Enerji Yeni Nesile Geçiş Test Çöz

Sorular

1. Bir enerji tesisinde CO2 gazını karbonmonoksite (CO) indirgemek için iki yöntem (Tepkime I: CO2(g) + C(k, grafit) → 2CO(g) ve Tepkime II: CO2(g) + CH4(g) → 2CO(g) + 2H2(g)) karşılaştırılmaktadır. Mühendisler, "Tepkime II'de hidrojen gazı açığa çıktığı için bu tepkime Tepkime I'e göre daha az endotermiktir ve daha az enerji gerektirir" önermesini kurup CO2(g): -393, CO(g): -110, CH4(g): -75 kJ/mol standart oluşum entalpilerini kullanarak hesaplama yapıyorlar. Bu önermenin geçerliliği ve tesis için en ekonomik süreç tercihi hakkında ulaştıkları bilimsel çıkarım hangisidir?

   • A) Önerme geçerlidir; Tepkime II (+173 kJ) daha az endotermik olup Tepkime I'e (+248 kJ) göre enerji tasarrufu sağlar.
   • B) Önerme geçerlidir; her iki tepkime de ekzotermik olduğundan açığa çıkan ısılar bakımından Tepkime II daha verimlidir.
   • C) Önerme geçersizdir; her iki tepkimenin de entalpi değişimi sıfır olup tesis tasarımı için enerji maliyeti önemsizdir.
   • D) Önerme geçersizdir; Tepkime I'in entalpisi (+173 kJ) Tepkime II'den (+248 kJ) daha küçük olduğundan, doğrudan indirgeme yöntemi daha ekonomiktir.
   • E) Önerme geçersizdir; metanın oluşum entalpisi negatif olduğu için Tepkime II endotermik değil ekzotermik gerçekleşmiştir.

2. Bir kimya öğretmeni, "Bileşiklerin kararlılığı arttıkça (yani standart oluşum entalpileri daha negatif değerler aldıkça), elementlerine ayrışma tepkimeleri daha az enerji gerektirir" şeklindeki önermeyi öğrencisinin test etmesini istiyor. Öğrenci, standart oluşum entalpileri sırasıyla -271 kJ/mol ve +26 kJ/mol olan HF(g) ve HI(g) bileşiklerinin elementlerine ayrışma tepkimelerinin standart entalpilerini hesaplıyor. Öğrencinin bu önermesinin doğruluğunu sorgulamak için yaptığı hesaplama ve ulaştığı sonuç aşağıdakilerden hangisinde doğru açıklanmıştır?

   • A) Önerme doğrudur; kararlı olan HF'nin ayrışması için gereken enerji (+26 kJ/mol), HI'nınkinden (+271 kJ/mol) çok daha düşüktür.
   • B) Önerme doğrudur; her iki bileşik de endotermik olarak ayrışır ve kararlı olan HF daha az enerji tüketir.
   • C) Önerme yanlıştır; kararlı olan HF'nin ayrışması endotermik (+271 kJ/mol) iken, kararsız olan HI'nın ayrışması ekzotermiktir (-26 kJ/mol) ve enerji gerektirmez.
   • D) Önerme yanlıştır; HF ve HI bileşiklerinin elementlerine ayrışma entalpileri birbirine eşit ve sıfırdır.
   • E) Önerme test edilemez; çünkü elementlerin standart oluşum entalpileri sıfırdan farklı olduğu için tam değerler hesaplanamaz.

3. Bir mühendis ekibi, yakıt tasarımı projesinde metanol (CH3OH) yerine amonyak (NH3) kullanımını önermiş ve "Standart oluşum entalpisi sıfıra daha yakın olan yakıtların yanma tepkimesi her zaman daha fazla ısı açığa çıkarır" hipotezini kurmuştur. Amonyak (NH3, g: -46 kJ/mol), metanol (CH3OH, g: -201 kJ/mol), karbondioksit (CO2, g: -393 kJ/mol), azot dioksit (NO2, g: +34 kJ/mol) ve suyun (H2O, g: -242 kJ/mol) standart oluşum entalpileri bilinmektedir. Mühendisler hipotezlerini 1'er mol amonyak ve metanolün standart koşullarda yanması sonucu sırasıyla NO2(g) ve CO2(g) (her ikisinde de yan ürün H2O(g) olacak şekilde) oluşumuyla test ettiklerinde ulaştıkları bilimsel sonuç hangisidir?

