KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ

Bu kitabın her hakkı saklıdır ve MİRAY EĞİTİM HİZMETLERİ YAYINCILIK İNŞ. TUR. SAN.

VE TİC. LTD. ŞTİ.’ne aittir. 5846 sayılı yasanın hükümlerine göre kitabın düzeni, metni, soru ve şekilleri kısmen de olsa hiçbir şekilde alınıp yayımlanamaz, fotokopi ya da başka bir tek- nikle çoğaltılamaz.

28

Kimyasal Tepkimelerde Hız

KARMA TEST - 2

1.

III III

Tepkime koordinatı Potansiyel enerji

Yukarıda mekanizmalı bir tepkimeye ait potansi- yel enerji (PE) - tepkime koordinatı grafiği veril- miştir. Bu tepkimeye ait basamakların aktivas- yon enerjileri, aktifleşmiş kompleksin potansi- yel enerjileri ve hızları arasındaki ilişki aşağıda- kilerden hangisinde doğru verilmiştir?

Aktivasyon enerjileri (Eai)

Aktifleşmiş kompleksin potansiyel enerjileri (AKPE)

Tepkime hızları (r) A) Eai1<Eai2<Eai3II > III > I r1>r2>r3 B) Eai1<Eai2<Eai3III > II > I r1>r3>r2 C) Eai3<Ea

i1<Ea i2II > III > I r

2>r 1>r

3 D) Eai3<Eai2<Eai1I > III > II r2>r1>r3 E) Eai2<Eai1<Eai3II > III > I r3>r2>r1

2. 2X (g) + Y

(k) + Z (g) $ 2T

(g) + M (g) tepkimesinin tek basamakta gerçekleştiği bilinmek-

tedir. Bu tepkimede hızın birimi M/s olarak kabul edildiğinde aşağıdaki yargılardan hangisi yan- lıştır?

A) Tepkimede hız sabiti “k” nın birimi L2/mol2.s dir.

B) Tepkime derecesi 3 tür.

C) Diğer derişimler sabit olmak üzere X derişimi 4 katına çıkarılırsa hız 16 katına çıkar.

D) Kap hacmi iki katına çıkarılırsa hız ilk hızın 8 1 katı olur.

E) Z gazının harcanma hızı T gazının oluşma hızı- nın iki katıdır.

3. CH4(g) + 4F2(g) " CF4(g) + 4HF(g) ∆H = -1940 kj tepkimesinin ileri aktivasyon enerjisi 680 kj ol- duğuna göre, bu tepkimenin geri aktivasyon enerjisi kaç kj dür?

A) 340 B) 1260 C) 1310

D) 1360 E) 2620

4. X ve Y gazlarının bulunduğu sabit sıcaklıkta 20 da- kikada artansız gerçekleşen bir tepkimede Y gazı- nın ortalama oluşma hızı, X gazının ortalama har- canma hızının

2 3 katıdır.

Bu bilgiye göre tepkime ile ilgili aşağıdakiler- den hangisi yanlıştır?

A) Hızları arasındaki ilişki [ ] [ ] t X t Y

2 3

– 3 3 3 3

= + şek-

lindedir.

B) Tepkime sabit hacimli kapta gerçekleşiyorsa hı- zı basınç artışı ile takip edilebilir.

C) 0 ile 10. dakikalar arasındaki tepkime hızı, 10 ile 20. dakikalar arasındaki tepkime hızından azdır.

D) Tepkime sürtünmesiz ideal pistonlu kapta ger- çekleşiyorsa hızı hacim artışı ile takip edilebilir.

E) Tepkime denklemi 2X(g) " 3Y(g) şeklindedir.

5. XY2(g) + XY (g) $ X

2Y 3(g) tepkimesinin potansiyel enerji tepkime koordinatı grafiği aşağıdaki gibidir.

Tepkime Koordinatı Potansiyel Enerji 124

42 24

Buna göre aynı koşullarda gerçekleşen, X2Y

3(g) $ XY 2(g) + XY

(g) tepkimesinin ileri aktivasyon enerjisi kaç kj dür?

A) 18 B) 24 C) 61 D) 82 E) 100

3. E4. C5. E

1. A2. E

36

YAZILI SORULARI Kimyasal Tepkimelerde Hız 5. I. H2(g) + F2(g) $ 2HF(g)

II. Ca (k) + 2HNO

3(suda) $ Ca(NO 3) 2(suda) + H

2(g) III. MgCO3(k) $ MgO(k) + CO2(g) IV. 2NaHCO3(k) $ Na2CO3(k) + CO2(g) + H2O(g) V. 2N

2 O 5(g) $ 2N

2O + 4O 2(g) Yukarıda tek basamakta gerçekleşen tepkime- lerin hız denklemlerini yazarak tepkime derece- lerini belirleyiniz. (10 puan) I - Hız = k.[H2].[F2]der = 1 + 1 = 2 II - Hız = k.[HNO3]2 der = 2 III - Hız = k der = 0 IV - Hız = k der = 0 V - Hız = k.[N2O5]2 der = 2

6. I. Sn2+(suda) + Cu2+(suda) $ Cu(k) + Sn4+

II. H 2(g) + Cl

2(g) $ 2HCl (g) III. F2(g) + 2ClO2(g) $ 2FClO2(g) IV. Ca2+(suda) + S2-(suda) $ CaS(k) Yukarıda aynı koşullarda gerçekleşen bazı tep- kimeler verilmiştir. Bu tepkimelerin hızlarını bü- yükten küçüğe doğru sıralayınız. (10 puan) Zıt yüklü ve tek atomlu tanecikler arasındaki tepkime- ler en hızlıdır. (IV) Daha sonra aynı yüklü tanecikler arasındaki tepkime- ler gelir. (I) Tepkimeye giren tanecik sayısı arttıkça hız azalır. (II > III) IV, I, II, III

7. Tek basamakta ve sabit hacimde gerçekleşen X(g) + 2Y

(g) $ Z + T (g) tepkimesinde aynı sıcaklıkta X gazının miktarı 3 1 üne indirilip, Y gazının miktarı 2 katına çıka- rılırsa tepkime hızı nasıl değişir? (10 puan) Hız = k.[X].[Y]2 İlk derişimleri 1M kabul edelim Hız = k.[1].[1]2 & k

3 1 üne

inerse 2 katına çıkarsa

= k. 3 122 Hız =

3 4k Hız 4/3 katına çıkar.

