson - Uilk
Sisteme verilen ısı, iç enerji değişimine sebep olurken basıca karşı yapılan işte kullanılmıştır. Bu ilişki
aşağıdaki bağıntıda gösterilmiştir.
Qp = ∆U + W
Sistem hacmi sabit tutularak bir gazın ısıtılması durumunda, hacim değişimi gerçekleşemeyeceğinden
sistemin yaptığı iş W = 0 olur. Bu durumda sisteme verilen ısı sadece iç enerjinin artışında kullanılmış
olur. Yani sisteme sabit hacimde verilen ısı (Qv), iç enerji değişimine eşit olur. Bu ilişkiyi aşağıdaki gibi
gösterebiliriz.
2
Qv = ∆U
Bu durumda
Qv ≠ Qp olur.
Termodinamiğin I. Yasası: Enerjinin korunumu yasasıdır. Enerji asla yok edilemez veya yoktan var
edilemez. Bir sistem ∆Usistem miktarında enerji değişimine uğrarsa , evrenin geri kalan kısmı yani
ortam bu miktara eşit miktarda enerji değişimine uğrar. O halde bir yerde bir enerji kazanımı varsa
başka bir yerde enerji kaybı olmalıdır. Diğer bir deyişle enerji değişimlerinin toplamı sıfırdır.
∆Usistem + ∆Uortam = 0
Enerjinin korunumu olarak ifade edilen termodinamiğin I. Yasası aşağıdaki bağıntı ile gösterilir.
∆U = Q + W
Bu eşitliğin sistemin iç enerjisindeki değişim, sistemle ortam arasındaki ısı değişimi ve sisteme yapılan
veya sistemin yaptığı iş miktarlarının toplamına eşittir. Ayrıca bir sistemdeki toplam enerji miktarı
hesaplanamaz ancak sistemdeki enerji değişimi hesaplanabilir.
Sistemle ortam arasındaki iş ve ısı ilişkisinin daha kolay anlaşılabilmesi için sisteme giriş ya da
sistemden çıkışa göre(+) ve ( - ) işaretler kullanılır. (+) işaret sisteme enerji girdiğini; (-) işaret
sistemden enerji çıktığını göstermektedir.
-W
+W
Q
+Q
Q
Sistem
-Q
Q
Örnek: Bir gaz genleşirken 200 J’lük ısı almakta ve dışarı 380 J’lük iş yapmaktadır. Gazın iç
enerjisindeki değişim (∆U) kaç J olur?
Örnek: Sabit basınçlı bir sisteme 325 J’lük iş yapılırken sistem 95 J’lük ısı veriyor. Bu durumda sistemin
iç enerjisindeki değişim kaç J olur?
3
Örnek: Sabit basınçta serbest hareketli bir pistona bağlı silindir içindeki gaz genleşirken 120 J’lük bir
ısı almakta ve dışarıya 280 J’lük bir iş yapmaktadır. Isı ve işin işaretini belirleyerek, iç enerji değişimini
hesaplayınız.
ENTALPİ:
Sabit hacimli bir sistemde yer alan gaza verilen ısı sistemin sıcaklığını yükseltirken yalnız sistemin iç
enerjisini değiştirir. Hacim sabit olduğu için iş yapılmamıştır. Bu durumda,
Qv = ∆U
olur.
Sabit basınçlı bir sistemdeki gaza verilen ısı, sistemin sıcaklığını yükseltirken sistemde hacim
değişikliğine sebep olur. Böyle bir durumda sistemdeki iç enerji yanında mekanik işi de birlikte içeren
bir kavram ortaya çıkar. Entalpi(sembolü H) adını verdiğimiz bu kavram bir hal fonksiyonudur. Bu
kavramı aşağıdaki şekilde ifade edebiliriz.
H=U+W
Entalpide iç enerji ve iş nitelikleri gibi enerji ile ifade edilir. Entalpi bir hal fonksiyonu olduğuna göre,
bir sistemdeki entalpi değişimi(∆H) sistemin ilk ve son hallerine bağlıdır.
∆H = ∆U + W
Sabit basınç altında bir sistemin dışarıya verdiği veya dışarıdan aldığı ısı entalpi değişimine eşittir.
Qp = ∆H
Sabit basınçta sisteme dışarıdan enerji verildiğinde sistemin entalpisi artar. Sistemden ısı şeklinde
enerji kaybı olursa sistemin entalpisi azalır. Bir kimyasal tepkimedeki entalpi değişimine tepkime
entalpisi(∆H) denir. Tepkimede oluşan ürünlerin entalpisi ile tepkimeye girenlerin entalpileri
arasındaki fark tepkime entalpisine eşittir.
∆H = Hürünler – Hgirenler
şeklinde gösterilir.
2 Ag(k) + PbCl2(k) → 2 AgCl(k) + Pb(k)
∆H = +105 kJ
Yukarıdaki tepkimede sistem ortamdan ısı almaktadır. Bu nedenle ∆H>0’dır. ∆H değerinin pozitif
olmasının nedeni ürünlerin entalpileri toplamının girenlerinkinden daha büyük olmasıdır. ∆H>0 olan
tepkimelere endotermik tepkimeler denir.
CaO(k) + H2O(s) → Ca(OH)2(k)
∆H = - 64 kJ
Yukarıdaki tepkimede sistem ortama ısı vermektedir. Bu nedenle ∆H<0’dır. ∆H değerinin negatif
olmasının nedeni girenlerin entalpileri toplamının ürünlerinkinden daha büyük olmasıdır. ∆H<0 olan
tepkimelere ekzotermik tepkimeler denir.
Örnek: Belirli bir sıcaklık ve basınçta 1 mol CO gazının sabit hacimli kapalı bir kapta yanması
sonucunda CO2 gazı oluşurken 282 kJ ısı açığa çıkmaktadır. Aynı miktar CO gazının sürtünmesiz ve
hareketli bir piston yardımıyla aynı sıcaklık ve basınçta yakılması sonucunda açığa çıkan ısı ise 284 kJ
olduğuna göre; her iki durum için ∆H, ∆U ve W değerlerini hesaplayınız.
4
Örnek:
X(k) + O2(g)  XO2(k) + 200 kkal
24 gram XO2 bileşiği elementlerinden oluşurken 80 kkal ısı açığa çıktığına göre, X elementinin
atom kütlesi kaçtır? (O=16)
Örnek:
CS2(g)+3O2(g)CO2(g)+2SO2(g)
∆H=-256 kkal
15,2 gram CS2 ile 9,6 gram O2 tepkimeye sokuluyor.
a) tepkimede açığa çıkan ısı kaç kkal'dir?
b) tepkime sonunda, tepkimeye giren maddelerin hangisinden kaç gram artmıştır?
(C=12, O=16, S=32)
Kalorimetre:Bir tepkimedeki iç enerji ve tepkime entalpilerini hesaplamak için özel tasarlanmış kapalı
kaplar kullanılır. Bu kaplar sabit basınç ve sabit hacim kalorimetreleridir. Kalorimetre kapları ısıya
karşı yalıtımlı olup genelde çelikten yapılır.
Sabit basınç kalorimetresi yanmanın olmadığı tepkimelerin ısı
değişimlerini ölçer(asit-baz ya da nötralleşme tepkimeleri). Bu
kalorimetre kabının basıncı sabit olduğundan tepkimedeki ısı
değişimi, entalpi değişimine eşittir(Qp = ∆H).
Sabit hacim kalorimetresinde tepkime sabit hacimde
gerçekleştiğinden ısı değişimleri(Qv) doğrudan entalpi
değişimlerine(∆H) eşit değildir. Bu durumda tepkimenin ∆H
değerinin bulunabilmesi için tepkimenin ısı değişiminde gerekli
dönüşümler yapılır.
Örnek: 200 gramlık bir cam kalorimetre kabı içerisinde 20oC
sıcaklıkta 460 gram su bulunmaktadır. kalorimetrenin tepkime
kabında 0,92 gram Na metali,
2Na(k) + O2(g)  Na2O(k)
∆H=-100 kkal
denklemine göre tepkimeye girmektedir. Buna göre kalorimetrenin son sıcaklığı kaç 0C olur? (Na=23,
csu= 1 kal/g.oC, ccam= 0,2 kal/g.oC)
5
Örnek: 500 gramlık bir cam kalorimetre kabı içerisinde 1 kg su bulunmaktadır. Bu kalorimetrenin
tepkime kabında bir miktar NH3 gazı,
2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g)
denklemine göre tepkimeye giriyor ve tümüyle elementlerine ayrışıyor. Tepkime
tamamlandığında oluşan H2 gazı 1,2 mol ölçülüyor. Tepkime sonunda kalorimetrenin sıcaklığı 8oC
azaldığına göre, tepkimenin ∆H değeri kaç kkal'dir? (csu= 1 kal/g.oC, ccam= 0,2 kal/g.oC)
Standart Oluşum Entalpileri: Bir maddenin iç enerjisinin(U) mutlak değeri ölçülemezse, entalpisinin
de(H) mutlak değeri ölçülemez. Entalpi iç enerjiye bağlı bir özelliktir ve bir hal fonksiyonu olduğundan
entalpi değişiminin(∆H) belirli bir değeri vardır. Bir maddenin ∆H değeri doğrudan doğruya
elementlerinden sentezlenen tepkimeler üzerinden belirlenir. Bu senteze eşlik eden entalpi
değişimine oluşum entalpisi(oluşum ısısı) denir oluşum entalpisi
Maddelerin oluşum entalpileri sıcaklığa, basınca, maddenin fiziksel haline bağlıdır. Maddelerin
oluşum entalpileri hesaplanırken basınç, sıcaklık gibi faktörlerin değerleri de belirlenmelidir. Standart
koşullarda sıcaklık 25oC, basınç 1 atm kabul edilir. Standart koşullarda maddelerin oluşum entalpileri
Elementlerin en kararlı doğal hallerindeki standart oluşum entalpileri(
koşullarda birden fazla allotropu olan elementlerin
) sıfır kabul edilir. Standart
değerleri için en kararlı allotropları esas
o
alınır. Örneğin oksijen molekülü(O2), 25 C ve 1 atm’de allotropu olan ozondan(O3) daha kararlıdır.
Oksijen molekülünün
değeri sıfıra eşit iken ozon için
değeri sıfırdan farklıdır.
Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişiminin hesaplanmasında tepkimeye giren ve tepkimede oluşan
maddelerin standart oluşum entalpileri kullanılır. Standart tepkime entalpi değişimini(
) elde
etmek için standart oluşum entalpilerinden yararlanılır.
aA+bB → cC+dD
kimyasal tepkimesinde A ve B tepkimeye girenler, C ve D ürünlerdir. a ve b tepkimeye girenlerin, c ve
d ise ürünlerin mol sayılarını gösteren katsayılardır. Kimyasal tepkimelerde ürünlerin standart oluşum
entalpileri toplamından girenlerin standart oluşum entalpileri toplamı çıkarıldığında standart tepkime
entalpi değişimi değeri aşağıdaki bağıntıyla hesaplanır.
= ∑
∑
=
6
Örnek: Bazı bileşiklerin molar oluşma ısıları aşağıdaki gibidir.
C2H2(g)
= +54 kkal/mol
CO2(g)
= -94,0 kkal/mol
H2O(g)
= -57,8 kkal/mol
Buna göre, C2H2 gazının CO2(g) ve H2O(g) oluşturması tepkimesinde molar yanma ısısı kaç
kkal'dir?
Fe2O3 (k)
= -196,0 kkal/mol
CO2(g)
= -94,0 kkal/mol
CO(g)
= -26,4 kkal/mol
32 gram Fe2O3 (k) yeterli miktarda CO(g) ile
Fe2O3 (k) + 3CO(g)  2Fe(k) + 3CO2(g)
denklemine göre tepkimeye girdiğinde kaç kkal'lik ısı değişimi olur? (O=16, Fe=56)
CH3OH(s)
= -56 kkal/mol
CO2(g)
= -94 kkal/mol
H2O(s)
= -68 kkal/mol
Buna göre,
CH3OH(s) + O2(g)  CO2(g) + 2H2O(s)
tepkimesinde, 6,4 gram CH3OH yakılınca açığa çıkan ısı 5 kg suyun sıcaklığını kaç oC yükseltir?
