K MYA GAZLAR. ÖRNEK 2: Kapal bir cam kapta eflit mol say s nda SO ve NO gaz kar fl m vard r. Bu kar fl mda, sabit s - cakl kta,

Transkript

1 K MYA GAZLAR ÖRNEK 1 : deal davran fltaki X H ve YO gazlar ndan oluflan bir kar fl m, 4,8 mol H ve 1,8 mol O atomu 4 8 içermektedir. Bu kar fl m n, 0 C ve 1 atm deki yo unlu u,0 g/l oldu una göre, kütlesi kaç gramd r? (X ve Y birer elementtir.) A) 89,6 B) 67, C) 44,8 D),6 E),4 (ÖSS 1999) ÇÖZÜM 1: Soruda verilen gaz kar fl m nda X H ve YO gazlar bulunuyor. 4,8 mol H atomu içeren X H, 1, mol O atomu içeren de YO gaz d r. Buna göre X H ve YO gazlar n n mol say lar 4 8 hesaplanabilir. 1 mol X H de 8 mol H atomu 4 8 ÖRNEK : Kapal bir cam kapta eflit mol say s nda SO ve NO gaz kar fl m vard r. Bu kar fl mda, sabit s - cakl kta, SO (g) + NO (g) SO (g) + NO(g) tepkimesi oluflmaktad r. Bu sistem ile ilgili olarak, tepkime süresince, I.SO ve NO gazlar n n k smi bas nçlar eflittir II.Gaz kar fl m n n toplam mol say s artar III.Gaz kar fl m n n toplam bas nc artar yarg lar ndan hangileri do rudur? (Gazlar ideal davran flta kabul edilecektir.) A) Yaln z I B) Yaln z II C) Yaln z III (ÖSS 1999) x 4,8 mol H atomu x = 4,8 = 0,6 mol X H gaz mol YO de mol O atomu x 1,8 mol O atomu x = 1,8 = 0,9 mol YO gaz Buradan kar fl mda 0,6 mol + 0,9 mol = 1,5 mol gaz oldu u bulunur. Gaz kar fl m n n s cakl 0 C = 7 K, bas nc 1 atm oldu una göre P = nrt denklemi yard m yla hacim hesaplanabilir. P. = n.r.t,4 1. = 1,5. =,6 lt olur Böylece kar fl m n hacmi ve özkütlesi bilindi ine m göre, d = ba nt s ndan = m kar fl -,6 m n kütlesi m = 67, gramd r. Yan t: B ÇÖZÜM : Gaz tepkimelerinde hacim ve s cakl k sabit tutuldu unda P. = n.r.t denklemine göre, kaptaki bas nç de iflimi gazlar n mol say s ndaki de iflim ile do ru orant l d r. Ayr ca ayn kaptaki bir gaz kar fl m nda mol say lar eflit olan gazlar n, k smi bas nçlar da eflittir. Soruda verilen tepkimede SO ve NO gazlar eflit mol say l al nd ndan ve ayn kapta olduklar ndan k smi bas nçlar eflittir. Tepkimeye giren gazlarla, oluflan ürün gazlar n toplam mol say lar eflit oldu undan, tepkime süresince gaz kar fl m n n toplam mol say s de iflmez. Mol say s ile bas nç, sabit hacim ve s cakl kta do ru orant l oldu undan, tepkime süresince gaz kar fl m n n bas nc da de iflmez. Yan t: A 9 Kavram Dersaneleri