8. Gaz fazında gerçekleşen ve mekanizması 1. basamak X + 2Y $ Z + T (yavaş) 2. basamak Z + X $ T + K (hızlı) şeklinde olan tepkime için

a) Varsa ara ürün ve katalizörü belirleyin. (5 puan) b) Hız bağıntısını ve net (toplu) tepkime denklemi-

ni yazınız. (5 puan) a. Katalizör yoktur, Z ara üründür.

Z önce oluşup 2. tepkimede harcandığı için ara üründür.

b. Hız = k.[X].[Y]2 X + 2Y " Z + T Z + X " T + K 2X + 2Y " 2T + K net tepkime

5. I. j = k.[H2].[F2], 2 II. j = k.[HNO3]2, 2 6. IV, I, II, III III. j = k, 0 IV. j = k, 0 V. j = k.[N2O5]2, 2

7. 4/3 katına çıkar. 8. a. Z ara ürün b. j = k.[X].[Y]2, 2X + 2Y $ 2T + K

Karma Testler

Yazılı Soruları

1

www.aydinyayinlari.com.tr 11. SINIF

1. ? 2. ? 1. ? 2. ?

6. MODÜL

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ

➤ Kimyasal Tepkimelerin Hızları • 2

➤ Tepkime Hızlarının Ölçülmesi • 5

➤ Çapışma Teorisi • 8

➤ Tek ve Çok Basamaklı (Mekanizmalı) Tepkimelerde Hız • 11

➤ Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler • 19

➤ Karma Testler • 27

➤ Yazılı Soruları • 34

➤ Yeni Nesil Sorular • 37

Bölüm Kapağı

Alt bölümlerin

başlıklarını içerir. Modülün sonunda

tüm alt bölümleri içeren karma testler yer alır.

2

www.aydinyayinlari.com.tr 11. SINIF

1. a) 0,05 mol/dk b) 25.10–5 mol.L–1.s–1 c) 2,24 L/dk d) 2,2 gram/dk 6. MODÜL

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ İlişkili Kazanımlar

1.1 : Madde miktarı ile tepkime hızını ilişkilendirir.

1.2 : Ortalama tepkime hızı kavramını açıklar.

1.3 : Homojen ve heterojen faz tepkimelerini örneklendirir.

Kimyasal Tepkimelerde Hız

Kimyasal Tepkimelerin Hızları Bir kimyasal tepkimenin hızı, birim zamanda harca-

nan veya oluşan madde miktarı ile belirlenir.

Madde miktarı genellikle molar derişim, mol, gram;

gaz maddeler için hacim olarak alınır. Zaman ise hızlı tepkimelerde saniye, yavaş tepkimelerde daki- ka, gün, ay, hafta ile ölçülür.

Tepkime hızı T.H., r ve j ile gösterilebilir.

Bir kimyasal tepkimede; girenler için harcanma hı- zı, ürünler için oluşma hızı ifadeleri kullanılır.

Bir tepkimedeki girenlerin ya da ürünlerin madde miktarlarının belli zaman aralığındaki değişimine ortalama hız denir.

Örneğin;

N2(g) + 3F2(g) $ 2NF3(g) tepkimesinde harcanma hızı:

[] [ ]

t N

t F

– –

N F

2 2

2 2

j D j

D D D

= =

oluşma hızı:

[]

t NF

NF 3

3 j

D D

=+

tepkimedeki maddelerin oluşma ve harcanma hızları arasındaki ilişki:

[] [ ] []

t N

t F

t NF 3 1

2

–2– 2 1 3

D D

D D

D D

= =+

şeklinde ifade edilir.

tepkimenin ortalama hızı:

6jN2 = 2jF2 = 3jNF3 şeklindedir.

T.H.=j=r = [madde miktarındaki değişim]

[zaman aralığı] = D[ ] Dt = mol

L.s

ÖRNEK1

10 L lik sabit hacimli bir kapta 114 gram CS2 katısından, CS

2(k) + 3O 2(g) $ CO

2(g) + 2SO 2(g) tepkimesine göre 5 dakika sonunda 95 gram kaldığı be- lirleniyor.

Buna göre;

a) CS2 bileşiğinin ortalama harcanma hızı kaç mol/dk dır? (C: 12 , O: 16 , S: 32) a) 5 dakikada 114 - 95 = 19 gram CS2 tepkimeye girmiş-

tir.

,

n mol

76 190 25

CS2==

CS2 + 3O2 $ CO2 + 2SO2 -0,25 mol -0,75 mol +0,25mol +0,5 mol

,

,/

dk mol

mol dk t n 5 0 25 CS2T 0 05

T

j== =

b) O2 gazının ortalama harcanma hızı kaç mol/L.s dir?

b) 5 dk = 5.60 = 300 s

. .

,

tL s

mol s M C

10 300 0 75

O2T

T

j== ==

= 25.10-5 mol.L-1.s-1 c) SO2 gazının ortalama oluşma hızı NK'da kaç L/dk'dır?

c) 1 mol gaz NK'da 22,4 L

0,5 mol ?

? = 11,2 L

,,/

dk L11 252 24L dk

jSO2== =

d) CO2 gazının ortalama oluşma hızı kaç gram/dk'dır?

d) 1 mol CO2 44 gram ise, 0,25 mol ?

