Kimia Dasar: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 14 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baru Kembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Stoikiometri

Mol: n = m/M
Konsentrasi: c = n/V
Perbandingan mol: gunakan koefisien persamaan reaksi yang setara
Pereaksi pembatas: zat yang habis lebih dulu
Rendemen persen: aktual / teoretis × 100%

Metode

Tulis dan setarakan persamaan reaksi kimianya.
Ubah massa yang diberikan ke mol: n = m/M.
Gunakan koefisien sebagai perbandingan mol untuk mencari mol zat yang Anda inginkan.
Ubah kembali ke massa dengan m = n·M. Dengan dua pereaksi, cari pereaksi pembatas dulu.

Molaritas & pengenceran

Molaritas: c = n/V (mol/L)
Mol: n = m/M
Pengenceran: c₁V₁ = c₂V₂
Pencampuran: c = (c₁V₁ + c₂V₂)/(V₁ + V₂)

Metode

Ubah massa ke mol dengan n = m/M.
Ubah volume ke liter.
Molaritas c = n/V dalam mol/L.
Pada pengenceran, jumlah mol tetap: c₁V₁ = c₂V₂.

Hukum gas ideal

Hukum gas ideal: pV = nRT
Konstanta gas: R = 8,314 J/(mol·K)
Hukum gas gabungan: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
Mol: n = m/M
Suhu: T[K] = T[°C] + 273,15

Kalorimetri & entalpi

Kalor: q = m·c·ΔT
Air: c = 4,18 J/(g·°C)
Kalorimeter: kalor yang dilepas = kalor yang diterima
Entalpi reaksi: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

Kesetimbangan kimia

Tetapan kesetimbangan: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
Tabel ICE: Awal, Perubahan (×koefisien), Kesetimbangan
Persamaan kuadrat: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Metode

Tulis K_c sebagai produk per pereaksi, masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya.
Susun tabel ICE: Initial (awal), Change (perubahan, dalam kelipatan x kali koefisien), Equilibrium (kesetimbangan).
Masukkan pernyataan kesetimbangan ke dalam K_c dan selesaikan untuk x.
Periksa apakah x cukup kecil untuk pendekatan; jika tidak, selesaikan persamaan kuadratnya.

pH & larutan penyangga

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Asam lemah: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
Larutan penyangga: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
Pengenceran: c₁V₁ = c₂V₂

Metode

Tentukan apakah asam atau basanya kuat (terdisosiasi sempurna) atau lemah.
Asam kuat: [H⁺] sama dengan konsentrasinya. Basa kuat: cari [OH⁻] dulu.
Asam lemah: selesaikan K_a = x²/(c − x) untuk x = [H⁺].
pH = −log[H⁺], dan pH + pOH = 14 pada 25 °C.

Kinetika reaksi

Orde satu: ln(C_A/C_A0) = −kt
Waktu paruh (orde satu): t_½ = ln 2/k
Orde dua: 1/C_A = 1/C_A0 + kt
Arrhenius: k = A·e^−E_a/(RT)
Dua suhu: ln(k₂/k₁) = (E_a/R)(1/T₁ − 1/T₂)

2Soal latihan

1.StoikiometriSedang

8 g N₂ dan 64 g H₂ bereaksi menurut N₂ + 3H₂ → 2NH₃. Berapa massa m NH₃ yang dapat terbentuk?

M(N₂) = 28,02M(H₂) = 2,016M(NH₃) = 17,03 g/mol

m = g

2.StoikiometriSulit

Dalam reaksi 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃, 24 g Al bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 107,9 g AlCl₃. Tentukan rendemen persen Y.

M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl₃) = 133,33 g/molaktual: 107,9 g

Y = %

3.Molaritas & pengenceranSedang

Anda membutuhkan 500 mL larutan 0,05 mol/L dan memiliki larutan stok 0,5 mol/L. Berapa banyak air V_water yang Anda tambahkan ke larutan stok?

c₁ = 0,5 mol/Lc₂ = 0,05 mol/LV₂ = 500 mL

V_water = mL

4.Molaritas & pengenceranSulit

Sebanyak 250 mL larutan 0,25 mol/L dicampur dengan 200 mL larutan 0,3 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).

c₁ = 0,25 mol/LV₁ = 250 mLc₂ = 0,3 mol/LV₂ = 200 mL

c = mol/L

5.Hukum gas idealSedang

Berapa volume V yang ditempati 410 g N₂ pada 550 kPa dan 30 °C? Anggap sebagai gas ideal.

m = 410 gM = 28,01 g/molP = 550 kPaT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas idealSulit

Cari massa jenis ρ He pada 600 kPa dan 160 °C, dengan menganggapnya gas ideal.