(H=1, O=16, C=12, csu=1 kal/g.oC)
Örnek: CH4 ve C2H2 gazlarından oluşan 0,4 mollük gaz karışımı tam yakıldığında 114 kkal ısı açığa
çıkmaktadır. CH4 ve C2H2 gazlarının molar yanma ısıları sırasıyla -210 kkal ve -310 kkal olduğuna göre
karışımın molce C2H2 yüzdesi kaçtır?
Örnek: Bir miktar C2H2 gazının tamamı, 0,5 mol oksijen gazı ile,
2C2H2(g) + 5O2(g)  4CO2(g) + 2H2O(s)
denklemine göre ısı kapasitesi 4 kkal/oC olan bir kalorimetrenin tepkime kabında yakıldığında,
kalorimetrenin sıcaklığı 15,5oC yükseliyor. CO2(g) ve H2O(s) bileşiklerinin molar oluşma ısıları
sırasıyla -94,0 ve -68,0 kkal olduğuna göre, C2H2 gazının oluşma ısısı kaç kkal/mol'dür?
7
Hess Yasası: Birçok bileşik, doğrudan elementlerinden sentezlenerek elde edilemez. Bazı kimyasal
tepkimeler yavaş gerçekleşebilir veya elde etmek istediğimiz bileşiğin dışında tepkimeler sırasında
başka bileşiklerde oluşabilir. Hatta tepkime birden fazla basamakta gerçekleşebilir. Bu durumda
kimyasal tepkimelerde iç enerjilerin değişimlerinin ve entalpi değişimlerinin bulunmasında
kalorimetrik yöntem çok kullanışlı olmaz. Bir tepkimenin
değerini doğrudan ölçemediğimiz
durumlarda deneysel olarak daha önce ölçülmüş ara basamak tepkimelerinin entalpi değişimi
değerlerinden yararlanılır. Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi, tepkimeyi oluşturan ara
basamakların entalpi değişimlerinin toplamına eşittir. Bu yasayı ileri süren Germain Hess’ten dolayı
bu yasaya HESS YASASI denir. Bu ifade;
∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + …………… şeklinde gösterilir.
Hess yasasına göre entalpi değişimi hesaplanacak olan tepkimenin elde ediliş denklemini verecek ara
basamak tepkimeleri düzenlenir. Bu düzenlemeler yapılırken;
1. Tepkimeler gerekiyorsa ters çevrilir. Bu durumda ∆H değerinin işareti değişir.
2. Tepkimeler gerektiğinde uygun katsayılar ile çarpılabilir. Bu durumda tepkimenin ∆H değeri
de aynı katsayıyla çarpılır.
Bu işlemlerin sonucunda istenilen tepkime elde edilecek şekilde ara tepkime basamakları toplanır.
Örnek:
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)
= -115,6 kkal
CO2 (g)  C(k) + O2(g)
= +94 kkal
C(k) + H2O(g)  CO(g) + H2(g)
= +32 kkal
tepkimeleri verildiğine göre,
2CO(g) + O2(g)  2CO2(g)
tepkimesinin entalpi değişimi(
Örnek:
) kaç kkal'dir?(Yanıt: -136,4 kkal)
NO2(g) +13,5 kkal  NO(g) + O2(g)
2NO(g)  N2(g) + O2(g) + 43 kkal
N2(g) + 2O2(g) + 2 kkal  N2O4(g)
termokimyasal denklemleri verildiğine göre,
N2O4(g)  2 NO2(g)
tepkimesinin entalpi değişimi kaç kkal'dir?(yanıt: 14 kkal)
8
Örnek:
C2H2(g)+ O2(g) 2CO2(g)+H2O(s)
=-310 kkal
H2O(s)  H2(g) + O2(g)
=+68 kkal
C2H6(g)+ O2(g)2CO2(g)+3H2O(s)
=-375kkal
olduğuna göre,
C2H2(g) + 2 H2(g)  C2H6(g)
tepkimesinin tepkime ısısı(
Örnek:
) kaç kkal'dir?(Yanıt: -71 kkal)
Mn(k) + O2(g)  MnO(k)
= -92 kkal
Mn2O3(k)2MnO(k) + O2(g)
=+48,6 kkal
3Mn2O3(k)2Mn3O4(k)+ O2(g)
tepkimeleri ve
=+25 kkal
değerleri verildiğine göre,
3Mn(k) + 2O2(g)  Mn3O4(k)
tepkimesinin
değeri kaç kkal'dir?(Yanıt: -343,4 kkal)
Bağ Enerjileri: Kimyasal tepkimeler gerçekleşirken tepkimeye giren her bir maddenin taneciklerindeki
atomların düzenleri değişir. Bu değişim, tanecikler arasındaki mevcut olan etkileşim
kuvvetlerinin(bağların) kırılması veya kırılmadan bir taneciğin başka atomlarla yeniden etkileşime
girmesi şeklindedir. Bir bağın oluşumu sırasında belli miktarda enerji açığa çıkar. Çıkan bu enerji, aynı
zamanda bu bağın kırılması için gerekli olan enerjiye eşittir. Moleküler bir gazın bir molünün
atomlarını bir arada tutan bağın standart koşullarda kırılması için gerekli olan enerjiye bağ enerjisi
veya bağ kırılma entalpisi adı verilir. Bağ enerjisi
ile gösterilir.
Bağ enerjilerinin hesaplanabilmesi için hem ürünlerin hem de girenlerin gaz halinde olması gerekir.
Bağ enerjilerinin hesaplanması ile kimyasal bağların sağlamlığı hakkında da bilgiler de elde edilebilir.
Bağ enerjisi ne kadar büyükse kimyasal bağ da o kadar güçlüdür. Bunun yanında bağ enerjileri
kullanılarak da tepkimelerin standart entalpi değişimleri hesaplanabilir. Belirli bir bağ türü için verilen
bağ enerjisi, bu bağı içeren tüm moleküllerde aynı değildir. Örneğin C-H bağının kırılmasındaki
gereken enerji miktarı, CH4 ve C2H6 moleküllerinde farklı değerler almaktadır. Bunun için C-H bağının
bağ enerjileri hesaplanırken mümkün olduğu kadar çok sayıda bileşikten elde edilen değerlerin bir
ortalaması alınır. Bir kimyasal tepkimede bağların kırılması için gerekli olan enerji toplamından, bağ
oluşumu sırasında dışarı verilen enerji toplamları çıkarıldığında tepkimenin standart entalpi değişimi
bulunmuş olur. Bu ifade aşağıdaki bağıntı şeklinde gösterilir.
∑
∑
9
Örnek: Aşağıda bazı kimyasal bağlar ve bu bağların bağ enerjileri verilmiştir.
Bağlar
Bağ enerjileri
N N
225 kkal/mol
H H
104 kkal/mol
N H
93 kkal/mol
Buna göre,
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
tepkimesinin ısısı(
) kaç kkal'dir?(-21 kkal)
Bağlar
Bağ enerjileri
C=C
146 kkal/mol
C C
83 kkal/mol
C H
99 kkal/mol
H Cl
103kkal/mol
C Cl
81 kkal/mol
Buna göre,
(yanıt: -14 kkal)
C2H4(g) + HCl(g)  C2H5Cl(g)
tepkimesinin, tepkime ısısı(
) kaç kkal'dir?
Bağlar
Bağ enerjileri
C H
99 kkal/mol
C C
148 kkal/mol
C C
83 kkal/mol
H H
104 kkal/mol
Buna göre,
CH2 CH CH3 + H2  CH3 CH2 CH3 tepkimesinin, tepkime ısısı(
kkal/mol'dür?(Yanıt: - 29 kkal)
10
) kaç
Bağlar
Bağ enerjileri
C H
99 kkal/mol
H Cl
103kkal/mol
C Cl
81 kkal/mol
Buna göre,
CH4(g) + 4Cl2(g)  CCl4(g) + 4HCl(g)
tepkimesinin, tepkime ısısı(
kkal/mol'dür?(-59 kkal/mol)
) = -104 kkal olduğuna göre, Cl Cl bağının bağ enerjisi kaç
SORULAR
1. C(k)+ O2(g)  CO2(g)
=-94,0 kkal
H2(g) + O2(g)  H2O(s)
=-68,3 kkal
CH2O2(g)+ O2(g)CO2(g)+H2O(s)
=-62 kkal
Yukarıdaki tepkimeler ve değerleri verildiğine göre, CH2O2(g) bileşiğinin oluşma entalpisi kaç
kkal/mol'dür?
2. C2H6 ve C2H2 gazlarından oluşan 0,6 mollük gaz karışımı tam yakıldığında, 198 kkal ısı açığa
çıkmaktadır. C2H6 ve C2H2 gazlarının molar yanma ısıları sırasıyla -340 kkal ve -310 kkal olduğuna
göre karışımdaki C2H2 gazının NK'daki hacmi kaç litredir?
3. Bazı bileşiklerin molar oluşma ısıları aşağıdaki gibidir.
C2H6(g)
= -20 kkal/mol
CO2(g)
= -94,0 kkal/mol
H2O(g)
= -58 kkal/mol
Buna göre, 6 gram C2H6 gazının yanmasıyla açığa çıkan ısı 0oC sıcaklıkta kaç kg buzu eritir?(H=1,
C=12, Lbuz=80 kal/g)
4. C2H2 ve C3H8 gazlarından oluşan ve NK'da 44,8 litre hacim kaplayan gaz karışımının hacimce %80'i
C2H2 gazıdır. C2H2 ve C3H8 gazlarının molar yanma ısıları sırasıyla -310 kkal ve -530 kkal olduğuna
göre, karışım yakıldığında kaç kkal'lik ısı açığa çıkar?
11
CH3OH(s)
= -56 kkal/mol
CO2(g)
= -94 kkal/mol
H2O(s)
= -68 kkal/mol
Buna göre, CH3OH(s) +
O2(g)

CO2(g) + 2H2O(s)
tepkimesinde, 12,8 gram CH3OH
yakılınca açığa çıkan ısı, kaç kg suyun sıcaklığını 5oC'den 55oC'ye yükseltir? (H=1, O=16, C=12,
csu=1 kal/g.oC)
6.
MgO(k)+2HCl(suda)MgCl2(suda)+H2O(s)
=-33,6 kkal
800 ml HCl çözeltisinin yeterli miktarda MgO ile tepkimesinde, 6,72 kkal ısı açığa çıktığına göre
HCl çözeltisinin derişimi kaç molardır?
C2H4(g)
= +12,5 kkal/mol
CO2(g)
= -94,0 kkal/mol
H2O(g)
= -57,8 kkal/mol
Buna göre, 2,8 gram C2H4 gazının yanmasıyla açığa çıkan ısı 2 kg suyun sıcaklığını 25oC'den kaç
o
C'ye çıkarır ?(H=1, C=12, csu=1 kal/g.oC)
8. 2X(k) + O2(g)  X2O3(k)
=-400 kkal
tepkimesine göre, 5,4 gram X elementi
oksitlendiğinde, 40 kkal ısı açığa çıkmaktadır. Buna göre, X'in atom kütlesi kaçtır?
9. CH4 ve C2H2 gazlarından oluşan 0,8 mollük gaz karışımı tam yakıldığında 198 kkal ısı açığa
çıkmaktadır. CH4 ve C2H2 gazlarının molar yanma ısıları sırasıyla -210 kkal ve -310 kkal olduğuna
göre karışımda kaç gram C2H2 gazı vardır? (H=1, C=12)
10. I.
C2H4(g) + 3O2(g)  2CO2(g) + 2H2O(g)
II. C2H4(g) + 3O2(g)  2CO2(g) + 2H2O(s)
III. C2H4(g) + 3O2(g)  2CO2(s) + 2H2O(s)
tepkimelerinin her biri, aynı miktarda C2H4(g) ve O2(g) alınarak gerçekleştirilirse, açığa çıkan ısı
miktarları arasındaki ilişki nasıl olur?