   • A) Hipotez yanlıştır; oluşum entalpisi sıfırdan daha uzak olan metanol (676 kJ/mol) amonyaktan (283 kJ/mol) daha fazla ısı açığa çıkarır.
   • B) Hipotez doğrudur; amonyak yandığında mol başına 676 kJ, metanol yandığında ise 283 kJ ısı açığa çıkarır.
   • C) Hipotez yanlıştır; amonyağın yanması endotermik (+283 kJ/mol) bir süreçtir ve dışarıdan ısı gerektirir.
   • D) Hipotez doğrudur; her iki yakıtın da standart yanma entalpileri eşit olup -459 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.
   • E) Hipotez test edilemez; çünkü azot dioksit gazının oluşum entalpisi pozitif olduğundan yanma tepkimesi gerçekleşmez.

4. Bir kimya öğrencisi, etan (C2H6) ve etilen (C2H4) gazlarının yanma entalpilerini karşılaştırmak istiyor. Öğrenci, "Doymamış hidrokarbonların yanması her zaman doymuş hidrokarbonlara göre mol başına daha az enerji verir" şeklindeki önermesini test etmek amacıyla; C2H6(g) için -85, C2H4(g) için +52, CO2(g) için -394 ve H2O(g) için -242 kJ/mol olan standart oluşum entalpilerini kullanmaktadır. Her iki gazın da yanması sonucu CO2(g) ve H2O(g) oluştuğuna göre, hesaplama sonuçları ve öğrencinin önermesinin geçerliliği hakkında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   • A) C2H4 için ΔH° = -1429 kJ, C2H6 için ΔH° = -1324 kJ olup öğrencinin önermesi tamamen geçersizdir.
   • B) Standart oluşum entalpisi pozitif olan doymamış hidrokarbonlar yandıklarında ısı açığa çıkaramazlar.
   • C) Doymuş hidrokarbonların yanması endotermik, doymamış hidrokarbonların yanması ekzotermiktir.
   • D) Her iki tepkimenin de entalpisi eşit çıkmış ve önerme doğrulanamamıştır.
   • E) C2H4 için ΔH° = -1324 kJ, C2H6 için ΔH° = -1429 kJ olup önerme bu veri çifti için doğrulanmıştır.

5. Bir araştırmacı, karbon elementinin allotropları olan grafit ve elmasın yanma tepkimelerini inceleyerek "Elementlerin doğadaki en kararlı hâllerinin oluşum entalpileri sıfır kabul edildiği için, bu hâllerin yanma entalpileri daha büyüktür" önermesini sunuyor. Standart koşullarda C(grafit) ve C(elmas) için standart oluşum entalpileri sırasıyla 0 kJ/mol ve +1,9 kJ/mol, karbondioksit (CO2) gazı için ise -393,5 kJ/mol'dür. Grafitin yanma entalpisi elmasınkinden daha az ekzotermik olduğuna göre, veri tabanlı bir sorgulamayla ulaşılan doğru yargı aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Elementlerin standart koşullardaki kararlı hâlleri daha kararsız olup yanma ısıları her zaman daha yüksektir.
   • B) Standart oluşum entalpisi yüksek olan reaktifler, aynı ürünü oluşturdukları tepkimelerde daha fazla ısı açığa çıkarır.
   • C) Tepkime entalpisi reaktiflerin başlangıç enerjilerinden bağımsızdır, sadece ürünlerin enerjisine bağlıdır.
   • D) Grafitin oluşum entalpisi sıfır olduğundan elmasın yanma entalpisinin hesaplanmasında kullanılamaz.
   • E) Karbon allotroplarının yanma tepkimeleri endotermik olup dışarıdan enerji alarak gerçekleşir.