M = 4,003 g/molP = 600 kPaT = 160 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSedang

Sebuah balok timbal bermassa 150 g (c = 0,129 J/(g·°C)) bersuhu 180 °C dijatuhkan ke dalam 200 g air (c = 4,18 J/(g·°C)) bersuhu 24 °C di dalam gelas berinsulasi. Tentukan suhu akhirnya T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0,129 J/(g·°C)T_metal = 180 °Cm_water = 200 gT_water = 24 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSulit

Gunakan entalpi pembentukan standar untuk menentukan ΔH° reaksi 2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O(l).

ΔH°f(C₂H₆) = −84,7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.Kesetimbangan kimiaSedang

Sebanyak 0,1 mol/L H₂ dan 0,1 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 54. Tentukan konsentrasi saat setimbang [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,1 mol/LK_c = 54

[H₂] = mol/L

10.Kesetimbangan kimiaSulit

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0,05 pada suhu reaksi. Sebuah wadah mula-mula hanya berisi 0,25 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0,25 mol/LK_c = 0,05

[Cl₂] = mol/L

11.pH & larutan penyanggaSedang

Tentukan pH pH larutan asam fluorida 0,2 mol/L (Ka = 0,00068).

c = 0,2 mol/LKa = 0,00068

pH =

12.pH & larutan penyanggaSulit

Sebuah larutan penyangga berisi 0,2 mol/L asam benzoat dan 0,05 mol/L garam natriumnya. Ka = 6,3 × 10⁻⁵. Tentukan pH pH larutan penyangga.

[HA] = 0,2[A⁻] = 0,05Ka = 6,3 × 10⁻⁵

pH =

13.Kinetika reaksiSedang

Reaksi orde dua (−r_A = k·C_A²) dalam reaktor batch memiliki k = 0,1 L/(mol·min) dan dimulai pada 1 mol/L. Berapa lama waktu untuk mencapai konversi 80%? Cari t.

k = 0,1 L/(mol·min)C_A0 = 1 mol/LX = 80 %

t = min

14.Kinetika reaksiSulit

Sebuah reaksi memiliki konstanta laju 0,005 min⁻¹ pada 20 °C dan energi aktivasi 40 kJ/mol. Cari konstanta laju k₂ pada 40 °C.

k₁ = 0,005 min⁻¹T₁ = 20 °CT₂ = 40 °CE_a = 40 kJ/molR = 8,314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawaban: m = 9,724 g

Stoikiometri: persamaan setara menghitung partikel, bukan gram. Ubah massa ke mol dengan n = m/M, gunakan koefisien persamaan sebagai perbandingan mol, lalu ubah kembali dengan m = n·M. Dengan dua pereaksi, pereaksi pembatas adalah yang habis lebih dulu dan menentukan banyaknya produk.

Mol setiap pereaksi

n(N₂) = 8/28,02 = 0,2855 mol

n(H₂) = 64/2,016 = 31,75 mol

Pereaksi pembatas

0,2855/1 = 0,2855, 31,75/3 = 10,58 → N₂

Massa produk

n(NH₃) = 0,2855·2 = 0,571 mol

m = 0,571·17,03 = 9,724 g

Jawaban

m = 9,724 g

2.Stoikiometri

Jawaban: Y = 91 %

Hasil teoretis

n(Al) = 24/26,98 = 0,8895 mol

m = 0,8895·2/2·133,33 = 118,6 g

Rendemen persen

Y = 107,9/118,6·100 = 91%

Jawaban

Y = 91%

3.Molaritas & pengenceran

Jawaban: V_water = 450 mL

Molaritas: konsentrasi c = n/V dalam mol/L, dengan n = m/M. Pengenceran menambah pelarut tetapi tidak menambah zat terlarut, sehingga jumlah mol tetap sama: c₁·V₁ = c₂·V₂. Jika dua larutan dari zat terlarut yang sama dicampur, jumlah molnya dijumlahkan, demikian pula volumenya.