11. C2H6(g)'ın molar yanma ısısı
= -375 kkal/mol'dür. Bir miktar C2H6(g)'ın yanmasıyla açığa çıkan
ısının %80'i 2 kg su tarafından alındığında, 4 oC deki suyun 200 gramının 100 oC deki su buharına
dönüştüğü tespit ediliyor. Buna göre yakılan C2H6(g)'ın normal koşullardaki hacmi kaç litredir?
(Csu = 1 kal / g oC, Lsu = 540 kal / g oC)
12
12. H2S(g)+ O2(g)H2O(s)+SO2(g)
=-134kkal
CS2(g)+3O2(g)CO2(g)+2SO2(g)
=-256kkal
tepkimeleri ve
değerleri bilindiğine göre,
CS2(g) + 2H2O(s)  CO2(g) + 2H2S(g)
tepkimesinin entalpisi kaç kkal'dir?
13. 2FeS(k)+ O2(g)Fe2O3(k)+2SO2(g)
= -294 kkal
S(k) + O2(g)  SO2(g)
= -71 kkal
FeS(k)  Fe(k) + S(k)
= +22 kkal
tepkimeleri ve
olur?
değerleri verildiğine göre, Fe2O3(k) bileşiğinin oluşma entalpisi kaç kkal/mol
14. 500 gramlık bir cam kalorimetre kabı içerisinde 400 gram su bulunmaktadır. Kalorimetrenin
tepkime kabında, NK'da hacmi 6,72 litre H2 gazı kullanılarak, H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g) tepkimesi
gerçekleştiriliyor. Sistemin sıcaklığı 26,4oC arttığına göre tepkimenin entalpisi kaç kkal'dir? (csu= 1
kal/g.oC, ccam= 0,2 kal/g.oC)
C2H4(g)
= +12,5 kkal/mol
CO2(g)
= -94 kkal/mol
H2O(g)
= -57,8 kkal/mol
Buna göre, 1,4 gram C2H4(g), CO2(g) ve H2O(g) vermek üzere yakıldığında açığa çıkan ısı, 500 gram
suyun sıcaklığını 14oC'den kaç oC'ye çıkarır?
16. 8,5 gram NH3 gazı O2(g) ile tepkimeye sokulduğunda 34 kkal ısı açığa çıkıyor. Tepkimede NO(g) ve
H2O(s) oluşmaktadır. NO(g) ve H2O(s) bileşiklerinin oluşma entalpileri, sırasıyla 22 kkal/mol ve -68
kkal/mol olduğuna göre, NH3(g) bileşiğinin molar oluşma entalpisi kaç kkal'dir? (N=14, H=1)
17. 6 gram C6H12O6(k), 1200 gramlık camdan yapılmış 2 kg su içeren bir kalorimetre kabı içerisinde
yakılıyor. Tepkime sonunda sıcaklık 10oC yükseldiğine göre, C6H12O6(k) bileşiğinin molar yanma
entalpisi kaç kkal'dir? (C6H12O6=180, csu=1 kal/g.oC, ccam= 0,2 kal/g.oC)
13
18. 2Fe(k) + O2(g)  Fe2O3(k)
CO(g) + O2(g)  CO2(g)
tepkimeleri ve
= -196 kkal
= -68 kkal
Fe2O3 (k) + 3CO(g)  2Fe(k) + 3CO2(g)
19. P4(k) + Cl2(g)  PCl3(g)
=-73 kkal
P4(k) + 5O2(g)  P4O10(k)
=-710 kkal
PCl3(g) + Cl2(g)  PCl5(g)
=-6 kkal
PCl3(g) + O2(g)  POCl3(g)
tepkimeleri ve
=-68 kkal
P4O10(k) + 6PCl5(g)  10POCl3(g)
14
İSTEMLİ VE İSTEMSİZ DEĞİŞİMLER
İstemli ve İstemsiz Değişimler:Doğal bir olayın termodinamikteki anlamı istemli değişmedir. İstemli
değişmeler, bir dış etki tarafından yönlendirilmeden kendiliğinden gerçekleşen fiziksel ve kimyasal
değişmelerdir(Demirin paslanması, suyun oluşması). İstemsiz değişmeler ie bir dış etki ile oluşur.
İstemsiz değişmelerde olayların kendiliğinden gerçekleşmesi mümkün değildir(Suyun elektrolizi).
Doğal bir olayın kendiliğinden gerçekleşmesi için sistemdeki enerji değişikliklerine bakarak karar
veremeyiz. Örneğin, kömürün yanması ekzotermik olmasına rağmen yanmayı başlatacak bir etki
olmadığı sürece tepkime başlamaz. Buzun erimesi endotermik bir olay olmasına rağmen odak
koşullarında buz kendiliğinden eriyebilir. Dolayısıyla değişimlerin istemli olup olmaması enerjiye bağlı
olmayabilir. Çünkü enerjiye bağlı olmayan istemli olaylar da vardır. Bir gaz örneği küçük hacimli bir
kaptan daha büyük bir kaba alındığında, gaz tanecikleri enerjiye ihtiyaç duymaksızın genleşir ve kaba
yayılır. Bu durumda kap içerisindeki düzensizlik artmış olur.
Bir kimyasal tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşemeyeceği sorusuna termodinamiğin I.
Yasası yanıt veremez. Başka bir deyişle, kendiliğinden gerçekleşen tepkime ekzotermik ya da
endotermik olabilir. Hızlı ya da yavaş gerçekleşebilir. Kimyasal tepkimelerin kendiliğinden oluşup
oluşmadığını tepkimelerin standart oluşum ısılarını kullanarak belirleyemeyiz. Tepkimenin
kendiliğinden oluşup oluşmayacağına yanıt verebilecek yasa termodinamiğin II. Yasasıdır.
Termodinamiğin II. Yasası entropi adını verdiğimiz kavram ile açıklanır.
Örnek: Aşağıdaki olayları ekzotermik ve endotermik olarak belirleyiniz. Hangi olaylar kendiliğinden
gerçekleşebilir?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Buzun oda sıcaklığında erimesi.
Suyun 0oC’nin altında bir sıcaklıkta donması.
Suyun buharlaşması.
Metan gazının yanması.
Sofra tuzunun suda çözünmesi.
Demirin paslanması.
Elmasın grafite dönüşmesi.
Entropi: Bir sistemin, düzensizliğinin bir ölçüsüdür. Entropi S sembolü ile gösterilir. Birimi J.K-1.mol-1
dür. Sistemin entropisinin artması sistemin düzensizliğini artırırken enerji verme kabiliyetini de
artırmaktadır.
Erime, buharlaşma, çözünme ve sıcaklığın yükselmesi bir sistemin entropisinin artmasına sebep olur.
Bu durumda sistemin entropisindeki değişme(∆S) > 0 olurken; yoğunlaşma, donma çökme ve sıcaklık
düşmesi ise entropide azalmaya neden olur. Bu durumda ∆S < 0 olur.
Entropi değişimi(∆S) ile kendiliğinden olma eğilimi birbiriyle ilişkilidir. Kendiliğinden düzensiz bir
durum, kendiliğinden düzenli bir duruma göre daha olasıdır. Entropi bir olasılık fonksiyonudur.
Düzensiz bir hal yüksek olasılığa ve büyük bir entropiye; düzenli bir halin küçük bir olasılığa ve küçük
bir entropiye sahip olduğu görülür.
15
Termodinamiğin II. Ve III. Yasaları: Doğadaki olaylarda, sadece sistemin entropisinde değişiklik
olmaz. Olaylar sırasında sistem ile ortam(çevre) arasındaki ısı alışverişinden dolayı sistemin
entropisi(∆Ssistem) ve ortamın entropisi(∆Sortam) değişirken, evrendeki toplam entropi(∆Stoplam) de
değişir. Evrendeki toplam entropi değişimi, sistemin ve ortamın entropi değişimlerinin toplamına
eşittir.
∆Stoplam = ∆Ssistem + ∆Sortam
a. Ortamın entropisindeki değişim, sabit sıcaklık ve basınçta aktarılan ısıyla orantılıdır
(∆Sortam α ∆Hsistem).
b. Ortamın entropisi sıcaklıkla ters orantılıdır(∆S α 1/T).
Buna göre, sabit basınç ve sıcaklıkta,
yazabiliriz.
Toplam entropinin pozitif olması, bir olayın istemli olduğunun göstergesidir. İstemli bir olay için;
∆Stoplam = ∆Ssistem + ∆Sortam > 0’dır.
Sistemin ve ortamın entropi değişimleri miktarca eşit ve işaretleri zıt ise sistem dengede ve toplam
entropi değişimi;
∆Stoplam = ∆Ssistem + ∆Sortam = 0’dır.
Toplam entropinin negatif olması, bir olayın tasarlanan yönde istemsiz ancak tersinin istemli
olduğunun bir göstergesidir. Bu durumda;
∆Stoplam = ∆Ssistem + ∆Sortam < 0’dır.
16
Örnek: Su 0oC altındaki bir sıcaklıkta kendiliğinden donar. Donma olayı gerçekleşirken su
moleküllerinin entropisinde nasıl bir değişme olur? Suyun 0oC’den düşük bir sıcaklıkta donmasının
kendiliğinden gerçekleştiğini nasıl açıklayabiliriz?
Yanıt: Su molekülleri donarken tanecikler daha düzenli hale gelir. Suyun 0oC’nin altında donması
sırasında çevredeki entropi artışı, sistemdeki entropi azalmasından daha büyük olur. Bu durumda
toplam entropi değişimi sıfırdan büyük olur(∆Stoplam>0). Su donarken çevreye verilen ısı çevrede
bulunan taneciklerin düzensizliğinin artmasına neden olur.
Örnek: Aşağıdaki olaylardan hangileri bir sistemin entropisinde artışa neden olur?
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Sıcaklık artışı
Katının sıvıya dönüşümü
Sıvının gaza dönüşümü
Bir katı ya da sıvının başka bir sıvıda çözünmesi
Bir gazın bir sıvıda çözünmesi
Maddenin fiziksel hali değişmeden tanecik sayısının artırılması
Yanıt: a, b, c, d, f.
Bir gazın sıvıda çözünmesi hariç tüm değişmelerde sistemin entropisinde artış olur. Gaz tanecikleri
çok düzensiz bir dizilişe sahiptir. Gaz taneciklerinin bir sıvı içerisinde çözünmeleri sırasında
düzensizlikleri azalır(e).
Örnek: Aşağıda verilen çiftlerin entropilerini her bir şık için ayrı ayrı karşılaştırınız.
a.
b.
c.
d.
e.
1 mol sıvı azot; 1 mol azot gazı
1 mol O2(g); 1mol O3(g)
Oda sıcaklığındaki su; 900C’deki su
1 mol kuru buz(CO2(k); 1 mol CO2(g)
1 mol CO2(g); Gazoz içerisinde çözünmüş 1 mol CO2(g)
Yanıt:
a. Bir madde örneği için entropi katı < sıvı < gaz sırasıyla artış gösterir. Bu nedenle 1 mol azot
gazının entropisi daha yüksektir.
b. Her iki gaz da oksijen atomları içermektedir. Ozon molekülündeki atom sayısı daha fazla
olduğu için taneciklerin hareket çeşitliliği daha fazladır. Bu durumda O3(g) daha büyük
entropiye sahiptir.
c. Sıcaklık artışı entropinin artışına neden olduğu için 90oC’deki su daha yüksek entropiye
sahiptir.
d. 1 mol CO2(g) (bakınız açıklama a).
e. Bir gazın bir sıvıda çözünmesi sırasında entropisi azalır. Bu nedenle 1 mol CO2 gazının gazının
entropisi daha yüksektir.