2 ÖRNEK : Afla daki flekilde bafllang ç durumu gösterilen sistemde M musluklar aç ld nda, NH + H S (NH ) S (g) (g) 4 (k) tepkimesi olur. P hava= 76 cm- NH (g) 51 cm 1 Boflluk Manometre Tepkime sonunda, sistem bafllang ç s cakl - na döndürüldü ünde, sistemdeki gaz bas nc - n gösteren manometre afla dakilerden hangisidir? (Gazlar ideal davran flta kabul edilecektir.) A) B) P hava = 76 cm P hava = 76 cm M M 1 = = H S (g) Manometre Boflluk 5 cm ÇÖZÜM : Soruda verilen bileflik kaplar n hacimleri eflittir. Bu kaplar n hacimlerini her biri için litre kabul edersek, musluklar kapal yken; NH gaz n n litre hacimdeki bas nc 5 cm dir. H S gaz n n litre hacimdeki bas nc 5 cm dir. M musluklar aç ld nda her iki gaz için hacim litreden litreye ç kar. S cakl k de iflimi olmad ndan gazlar n hacimleri ile bas nçlar ters orant l d r. Hacim ye ulaflt nda gazlar n bas nçlar ; P NH = 5 cm P H S = 5 cm olur. Hacimleri de sabitlendi inde, s cakl k de iflmedi inden gazlar n k smi bas nçlar mol say lar ile do ru orant l olur. Bu nedenle NH gaz n n k smi bas nc, H S gaz n n k smi bas nc n n 5 kat oldu undan NH gaz n n mol say s da H S gaz n n 5 kat d r. Yani 51 cm 61 cm NH gaz n n mol say s n 5n mol ve H S gaz n n mol say s n n mol olarak düflünebiliriz. Gazlar aras nda; C) Boflluk D) Boflluk NH + H S (NH ) S (g) (g) 4 (k) tepkimesi gerçekleflirken H S gaz n n n molü harca- n rken, NH gaz n n n molü harcan r ve n molü ar- 5 cm 10 cm tar. Oluflan üründe kat oldu undan bas nc yoktur. E) Boflluk Kapta son durumda bas nç yapan sadece tepkime sonunda artan NH gaz d r. Bu gaz n mol say s da n oldu undan kaptaki son bas nç 5 cm dir. 15 cm (ÖSS 1999) Kavram Dersaneleri 40

3 ÖRNEK 4: Gazlar n hacmi ile ilgili üç grafik flöyledir : 0 Hacim (Mol say s ve s cakl k sabit) I Bas nç Hacim Hacim 7 0 (Mol say s ve bas nç sabit) II Mutlak s cakl k ÖRNEK 5: Hacimleri eflit olan kapal cam kaplardan birinde N O, di erinde CO, üçüncüsünde ise O gazlar vard r. Ayn s cakl kta, ideal davran flta olduklar varsay lan bu gazlar n kütleleri eflittir. Bu gazlarla ilgili; I. P N O = P CO < P O (P : bas nç) II.Özkütleleri eflittir III.Molekül say lar eflittir yarg lar ndan hangileri do rudur? (C = 1, N = 14, O = 16) 0 (Bas nç ve s cakl k sabit) III Mol say s A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II (ÖSS 000) deal davran fltaki gazlar için bu grafiklerden hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III (ÖSS 000) ÇÖZÜM 4: deal davran fltaki gazlar için bas nç, hacim, mol say s ve mutlak s cakl k iliflkisi P = nrt denklemiyle belirlenir. Soruda ideal davran fltaki gazlar n hacim - bas nç, hacim - mutlak s cakl k, hacim - mol say s aras ndaki iliflkileri gösteren üç grafik verilmekte ve bu grafiklerden hangilerinin do ru oldu u sorulmaktad r. P = nrt denklemine göre; Mol say s ve s cakl sabit olan gaz n hacmi ile bas nc ters orant l d r. Bu nedenle I. grafik do rudur. Mol say s ve bas nc sabit olan gaz n mutlak s - cakl ile hacmi do ru orant l d r. Ancak mutlak s - cakl k birimi Kelvindir ve grafik mutlak s f r noktas ndan bafllamal d r. Bu nedenle II. grafik yanl flt r. Bas nc ve s cakl sabit olan bir gaz n mol say - s ile hacmi do ru orant l d r. Bu nedenle III. grafik do rudur. Yan t: D ÇÖZÜM 5: Soruda hacimleri, s cakl klar ve kütleleri eflit olan ve ideal davran flta olduklar varsay lan N O, CO ve O gazlar verilmekte, bu gazlar n bas nç, özkütle ve molekül say lar ile ilgili verilen yarg lardan hangisinin do ru oldu u sorulmaktad r. Mol say s, kütlenin mol kütlesine oran d r. Bu nedenle kütleleri eflit olan maddelerde, mol kütlesi küçük olan maddenin mol say s daha büyüktür. Kütleleri ve mol kütleleri eflit olan maddelerin ise mol say lar eflittir. Bu gazlardan N O ve CO nin mol kütlesi 44 g/mol, O nin mol kütlesi g/moldür. Bu gazlar n kütlelerinin eflit oldu u bilindi ine göre mol kütleleri de eflit olan N O ve CO gazlar n n mol say lar eflit, O nin mol kütlesi daha küçük oldu undan mol say s daha büyüktür. Bu nedenle N O ve CO gazlar n n molekül say lar eflit oldu u halde, O gaz n n molekül say s daha fazlad r. Bu nedenle III. yarg yanl flt r. P = nrt denklemine göre; Hacimleri ve s cakl klar eflit olan gazlar n bas nçlar ile mol say lar do ru orant l oldu undan N O ve CO gazlar n n bas nçlar eflit, O gaz n n bas nc ise daha büyüktür. Bu nedenle I. yarg do rudur. Gazlar n kütleleri ve hacimleri eflit oldu undan özkütleleri de eflittir. Bu nedenle II. yarg do rudur. 41 Kavram Dersaneleri