6. Kimya laboratuvarında araştırma yapan bir öğrenci grubu, ortalama bağ enerjisi değerlerini kullanarak sıvı haldeki suyun (H2O(s)) oluşum entalpisini teorik olarak hesaplamıştır. Ancak elde ettikleri bu teorik değeri, literatürde deneysel olarak ölçülen gerçek değerle karşılaştırdıklarında aralarında belirgin bir fark olduğunu görmüşlerdir. Öğrencilerin matematiksel modelleme yaparken gözden kaçırdığı bu hatanın temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Bağ enerjilerinin moleküldeki atomların kütle çekim kuvvetlerini ve spin etkileşimlerini tamamen ihmal etmesi
   • B) Ortalama bağ enerjilerinin yalnızca gaz fazı için tanımlanmış olması ve sıvı fazdaki hidrojen bağları gibi fiziksel çekim kuvvetlerini kapsamaması
   • C) Sıvı haldeki su moleküllerinin içindeki O-H kovalent bağlarının, gaz halindeki O-H kovalent bağlarından kimyasal olarak daha zayıf olması
   • D) Bağ enerjisi formülünün sadece endotermik gaz tepkimelerinde tam ve kesin sonuç verecek şekilde kurgulanmış olması
   • E) Basınç ve sıcaklık değişimlerinin molekül içi kovalent bağların enerjisini tamamen ortadan kaldıracak düzeyde değiştirmesi

7. Metan gazının klorlanma tepkimesine ait bağ enerjileri tablosu aşağıda verilmiştir. Ortalama Bağ Enerjileri: BağBağ Enerjisi (kJ/mol) C-H414 Cl-Cl243 C-Cl339 H-Cl431 Bu verilere göre, CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) tepkimesinin entalpi değişimi (ΔH) kaç kJ/mol'dür ve tepkime türü nedir?

   • A) +113 kJ/mol, Endotermik
   • B) +243 kJ/mol, Endotermik
   • C) -243 kJ/mol, Ekzotermik
   • D) +770 kJ/mol, Endotermik
   • E) -113 kJ/mol, Ekzotermik
8. 

   Bir kimyasal tepkimenin potansiyel enerji grafiği görselde verilmiştir. Bağ enerjileri temelinde tümevarımsal bir yaklaşım uygulandığında, bu tepkime gerçekleşirken girenlerin bağlarının kopması için gereken toplam enerji ile ürünlerin bağlarının oluşumu sırasında açığa çıkan toplam enerji arasındaki ilişki ne olmalıdır?

   • A) Girenlerin bağlarını kırmak için gereken enerji, ürünler oluşurken salınan enerjiden daha azdır.
   • B) Girenlerin ve ürünlerin bağ enerjileri toplamı birbirine tam olarak eşit olup net enerji değişimi sıfırdır.
   • C) Kırılan bağların toplam enerjisi, oluşan bağların toplam enerjisinden büyük olduğu için tepkime endotermiktir.
   • D) Tepkime ekzotermik karakterli olduğundan, bağ oluşumu sırasında çevreye yüksek oranda ısı yayılmıştır.
   • E) Oluşan ürün bağlarının kararlılığı, giren maddelerin bağ kararlılığından çok daha yüksektir.

9. Bir kimya öğretmeni tahtaya X2 + Y2 → 2XY tepkimesini yazarak öğrencilerinden bu tepkimenin ekzotermik (ısı veren) olması için gereken şartı bağ enerjileri cinsinden modellemelerini istiyor. Öğrencilerin kurduğu matematiksel modeller değerlendirildiğinde doğru sonuca ulaşan bir öğrenci hangi genellemeyi yapmış olur?

   • A) Oluşan X-Y bağının enerjisinin iki katı, kırılan X-X ve Y-Y bağlarının enerjileri toplamından büyük olmalıdır.
   • B) Kırılan bağların toplam enerjisi, oluşan bağların toplam enerjisinden daha fazla olmalıdır.
   • C) Tepkime sürecinde moleküllerin toplam potansiyel enerjisi sürekli artış göstermelidir.
   • D) Ürünlerin bağ gücü ve kararlılığı, girenlerin bağ gücü ve kararlılığından daha düşük olmalıdır.
   • E) Oluşan bağların enerjisi, kırılan bağların enerjisine eşit olduğunda sistem minimum enerjiye ulaşır.