17
Her istemli olayda evrenin toplam entropisi artar ve evren zaman geçtikçe bir denge haline
yaklaşır. Bu ifade Termodinamiğin II.Yasasıdır ve entropiyi sistemin düzensizliğine bağlı olarak
inceler. Bir sistemin düzensizliği, sistemdeki moleküllerin sahip olacağı konumlarının sayısındaki artışa
bağlıdır. Bu duruma neden olan faktörlerden bir tanesi sıcaklıktır. Sıcaklık, moleküllerdeki hareket
serbestliğini artırarak entropinin yükselmesini sağlar. Sıcaklığı yüksek olan maddelerin entropileri de
yüksektir. Entropisi en düşük maddenin sıcaklığı mutlak sıfır(-273,15oC) sıcaklığıdır. O halde mutlak
sıfır noktası entropi için bir başlangıç noktası olarak kabul edilebilir. Bu noktada, mükemmel bir kristal
yapıda tüm titreşim hareketleri biteceği için entropi sıfır olur. Bunu termodinamiğin III. Yasası açıklar.
Termodinamiğin III. Yasasına göre “Mutlak sıfır noktasında bütün saf maddelerin(element ve
bileşiklerin) kristalleri sıfır entropiye sahiptir.” Ancak sıcaklık mutlak sıfıra yaklaşırken saf olmayan
kristaller, hatalı kristaller, katı çözeltiler ve cam için mutlak entropi sıfır olmaz. Mutlak sıfır
sıcaklığından itibaren ısıtılmaya başlanan saf ve hatasız, mükemmel kristallerdeki entropi artışı,
entalpileri ve hal değişim ısıları ölçülerek bulunur. Sistemin mutlak enerjisini ya da mutlak entalpisini
bulamadığımız halde mutlak entropi değerini belirlemek mümkündür. Bu değerler, 1 mol maddenin 1
atm’de 25oC sıcaklıkta yapıldığı için standart mutlak entropiler(So) olarak adlandırılır.
Kimyasal tepkimelerin standart entropi
değişimi(
) hesaplanırken ürünlerin standart
entropileri toplamından tepkimeye giren maddelerin standart entropileri toplamı çıkarılarak bulunur.
∑
∑
Örnek: Aşağıda verilen tepkimeler için entropi değişiminin(∆So) sıfırdan büyük((∆So>0) ya da
küçük((∆So<0) olduğunu belirleyerek nedenini açıklayınız.
a. 4 NH3(g) + 5 O2(g)
b. CH4(g) + 2 O2(g)
c. CaCO3(k)
4 NO(g) + 6 H2O(g)
CO2(g) + 2 H2O(g)
CaO(k) + CO2(g)
Yanıt:
a. Gaz molekülleriyle gerçekleşen tepkimelerde tepkimeye girenlerin ve ürünlerin tanecik
sayılarının değişmesi entropideki değişimide belirler. (a) tepkimesinde ürünlerin toplam
tanecik sayısı girenlerinkinden fazla olduğu için entropide bir artış olmuştur. Bu nedenle
∆So>0 olur.
18
b. Tepkimeye girenlerin ve ürünlerin toplam tanecik sayıları eşit olduğu için bu tepkimede
entropi değişimi yaklaşık olarak sıfırdır.
c. Tepkimeye giren katı ürünlerden bir kısmı gaz olduğu için ∆So>0 olur.
Örnek: Bazı bileşiklerin standart oluşum entalpileri aşağıda verilmiştir.
Madde
CH4(g)
O2(g)
CO2(g)
H2O(g)
Standart Entropi Değeri(So) J .K-1.mol-1
186
205
214
189
CH4(g) + 2 O2(g)
CO2(g) + 2 H2O(g)
Buna göre,
Tepkimesinin 25oC’deki standart entropi değişimini(∆So) hesaplayınız.(Yanıt : -4 J/K)
Açıklama: Yukarıda verilen tepkime için bir önceki örnekte entropi değişiminin yaklaşık sıfır olduğunu
belirtmiştik. Hesaplama ile bulduğumuz değer bu değerlendirmenin doğru olduğunu göstermiştir.
Örnek: Bir çözeltinin oluşumu sırasında sistemin entropi değişimi(∆Ssistem) pozitif bir değerdir; ancak
çevrenin entropi değişimi(∆Sortam) çözeltinin ısısına bağlıdır. Buna göre aşağıda verilen iki işlemden
hangisinin kendiliğinden gerçekleştiğini açıklayınız.
a. Yağın suyla karışması
b. Etil alkolün suyla karışması
Yanıt: Polar olan su molekülleri ile apolar olan yağ moleküllerinin karışması sırasındaki entalpi
değişimi(∆H) pozitiftir. Bu durumda;
değeri, ∆Hsistem değeri büyüdükçe,
değeri daha büyük bir negatif değer olacaktır.
değeri pozitif olmasına rağmen
değeri daha büyük bir negatif değer olduğu için
değeri negatif olacaktır. Bu da yağın suyla karışması olayının kendiliğinden gerçekleşemeyeceğini
göstermektedir. Polar maddelerin birbiriyle karışması işleminde ∆H değeri küçük olduğu için
değeri baskın hale geleceği için
pozitif olacak ve etil alkolün suyla karışması kendiliğinden
gerçekleşecektir.
Örnek: 298oK sıcaklıkta denklemi, standart oluşum entalpileri ve ∆Ssistem değerleri aşağıda verilen
metan gazının oksijenle yanma tepkimesi kendiliğinden gerçekleşebildiğini ıspatlayınız.(Yanıt:
= 2689 J/K Evet)
CH4(g) + 2 O2(g)
= - 4 J/K
CO2(g) + 2 H2O(g)
= - 75 kJ
= - 393,5 kJ
19
= - 242 k
Gibbs Serbest Enerjisi: Termodinamiğin II. Yasasına göre her istemli olayda evrenin toplam entropisi
artmaktadır. İstemli bir değişmenin yönünü belirlemek için sistemin ve ortamın entropi değişimlerinin
toplamını bulmak gerekir.
Ortamın entropi değişimi;
ile bulunur.
Toplam entropi değişimi istemli bir olay için;
∆Stoplam = ∆Ssistem + ∆Sortam > 0
∆Sortam yerine
olduğuna göre, denklemde
yazılırsa,
∆Stoplam = ∆Ssistem
> 0 bağıntısı ortaya çıkar.
Eşitliğin her iki tarafı T ile çarpıldığına;
T . ∆Stoplam =T . ∆Ssistem
> 0 ifadesi elde edilir
Böylece bir olayın istemliliğini, ortamı dikkate almadan sistemin özelliklerine bağlı olarak bulabiliriz.
Aynı bağıntının her iki tarafı -1 ile çarpıldığında,
- T . ∆Stoplam =
- T . ∆Ssistem < 0 eşitliği elde edilir.
Bu eşitliğe göre
- T . ∆Ssistem sıfırdan küçükse gerçekleşen olay istemlidir. Bu durum,
termodinamiğin uygulanabilirliğine katkı sağlayan Josiah Willard Gibbs’ten dolayı Gibbs Serbest
Enerjisi(G) olarak aşağıdaki eşitlik şeklinde ifade edilir.
∆G = - T . ∆Stoplam
ya da
∆G =
- T . ∆Ssistem eşitliğinden br
olayın istemliliği toplam entropi değişmesi yerine sistemin serbest enerji değişiminden(∆G)
yararlanılarak anlaşılabilir. ∆G =
- T . ∆Ssistem denklemindeki
tüm değerler sisteme aittir. Bu nedenle denklemi
∆G =
- T . ∆S
şeklinde yazabiliriz.
Serbest enerji iş yapmaya hazır enerji anlamına gelir. Bir değişimde
kullanılabilir bir enerji açığa çıkıyorsa(∆G < 0) bu değişim ileri yönde
istemlidir. Bunun anlaşılması için toplam entropi değişiminin
bilinmesine de gerek yoktur. ∆G > 0 ise değişim ileri yönde istemsiz
ters yönde istemlidir. ∆G < 0 ise değişim ileri yönde istemli ters
yönde istemsizdir. ∆G = 0 olduğunda sistem dengededir.
20
Örnek: Sodyum klorür bileşiğinin sodyum ve klor elementlerinden oluşumu ekzotermiktir(
=-822
kJ). Sodyum ve klor atomlarının sodyum klorür kristallerindeki düzenli sıralanışları nedeniyle sistemin
entropisi negatiftir(
= - 181,7 J/K). Bu tepkime hangi sıcaklık değerinde kendiliğinden
gerçekleşmez?
Yanıt:
> 0 olduğunda tepkime ileri yönde kendiliğinden gerçekleşmeyecektir.
değerlerinin her ikisi de negatif olduğu için
> 0 olması, T.
terim değerinin
değerinden büyük olmasıyla mümkündür.
Bu durumda,
ve
terim
için sıfır olduğu değeri hesaplarsak,
= T.
-
822,2 kJ = T . (-181,7 J/K)
T=
= 4225 K
bulunur. Bu sıcaklıkta
sıfır olacağı için, bu sıcaklığın üstündeki sıcaklıklarda tepkime
kendiliğinden gerçekleşmeyecektir.
Örnek: Serbest enerji değişimi(
) ve toplam entropi değişimi(
bilgilerle
değerini hesaplayarak buzun,
o
a. – 10 C
b. 0oC
c. 10oC
) değerlerini aşağıda verilen
sıcaklık değerlerinde kendiliğinden eriyip erimeyeceğini açıklayınız.
H2O(k) → H2O(s)
= 6,03 x 103 J/mol;
= 22,1 J/K.mol
Yanıt:
a)
b)
= 2,17 x 102 J/mol,
= - 0,8 J/K.mol
Erimez.
= 0 J/mol,
= 0 J/K.mol
Denge var.
c)
= -2,24 x 102 J/mol,
= 0,793 J/K.mol
Erir.
Örnek: Cıvanın(Hg) buharlaşma ısısı(
) 58,51 kJ/mol ve buharlaşması sırasındaki entropi değişimi
(
) 92,92 J/K.mol olduğuna göre cıvanın normal kaynama noktasını hesaplayınız.( Cıvanın kaynama
noktasında sıvı ve gaz fazı arasında denge olduğu için
= 0 olur.) (Yanıt: 629,7 K(356,7oC))
Gibbs serbest enerjisi, değişimlerin istemliliğini etkileyen iki faktörü birleştirir. Bunlardan birincisi
minimum enerjili olma eğilimi, diğeri ise maksimum düzensizlik eğilimi dolayısıyla entropideki artıştır.
Enerjide bir değişiklik olmadan istemli olarak kendiliğinden oluşan olaylar da vardır. İdeal davranış
gösteren iki farklı gaza ait moleküllerin aynı basınç ve sıcaklıkta birbiri içinde dağılmasında sistemin iç
enerjisi değişmez. Sistemle ortam arasında ısı alışverişi olmadığından ortamın entropisi değişmez.
Sistemin entropisi ise artar. Bu durumda toplam entropi de artar. Gazların bu şekilde kendiliğinden
21
karışması eğilimi evrendeki entropi artışından kaynaklanır. Bu durumda termodinamiğin II. Yasasını
“ Enerji değişimi olmayan hiçbir istemli olayda entropi azalması olmaz.” şeklinde de ifade edebiliriz.
Kimyasal Tepkimelerdeki İstemlilik ve Gibbs Serbest Enerjisi Arasındaki İlişki: Standart koşullarda
giren ve ürünlerin yer aldığı tepkimedeki serbest enerji değişimine tepkime standart serbest
enerjisi(∆Go) denir. Bir tepkimenin ∆Go değeri ∆Ho ve ∆So değerleri kullanılarak hesaplanabilir. ∆Go
değerinin negatif olması ve sıfırdan oldukça farklı değerde çıkması tepkimenin ürünler yönüne
istemli; ancak tersinmez yani dengeden uzakta olduğunu gösterir. ∆Go değerinin pozitif olması ve
sıfırdan oldukça farklı değerde çıkması tepkimenin ürünler yönüne istemsiz, girenler yönüne istemli
olduğunu gösterir. ∆Go değerinin sıfır veya sıfıra yakın olması tepkimenin tersinir olduğunu gösterir.
∆Go değeri maddelerin standart oluşum serbest enerji değerleri kullanılarakta hesaplanabilir.
Elementlerin kararlı hallerine standart oluşum serbest enerji değerleri sıfırdır.