4 ÖRNEK 6: Pistonlu bir silindirde, ideal davran fltaki X gaz sabit s cakl kta, piston itilerek s k flt r l yor. S k flt rma ifllemi sonunda, kimyasal de iflime u ramayan bu gaz ile ilgili afla daki yarg lardan hangisi yanl flt r? A) Moleküllerinin ortalama h z azal r. B) Moleküller aras uzakl k azal r. C) Birim hacimdeki molekül say s artar. ÖRNEK 7: fiekilde görüldü ü gibi, pistonlu bir silindirde t s - cakl nda X gaz vard r. piston M X (g) X (g) t = sabit D) Moleküllerinin say s de iflmez. E) Bas nc artar. (ÖSS 000) Sabit s cakl kta tutulan bu sisteme afla dakilerin hangisinde verilen ifllemler uyguland nda, X gaz n n bas nc ayn kalabilir? Gaz al flverifli Pistona uygulanan ifllem A) X (g) ekleme Afla itme B) X (g) ekleme Sabit tutma C) X (g) ekleme Serbest b rakma D) Yok (Musluk kapal ) Yukar çekme E) Yok (Musluk kapal ) Afla itme (ÖSS 001) ÇÖZÜM 6: Soruda pistonlu bir silindirde, ideal davran fltaki X gaz n n sabit s cakl kta piston itilerek s k flt r ld belirtilip, bu ifllem sonunda kimyasal de iflime u ramayan X gaz ile ilgili verilen yarg lardan hangisinin yanl fl oldu u sorulmaktad r. Sabit s cakl kta piston itilerek hacim küçültülüp gaz s k flt r ld ndan gaz n moleküller aras uzakl azal r. Gaz kimyasal bir de iflime u ramad ndan ve gaz miktar de ifltirilmedi inden molekül say s de iflmez. Ancak molekül say s de iflmeyip hacmi azald - ndan birim hacimdeki molekül say s artar. P = nrt denklemine göre s cakl ve mol say - s sabit oldu undan hacmi ile bas nc ters orant l d r. Bu nedenle hacmi azalt ld ndan bas nc artar. Ancak s cakl k ve gaz n molekül kütlesi de iflmedi inden moleküllerin ortalama h z de iflmez. ÇÖZÜM 7: Soruda verilen X gaz n n sabit s cakl kta bas nc n n sabit kalabilmesi için P = nrt ba nt s na göre, mol ve hacminin de sabit kalmas ya da ikisinin de ayn oranda de iflmesi gerekir. Sabit s cakl kta, pistonlu silindirde X gaz n n bas nc n n sabit kalabilmesi için, pistonun serbest b rak lmas gerekir. Böylece eklenen gaz, mol say s n artt rd oranda hacmi geniflletece inden bas nc de ifltirmez. Yan t: A Kavram Dersaneleri 4