? = 11 gram dk gram 5 11

jCO2= =

= 2,2 gram/dk D işareti değişimi göstermek üzere, D[ ] derişim değişimi, Dt zaman değişimini ifade eder.

Hız ifadelerinin önündeki “–” harcanma, “+” oluş- ma hızını belirtir.

NOT

Sınıf İçi İşleyiş

Bu bölümdeki örnek soruların çözümlerine akıllı tahta uygulamasından ulaşabilirsiniz.

Okul yazılı sınavlarında çıkabilecek soruları içerir.

Modülün genelinde yorum yapma, analiz etme vb.

becerileri ölçen kurgulu sorulara yer verilmiştir.

Ayrıca modül sonunda tamamı yeni nesil sorulardan oluşan testler bulunur.

Yeni Nesil Sorular

Her alt bölümün sonunda o bölümle ilgili testler yer alır.

Alt Bölüm Testleri

10

Kimyasal Tepkimelerde Hız

4. E5. D

1. B2. E3. B

TEST - 3

1.

Etkin çarpışma

I

V II III IV

Çarpışmanın etkin olabilmesi için tanecikler yeterli kinetik enerjiye sahip olmalıdır.

Etkin bir çarpış- mada tanecikler uygun doğrultu ve geometride çarpışırlar.

Aktifleşme enerjisi etkin çarpışma sayısını değiştirir.

Etkin çarpışma için gereken minimum enerjiye aktifleşmiş kompleks denir.

Ürüne dönüşebilecek çarpışmalardır.

Yukarıda etkin çarpışma kavramı ile ilgili oluş- turulmuş kavram haritasında kaç numaralı bilgi hatalıdır?

A) V B) IV C) III D) II E) I

2. İleri aktivasyon enerjisi ile ilgili;

I. Etkin bir çarpışmada tepkimeye giren tanecikle- rin sahip olması gereken minimum enerjidir.

II. Değeri negatif olamaz.

III. Aktifleşmiş kompleksin enerjisinden, girenlerin potansiyel enerjileri toplamı çıkarılarak hesap- lanabilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 3. H2 gazının F2, Cl2 ve Br2 molekülleri ile tepkimeleri

ve bu tepkimelerdeki çarpışmaların görselleri aşa- ğıda verilmiştir.

Tepkime Çarpışma I. H2(g) + F2(g) " 2HF(g) H HFF II. H2(g) + Cl2(g) " 2HCl(g)

H

H ClCl

III. H2(g) + Br2(g) " 2HBr(g) H

HBr

Br Buna göre yukarıdaki tanecikler yeterli kinetik enerjiye sahip olduklarında hangi çarpışmalar sonucu ürün oluşması beklenmez?

A) I, II ve III B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) Yalnız II

4. Potansiyel enerji (kj)

Tepkime koordinatı 73 37 23

2XY3(g) $ X2(g) + 3Y2(g) tepkimesi sabit sıcaklıkta gerçekleşmektedir.

Bu tepkime ile ilgili;

I. İleri aktivasyon enerjisi (Ea

i

), geri aktivasyon enerjisinden küçüktür.

II. Aynı koşullardaki ileri yöndeki hız, geri yöndeki hızdan büyüktür.

III. Aktifleşmiş kompleksin (kararsız ara ürün) po- tansiyel enerjisi 73 kj dür.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) I ve III C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 5. Potansiyel enerji (kj)

Tepkime

koordinatı Tepkime

koordinatı 130 60

170 110 30 10

Potansiyel enerji (kj)

I II

Yukarıda aynı koşullarda gerçekleşen iki tepkime- ye ait potansiyel enerji - tepkime koordinatı grafik- leri verilmiştir.

Bu tepkimeler ile ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?

A) I. tepkimenin aktivasyon enerjisi 100 kj dür.

B) II. tepkimenin aktivasyon enerjisi 60 kj dür.

C) I. tepkimede ileri aktivasyon enerjisi (Eai), geri aktivasyon enerjisinden (Eag) büyüktür.

D) Aktifleşmiş kompleksin potansiyel enerjisi daha büyük olan tepkime diğerine göre daha yavaştır.

E) II. tepkimenin geri aktivasyon enerjisi (Eag), ileri

aktivasyon enerjisinden (Eai) büyüktür. 37

YENİ NESİL SORULAR

Kimyasal Tepkimelerde Hız 1. Bir kimyasal tepkimenin hızı birim zamanda har-

canan veya oluşan madde miktarındaki değişimle belirlenebilir.

2NH3(g) $ N2(g) + 3H2(g) tepkimesine göre sabit hacimli bir kapta sabit sı-

caklıkta 2M NH3 gazı konularak başlatılan tepkime 10 dakikada tamamen gerçekleşmektedir.

NH3 derişimi (M) Zaman (dakika)

2 0

1,2 2

0,6 4

0,3 6

0,1 8

0 10

Bu tepkimede 2., 4., 6., 8. ve 10. dakikalarda kapta kalan NH3 derişimleri tablodaki gibi ol- duğuna göre bu tepkimeye ait hız-zaman gra- fiği aşağıdakilerden hangisi gibi olabilir?

Hız Hız

Zaman

10 10

10 10

A) B)

Zaman

Hız Hız

Zaman

C) D)

Zaman Hız E)

Zaman 10 2 şer dakikalık eşit zaman aralıklarında derişimdeki değişimler birbirinden farklı olup derişimler arasındaki fark 0,8 - 0,6 - 0,3 - 0,2 - 0,1 şeklinde zamanla azaldı- ğı için hız parabolik azalır. 10. dakikada sıfır olur.

Cevap: B 2.