∑
∑
Örnek: Aşağıda verilen tepkimelerin 25oC sıcaklıkta serbest enerji değişimi(
) değerlerini
hesaplayınız.
a) CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
b) 2 H2S(g) + SO2(g) → 3 S(k) + 2 H2O(g)
Madde
CH4(g)
CO2(g)
SO2(g)
H2S(g)
H2O(g)
Standart oluşum serbest enerjisi(
- 51
-394
-300
-33
-229
Yanıt:
a) -801 kJ
b) -92 kJ
Sorular
1.
Madde
FeSO4
CuSO4
Fe(k)
Cu(k)
( kJ/mol)
-998,3
-884,5
0
0
Yukarıda verilen değerleri kullanarak,
Fe(k) + CuSO4(suda) → Cu(k) + FeSO4(suda)
22
So ( J/K.mol)
-117,6
-79,5
27,2
33,1
) kJ/mol
tepkimesinin 25oC sıcaklıkta
,
,
değerlerini hesaplayınız ve tepkimenin
istemli yürüyüp yürümediğini açıklayınız. (
= -32,2 J/mol.K
= 349,7 J/mol.K, tepkime belirtilen yönde istemlidir.)
2.
,
= -381,9 J/mol.K ,
Aşağıda verilen tepkimelerin herbirinin hangi sıcaklıklarda gerçekleşeceğini bulunuz.
a. 2 C(k) + 2 H2O(g) → CH4(g) + CO2(g)
Yanıt:
= 15,28 kJ;
(1389 K üzerindeki sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir.)
b. N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Yanıt:
c.
= -91,8 kJ;
= -197,3 J/K
(465 K altındaki sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir.)
4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)
Yanıt:
= 11 J/K
= -906,2 kJ;
= 363,8 J/K
(T=-2490 K çıkan sonuç tepkimenin her sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleştiğini
gösterir; çünkü sıcaklık hiçbir zaman 0 K’in altıda olamaz.)
3.
1 atm basınç altında aşağıda verilen değerler için sıcaklığın tepkimelerin kendiliğinden
gerçekleşmesine etkisini açıklayınız.
a.
< 0 ve
(
b.
her zaman sıfırdan küçük olacağı için her sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşir.)
> 0 ve
(
c.
<0
her zaman sıfırdan büyük olacağı için hiçbir sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşmez.)
> 0 ve
(
>0
>0
küçük sıcaklık değerleri için sıfırdan büyük olacak, yüksek sıcaklık değerleri için sıfırdan
küçük olacaktır. Tepkime küçük sıcaklık değerlerinde kendiliğinden gerçekleşmeyecek; ancak
sıcaklık arttıkça kendiliğinden gerçekleşebilecektir.)
d.
< 0 ve
(
<0
küçük sıcaklık değerleri için sıfırdan küçük değerler alacak, yüksek sıcaklık değerleri için
sıfırdan büyük değerler alacaktır. Bu durumda tepkime düşük sıcaklık değerlerinde istemli
olacak; ancak sıcaklık değeri yükseldiğinde ileri yönde kendiliğinden gerçekleşmeyecektir.)
23
4.
Propan gazının yanma denklemi
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
= - 2044 kJ
şeklindedir. 25oC sıcaklıkta
= +6,86 x 103 J/K)
a. ortamın entropi değişimini J/K olarak hesaplayınız. (
b. sistemin entropi değişiminin işaretini belirleyiniz. (
> 0; çünkü giren gazların
toplam molü 6, ürünlerinki ise 7’dir.)
c.
toplam entropi değişiminin işaretini belirleyerek tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip
gerçekleşmediğini bulunuz. (
=
+
> 0, tepkime kendiliğinden
gerçekleşir.)
5.
N2(g) + O2(g) → 2 N2O(g)
şeklindedir. 25oC sıcaklıkta,
= +163,2 kJ
a. ortamın entropi değişimini J/K olarak hesaplayınız.
b. sistemin entropi değişiminin işaretini belirleyiniz.
c.
toplam entropi değişiminin işaretini belirleyerek tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip
gerçekleşmediğini bulunuz.
6.
Bir tepkimenin
= -107 kJ ve
= 285 J/K değerleri verildiğine göre, hangi
sıcaklık değerinde tepkimenin entropi değişimindeki değişme, çevrenin entropisindeki değişim
değerine eşittir?
7.
CCl4(g) → C(k, grafit) + 2 Cl2(g)
için 25oC sıcaklıkta
tepkimesi
= +95,7 kJ ,
= +142,2 J/K değerleri veriliyor.
a. Tepkimenin
değerini hesaplayarak tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip
gerçekleşmediğini belirleyiniz. (
= +53,3 x 103 J, kendiliğinden gerçekleşmiyor.)
b. Tepkime belirtilen sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşmiyorsa, hangi sıcaklıktan itibaren
tepkimenin kendiliğinden gerçekleşeceğini bulunuz.(T = 673 K)
8.
C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g)
tepkimesi için 25oC sıcaklıkta
= -135,7 kJ ,
24
= -120,5 J/K değerleri veriliyor.
a. Tepkimenin
değerini hesaplayarak tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip
gerçekleşmediğini belirleyiniz. (Yanıt=-99,8 J)
b. Sıcaklığın artırılması durumunda
9.
değerinde nasıl bir değişme gözlenir?(Yanıt=Büyür.)
Kuru buzun(katı CO2) süblimleşmesi ile ilgili olarak aşağıda verilen cümlelerden hangisi doğru
olur?
a.
>0 ,
>0 değerleri için düşük sıcaklıkta
>0 , yüksek sıcaklıkta
< 0 olur.
b.
<0 ,
<0 değerleri için düşük sıcaklıkta
<0 , yüksek sıcaklıkta
> 0 olur.
c.
<0 ,
>0 değerleri için bütün sıcaklıklarda
<0 olur.
d.
>0 ,
<0 değerleri için bütün sıcaklıklarda
>0 olur.
(Yanıt: Süblimleşme endotermik olduğu için
> 0 olur. Süblimleşme sırasında gaz taneciklerinin
sayısı artacağı için entropi de artar ve
> 0 olur. Bu durumda ∆G =
- T . ∆S denkleminde
değeri düşük sıcaklıklar için pozitif, yüksek sıcaklıklar için negatif olacaktır. a )
10.
Madde
S0 ( J/K.mol)
NH3(g)
192,8
O2(g)
205,2
NO(g)
210,8
H2O(g)
188,8
Yukarıdaki tabloda verilen değerlerden yararlanarak
4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)
tepkimesinin
değerini hesaplayınız. (
= 178,8 J/K)
11.
Madde
S0 ( J/K.mol)
H2S(g)
205,8
O2(g)
205,2
SO2(g)
248,2
H2O(g)
188,8
Yukarıdaki tabloda verilen değerlerden yararlanarak
25
4 H2S (g) + 3 O2(g) → 2 SO2(g) + 2 H2O(g)
tepkimesinin
değerini hesaplayınız.
12.
So
Madde
kJ/mol
SO2(g)
-296,8
O2(g)
0
SO3(g)
-395,7
SO2(g) +
J/K.mol
248,2
205,2
256,8
O2(g) → SO3(g)
değerini hesaplayınız ve tepkimenin verilen yönde
kendiliğinden yürüyüp yürümediğini açıklayınız.(
= -70,9 kJ, istemli)
13.
So
Madde
kJ/mol
NO(g)
91,3
O2(g)
0
NO2(g)
33,2
NO(g) +
J/K.mol
210,8
205,2
240,1
O2(g) → NO2(g)
değerini hesaplayınız ve tepkimenin verilen yönde
kendiliğinden yürüyüp yürümediğini açıklayınız.(Yanıt= -36,3 kJ)
14.
Yukarıda verilen
Madde
CH4(g)
O2(g)
CO2(g)
H2O(g)
O3(g)
değerlerinden yararlanarak
CH4(g) + 8 O2(g)
tepkimesinin 25oC sıcaklıktaki
(kJ/mol)
-50,5
0,0
-394,4
-228,6
163,2
→ CO2(g) + 2 H2O(g) + 4O3(g)
değerini hesaplayınız.(Yanıt= -148,3 kJ))
26
15. Dış basıncın 1,25 atmosfer olduğu bir ortamda, sürtünmesiz pistonla kapatılmış bir silindirdeki
gazın hacmi 0,5 litre arttığında 25 J ısı açığa çıkıyor. Bu işlem sırasında iç enerji değişimi(∆U) kaç J
olur? (1 L.atm = 101,3 J, Yanıt = - 88,3 J)
16. Aşağıdakilerden hangisi gerçekleşen olayın ekzotermik olduğunu ifade eder?(Yanıt A)
A) Suyun donması
B) Buzun erimesi
C) Kuru buzun(katı CO2) süblimleşmesi
D) Benzinin buharlaşması
E) Tuzun erimesi
17. Isı kapasitesi 5,1x102 J/oC olan sabit hacimli bir kalorimetre kabı içerisinde 0,125 gram oktan
(C8H18) yakıldığında kap içerisinde sıcaklık 11,8oC artıyor. Buna göre oktanın yanma ısısı kaç
kJ/mol dür?(C=12, H=1, Yanıt=-5007 kJ/mol))
18. 2 NO → N2 + O2
∆H = - 180 kJ
2 NO + O2 → 2 NO2
∆H = - 112 kJ
Yukarıdaki tepkimeler ve ∆H değerlerine göre,
N2 + 2 O2 → 2 NO2
A) 68
B) – 68
tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur?(Yanıt A)
C) – 292
D) 292
E) – 146
19. Aşağıdaki tepkimelerin hangisinde verilen ∆Ho(standart koşullarda tepkime entalpisi) değeri, o
maddenin
(standart koşullarda oluşum entalpisi) değerine eşittir?(Yanıt A)
A) C(k, grafit) + 2 H2(g) + O2(g) →
CH3OH(s)
B) C(k, grafit) + 4 H2(g) + O2(g) →
2 CH3OH(s)
C) C(k, grafit) + H2(g) + O2(g) →
CH3OH(s)
27
D) C(k, grafit) + 2 H2(g) + O2(s) →
CH3OH(s)
E) C(k, grafit) + 4 H(g) + O2(g) →
CH3OH(s)
20. I. Bir sistemin ısı aldığında çevreye iş yapabilmesi
II. Bir sistemin ısı açığa çıkarması sırasında sistem üzerine iş yapılması
III. Bir sistemin ısı alması sırasında, çevre tarafından sistem üzerine iş yapılması
Yukarıdaki işlemlerden hangilerinde sistemin iç enerjisinde her zaman bir artma olur?(Yanıt C)
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I ve III
E) II ve III
21. Bir balonu patlatabilmek için sistem tarafından(balondaki gaz) iş yapılıyor olması gerekir. Dış
basıncın 1 atm olduğu bir ortamdaki balonun patlayabilmesi için hacminin 0,1 litreden 1,85
litreye çıkması gerekiyor. Buna göre yapılan iş kaç J olur?(1 L.atm = 101,3 J, Yanıt C)
A) - 112
B) 112
C) - 177
D) 177
E) 216
22. Dış basıncın 1,58 atm olduğu bir ortamda pistonlu bir silindir içerisindeki gazın hacmi 0,485 L’den
1,245 L’ye çıktığına göre kaç J’lük iş yapılmıştır? (1 L.atm = 101,3 J, Yanıt= - 121,6 J)
23. Pistonlu bir kap içerisindeki bir miktar yakıt yakıldığında kabın hacmi 0,255 L’den 1,45 L’ye
çıkıyor. Dış basıncın 1,02 atm olduğu ortamda, 875 J ısı açığa çıktığına göre, yakıtın yanmasıyla iç
enerjide meydana gelen değişim kaç J olur? (1 L.atm = 101,3 J, Yanıt= -998,5 J)
24. C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
∆Htepkime = - 2044 kJ
Yukarıda propan(C3H8) gazının yanma denklemi ve tepkimenin ∆H değeri verildiğine göre, 13,2 kg
propan gazının tam yanmasıyla açığa çıkan ısı kaç kJ olur? (C=12, H=1, Yanıt = 6,1x105 kJ)
28
25. 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)
∆Htepkime = - 906 kJ
153 gram NH3 gazının yukarıdaki tepkime denklemine göre tam yakılması sonucunda açığa çıkan
ısı kaç kJ olur?(2038,5 kJ)
26.
