Kimyasal Denge ve Denge Sabiti — AYT konu anlatımı ve örnek sorular

Kimyasal Denge ve Denge Sabiti, tersinir tepkimelerde dinamik dengeyi, denge derişimlerini ve denge sabitinin tepkimeyle ilişkisini kapsar.

Öğrencinin tepkime denkleminden denge bağıntısı yazabilmesi, tepkime bölümünü denge sabitiyle karşılaştırarak ilerleme yönünü belirleyebilmesi ve ayrışma derecesinden denge derişimlerini hesaplayabilmesi gerekir. AYT Kimya sorularında kap hacmi, başlangıç miktarı, sıcaklık veya ölçülen derişimler verilerek hesaplama ve yorum istenir.

Gaz tepkimelerinde kısmi basınç ve derişim cinsinden denge sabitleri arasındaki ilişki de sorgulanır. Seçenekler sayısal sonuçlar, yön yorumları veya matematiksel bağıntılar biçimindedir. Başlangıç miktarını denge miktarı sanmak, katsayıları üs olarak kullanmamak ve gazların mol sayısı farkını ters almak sık yapılan hatalardır.

Örnek sorular

Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.

1. soruOrta

Belirli bir sıcaklıkta

\mathrm{N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)} \qquad K_c = 0{,}50

tepkimesi için bir kapta ölçülen derişimler $[\mathrm{N_2}]=0{,}50\ \mathrm{M}$ , $[\mathrm{H_2}]=0{,}50\ \mathrm{M}$ , $[\mathrm{NH_3}]=0{,}10\ \mathrm{M}$ ’dir.

Buna göre tepkime bölümünün ( $Q_c$ ) denge sabitiyle karşılaştırılması ve tepkimenin dengeye ulaşmak için ilerleyeceği yön aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

Q_c < K_c

; ileri yönde✓ Doğru

Q_c > K_c

; ileri yönde✗ Bu değil

Q_c < K_c

; geri yönde✗ Bu değil

Q_c > K_c

; geri yönde✗ Bu değil

Q_c = K_c

; dengededir✗ Bu değil

Cevabı göster

Cevap: A — $Q_c < K_c$ ; ileri yönde

Kısaca — Anlık derişimlerle hesaplanan denge kesri $Q_c = 0{,}16$ olup $K_c = 0{,}50$ değerinden küçük olduğundan tepkime ileri yönde ilerler.

Sistemin dengede olup olmadığını belirlemek için mevcut derişimlerle yalancı denge sabiti ( $Q_c$ ) hesaplanır: $Q_c = \dfrac{[\mathrm{NH_3}]^2}{[\mathrm{N_2}][\mathrm{H_2}]^3} = \dfrac{(0{,}10)^2}{(0{,}50) \times (0{,}50)^3} = \dfrac{0{,}010}{0{,}0625} = 0{,}16$ bulunur. Bulunan $Q_c$ değeri denge sabiti $K_c$ (0,50) değerinden küçük olduğundan sistem dengede değildir. Sistemin dengeye ulaşabilmesi için $Q_c$ değerinin büyümesi, bunun için de ürün derişiminin artıp giren derişiminin azalması, yani tepkimenin ileri yönde yürümesi gerekir. $Q_c > K_c$ olduğunda tepkimenin girenlere kayacağını bilmek yön karıştırma hatalarının önüne geçer.

2. soruKolay

Belirli bir sıcaklıkta sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen

\mathrm{PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g)}

tepkimesi dengededir.

Aynı sıcaklıkta bu tepkimenin kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti ( $K_p$ ) ile derişimler cinsinden denge sabiti ( $K_c$ ) arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisidir?

( $R$ gaz sabitidir; $T$ Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır.)

K_p = K_c

✗ Bu değil

K_p = K_c (RT)^{2}

✗ Bu değil

K_p = K_c (RT)

✓ Doğru

K_p = K_c /(RT)^{2}

✗ Bu değil

K_p = K_c (RT)^{-1}

✗ Bu değil

Cevabı göster

Cevap: C — $K_p = K_c (RT)$

Kısaca — Gaz fazındaki net mol değişimi $\Delta n = +1$ olduğundan denge sabitleri arasındaki ilişki $K_p = K_c (RT)$ biçimindedir.

Kısmi basınçlar türünden denge sabiti ( $K_p$ ) ile derişimler türünden denge sabiti ( $K_c$ ) arasındaki bağıntı $K_p = K_c (RT)^{\Delta n}$ formülü ile verilir. Burada $\Delta n$ , ürünlerdeki gazların katsayıları toplamından girenlerdeki gazların katsayıları toplamı çıkarılarak bulunur: $\Delta n = (1 + 1) - 1 = +1$ . Bu değer yerine yazıldığında doğrudan $K_p = K_c (RT)^1 = K_c (RT)$ eşitliği elde edilir. En yaygın yanılgı, farkı alırken girenleri ürünlerden çıkarıp $\Delta n = -1$ bularak $K_p = K_c (RT)^{-1}$ sonucuna ulaşmaktır.

3. soruOrta

1,0 L’lik sabit hacimli kapalı bir kaba $1{,}0\ \mathrm{mol}$ $\mathrm{N_2O_4}$ konuluyor. Belirli bir sıcaklıkta

\mathrm{N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)}

tepkimesi dengeye ulaşıyor ve $\mathrm{N_2O_4}$ ’ün ayrışma derecesi $\alpha=0{,}50$ oluyor.

Bu sıcaklıktaki $K_c$ değeri kaçtır?

Cevabı göster

Cevap: E — 2,0

Kısaca — Dengedeki derişimler $[\mathrm{NO_2}] = 1{,}0\ \mathrm{M}$ ve $[\mathrm{N_2O_4}] = 0{,}50\ \mathrm{M}$ olduğundan denge sabiti $K_c = 2{,}0$ bulunur.

Başlangıçta $1{,}0\ \mathrm{mol}\ \mathrm{N_2O_4}$ gazı bulunmaktadır. Ayrışma derecesi $\alpha = 0{,}50$ olduğuna göre harcanan miktar $1{,}0 \times 0{,}50 = 0{,}50\ \mathrm{mol}$ ’dür. Tepkime katsayılarına göre $1\ \mathrm{mol}\ \mathrm{N_2O_4}$ ayrıştığında $2\ \mathrm{mol}\ \mathrm{NO_2}$ oluşacağından, dengede $1{,}0 \times 0{,}50 \times 2 = 1{,}0\ \mathrm{mol}\ \mathrm{NO_2}$ gazı ve $1{,}0 - 0{,}50 = 0{,}50\ \mathrm{mol}\ \mathrm{N_2O_4}$ gazı bulunur. Kap hacmi $1{,}0\ \mathrm{L}$ olduğundan bu mol sayıları doğrudan denge derişimlerine eşittir. Denge bağıntısını yazdığımızda $K_c = \dfrac{[\mathrm{NO_2}]^2}{[\mathrm{N_2O_4}]} = \dfrac{(1{,}0)^2}{0{,}50} = 2{,}0$ sonucuna ulaşırız. Stokiyometride $\mathrm{NO_2}$ ’nin katsayısı olan 2'yi hem mol değişiminde çarpan hem de $K_c$ ifadesinde üs olarak kullanmayı unutmamalısın.

Kimyasal Denge ve Denge Sabiti — AYT soruları

Konu özeti

Örnek sorular

Diğer AYT konuları

Kimya