I 0,5 M H2SO4 sulu çözeltisi II 0,5 M H2SO4 sulu çözeltisi III 1 M H2SO4 sulu çözeltisi m gram

toz Mg(k) m gram

parça Mg(k) m gram toz Mg(k)

Şekildeki deney düzeneğinde Kaan aynı koşullar- da eşit hacimli ve derişimleri belirtilen H

2 SO 4 çözel- tilerine eşit kütlede Mg katıları eklemiş, katı kütle- lerinin tamamen bitmesi için geçen süreleri krono- metre yardımı ile

• I. kapta 7 dakika

• II. kapta 11 dakika

• III. kapta 3 dakika olarak ölçülmüştür.

Kaplarda gerçekleşen tepkime Mg(k) + H2SO4(suda) $ MgSO4(suda) + H2(g) ve tepkimeye ait hız denklemi Hız = k.[H2SO4] olduğuna göre Kaan’ın;

I. H2SO4 derişimleri eşitken I. tepkimenin II. tepki- meden hızlı olmasının nedeni temas yüzeyinin artışının hız sabiti “k” yı artırmasıdır.

II. Tanecik boyutu küçüldükçe temas yüzeyi artar.

III. III. kaptaki tepkimenin I. kaptaki tepkimeden daha hızlı olmasının nedeni H

2SO 4 derişiminin III numaralı kapta, I numaralı kaptan büyük ol- masıdır.

IV. Tepkimelerin hızları arasındaki ilişki II > III > I şeklindedir.

yorumlarından hangilerine ulaşması doğru olur?

A) Yalnız II B) I ve II C) II ve IV D) II, III ve IV E) I, II ve III Kimyasal tepkimelerde hız tepkimeye giren katının temas yüzeyi ve hız bağıntısında yer alan maddele- rin derişimi ile orantılıdır. Bu tepkimenin hız bağıntısı j = k·[H2SO4) olduğu için H2SO4 derişiminin artması hızı artırır. Temas yüzeyi tanecik boyutu küçüldükçe artar. Buna göre I, II ve III. öncüller doğrudur.

Tepkime hızları arasındaki ilişki ise III > I > II'dir.

(IV. öncül yanlıştır.) Cevap: E

1. B 2. E

Yayın Sorumlusu : Ali DİNÇSÖNMEZ

Yazarlar : Ali DİNÇSÖNMEZ – Özlem KÖKER – Selin CANDIR Dizgi – Grafik Tasarım : Aydın Yayınları Dizgi Birimi

ISBN No : 978 - 605 - 7945 - 78 - 5 Yayıncı Sertifika No : 41263

Basım Yeri : Ertem Basım Yayın Ltd. Şti. • 0312 640 16 23

İletişim : AYDIN YAYINLARI

info@aydinyayinlari.com.tr

Tel: 0312 418 10 02 • 0850 577 00 71 Faks: 0312 418 10 09

aydinyayinlari aydinyayinlari 0533 051 86 17

* * *

Kitaptaki örnek soruların PDF çözümlerine www.aydinyayinları.com.tr adresinden ulaşabilirsiniz.

1

www.aydinyayinlari.com.tr 11. SINIF

1. ? 2. ? 1. ? 2. ?

6. M OD ÜL

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ

➤ Kimyasal Tepkimelerin Hızları • 2

➤ Tepkime Hızlarının Ölçülmesi • 5

➤ Çarpışma Teorisi • 8

➤ Tek ve Çok Basamaklı (Mekanizmalı) Tepkimelerde Hız • 11

➤ Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler • 19

➤ Karma Testler • 27

➤ Yazılı Soruları • 34

➤ Yeni Nesil Sorular • 37

2

www.aydinyayinlari.com.tr 11. SINIF

1. a) 0,05 mol/dk b) 25.10^–5 mol.L^–1.s^–1 c) 2,24 L/dk d) 2,2 gram/dk

6. MODÜL

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ

İlişkili Kazanımlar

• Madde miktarı ile tepkime hızını ilişkilendirir.

• Ortalama tepkime hızı kavramını açıklar.

• Homojen ve heterojen faz tepkimelerini örneklendirir.

Kimyasal Tepkimelerde Hız

Kimyasal Tepkimelerin Hızları

Bir kimyasal tepkimenin hızı, birim zamanda harca- nan veya oluşan madde miktarı ile belirlenir.

Madde miktarı genellikle molar derişim, mol, gram;

gaz maddeler için hacim olarak alınır. Zaman ise hızlı tepkimelerde saniye, yavaş tepkimelerde daki- ka, gün, ay, hafta ile ölçülür.

Tepkime hızı T.H., r ve j ile gösterilebilir.

Bir kimyasal tepkimede; girenler için harcanma hı- zı, ürünler için oluşma hızı ifadeleri kullanılır.

Bir tepkimedeki girenlerin ya da ürünlerin madde miktarlarının belli zaman aralığındaki değişimine ortalama hız denir.

Örneğin;

N_2(g) + 3F_2(g)$ 2NF_3(g) tepkimesinde harcanma hızı:

[ ] [ ]

t N

t

– – F

N F

2 2

2 2

j j

D D

D

= = D

oluşma hızı:

[ ]

t NF

NF

3

j 3

D D

=+

tepkimedeki maddelerin oluşma ve harcanma hızları arasındaki ilişki:

[ ] [ ] [ ]

t N

t F

t NF 3

1

2

– ² – ² 1 ³

D D

D D

D

= =+ D

şeklinde ifade edilir.

tepkimenin ortalama hızı:

6j_N2 = 2j_F2 = 3j_NF3 şeklindedir.

T.H.=j=r =

[

madde miktarındaki değişim

] [

zaman aralığı

]

⁼

D

[ ]

Dt = mol L.s

ÖRNEK

1

10 L lik sabit hacimli bir kapta 114 gram CS₂ katısından, CS_2(k) + 3O_2(g)$ CO_2(g) + 2SO_2(g)

tepkimesine göre 5 dakika sonunda 95 gram kaldığı be- lirleniyor.