10. Atmosferdeki azot gazı (N2) yüksek oranda bulunmasına rağmen kolay kolay tepkimeye girmezken, hidrojen gazı (H2) çok daha aktiftir. Aşağıdaki tabloda bu moleküllere ait ortalama bağ enerjileri verilmiştir. Bağ Enerjileri Tablosu: Bağ TürüBağ Enerjisi (kJ/mol) N≡N (Azot-Azot üçlü bağı)946 H-H (Hidrojen-Hidrojen tekli bağı)436 Bu verilere göre, azot gazının kimyasal tepkimelere karşı bu denli asal (inert) davranmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

    • A) Azot atomlarının elektronegatifliğinin hidrojen atomlarından daha düşük olması
    • B) Azot molekülünün apolar, hidrojen molekülünün ise son derece polar bir yapıya sahip olması
    • C) Azot molekülündeki kovalent bağların kırılması sürecinin kendiliğinden ısı açığa çıkarması
    • D) Azot molekülündeki güçlü üçlü bağı kırmak için gereken enerjinin ve dolayısıyla aktivasyon enerjisinin çok yüksek olması
    • E) Hidrojen gazının molekül kütlesinin azot gazından çok daha küçük olması

11. Bir grup öğrenci, yapay tatlandırıcılar ve enerji içeceklerinin enerji verme potansiyelleri ile canlı organizmalar üzerindeki fizyolojik etkilerini araştırmaktadır. Bu amaçla su pirelerini (Daphnia) farklı konsantrasyonlardaki enerji içeceği çözeltilerine koyarak kalp atım hızlarını mikroskop altında gözlemlemişlerdir. Elde edilen veriler doğrultusunda ulaşılan aşağıdaki sonuçlardan hangisi, "Bir maddenin yüksek enerji verme potansiyeline sahip olması, canlı sağlığı için her zaman güvenli olduğu anlamına gelmez" önermesini doğrudan destekler?

    • A) Düşük şeker içeren çözeltilerde su pirelerinin kalp atışlarında herhangi bir değişim gözlenmemiştir.
    • B) Enerji içecekleri içerdikleri mineraller sayesinde su pirelerinin ömrünü uzatmış ve üreme hızını artırmıştır.
    • C) Yapay tatlandırıcılar enerji vermediği için su pirelerinin kalp atım hızını tamamen durdurmuştur.
    • D) Enerji içeceği konsantrasyonu arttıkça canlının enerji üretimi ve kalp atım hızı aşırı artmış, ancak yüksek dozlarda ani ölümlere neden olmuştur.
    • E) Enerji içeceklerindeki su oranı arttıkça su pirelerinin mikroskop altındaki hareket kabiliyeti azalmıştır.

12. Bir mühendis, fabrikasında kullanmak üzere hem birim kütle başına en yüksek enerjiyi verecek hem de atmosfere sera gazı salınımı yapmayacak en ideal yakıtı seçmek istemektedir. Bazı maddelerin 1 gramının yanmasıyla açığa çıkan enerji değerleri şöyledir: Odun (15 kJ/g), Kömür (30 kJ/g), Hidrojen (142 kJ/g) ve Metan (55 kJ/g). Buna göre, mühendisin hedeflerine tam olarak ulaşması için seçmesi gereken yakıt ve nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

    • A) Odun; çünkü yanma ürünü olarak havaya karbondioksit salarken çevre dostu küller bırakır.
    • B) Hidrojen; çünkü birim kütle başına en yüksek enerjiyi üretir ve yanma ürünü olarak sadece çevreye zararsız su buharı açığa çıkarır.
    • C) Kömür; çünkü yanma esnasında açığa çıkan kükürt gazları havadaki oksijen seviyesini dengeler.
    • D) Metan; çünkü birim kütlesindeki hidrojen oranı az olduğundan yanma sonucunda sera gazı üretimi en düşüktür.
    • E) Hidrojen; çünkü endotermik yanma tepkimesi sayesinde ortamın sıcaklığını düşürerek küresel ısınmayı önler.

