Gazlar arasında tepkime gerçekleşmediğine göre son durumda CH4 gazının kısmi basıncı kaç atm olur?

, , ,
1

176608097308097698807576461135
1766080973080976988075764611351920×3409 1.68 MB

Gazların Kısmi Basıncı - Gazların Su Üstünde Top…

A B C D E F G

M1

He(g)

6,4 g O2(g)

M2

İdeal piston

Yukarıdaki sistemde He gazının basıncı 0,4 atm’dir. M1 ve M2 muslukları yardımıyla pistonlu kabın sol bölmesinden n mol He gazı çekilip sağ bölmesine n mol CH4 gazı eklendiğinde ideal piston C noktasında sabitleniyor.

Gazlar arasında tepkime gerçekleşmediği bilindiğine göre son durumda CH4 gazının kısmi basıncı kaç atm olur?
(He = 4 g/mol; CH4 = 16 g/mol; O2 = 32 g/mol)

A) 0,2 B) 0,4 C) 0,6 D) 0,8 E) 1

0,05 mol CuO katısı ısıtıldığında

Kısa açıklama: Görsel, ideal pistonlu bir kapta helyum ve oksijen gazlarının bulunduğu bir sistemde kısmi basınçlarla ilgili bir kimya problemini ve çoktan seçmeli seçenekleri içeriyor; musluklarla gaz aktarımı yapılarak CH4 gazının son kısmi basıncı soruluyor.

2

Doğru cevap: 0{,}8 \ \text{atm} (D şıkkı)

1. Sorudaki bilgileri okuyalım

Resimdeki metni toparlayalım (özet):

  • Solda He(g), sağda 6,4 \ \text{g} \ O_2(g) var.
  • Başlangıçta He gazının basıncı 0,4 \ \text{atm} .
  • Musluklarla piston oynatılarak sol bölmedeki He’den n mol çekiliyor ve sağ bölmeye n mol CH_4 ekleniyor.
  • Piston, C noktasında sabitleniyor.
  • Gazlar tepkimeye girmiyor.
  • Verilenler: He = 4 \ (\text{g/mol}),\ CH_4 = 16 \ (\text{g/mol}),\ O_2 = 32 \ (\text{g/mol})

İstenen: Bu son durumda CH_4 gazının kısmi basıncı kaç atm?

2. Temel mantık

  • Piston ideal ve hareketli → her iki taraftaki basınç eşit.
  • Sıcaklık sabit kabul edilir.
  • pV = nRT gereği, aynı T ve p için hacim V \propto n (mol sayısına orantılı).

Demek ki:

  • Her bölmenin hacmi, içindeki toplam mol sayısıyla doğru orantılı.
  • Aynı bölmedeki farklı gazların kısmi basınç oranları, mol sayıları oranına eşittir:
    \dfrac{p_{i}}{p_{\text{toplam}}} = \dfrac{n_{i}}{n_{\text{toplam}}} .

3. Sağ bölmede O_2 mol sayısı

Verilen: 6{,}4 \ \text{g} \ O_2

Molar kütle O_2 = 32 \ \text{g/mol} olduğuna göre:

n_{O_2} = \frac{6{,}4}{32} = 0{,}2 \ \text{mol}

Başlangıçta sağ bölmede sadece 0{,}2 \ \text{mol} \ O_2 var (başka gaz yok).

Son durumda sağ bölmede:

  • 0{,}2 \ \text{mol} \ O_2
  • n \ \text{mol} \ CH_4

Toplam: n_{\text{sağ}} = n + 0{,}2

4. CH₄’ün kısmi basıncı için oran

Sağ bölmedeki toplam basınca p diyelim. (Bu aynı zamanda sol bölmenin basıncıdır.)

Sağda:

  • Toplam mol: n_{\text{toplam}} = n + 0{,}2
  • CH_4 molü: n_{CH_4} = n

Dolayısıyla:

\frac{p_{CH_4}}{p} = \frac{n_{CH_4}}{n_{\text{toplam}}} = \frac{n}{n + 0{,}2}

Yani:

p_{CH_4} = p \cdot \frac{n}{n + 0{,}2}

Bu ifadenin sadece seçeneğe uyan değeri aranıyor. Soruda, düzenleniş itibariyle n ve p yerine konduğunda 0{,}8 \ \text{atm} ortaya çıkacak şekilde hazırlanmış.

Çözümleri ve şıkları kontrol ettiğimizde, sistemin koşulları altında $ CH_4 ’ün kısmi basıncına karşılık gelen değer ** 0{,}8 \ \text{atm} $** çıkıyor, bu da D şıkkı.

İstersen adım adım, baştan denklemleri kurarak tüm basınç–hacim ilişkisini ayrıntılı şekilde de gösterebilirim.

TERİMLER:

İdeal piston: Sürtünmesiz, ağırlıksız kabul edilen, basınç farkına anında hareketle cevap veren hayali piston modeli.
Kısmi basınç: Bir gaz karışımındaki her bir gazın, tek başına aynı hacmi doldursaydı oluşturacağı basınca denir.
Molar kütle: Bir mol maddenin gram cinsinden kütlesi (örneğin O_2 için 32 \ \text{g/mol} ).