Buna göre;

a) CS₂ bileşiğinin ortalama harcanma hızı kaç mol/dk dır? (C: 12 , O: 16 , S: 32)

a) 5 dakikada 114 - 95 = 19 gram CS₂ tepkimeye girmiş- tir.

,

n mol

76 19 0 25

CS2= =

CS₂ + 3O₂ $ CO₂ + 2SO₂ -0,25 mol -0,75 mol +0,25mol +0,5 mol

, , /

dk

mol mol dk

t n

5

0 25 0 05

CS2 T

j = T = =

b) O₂ gazının ortalama harcanma hızı kaç mol/L.s dir?

b) 5 dk = 5.60 = 300 s

. .

,

t L s

mol s C M

10 300 0 75

O2 T

j = T = = =

= 25.10^-5 mol.L^-1.s^-1

c) SO₂ gazının ortalama oluşma hızı NK'da kaç L/dk'dır?

c) 1 mol gaz NK'da 22,4 L

0,5 mol ?

? = 11,2 L

, , /

dk

L L dk

5 11 2 2 24

SO₂

j = = =

d) CO₂ gazının ortalama oluşma hızı kaç gram/dk'dır?

d) 1 mol CO₂ 44 gram ise, 0,25 mol ?

? = 11 gram

dk gram

5 11 jCO2= =

= 2,2 gram/dk D işareti değişimi göstermek üzere, D

[ ]

derişim

değişimi, Dt zaman değişimini ifade eder.

Hız ifadelerinin önündeki “–” harcanma, “+” oluş- ma hızını belirtir.

NOT

3

Kimyasal Tepkimelerde Hız

www.aydinyayinlari.com.tr 6. MODÜL 11. SINIF

5. j_y = 10^–2 M/s 6. A

2. [ ] [ ] [ ]

t X

t Y

t Z 2

1

3 1

4

– – 1

D D

D D

D

= = + D 3. TH₁ = 2TH₂ = TH₃ 4. 0,9 M/s

ÖRNEK

2

Gaz fazında gerçekleşen, 2X + 3Y $ 4Z

tepkimesinde maddelerin harcanma ve oluşma hız- ları arasındaki ilişkiyi veren denklemi yazınız.

[ ] [ ] [ ]

t X

t Y

t Z 2

1

3 1

4

– – 1

D D

D D

D

= = + D

ÖRNEK

3

2H_2(g) + O_2(g)$ 2H₂O_(g)

tepkimesinde H₂ gazının ortalama harcanma hızı TH₁, O₂ gazının ortalama harcanma hızı TH₂ ve H₂O gazının ortalama oluşma hızı TH₃ olmak üzere TH₁, TH₂ ve TH₃ arasındaki ilişkiyi veren bağıntı nasıldır?

2H_2(g) + O_2(g) $ 2H₂O_(g) tepkimesine göre hızlar;

-2j -j +2j

şeklinde olup baş katsayılarla harcanma ve oluşma hızları doğru orantılıdır. - harcanma, + oluşma hızı ol- duğunu gösterir. Hızları eşitlemek için

TH₁ = 2TH₂ = TH₃ şeklinde yazılabilir.

ÖRNEK

4

2O_3(g)$ 3O_2(g)

tepkimesinde O₃ gazının ortalama harcanma hızı 0,6 mol/L.s olduğuna göre, aynı koşullarda O₂ gazı- nın ortalama oluşma hızı kaç M/s dir?

2O_3(g) $ 3O_2(g)

-2j +3j

0,6 M/s hızla 0,9 M/s hızla harcanırken oluşur.

j_O3 = 2j = 0,6 M/s j = 0,3 M/s

j_O2 = 3j

= 3.0,3 j = 0,9 M/s

ÖRNEK

5

X derişmi (M)

Zaman (s) 1,8

1,2

40 60 90 120

3X_(g)$ 2Y_(g) + Z_(g

tepkimesinde X gazının derişimi zamanla yukarıdaki grafik- teki gibi değişmektedir.

Buna göre, Y gazının ortalama oluşma hızı kaç M/s'dir?

X gazının ortalama harcanma hızı

120 /s [ ]Xt , M

–1 8 jx

D

D = = 15.10^–3 M/s

Y gazının ortalama oluşma hızı j_Y olmak üzere j_X ile j_Y arasında 2j_X = 3j_Y ilişkisi bulunur.

2.15.10^-3 = 3j_Y j_Y = 10^–2 M/s

ÖRNEK

6

2 litrelik sabit hacimli kapta, 2X + Y $ 3Z

tepkimesi gaz fazında gerçekleşmektedir.

NK’da 22,4 L hacim kaplayan X gazı 100 saniyede har- canmaktadır.

Buna göre, Z gazının ortalama oluşma hızı kaç mol/L.s dir?

A) 7,5·10^-3 B) 1,5·10^-3 C) 3·10^-2 D) 3,2·10^-2 E) 4,5·10^-3

X gazı NK’da 22,4 L & 1 mol 2X + Y " 3Z

2 mol X harcanırken 3 mol Z oluşur.

1 mol X harcanırken ? ? = 1,5 mol Z oluşur.

Z gazının oluşma hızı 2L lik kapta =

· ,

L s

mol 2

1 5 100

= 7,5·10^-3 mol/L.s dir.

Cevap: A Bir kimyasal tepkimede girenlerin ve ürünlerin baş- katsayıları bu maddelerin harcama ve oluşma hız- ları ile doğru orantılıdır.

Uyarı!

4

Kimyasal Tepkimelerde Hız

4. B 5. C 6. B 1. D 2. E 3. D

TEST - 1

1. 2CO_(g) + Cl_2(g)$ 2COCl_(g)

tepkimesinde Cl₂ gazının ortalama harcanma hızı 0,12 mol/L.s olduğuna göre, aynı koşullar- da COCl gazının ortalama oluşma hızı kaç M/s dir?