13. Diyet içeceklerde sıklıkla kullanılan yapay tatlandırıcılar, şekerle aynı tat algısını oluşturmasına rağmen vücuda neredeyse hiç enerji vermezler. Bu durumu yanma tepkimeleri ve biyolojik oksidasyon temelinde açıklamak isteyen bir bilim insanı hipotez kuracaktır. Buna göre bilim insanının kuracağı en uygun hipotez aşağıdakilerden hangisidir?

    • A) Yapay tatlandırıcıların yapısında karbon ve hidrojen atomları bulunmadığı için yanma tepkimesi veremezler.
    • B) Şekerin yanması için gereken aktivasyon enerjisi tatlandırıcılardan daha yüksektir.
    • C) Yapay tatlandırıcılar vücutta oksijenle tepkimeye girmeden doğrudan karbondioksite dönüşürler.
    • D) Yapay tatlandırıcıların kalorifik değeri yüksek olsa da hücre zarından geçemedikleri için solunuma katılamazlar.
    • E) Yapay tatlandırıcıların moleküler yapıları, hücrelerde enerji üretecek şekilde oksijenli solunumla karbondioksit ve suya kadar parçalanmaya uygun değildir veya enerji verimleri ihmal edilecek kadar düşüktür.

14. Bir araştırmacı, eşit kütlelerdeki hidrojen gazı (H2) ve metan gazının (CH4) yanma tepkimelerini karşılaştırarak alternatif bir enerji sistemi kurmak istemektedir. Bu araştırmacı, hidrojen gazını tercih ettiğinde çevreye zarar vermeyen daha temiz bir enerji elde edeceğini savunmaktadır. Buna göre araştırmacının iddiasını destekleyen bilimsel gerekçe aşağıdakilerden hangisidir?

    • A) Hidrojen gazı yandığında sera gazı olan CO2 yerine yanma ürünü olarak sadece su buharı (H2O) açığa çıkarır.
    • B) Hidrojen gazının yanması endotermik bir olay olup ortamdan ısı soğurur.
    • C) Metan gazı yandığında sadece oksijen gazı üretirken hidrojen gazı havayı temizler.
    • D) Hidrojen gazı yandığında sadece katı atık bırakarak havada asılı kalan partikülleri azaltır.
    • E) Hidrojenin yanma hızı metandan çok daha yavaş olduğu için kontrol edilmesi kolaydır.

15. Bir öğrenci grubu, eşit kütledeki ceviz ve fındığı yakarak üzerlerinde bulunan eşit miktardaki suların sıcaklık artışlarını ölçmektedir. Öğrenciler bu deneysel yolla besinlerin enerji potansiyellerini karşılaştırmayı hedeflemektedir. Buna göre, bu deneysel tasarımdaki bağımsız ve bağımlı değişkenler aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

    • A) Bağımsız değişken: Su miktarı; Bağımlı değişken: Isıtma süresi
    • B) Bağımsız değişken: Sıcaklık değişimi; Bağımlı değişken: Yakılan madde kütlesi
    • C) Bağımsız değişken: Yakılan madde türü; Bağımlı değişken: Sıcaklık değişimi
    • D) Bağımsız değişken: Isıtma süresi; Bağımlı değişken: Kapsül türü
    • E) Bağımsız değişken: Yakılan madde kütlesi; Bağımlı değişken: Su hacmi

16. Kimyasal türler arası etkileşimlerde kopan veya oluşan bağların enerjisi 40 kJ/mol değerinden küçükse olay fiziksel, büyükse kimyasal olarak sınıflandırılır. Ancak bazı istisnai durumlarda fiziksel olaylardaki enerji değişimi bu sınırın üzerinde olabilir. Buna göre, aşağıda verilen değişimlerden hangisi fiziksel bir olay olmasına rağmen bu genellemeye uymayan istisnai bir enerji değişimine örnektir?