I. 2 A + 5 B
→
4C+2D
∆H1
II. 2 E + 7 B
→
4C+6D
∆H2
III. 2 F + B
→
2D
∆H3
Tepkimeleri ve ∆H değerleri verilmiştir. Buna göre,
A + 2 F → E tepkimesinin ∆H değeri aşağıdaki işlemlerden hangisiyle bulunabilir? (Yanıt B)
A) ∆H1 - ∆H2 + ∆H3
B)
∆H1 - ∆H2 + ∆H3
C)
∆H1 + ∆H2 + ∆H3
D)
∆H1 - ∆H2 - ∆H3
E)
∆H1 + ∆H2 - ∆H3
27.
S8(k) + H2(g) →
H2S(g)
∆Htepkime = - 20,2 kJ
Yukarıda verilen tepkime ve ∆H değerini kullanarak,
a) geri tepkimenin ∆H değerini bulunuz.(+20,2 kJ)
b) 3,2 mol S8 kullanıldığında açığa çıkan ısıyı bulunuz. (-517,1 kJ)
28.
I. Ca(k) + O2(g) →
II. CaCO3(k)
→
CaO(k)
∆H = -635,1 kJ
CaO(k) + CO2(g)
∆H = 178,3 kJ
Tepkimeleri ve ∆H değerlerine göre,
III. Ca(k) + O2(g) + CO2(g) →
CaCO3(k)
tepkimesinin ∆H değerini hesaplayınız ve hangi
Entalpi, H
denklemin, aşağıda verilen grafikteki hangi harfe denk gelebileceğini gösteriniz. (Yanıt= -813,4 kJ,
I ve B, II ve C, III ve A)
B
∆
29
A
C
29. Cu2O(k) + O2(g) → 2 CuO(k)
= - 146,0 kJ
Bakır(I) oksit oksitlendiğinde bakır(II) oksite dönüşebilir. Bu değişimi gösteren tepkime denklemi
ve
değeri ve Cu2O(k) bileşiğinin standart oluşum entalpisi(
) değeri – 168,6
kJ/mol olarak verildiğine göre, CuO(k) bileşiğinin standart oluşum entalpisi(
) kaç kJ/mol
olur?(Yanıt= -157,3 kJ/mol)
30. Bazı bileşiklerin standart oluşum entalpisi(
) değerleri kj/mol olarak aşağıdaki tabloda
verilmiştir.
Madde
PbSO4(k)
PbO2(k)
H2SO4(s)
H2O(s)
standart oluşum entalpisi(
- 919,9
- 274,5
- 814,0
- 285,8
) kJ/mol
Buna göre,
2 PbSO4(k) + 2 H2O(s)
tepkimesinin
→ Pb(k) + PbO2(k) + 2 H2SO4(s)
değeri kaç kJ olur?(Yanıt= +508,9 kJ)
31. 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g) tepkimesinin
= - 906 kJ olduğuna göre,
NO(g) + H2O(g) → NH3(g) + O2(g) tepkimesinin entalpi değişim değeri kaç kJ olur?
(Yanıt = + 226,5 kJ)
32.
NaNO3(k)
→ Na+(suda) + N
(suda)
Yukarıda sodyum nitrat bileşiğinin suda çözünme denklemi verilmiştir. 15,3 gram NaNO3
kalorimetre kabının içerisindeki suda çözündüğünde sıcaklık 25,0oC’den 21,56oC’ye düşmektedir.
Kabın ve içindeki çözeltinin ısı kapasitesi 1071 J/oC olduğuna göre, yukarıda verilen tepkimenin
∆H değeri kaç kJ/mol olur?(Na=23, N=14, O=16, Yanıt = + 20,47 kJ/mol)
33. N2(g) + O2(g)
→ 2 NO(g)
∆H = 180,6 kJ
30
N2(g) + 3 H2(g)
→
2 H2(g) + O2(g)
2 NH3(g)
∆H = - 91,8 kJ
→ 2 H2O(g)
∆H = - 483,7 kJ
Tepkimeleri ve ∆H değerleri verildiğine göre,
4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g) tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur?(Yanıt =- 906,3 kJ)
34. H2S(g) + O2(g)
H2(g) + O2(g)
→
H2O(g) + SO2(g)
∆H = - 518 kJ
→ H2O(g)
S8(rombik) + O2(g) →
∆H = - 242 kJ
SO2(g)
∆H = -297 kJ
S8(rombik) + H2(g) →
35. A + B
→
H2S(g) tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur?(Yanıt = -21 kJ)
2C
∆H = - 447 kJ
A+3D
→
2E
∆H = - 484 kJ
2D+B
→
2F
∆H = - 429 kJ
4E+5B
→
4C+6F
tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur?(Yanıt = -1213 kJ)
36. 4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g) tepkimesinin
= - 906 kJ olduğuna göre, 8,5
gram NH3 ile 16 gram oksijenin tam verimle gerçekleşen tepkimesi sonucunda açığa çıkan ısı kaç
kJ olur?(N=14, H=1,O=16, Yanıt = -90,6 kJ)
37. Bazı maddelerin bağ enerjileri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Bağ
N=N
F–F
N–N
N–F
Bağ enerjisi (kJ/mol)
418
155
167
283
31
Buna göre,
N2F2(g) + F2(g)
→
N2F4(g) tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur?(Yanıt= -160 kJ)
38. Bazı maddelerin bağ enerjileri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Bağ
H-H
H–O
O–O
O=O
Bağ enerjisi (kJ/mol)
432
459
142
494
Buna göre,
H2(g) + O2(g)
39. Bazı maddelerin
→ H2O2(g)
tepkimesinin ∆H değeri kaç kJ olur? (Yanıt: - 134 kJ)
ve So değerleri tabloda verilmiştir.
Madde
kJ/mol
N2(g)
0
H2(g)
0
NH3(g)
- 45,90
N2(g) + 3 H2(g)
→
a) standart serbest enerji(
2 NH3(g)
So
J/K.mol
191,6
130,6
192,7
tepkimesinin 298 K sıcaklıktaki
) değerini hesaplayınız. (yanıt: - 32796 J)
b) tepkimenin belirtilen yönde kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini bulunuz.
Madde
kJ/mol
HCN(g)
135,1
O2(g)
0
H2O(s)
- 285,8
CO2(g)
- 393,5
N2(g)
0
32
So
J/K.mol
201,7
205,0
69,95
213,7
191,6
4 HCN(g) + 5 O2(g)
→
2 H2O(s) + 4 CO2(g) + 2 N2(g)
tepkimesinin 298 K
sıcaklıktaki
a) standart serbest enerji(
) değerini hesaplayınız. (yanıt: - 1469938 J)
b) tepkimenin belirtilen yönde kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini bulunuz.
Madde
CH3OH(s)
H2O(l)
CO2(g)
So
kJ/mol
- 238,7
- 285,8
- 393,5
CH3OH(s) + O2(g)
→
2 H2O(s) + CO2(g)
J/K.mol
126,8
70,0
213,7
değeri
-702,2 kJ olduğuna göre, O2(g) mutlak entropi değeri (So) değeri kaç J/mol.K olur? (yanıt: +
208,74 )
42. Aşağıda verilen değişimlerde sistemin ∆S değerinin işaretini, 298 K ve 1 atm’de belirleyiniz.
a) CO2(k)
→
CO2(g)
b) CaSO4(k) → CaO(k) + SO3(g)
c) N2(g) + 3 H2(g)
d) I2(k)
→
e) H2O(g)
f)
I2(k)
2 NH3(g)
I2(suda)
→
→
→
H2O(s)
2 I(g)
g) Ag+(suda) + Cl-(suda)
h) CaCO3(k) →
→
AgCl(k)
CaO(k) + CO2(g)
43. Bazı maddelerin 298 K sıcaklıktaki standart entropi değerleri tabloda verilmiştir.
Madde
Entropi(So) (J/mol.K)
NO2(g)
240,0
N2O4(g)
304,2
Buna göre,
N2O4(g) → 2 NO2(g) tepkimesinin standart entropi değişim değerini(∆So)
hesaplayınız. (175,8)
44. Fe2O3(k) + 3 H2(g) → 2 Fe(k) + 3 H2O(g)
= + 98,8 kJ ve
tepkimesi için
= + 141,5 J/K verildiğine göre,
33
a) tepkimenin 298 K sıcaklığında kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmediğini bulunuz.
(yanıt= 56633 J)
b) hangi sıcaklıktan itibaren tepkime kendiliğinden gerçekleşir? (yanıt= 698,2 K’den
yüksek sıcaklıklarda)
45. N2O4(g) → 2 NO2(g) tepkimesi için
= + 57,1 kJ ve
= + 175,8 J/K verildiğine
göre,
a) tepkimenin 298 K sıcaklığında kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmediğini bulunuz.
(
= + 4711,6 J)
b) hangi sıcaklıktan itibaren tepkime kendiliğinden gerçekleşir? (324,8 K’den yüksek
sıcaklıklarda)
46. Civanın(Hg) buharlaşması için
= + 58,5 kJ ve
= + 92,9 J/K
verildiğine göre,
a) Civanın 1 atm basınçta 325oC sıcaklıkta kaynayıp kaynamadığını bulunuz.(Yanıt= Kaynamıyor.)
b) Civanın normal kaynama noktasını bulunuz.(Yanıt=630 K)
47. Yandaki kaplarda bulunan ideal
gazlar aynı koşullardadır.
Soldaki kapta A gazı, sağdaki
kapta B gazı vardır.Kapların
çevre ile ısı alışverişi
yapmadıkları varsayılmaktadır.
Kaplar arasındaki musluk
açılıyor.
a) Son durumu yeni bir şekil ile gösteriniz.
b) Bu işlem için ∆H, ∆S ve ∆G nin işaretleri( +, -, 0) ne olur? Açıklayınız.
34
c) Bu işlemi termodinamiğin II. Yasasını kullanarak açıklayınız.
d) Gazların ilk konumdaki gibi ayrı kaplara geçmeleri kendiliğinden gerçekleşebilir mi?
Açıklayınız.
48. Aşağıda şekli verilen değişim için ∆H, ∆S ve ∆G nin işaretleri( +, -, 0) ne olur? Açıklayınız.
I2(k)
→
I2(g)
49. Aşağıda şekli verilen ideal bir gazın sabit sıcaklıkta sıkıştırılması işlemi için ∆H, ∆S ve ∆G nin
işaretleri( +, -, 0) ne olur? Açıklayınız.
50. A2(g) ve B2(g) molekülleri arasında kendiliğinden gerçekleşen tepkimenin sembolik gösterimi
aşağıdaki şekilde verilmiştir.
a) Yukarıda sembolik gösterimi yapılan tepkimenin denklemini yazınız.
35
b) ∆H, ∆S ve ∆G nin işaretleri( +, -, 0) ne olur? Açıklayınız.
51. Tabloda verilen değerleri kullanarak aşağıdaki tepkimelerin ∆Ho, ∆So ve ∆Go değerlerini
hesaplayarak
a) Tepkimelerin 250C sıcaklıkta ve 1 atm basınçta kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmediğini
açıklayınız.
b) Sıcaklık yükseltildiğinde tepkimelerin ∆Go değerleri bu değişmeden nasıl etkilenir? Açıklayınız.
I.
2 Mg(k) + O2(g) → 2 MgO(k)
II.
MgCO3(k) → MgO(k) + CO2(g)
III.
Fe2O3(k) + 2 Al(k) → Al2O3(k) + 2 Fe(k)
IV.