A) 0,06 B) 0,09 C) 0,12

D) 0,24 E) 0,36

2. X_(g) + 2Y_(g)$ 3Z_(g)

tepkimesine göre aynı koşullarda, reaktiflerin ve ürünlerin hızları ile ilgili;

I. Y gazının ortalama harcanma hızı, X gazının ortalama harcanma hazının iki katıdır.

II. Z gazının ortalama oluşma hızı, X gazının orta- lama harcanma hızının üç katıdır.

III. Y gazının ortalama harcanma hızı, Z gazının ortalama oluşma hızının

3 2 katıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

3. C₂H_4(g) + 3O_2(g)$ 2CO_2(g) + 2H₂O_(g)

tepkimesine göre sabit sıcaklıkta 1,8 mol O₂ ga- zının 20 dakikada harcandığı belirlenmiştir. Bu- na göre aynı sürede CO₂ gazının ortalama oluş- ma hızı kaç mol/s dir?

A) 6.10^-2 B) 9.10^-2 C) 1,5.10^-3 D) 1.10^-3 E) 5.10^-4

4. 3Zn²⁺_(suda) + 2Al_(k)$ 2Al³⁺_(suda) + 3Zn_(k)

tepkimesine göre, 20 saniyelik bir zaman aralığında Al³⁺ iyonu derişimi 1,2 M'dan 1,8 M'a çıkmaktadır.

Buna göre, aynı zaman aralığında Zn²⁺ iyonu- nun ortalama harcanma hızı kaç mol/L.s dir?

A) 1,5.10^-3 B) 4,5.10^-2 C) 7,5.10^-3 D) 3.10^-2 E) 9.10^-2

5. 2N₂O_(g) + 3O₂$ 4NO_2(g) tepkimesinde

• NO₂ nin ortalama oluşma hızı = TH₁

• N₂O nun ortalama harcanma hızı = TH₂

• O₂'nin ortalama harcanma hızı = TH₃

olmak üzere TH₁, TH₂ ve TH₃ arasındaki ilişkiyi ifade eden bağıntı aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

A) 6TH₁ = 4TH₂ = 3TH₃ B) 2TH₁ = 2TH₂ = TH₃ C) 3TH₁ = 6TH₂ = 4TH₃ D) 3TH₁ = 4TH₂ = 6TH₃ E) 4TH₁ = 3TH₂ = 6TH₃

6. C₂H_2(g) + 2H_2(g)$ C₂H_6(g)

tepkimesine göre, 30 saniyede NK'da 4,48 L H₂ ga- zı harcandığı belirlenmiştir.

Buna göre, aynı koşullarda C₂H₂ gazının ortala- ma harcanma hızı kaç mol/dk dır?

A) 5.10^-2 B) 2.10^-1 C) 4.10^-1 D) 6.10^-1 E) 8.10^-1

5

Kimyasal Tepkimelerde Hız

www.aydinyayinlari.com.tr 6. MODÜL 11. SINIF

Tepkime Hızlarının Ölçülmesi

1) Renk Değişimi

Bir tepkimede girenler ve ürünler arasında renk farklılığı varsa renk değişimi gözlenerek hız takibi yapılabilir.

• H₂C CH₂ + Br₂ $ H₂C — CH₂ kızıl Br

kahverengi renksiz

renksiz Br

• H₂ + I₂ $ 2HI renksiz mor renksiz

2) İletkenlik Değişimi

Bir çözeltide iletkenlik; toplam iyon derişimi arttıkça artarken, toplam iyon derişimi azaldıkça azalır. Bu nedenle toplam iyon derişimi değişen bir tepkime- nin hızı iletkenlik ölçülerek takip edilebilir.

• CO_2(g) + H₂O_(s)$ H⁺_(suda) + HCO^-_3(suda) - zamanla iletkenlik artar.

- tepkimenin hızı iletkenlik artışı ile ölçülebilir.

• Pb²⁺_(suda) + 2Cl^-_(suda)$ PbCl_2(k) - iletkenlik zamanla azalır.

- tepkimenin hızı iletkenlik azalması ile ölçülebilir.

• Zn_(k) + Cu²⁺_(suda)$ Zn²⁺_(suda) + Cu_(k) - iyon derişiminde değişiklik yok

- tepkime hızı iletkenlik değişimiyle ölçülemez.

3) Basınç veya Hacim Değişimi (T = sabit) Eğer bir tepkimede gaz fazında tanecik varsa;

sabit hacimde basınçtaki değişimden, sabit basınçta hacimdeki değişimden yararlanılarak tepkime hızı ölçülebilir.

• N_2(g) + 3H_2(g)" 2NH_3(g) (V = sabit)

4 mol gaz 2 mol gaz

(Basınç azalmasından tepkime hızı ölçülebilir.)

• 2N₂O_5(g)" 2N_2(g) + 5O_2(g) (P = sabit)

2 mol gaz 7 mol gaz

(Hacim artışından tepkime hızı ölçülebilir.)

• H_2(g) + Cl_2(g)" 2HCl_(g) (T = sabit)

2 mol gaz 2 mol gaz

(Tepkime hızı basınç veya hacim değişiminden ölçülemez.)

4) pH Değişimi

Bir tepkimede H⁺ sayısı azalırsa pH artar, H⁺ sayısı artarsa pH azalır. Eğer bir tepkimede H⁺ veya OH^- derişimi değişiyorsa tepkimenin hızı pH değişimin- den yararlanılarak ölçülebilir.

Al_(k) + 3H⁺_(suda) $ Al³⁺_(suda) + 2 3H_2(g)

(H⁺ iyon derişimi zamanla azalır, tepkime hızı pH artışıyla ölçülebilir.)