    • A) Ar(s) → Ar(g) ΔH = +6,4 kJ/mol
    • B) NaCl(k) → Na+(g) + Cl-(g) ΔH = +787 kJ/mol
    • C) H2O(s) → H2O(g) ΔH = +43,9 kJ/mol
    • D) Mg(k) + 1/2 O2(g) → MgO(k) ΔH = -601,6 kJ/mol
    • E) N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) ΔH = -92 kJ/mol

17. Bir öğrenci grubu, kimyasal olaylardaki enerji değişiminin (bağ enerjileri farkının) genellikle fiziksel olaylardakine göre çok daha yüksek olduğunu deneysel olarak kanıtlamak istemektedir. Öğrencilerin bu hipotezi test etmek amacıyla aynı miktarda başlangıç maddesi kullanarak tasarlayacakları aşağıdaki deney çiftlerinden hangisi en bilimsel ve uygun karşılaştırmayı sağlar?

    • A) Naftalinin süblimleşmesi ile buzun erimesi
    • B) Suyun sıvı halden gaz haline geçmesi (buharlaşma) ile suyun elektroliz edilerek bileşenlerine ayrışması
    • C) Demirin paslanması ile kömürün oksijenle yanması
    • D) Yemek tuzunun suda çözünmesi ile alkolün suda çözünmesi
    • E) Karbondioksit gazının suda çözünmesi ile kireç taşının kalsiyum okside dönüşmesi

18. Spor yaralanmalarında anlık soğuk kompres torbaları (amonyum nitratın suda çözünmesi) kullanılırken, kışın elleri ısıtmak için kullanılan sıcak cep sobaları (demir tozunun hava ile oksitlenmesi) tercih edilmektedir. Öğrenciler bu iki teknolojinin çalışma prensipleri üzerine bir tartışma yürütmektedir. Bu teknolojilerdeki enerji değişimleriyle ilgili yapılan aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi yanlıştır?

    • A) Soğuk kompres torbasında endotermik fiziksel, sıcak cep sobasında ise ekzotermik kimyasal bir olay gerçekleşir.
    • B) Soğuk torba çalışırken dışarıdan (uygulandığı bölgeden) ısı aldığı için endotermik olarak sınıflandırılır.
    • C) Demir tozunun oksitlenmesi (paslanması) sırasında sistemin toplam entalpisi azalır.
    • D) Amonyum nitratın suda çözünmesi ısı alarak gerçekleşen istemli bir süreçtir.
    • E) Her iki torbada da enerji değişimine yol açan olaylar sadece fiziksel hal değişimlerinden ibarettir.

19. Bir kimya deneyinde, 25 °C sıcaklıktaki eşit miktarda sular bulunan iki behere X ve Y katıları eklenmiştir. Deney sonunda X katısının eklendiği beherdeki suyun sıcaklığı 15 °C'ye düşerken, Y katısının eklendiği beherdeki suyun sıcaklığı 45 °C'ye yükselmiştir. Bu gözlemlere göre çözünme süreçleriyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

    • A) X katısının suda çözünmesi ısıalan (endotermik) bir olaydır.
    • B) Y katısının çözünme sürecinde sistem dışarıya ısı vermiştir.
    • C) Her iki olayda da maddelerin kimlik özellikleri değişmediği için fiziksel çözünme gerçekleşmiştir.
    • D) X katısının çözünmesi sırasındaki bağ kırılması için gereken enerji, yeni oluşan bağların enerjisinden daha küçüktür.
    • E) Y katısının çözünme sürecinde ortamın sıcaklığı arttığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artmıştır.

20. Kolonya dökülen elin serinlemesi ile sönmemiş kirecin suya atıldığında kabı aşırı derecede ısıtması günlük hayatta sıkça karşılaşılan iki olaydır. Öğrenciler bu olaylardaki enerji değişimlerini gözlemlemek için laboratuvarda iki farklı deney düzeneği hazırlamışlardır. Bu gözlemlere dayanarak olayların fiziksel/kimyasal sınıflandırılması ve ısı alışverişi yönü aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

    • A) Kolonya: Fiziksel - Endotermik / Kireç: Kimyasal - Ekzotermik
    • B) Kolonya: Kimyasal - Ekzotermik / Kireç: Fiziksel - Endotermik
    • C) Kolonya: Fiziksel - Ekzotermik / Kireç: Kimyasal - Endotermik
    • D) Kolonya: Kimyasal - Endotermik / Kireç: Fiziksel - Ekzotermik
    • E) Kolonya: Fiziksel - Endotermik / Kireç: Kimyasal - Endotermik

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.