2 NaHCO3(k) → Na2CO3(k) + CO2(g) + H2O(g)
Madde
Mg(k)
O2(g)
MgO(k)
MgCO3(k)
CO2(g)
Fe2O3(k)
Al2O3(k)
Al(k)
Fe(k)
NaHCO3(k)
Na2CO3(k)
H2O(g)
(kJ/mol)
(kJ/mol)
0
0
-
-
0
0
601,2
1111,7
393,5
825,5
1675,7
0
0
950,8
1130,8
241,8
-
-
568,9
1028,1
394,4
743,5
1582,3
0
0
851,0
1048,0
-228,6
So (J/k.mol)
32,67
205,0
26,92
65,85
213,7
87,40
50,95
28,28
27,32
101,7
138,8
188,7
52. Asetonun(C3H6O) normal kaynama noktası 56,2oC’dir. Asetonun standart buharlaşma
entalpisi(
entropisi(
) = 29,1 kJ/mol olduğuna göre, standart buharlaşma
) kaç J/K.mol olur?(Yanıt = 88,35 J/K)
53. - 10oC sıcaklıkta suyun donması sırasında ortamın entropisindeki değişim kaç J/K.mol olur?
36
(- 10oC sıcaklıkta suyun
değeri - 6,0 kJ/mol) (Yanıt = + 23 J/K.mol)
54. 2 Mg(k) + O2(g) → 2 MgO(k)
verilmiştir.
25oC sıcaklıkta gerçekleşen tepkime için aşağıdaki değerler
= - 217 J/K
= - 1202 kJ
a) Ortamın entropisindeki değişme kaç J/K olur?
b) Toplam entropi değişimini hesaplayınız.
c) Tepkimenin 25oC sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini açıklayınız.
55. H2(g) +F2(g) → 2 HF(g)
verilmiştir.
= + 14,1 J/K
= - 542,2 kJ
c) Tepkimenin 25oC sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini açıklayınız.
56. 6 C(k) +3 H2(g) → C6H6(s)
verilmiştir.
= - 253,18 J/K
=+ 49,0 kJ
c) 25oC sıcaklıkta benzenin(C6H6) oluşumunun kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini
açıklayınız.
57. N2(k) +3 H2(g) → 2 NH3(s)
verilmiştir.
= - 197,0 J/K
= - 91,8 kJ
c) 25oC sıcaklıkta tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini açıklayınız.
37
58. Aşağıda verilen tablodaki soru işaretli kısımları doldurunuz.
∆Hs
?
+
∆Ss
+
?
-T.∆St
+
-
∆G
?
+
+ ya da -
?
-
+
+ ya da -
Açıklama
Her sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşir.
Hiçbir sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşmez.
Yüksek sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir. Düşük
sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşmez.
Düşük sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşir. Yüksek
sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşmez.
59. 2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g) tepkimesi için 298 K’de aşağıdaki değerler veriliyor.
∆Go = - 141,6 kJ
∆Ho = - 198,4 kJ
∆So = - 187,9 J/K
a) Verilenleri kullanarak tepkimenin 298 K’de kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini
açıklayınız.
b) Sıcaklığın artırılması durumunda ∆Go değerinde nasıl bir değişme olur? Açıklayınız.
c) Verilen ∆Ho ve ∆So değerlerinin sabit olduğunu varsayarak 900oC sıcaklıkta tepkimenin
kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşmediğini açıklayınız.
60. CO(g) + Cl2(g) → COCl2(g) tepkimesi için 298 K’de
∆Go = - 206,0 kJ
∆Ho = - 220 kJ
Değerleri verildiğine göre,
a) tepkimenin ∆So değerini hesaplayınız .
b) ∆Ho ve ∆So değerlerinin değişmediğini varsayarak 450 K sıcaklıktaki ∆Go değerini hesaplayınız
ve bu sıcaklıkta tepkimenin kendiliğinden gerçekleşip gerçekleşemeyeceğini açıklayınız.
61. Aşağıda verilen tablodaki soru işaretli kısımları doldurunuz.
∆Stepkime
+
?
0
?
+
∆Htepkime
0
+
?
0
+
∆Gtepkime
?
+
?
Açıklama
?
Kendiliğinden gerçekleşir.
Kendiliğinden gerçekleşmez.
Kendiliğinden gerçekleşir.
?
T. ∆S> ∆H
38
62. Sabit basınçlı bir kapta bulunan gazın genleşmesi sırasında aldığı ısı 52 joule dir. Sistem ortama
225 joule iş yaptığına göre sistemin iç enerjisinde kaç joule lük bir değişim olmuştur?
A) + 173
B) - 173
C) + 277
D) - 277
E) + 225
(Yanıt=B)
63. Sabit hacimli bir kapta bulunan X katısının yeterince su ile tepkimesi sonucunda 59,2 kJ ısı açığa
çıkmaktadır. Tepkimeyi sabit basınçlı bir ortamda gerçekleştirdiğimizde açığa çıkan ısı 65,8 kJ
olduğuna göre, tepkimenin ∆U, ∆H ve sabit basınçlı ortamda yaptığı iş ile ilgili aşağıdakilerden
hangisi doğrudur?
∆U (kJ)
+65,8
-65,8
-59,2
-59,2
-59,2
A)
B)
C)
D)
E)
Yanıt=E
∆H (kJ)
+59,2
-59,2
-65,8
+65,8
-65,8
W (kJ)
+6,6
-6,6
+6,6
-6,6
-6,6
Fe2O3 (k)
= -825,5 kJ/mol
CO2(g)
= -393,5 kJ/mol
CO(g)
= -110,5 kJ/mol
32 gram Fe2O3 (k) yeterli miktarda CO(g) ile
Fe2O3 (k) + 3CO(g)  2Fe(k) + 3CO2(g)
denklemine göre tepkimeye girdiğinde kaç kJ ısı değişimi olur? (O=16, Fe=56)
A) - 4,7
B) + 4,7
C) – 23,5
D) + 23,5
E) -87,2
Yanıt=A
65. Camdan yapılmış bir kalorimetre kabı içerisinde 11 gram C3H8 gazı yakıldığında sistemin sıcaklığı
25oC yükselmektedir. Kalorimetre kabı 3 kg ve içerisindeki su 4,5 kg olduğuna göre, C3H8 gazının
yanma ısısı kaç kJ/mol olur? ( ccam= 0,84 J/g.oC, csu= 4,18 J/g.oC, H=1, C=12)
A) -1234,8
B) + 1234,8
C) - 2133,0
D) + 2133,0
Yanıt=C
39
E) + 1876,8
66.
So (J.K-1.mol-1)
186,25
205,15
213,8
188,8
Madde
CH4(g)
O2(g)
CO2(g)
H2O(g)
(kJ.mol-1)
-74,85
0
-393,5
-241,8
Yukarıdaki tabloda bazı maddelerin standart entropi (So) ve standart oluşum entalpi (
)
o
değerleri verilmiştir. Buna göre 1 atm basınçta ve 25 C sıcaklıkta gerçekleşen
CH4(g) + 2 O2(g)
→ CO2(g) + 2 H2O(g)
tepkimesi sonucunda 1 mol CH4(g) yakıldığında sistemin ve ortamın entropisindeki toplam
değişme kaç J.K-1 olur?
Yanıt= 2692,1 J/K
67. Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi sıfırdan küçük, entropi değişimi sıfırdan büyük ise,
I. Tepkime her sıcaklıkta ileri yönde kendiliğinden yürür.
II. Tepkime düşük sıcaklıklarda gerçekleşemez.
III. Tepkime yüksek sıcaklıklarda gerçekleşemez
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I ve II
E) II ve III
Yanıt=A
68. Bir sistem çevresinden 35 kJ ısı alıyor ve çevreye 25 kJ iş yapıyor. Bu durumda sistemin iç
enerjisindeki değişme kaç kJ olur?
A) + 10
D) + 60
B)
- 60
C) - 10
E) - 25
40
69. Aşağıdaki değişimlerden hangisi ekzotermiktir?
A) İyot kristallerinin süblimleşmesi
B) Kalsiyum karbonatın yüksek sıcaklıkta bozunması
C) Erimiş lavların yeryüzüne çıktığında soğuması
D) Suyun elektrolizle hidrojen ve oksijene ayrılması
E) Eterin buharlaşması
o
70. H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
2 H2(g) + O2(g) →
∆H = - 92 kJ
o
2 H2O(g)
∆H = - 242 kJ
o
2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)
∆H = - 566 kJ
CH4(g)+2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
o
∆H = -802 kJ
o
Yukarıda verilen tepkimeler ve ∆H değerlerine göre,
2 CH4(g) + 4 Cl2(g) + O2(g) → 2 CO(g) + 8 HCl(g)
tepkimesinin ∆Htepkime değeri kaç kJ olur?
A) -286
B) - 922
71. H2O(g) için
C) + 286
D) - 438
= - 242 kJ/mol
C6H6(s) için
CO2(g) için
= + 49 kJ/mol
= - 394 kJ/mol
Yukarıda bazı bileşiklerin standart oluşum entalpileri verildiğine göre,
2 C6H6(s) + 15 O2(g) → 12 CO2(g) + 6 H2O(g)
tepkimesine göre 1 mol C6H6(s) yakıldığında kaç kJ ısı açığa çıkar?
A) - 6278
B) + 6278
D) - 3179
C) + 3179
E) -2884
72. I. Bir topun yamaçtan aşağıya yuvarlanması
II. Bir arabanın paslanması
III. Suyun hidrojen ve oksijen gazlarına ayrışması
Yukarıdaki olaylardan hangileri kendiliğinden gerçekleşir?
A) Yalnız I
D) I ve III
B) Yalnız II
C) Yalnız III
E) I ve II
41
E)
-1290
73. ∆Sçevre için aşağıdakilerden hangisi doğru bir açıklamadır?
A) Sistem çevreden ısı alıyorsa ∆Sçevre>0 olur.
B) Ekzotermik bir olayda ∆Sçevre azalır.
C) ∆Sevren pozitifse ∆Sçevre’nin işareti de her zaman pozitif olur.
D) ∆Sçevre sistemin aldığı ya da verdiği ısıdan bağımsızdır.
E) Kendiliğinden gerçekleşen bir olayda ∆Ssistem negatifse ∆Sçevre pozitif olur.
74. Bir kimyasal işlem aşağıdaki koşullardan hangisinde her zaman kendiliğinden gerçekleşir?
A) ∆H > 0 ve ∆S > 0
B) ∆H > 0 ve ∆S < 0
C) ∆H < 0 ve ∆S > 0
D) ∆H < 0 ve ∆S < 0
E) Hiçbir kimyasal olay kendiliğinden gerşekleşmez.
75. 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) tepkimesi için aşağıda ∆H ve ∆S değerleri veriliyor.
∆H = - 116 kJ
∆S = 352 J/K
Buna verilen tepkime aşağıdaki sıcaklıklardan hangisinde kendiliğinden gerçekleşmez?
A) 25 K
B) 217 K
C) 327 K
D) Tepkime her sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşir.
E) Tepkime hiçbir sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşmez.
76. 2 Mg(k) + O2(g) → 2 MgO(k) tepkimesi için aşağıdaki tabloda yer alan değerler verilmektedir.
o
Madde
Mg(k)
O2(g)
MgO(k)
(kJ/mol)
0
0
- 601,2
(kJ/mol)
0
0
- 568,9
S
(J/k.mol)
32,67
205,0
26,92
o
Buna göre verilen tepkime için, 1 atm basınçta ve 25 C sıcaklıkta aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Tepkime kendiliğinden gerçekleşmez.
B)
> 0 olur.
o
C) ∆H > 0 olur.
D)
< 0 olur.
E) - T. ∆Sevren > 0 olur.
42
77. Benzin bir pistonlu kap içerisinde sabit basınçta yakıldığında bir miktar ısı açığa çıkarken iş yapılır.
Buna göre aşağıdaki açıklamalardan hangisi kesinlikle doğru olur?
A) Dışarıdan izlendiğinde, gerçekleşen olay ekzotermiktir.
B) Sistemin entalpi değerinin büyüklüğü, iç enerjisinin büyüklüğünden fazla olur.
C) Sistemin entalpi değerinin büyüklüğü, iç enerjisinin büyüklüğünden az olur.
D) Sistemin iç enerjisi ve entalpisi aynı olur.