5) Çözünme - Çökelme

Bir tepkimede çökelek oluşumu varsa zamanla katı kütlesindeki artış gözlenerek hız takibi yapılabilir.

2KI_(suda) + Pb(NO₃)_2(suda) $ PbI_2(k) + 2KNO_3(suda) 14444244443 123

renksiz sarı çökelek 6) Sıcaklık Değişimi

Tepkimenin ısı alışverişine göre yalıtılmış bir kapta sıcaklık artışı veya sıcaklık azalışı ile hız takibi ya- pılabilir.

I. Ca(OH)_2(suda)+CO_2(g)$ CaCO_3(suda)+H₂O_(s)+ ısı II. CS₂ + 2H₂O_(s) + ısı $ CO_2(g) + 2H₂S_(g) (Yalıtılmış kapta I. tepkimede sıcaklık artışı, II. tep- kimede sıcaklık azalışı gözlenir.)

6

Kimyasal Tepkimelerde Hız www.aydinyayinlari.com.tr

11. SINIF 6. MODÜL

9. A 10. D 7. E 8. B

ÖRNEK

7

Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleşen Mg_(k) + 2H⁺_(suda)$ Mg²⁺_(suda) + H_2(g) tepkimesinin hızı;

I. İletkenlik

II. Sabit hacimde basınç III. Sabit basınçta hacim

değişimlerinin hangilerinden yararlanılarak ölçüle- bilir?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

Toplam iyon miktarı azaldığı için iletkenlik zamanla azalır, gaz oluşumundan dolayı sabit hacimde basınç artar, sabit basınçta hacim artar. I, II ve III

Cevap: E

ÖRNEK

9

I. H_2(g) + 1/2O_2(g)$ H₂O_(g) DH < 0 II. N_2(g) + 2O_2(g) $ 2NO_2(g) DH > 0 III. N_2(g) + 3H_2(g)$ 2NH_3(g) DH < 0

Yukarıda verilen tepkimeler sabit hacimli ısıca yalıtıl- mış kaplarda gerçekleşiyor. Hangi tepkimelerde kap içindeki sıcaklığın azalışı ile hız takibi yapılabilir?

A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

Yalıtılmış kaplarda gerçekleşen endotermik tepkime- lerde sıcaklık azalışı ile hız takip edilebilir.

Cevap: A

ÖRNEK

8

2KI_(suda) + Pb(NO₃)_2(suda)$ PbI_2(k) + 2KNO_3(suda) renksiz renksiz sarı renksiz tepkimesine göre;

I. İletkenlik artışı II. Renk değişimi III. Basınç değişimi

yöntemlerinden hangileri ile tepkime hızının ölçümü yapılabilir?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I ve III

İyon miktarı azaldığı için iletkenlik artışı gerçekleşmez.

(I. öncül yanlış)

Girenler renksiz ürünler renkli olduğu için renk değişi- mi ile hız takip edilebilir. (II. öncül doğru)

Gaz fazında madde olmadığı için basınç değişimi kul- lanılamaz. (III. öncül yanlış)

Cevap: B

ÖRNEK

10

Hız Takip

__________ Yöntemi ________________________________Tepkime I. Renk değişimi a. N₂O_5(g)+H₂O_(s)$2H⁺_(suda)+2NO^-_3(suda) II. Basınç azalışı b. 2NH_3(g)$ N_2(g)+ 3H_2(g)

(V sabit)

III. İletkenlik artışı c. C₃H_6(g) + Br_2(suda) $ C₃H₆Br_2(suda) renksiz kahverengi renksiz IV. Hacim artışı d. C₃H_8(g)+ 5O_2(g)$ 3CO_2(g)+ 4H₂O_(s)

(P sabit)

Yukarıda verilen hız takibi yöntemlerinin uygun tep- kimelerle eşleştirilmesi aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

A) I - c B) I - c C) I - c

II - b II - d II - b

III - d III - b III - a

IV - a IV - a IV - d

D) I - c E) I - b

II - d II - d

III - a III - a

IV - b IV - c

a daki tepkimede iyon oluştuğu için iletkenlik artışı, b deki tepkimede gaz mol sayısı zamanla arttığı için sa- bit basınçta hacim artışı, c deki tepkime renk değişimi, d deki tepkime gaz mol sayısı zamanla azaldığı için sa- bit hacimli kapta basınç azalışı ile hızı takip edilebilir.

Cevap: D

7

TEST - 2

4. E 5. A 1. A 2. E 3. E

Kimyasal Tepkimelerde Hız

1. N_2(g) + 2O_2(g)$ 2NO_2(g) renksiz renksiz kahverengi

tepkimesi sabit hacimli bir kapta sabit sıcaklıkta gerçekleşmektedir.

Bu tepkime için, I. Renk değişimi II. Basınç artışı

III. Elektriksel iletkenlik azalışı

verilen hız takibi yöntemlerinden hangilerinin kullanılması uygundur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) II ve III

2. Aşağıdaki tepkimelerden hangisinin hızı, karşısın- da verilen hız ölçüm yöntemi ile belirlenemez?

Hız ölçüm

Tepkime yöntemi A) C₂H_2(g) + Br_2(suda) " C₂H₂Br₂ Renk açılması (renksiz) (kahverengi) (renksiz)

B) Pb(NO₃)_2(suda) + 2KI_(suda) İletkenlik " PbI_2(k) + 2KNO_3(suda) azalışı C) PCl_5(g) " PCl_3(g) + Cl_2(g) Basınç artışı

(V ve T sabit)

D) Pb²⁺_(suda) + SO^2-_4(suda)"PbSO_4(k) Katı kütlesi

artışı (T sabit)

E) CH_4(g)+2O_2(g)"CO_2(g)+2H₂O_(g) Hacim artışı

(P ve T sabit)

3. 2X_(k) + 6H⁺_(suda) $ 2X³⁺_(suda) + 3H_2(g) + ısı tepkimesinin hızı, birim zamanda aşağıdaki özellik- lerden hangisinin değişimi izlenerek ölçülemez?