5 ÖRNEK 8: Gözenekli çeper t = sabit I II X (g) Y (g) a b Manometre GAZLAR ÖRNEK 9: Ayn koflullarda eflit kütlelerde al nan N O ile CO gazlar için; I.Hacimleri II.Atom say lar III.Difüzyon h zlar hangileri ayn d r? (N = 14, O = 16, C = 1) fiekilde görüldü ü gibi, bir kap gözenekli bir çeper ile I ve II bölmelerine ayr larak manometreye ba lan yor. Manometrenin kollar ndaki civa seviyeleri ayn olacak flekilde kab n I. bölmesine X, II. bölmesine Y gazlar dolduruluyor. Ayn s cakl kta çok k sa bir süre sonra manometrenin a kolundaki civa seviyesinin yükseldi i gözleniyor. Bu gözleme göre, X ve Y gazlar ile ilgili, A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve II I.X molekülleri Y moleküllerinden h zl d r. II.Y nin mol kütlesi X ninkinden büyüktür. III.Gözlem s ras nda II.kab n toplam bas nc artm flt r. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve III (ÖSS 001) ÇÖZÜM 8: Eflit hacim ve s cakl kta gazlar n bas nçlar, mol say lar ile do ru orant l d r. Ayn s cakl kta bulunan gazlardan mol kütlesi küçük olan gaz n, difüzyon h z daha fazlad r. Soruda flekildeki kap ile ilgili verilen aç klamaya göre, bir süre beklendi inde a kolunda civa seviyesinin yükselmesi, ikinci kaptaki gaz bas nc n n artt n gösterir. X gaz n n ayn s cakl ktaki difüzyon h z Y den daha fazla oldu undan gözenekli çeperden ikinci kaba geçmifltir ve ikinci kaptaki gaz bas nc n artt rm flt r. Ayn s cakl kta X gaz n n difüzyon h z daha fazla oldu undan X nin mol kütlesi Y den küçüktür. ÇÖZÜM 9: Ayn koflullarda ayn s cakl k ve bas nçta demektir. Ayn koflullarda bulunan gazlar n P = n R T ba nt s na göre mol say s ile hacmi do ru orant l d r. Soruda verilen N O ile CO gazlar n n molekül kütleleri eflittir. Ayr ca eflit kütlelerde al nd klar için mol say lar da eflittir. Mol say lar eflit oldu undan hacimleri de eflittir. Ayr ca formüllerindeki atom say lar ve mol say lar da eflit oldu undan atom say lar da eflittir. Gazlar n difüzyon h zlar s cakl k ve molekül kütlesine ba l oldu undan N O ve CO için difüzyon h zlar da eflittir. Yan t: E Yan t: E 4 Kavram Dersaneleri

6 ÖRNEK 10: atm bas nç ve 0 C s cakl kta özkütlesi 5 g/lt olan gaz afla dakilerden hangisi olabilir? (C = 1, H = 1, O = 16) ÖRNEK 11: Afla da ideal gazlar n belirli nicelikleri aras ndaki iliflkileri gösteren baz grafikler verilmifltir. P A) CO B) CO C) C H 6 D) C 4 H 8 E) C H 8 I T ( K) (P ve n sabit) II T ( K) (n sabit) P III (n ve T sabit) Bu grafiklerden hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 10: Gazlar n bas nç, s cakl k, özkütle ve mol kütleleri aras nda P.Ma = d.r.t ba nt s vard r. Sorudaki verileri bu ba nt ya uygularsak gaz n mol kütlesini buluruz. Gaz n mol kütlesi bilindi inde, soruda verilen atom kütlelerinden giderek, gaz n formülü bulunabilir. Gaz n bas nc P = atm, özkütlesi d = 5 g/lt, s cakl T = K oldu una göre, ÇÖZÜM 11: Soruda verilen grafiklerin do rulu unun belirlenebilmesi için P = nrt ba nt s ndan yararlan lmal d r. P.Ma = d.r.t. Ma = 5. Ma = 56 g/mol olur., I. grafik için P ve n sabit P = nr T oldu- undan ile T do ru orant l d r. I. grafik do rudur. Sorunun seçeneklerinde verilen gazlardan mol kütlesi 56 gram olan C H dir. 4 8 Yan t: D II. grafik için n sabit P = nr T oldu undan P çarp m ile T do ru orant l d r. II. grafik do rudur. III. grafik için n ve T sabit P = nrt oldu undan P ile ters orant l d r. III. grafik yanl flt r. Kavram Dersaneleri 44