E) Sistemin iç enerjisindeki değişme ve entalpi değişimi pozitiftir.
78. CO(g) + Cl2(g) → COCl2(g)
o
tepkimesi için 298 K’de,
o
∆G = - 206,0 kJ
∆H = - 220 kJ
o
değerleri verildiğine göre, tepkimenin ∆S değeri kaç J/K olur?
A) + 47
B) - 47
D) - 83
C) + 83
E) -124
79. Aşağıdaki sistemlerin hangisinde entropi değişimi pozitiftir?
A) Arı bir sıvının donması
B) Buharın sıvıya dönüşmesi
C) Katı bir maddenin süblimleşmesi
D) Buharın sıvılaşmadan katıya dönüşmesi
E) Gazın bir sıvıda çözünmesi
80. Aşağıda verilen kimyasal değişimlerden hangisinde entropi değişiminin işareti diğerlerinden
farklıdır?
A) PCl3(g) + Cl2(g) → PCl5(g)
B) O(g) + O(g) → O2(g)
C) H2O(g) →
H2O(s)
D) 2 HgO(k) → 2 Hg(s) + O2(g)
+2
E) Ba (suda) +
(suda) → BaSO4(k)
43
81. Aşağıdakilerden hangisi Termodinamik ile ilgili olarak yanlış bir açıklamadır?
A) Kendiliğinden gerçekleşen bir olay evrenin entropisinde bir artışa neden olur.
B) Sabit basınç ve sıcaklık koşullarında, bir tepkimenin serbest enerji değişimi sıfırdan küçükse, tepkime
kendiliğinden gerçekleşiyor demektir.
C) Termodinamiğin 3. Yasası mükemmel kristaller maddelerin entropilerinin 0 K’de sıfır olduğunu ifade
eder.
D) Kendiliğinden gerçekleşen bir tepkime için termodinamiğin 2. Yasasının denklemi
∆Sevren = ∆Ssistem + ∆Sortam > 0 şeklindedir.
E) ∆G =
- T . ∆S > 0 ise kimyasal tepkime kendiliğinden gerçekleşir.
82. Bir miktar gaz sabit basınç altında genleşerek 279 J iş yapıyor. Bu işlem sırasında çevreden 216 J ısı
alındığına göre, gazın enerjisindeki değişme kaç J olur?
A) -63
B) + 63
C) -495
D) + 495
E) -216
83. 4 P(k) + 5 O2(g) → P4O10(k)
= - 3062 kJ
P4O10(k) + 6 H2O(s) →4 H3PO4(s)
= -257,2 kJ
H2(g) + O2(g) → H2O(s)
= - 285,9 kJ
değerleri verildiğine göre, H3PO4(s)’nın standart oluşma entalpisi(
tepkimeleri ve
) kaç kJ/mol
olur?(E)
A) - 3587,1
B) + 3587,1
D) + 5034,6
C) - 5034,6
E) - 1258,6
84. 2 C6H6(s) + 15 O2(g) → 12 CO2(g) + 6 H2O(s)
= - 6542 kJ
Yukarıda benzenin(C6H6) yanma denklemi ve tepkimenin
değeri verilmiştir. Buna göre, 15,6 gram
benzenin tam yakılması sonucunda açığa çıkan ısı kaç kJ olur?
(C = 12, H = 1)
A) 1308,4
B) 13084
D) 2628,8
C) 654,2
E) 3271
44
o
85. Aşağıda verilenlerden hangisinin 25 C sıcaklıktaki standart oluşum entalpisi(
) değeri sıfırdan
farklıdır?
A) Ne(g)
B) Hg(s)
D) CH4(g)
C) Fe(k)
E) H2(g)
86. C3H8(g) + 5 O2(g)  3 CO2(g)+ 4 H2O(s)
değerini hesaplayabilmek için,
tepkimesinin
I.
CO2(g) ve H2O(s) bileşiklerinin standart oluşma entalpileri
II. C3H4(g)+2 H2(g)C3H8(g) tepkimesinin entalpisi
III. C3H4 bileşiğinin standart oluşma entalpisi
değerlerinden hangilerinin bilinmesi gerekir?
A) I ve II
B) I ve III
D) Yalnız I
87. I.
II.
C) II ve III
E) I, II ve III
H2 (g)  Br2 (g)  2HBr(g)
2SO3 (g)  2SO2 (g)  O2 (g)
III. C(k )  CO2 (g)  2CO(g)
Yukarıdaki tepkimelerden hangilerinde tepkime hızı, sabit sıcaklıkta basınç artışı ile ölçülebilir?
A) I, II ve III
B) II ve III
D) Yalnız II
C) Yalnız I
E) Yalnız III
88. T1 sıcaklığında, V1 hacmindeki bir balonu, T2 sıcaklığındaki bir odaya koyduğumuzda, balonun sıcaklığı
düşmeye başlıyor. Bu durumda sistemin ısısı(Q), sistem üzerine yapılan iş(W) ve iç enerji değişimi(∆U)
değerlerinin işaretleri için aşağıda verilenlerden hangisi doğru olur?
Q
W
∆U
A)
-
+
-
B)
+
-
-
C)
+
+
-
D)
-
-
+
E)
+
+
+
45
89. Sabit basınç altında kendiliğinden gerçekleşen bir kimyasal tepkime için aşağıdakilerden hangisi
kesinlikle doğrudur?
A)
∆Htepkime < 0
B)
∆Gtepkime < 0
C)
∆Stepkime < 0
D)
∆Sevren < 0
E)
∆Htepkime > 0
90.
(kJ/mol)
(kJ/mol)
WO3(k)
-842
-776,4
H2O(g)
-240
-238
o
Yukarıda bazı maddelerin 25 C sıcaklık ve 1 atmosfer basınçta
ve
değerleri verilmiştir. Buna göre,
WO3(k) + 3 H2(g) → W(k) + 3 H2O(g)
tepkimesinin dengeye ulaştığı sıcaklık derecesinin kelvin cinsinden değeri aşağıdakilerden
hangisidir?
A) 62
B) 124
C) 610
D) 790
E) 920
15. Fiziksel ve kimyasal değişimlerde, olayların gerçekleştiği, üzerinde inceleme yapılan ve belirli sınırları olan
evren parçasına sistem, sistemin dışında kalan herşeye ortam denir.
Buna göre sistem türleri ile ilgili aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır?(D)
A) Bulunduğu ortam ile hem madde hem de enerji alışverişi yapan sistemlere açık sistem denir.
B) Ortamla madde ve ısı alışverişinde bulunmayan sistemlere izole sistem denir.
C) Sıcaklığı sürekli sabit tutulan sistemler izotermal sistemlerdir.
D) Basıncı sürekli sabit tutulan sistemlere izokorik sistem adı verilir.
E) Bulunduğu ortam ile madde alışverişi yapmayan; ancak enerji alışverişi yapabilen sistemlere kapalı
sistem denir.
46
16. Sabit basınçlı bir sistem üzerine 480 kJ'lük iş yapıldığında sistemin iç enerjisinde 280 kJ'lük bir artış
olmaktadır.
Buna göre,
I.
Ortamın enerjisinde azalma olmuştur.
II. Sistem ısı kaybetmiştir.
III. Evrenin enerjisi korunmuştur.
yargılarından hangileri doğrudur?(D)
A) Yalnız I
B) I ve II
D) I ve III
C) II ve III
E) I, II ve III
17.
-1
Bileşik
Oluşum Entalpisi(kJ.mol )
C4H10
- 126
CO2
-394
H2O
- 242
-1
Yukarıda bazı bileşiklerin standart oluşum entalpisi değerleri kJ. mol olarak verilmiştir.
Buna göre, 23,2 gram C4H10 bileşiğinin yanması sonucu açığa çıkan ısı kaç kJ olur?(D)
(C = 12 g/mol, H = 1 g/mol)
A) 2660
B) 1870
C) 1330
D) 1064
E) 885
18.
Yukarıda denklemleri verilen tepkimelerin standart koşullarda
tepkimesinin standart koşullarda
değeri kaç kJ olur?(E)
47
değerleri bilindiğine göre,
A) -28,4
B) +28,4
D) + 126,8
C) - 126,8
E) +33,8
19.
Yukarıda verilen tepkime denklemi ve
tepkimesinin
değeri kaç kJ olur?(A)
A) +857,7
B) -857,7
D) +571,8
değerine göre,
C) +285,9
E) -285,9
20. Aşağıdaki tepkimelerden hangisinin entalpi değeri, oluşan maddenin standart oluşum
entalpisini(
) gösterir?(B)
A)
B)
C)
D)
E)
21.
-1
Bağ
Bağ Enerjisi(kJ.mol )
+946
+436
+389
Yukarıdaki bağlar ve bağ enerjisi değerlerine göre,
tepkimesinin
A) +80
B) -80
değeri kaç kJ olur?(B)
C) +364
D) -364
E) +21
22. Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi sıfırdan büyük, entropi değişimi sıfırdan küçük ise,
48
I. Tepkime her sıcaklıkta ileri yönde kendiliğinden yürür.
II. Tepkime düşük sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşemez.
III. Tepkime yüksek sıcaklıklarda kendiliğinden gerçekleşemez.
yargılarından hangileri doğrudur?(E)
A) Yalnız I
B) Yalnız II
D) I ve II
C) Yalnız III
E) II ve III
23. Aşağıda verilen değişimlerin hangisinde, 25oC sıcaklık ve 1 atm basınçta, sistemin entropisinde(∆S)
azalma olur?(C)
A) CO2(k)
→
B) CaSO4(k)
CO2(g)
→ CaO(k) + SO3(g)
C) N2(g) + 3 H2(g)
D) I2(k)
→
2 NH3(g)
I2(suda)
→
E) H2O(s)
→
H2O(g)
24. Bazı maddelerin 298 K sıcaklıktaki standart entropi değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
o
Madde
NO2(g)
N2O4(g)
Entropi(S ) (J/mol.K)
240,0
304,2
Buna göre,
N2O4(g)
→
2 NO2(g)
o
tepkimesinin standart entropi değişimi değeri(∆S ) kaç J/K olur?(D)
A) +280,8
B) -64,2
D) +175,8
C) +64,2
E) -175,8
25.
tepkimesi için 298 K'deki
I.
olduğuna göre,
ve
Tepkime kendiliğinden gerçekleşir.
II. Standart serbest enerji değişim(
) değeri
173,3 kJ'dür.
III. Tepkimenin kendiliğinden gerçekleşebilmesi için sıcaklık düşürülmelidir.
yargılarından hangileri doğrudur?(B)
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
49
D) I ve II
26.
E) II ve III
4NH3(g) + 3O2(g)  2N2(g) + 6H2O(g)
-3
tepkimesinde, belirli bir zaman aralığında, NH3 gazının harcanma hızının 4x10 mol/L.s olduğu
saptanıyor. Aynı zaman aralığında N2 gazının oluşma hızı kaç mol/L.s olur?(C)
A) 4x10
-3
D) 1x10
B) 3x10
-3
-3
E) 2x10
C) 2x10
-3
-4
27. SO2(g) + NO2(g)  SO3(g) + NO(g)
NO(g) + O2(g)  NO2(g)
(yavaş)
(hızlı)
mekanizması yukarıda verilen
SO2(g) + O2(g)  SO3(g)
tepkimesi için aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır?(D)
A) NO ara üründür.
B) NO2 katalizördür.
C) Tepkime, SO2 derişimine birinci dereceden
bağlıdır.
D) Tepkime O2 derişimine birinci dereceden
bağlıdır.
E) Birinci basamağın aktifleşme enerjisi ikinci
basamağınkinden daha büyüktür.
50

kimyasal tepkimeler ve enerji

Transkript

Benzer belgeler

Kimyasal Reaksiyonlarda Enerji

matematik ödevim - Kartanelerim.com

Çalışma Soruları 4: Bölüm 4

Kimyasal Tepkimeler

94075 çözümler.qxp

Fiziksel ve Kimyasal Değişimler

Sorular

8kek neden “Kek dünyasında tek”? 8kek için geliştireceğin yepyeni