A) pH B) Basınç

C) Elektriksel iletkenlik D) Isı

E) Renk

4. Kimyasal bir tepkimenin hızı;

- Sabit basınçta hacim artışı - Sabit hacimde basınç artışı - Sabit sıcaklıkta iletkenlik azalışı ile ölçülebilmektedir.

Buna göre, bu tepkimenin denklemi aşağıdaki- lerden hangisi olabilir?

A) 2Al_(k) + 3Zn²⁺_(suda) $ 3Zn_(k) + 2Al³⁺_(suda) B) MgCO_3(k) $ MgO_(k) + CO_2(g)

C) C₃H_8(g) + 5O_2(g) $ 3CO_2(g) + 4H₂O_(g) D) CO_2(g) + 2H₂O_(s) $ HCO^-_3(suda) + H₃O⁺_(suda) E) Zn_(k) + 2H⁺_(suda) $ Zn²⁺_(suda) + H_2(g)

5.

2NH3(g) N_2(g)+3H_2(g)

I

S_(k) + O2(g) SO_2(g)

II

Şekilde I ve II numaralı sürtünmesiz ideal pistonlu kaplarda aynı ortamda belirtilen tepkimeler sabit sı- caklıkta gerçekleşiyor.

Bu tepkimelerde hız takibi ile ilgili;

I. I numaralı kapta gaz özkütlesindeki azalış, II numaralı kapta gazın özkütlesindeki artışla hız takip edilebilir.

II. Her iki kapta da hacim değişimi ile hız ölçülebilir.

III. Pistonlar sabitlenirse; I numaralı kapta basınç artışı ile hız ölçülürken, II numaralı kapta ba- sınç değişimi ile hız takip edilemez.

yargılarından hangisi yanlıştır?

(Katı hacmi ihmal edilecek.)

A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I ve III

8

Kimyasal Tepkimelerde Hız www.aydinyayinlari.com.tr

11. SINIF 6. MODÜL

Bir kimyasal tepkimenin gerçekleşmesi için tepkime- ye giren taneciklerin çarpışması şarttır. Ancak her çarpışma ürünle sonuçlanmaz.

Kimyasal tepkimeye neden olan çarpışmalara etkili veya etkin çarpışma denir.

Bir çarpışmanın etkin olabilmesi için:

1. Taneciklerin uygun geometride (uygun doğrultu ve yönde) çarpışmaları gereklidir.

H_2(g) + Cl_2(g) $ 2HCl_(g)

2. Tepkimeye giren taneciklerin yeterli kinetik enerjiye sahip olması gerekir.

Etkin bir çarpışma için gereken minimum kinetik enerjiye eşik enerjisi denir. Eşik enerjisi E_a ile gös- terilir.

Bir kimyasal tepkimede tepkimeye girenler yeter- li enerjiye sahipken uygun geometride çarpışır- sa; atomlar arasındaki bağların koptuğu veya za- yıfladığı, moleküllerin yeniden düzenlendiği en yük- sek enerjili kararsız hal oluşur. Bu hale aktifleşmiş kompleks veya kararsız ara ürün adı verilir.

Yüksek enerjili kararsız atom gruplarının sahip oldu- ğu enerjiye ise aktifleşmiş kompleksin potansiyel enerjisi (AKPE) denir.

ÇARPIŞMA TEORİSİ

İlişkili Kazanımlar

• Kimyasal tepkimeler ile tanecikler arasındaki çarpışmaları ilişkilendirir.

Cl Cl

H H

H H H

H

H H

H

H

H H

Cl Cl Cl

Cl

Cl

Cl Cl

Cl

Cl Cl tepkime yok

tepkime yok

tepkime

olur Kararsız ara ürün ürün

(Aktifleşmiş kompleks) +

Potansiyel Enerji (kj)

Tepkime koordinatı Ea_g

Ea_i Girenler

AKPE

Ürünler XY + Y₂

XY₃ Kararsız ara ürün (Aktifleşmiş kompleks)

XY_(g) + Y_2(g)$ XY_3(g) + ısı

tepkimesinin potansiyel enerji tepkime koordinatı grafiği verilmiştir.

AKPE ile girenlerin potansiyel enerjileri arasındaki farka ileri aktivasyon enerjisi (Ea_i) denir.

AKPE ile ürünlerin potansiyel enerjileri arasındaki farka geri aktivasyon enerjisi (Ea_g) denir.

Diğer bir ifade ile girenlerin aktifleşmiş kompleks oluşturmaları için gereken minimum enerjiye ileri ak- tivasyon enerjisi (Ea_i), ürünlerin aktifleşmiş kompleks oluşturması için gereken minimum enerjiye geri akti- vasyon enerjisi (Ea_g) denir.

Bir tepkimenin entalpisi, ileri aktivasyon enerjisinden geri aktivasyon enerjisi çıkarılarak bulunur.

DH_tepkime = Ea_i – Ea_g

Bir tepkimenin aktivasyon enerjisi denildiğinde ön- celikle ileri aktivasyon enerjisi anlaşılmalıdır. Bir tepkimede aktivasyon enerjisi ne kadar küçük ise tepkime o kadar hızlı gerçekleşir.

NOT

Potansiyel Enerji (PE)

Tepkime koordinatı endotermik bir tepkimede;

Ea_i > Ea_g olduğu için Eai – Eag = 3H > 0 dır.

Ea_g Ea_i

AKPE

Potansiyel Enerji (PE)

Tepkime koordinatı ekzotermik bir tepkimede;

Ea_i < Ea_g olduğu için Ea_i – Ea_g = 3H < 0 dır.

Ea_g Ea_i

AKPE