7 ÖRNEK 1: P ÖRNEK 1: P (n Sabit) I d T P (n,t Sabit) III n (P,T Sabit) Yukar daki grafiklerden hangileri ideal bir gaz için do rudur? II X Y X ve Y ideal gazlar n n bas nç - hacim de iflimi grafikte verilmifltir. Buna göre, bu gazlar için; I.X ve Y farkl gazlard r II.S cakl klar ayn ise, X gaz n n molekül say s daha fazlad r III. Mol say lar ayn ise,y gaz n n s cakl daha yüksektir yarg lar ndan hangileri kesinlikle do rudur? A) I, II ve III B) II ve III C) I ve III D) I ve II E) Yaln z I A) Yaln z I B) Yaln z II C) Yaln z III D) I ve II E) I, II ve III ÇÖZÜM 1: deal gazlar n P = nrt denklemine göre, sorudaki grafikleri incelersek; I. grafik için n sabit P = nr T oldu undan P çarp m ile T do ru orant l d r. I. grafik do rudur. II. grafik için P ile T sabit P = n RT oldu undan ile n do ru orant l d r. II. grafik do rudur. III. grafik için n ve T sabit P = nrt oldu undan P ile ters orant l d r. Bas nç (P) artt kça hacim () azal r. Mol say s sabit oldu undan kütle m sabittir. d = ba nt s ndan hacim ile özkütle ters orant l d r. Bas nç artt kça hacim azal r, küt- le sabit oldu undan özkütle de artar. III. grafik do rudur. ÇÖZÜM 1: P = nrt denklemine göre mol say lar ve s cakl klar sabit olan gazlar n bas nçlar ile hacimleri ters orant l d r. Sorudaki grafikte X ve Y gazlar için iki farkl e ri çizilmifl. X gaz na ait olan d fltaki e rinin P çarp - m daha büyüktür. P çarp m n n daha büyük olmas P = nrt denklemine göre mol say s n n ya da s cakl n X gaz nda daha fazla oldu unu gösterir. Ancak X ve Y gazlar n n ayn ya da farkl gazlar oldu u konusunda kesin birfley söylenemez. I. ve III. yarg yanl fl, II. yarg ise do rudur. Yan t: B Yan t: A 45 Kavram Dersaneleri

8 ÖRNEK 14: ÖRNEK 15: 50 C s cakl kta, sürtünmesiz pistonla kapat lm fl bir kap X gaz ile doludur. He (g) Yukar daki sistemde hareketli piston sabit s - cakl kta ok yönünde hareket ettirildi inde He gaz n n; I.Bas nc II.Mol say s III.Birim hacimdeki mol say s de erlerinden hangileri artar? Ortam n s cakl 150 C ye ç kar ld nda kaptaki X gaz n n; I.Özkütle II.Ortalama h z III.Ortalama kinetik enerji niceliklerinden hangileri azal r? A) Yaln z I B) Yaln z II C) Yaln z III D) I ve II E) I ve III A) Yaln z II B) Yaln z III C) I ve III ÇÖZÜM 14: Hareketli pistonlu bir kapta piston afla ya do ru itilerek hacim küçültülürse bas nç artar. Sorudaki kapta da bu türde bir de iflim yap lm flt r. Gaz n mol say s n de ifltirecek herhangi bir etki yap lmam flt r. Mol say s de iflmeyip, piston afla itilerek hacim küçültülüyor. Ayn mol say s daha küçük bir hacimde bulundu undan, birim hacimdeki mol say s ve bas nç artar. ÇÖZÜM 15: S cakl k art fl gazlar n ortalama h zlar n, ortalama kinetik enerjilerini artt r r. Ayr ca serbest pistonlu kaplarda bas nç sabit oldu undan s - cakl k art fl hacmi artt r r. Kütle de iflmedi inden d = m ba nt s na göre, özkütle azal r. Yan t: A Kavram Dersaneleri 46