Volume larutan stok

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0,05·500/0,5 = 50 mL

Air yang ditambahkan

V_water = 500 − 50 = 450 mL

Jawaban

V_water = 450 mL

4.Molaritas & pengenceran

Jawaban: c = 0,2722 mol/L

Jumlah total

n = 0,25·250 + 0,3·200 = 122,5 mmol

Konsentrasi campuran

c = 122,5/450 = 0,2722 mol/L

Jawaban

c = 0,2722 mol/L

5.Hukum gas ideal

Jawaban: V = 67,08 L

Hukum gas ideal: PV = nRT, dengan n = m/M.

Mol

n = 410/28,01 = 14,64 mol

T = 30 + 273,15 = 303,1 K

Volume

V = nRT/P = 14,64·8,314·303,1/550 = 67,08 L

Jawaban

V = 67,08 L

6.Hukum gas ideal

Jawaban: ρ = 0,6669 kg/m³

Massa jenis gas ideal: ρ = PM/(RT).

Susun ulang hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 160 + 273,15 = 433,1 K

Massa jenis

ρ = 600·4,003/(8,314·433,1) = 0,6669 kg/m³

Jawaban

ρ = 0,6669 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: T_f = 27,53 °C

Kalor dan entalpi: memanaskan suatu zat memerlukan q = m·c·ΔT. Dalam kalorimeter, kalor yang dilepas benda panas sama dengan kalor yang diterima benda dingin. Perubahan entalpi suatu reaksi diperoleh dari entalpi pembentukan: ΔH° = ΣΔH°f(produk) − ΣΔH°f(reaktan), masing-masing dikalikan koefisiennya.

Neraca kalor

150·0,129·(180 − T_f) = 200·4,18·(T_f − 24)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (19,35·180 + 836·24)/(19,35 + 836) = 27,53 °C

Jawaban

T_f = 27,53 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: ΔH° = −3119 kJ

Entalpi reaksi

ΔH° = [4·(−393,5) + 6·(−285,8)] − [2·(−84,7) + 7·0] = −3119 kJ

Jawaban

ΔH° = −3119 kJ

Negatif: reaksi melepaskan kalor (eksoterm).

9.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [H₂] = 0,02139 mol/L

Kesetimbangan kimia: untuk aA + bB ⇌ cC + dD, tetapan kesetimbangannya adalah K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b), menggunakan konsentrasi pada saat setimbang. Tabel ICE (Awal, Perubahan, Kesetimbangan) menghubungkan jumlah awal dengan jumlah saat setimbang melalui satu variabel x, yang dikalikan dengan koefisiennya.

Rumus kesetimbangan

54 = (2x)²/(0,1 − x)²

Tarik akar kuadrat

7,348 = 2x/(0,1 − x) → x = 0,1·7,348/(2 + 7,348) = 0,07861 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[H₂] = 0,1 − x = 0,02139 mol/L

Jawaban

[H₂] = 0,02139 mol/L

10.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [Cl₂] = 0,08956 mol/L

Rumus kesetimbangan

0,05 = x²/(0,25 − x) → x² + 0,05·x − 0,0125 = 0

Selesaikan persamaan kuadrat

x = (−0,05 + √(0,05² + 4·0,0125))/2 = 0,08956 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[Cl₂] = x = 0,08956 mol/L

Jawaban

[Cl₂] = 0,08956 mol/L

11.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 1,946

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asam dan basa kuat terionisasi sempurna. Asam lemah hanya sebagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Larutan penyangga dari asam lemah dan basa konjugasinya mengikuti Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Kesetimbangan

HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L asam terionisasi.

Ka = x²/(0,2 − x) → x = 0,01133 mol/L

pH

pH = −log(0,01133) = 1,946

Jawaban

pH = 1,946

12.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 3,599

pKa

pKa = 4,201

Henderson–Hasselbalch

pH = 4,201 + log(0,05/0,2) = 3,599

Jawaban

pH = 3,599

13.Kinetika reaksi

Jawaban: t = 40 min

Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).

Konsentrasi di akhir

C_A = 1·(1 − 0,8) = 0,2 mol/L

Hukum orde dua terintegrasi

t = (1/C_A − 1/C_A0)/k = (5 − 1)/0,1 = 40 min

Jawaban

t = 40 min

14.Kinetika reaksi

Jawaban: k₂ = 0,01426 min⁻¹

Laju reaksi: untuk reaksi orde satu −dC/dt = kC, jadi C = C₀·e^−kt dan waktu paruh ln 2/k tidak bergantung pada konsentrasi. Untuk reaksi orde dua 1/C = 1/C₀ + kt. Konstanta laju naik terhadap suhu menurut Arrhenius: k = A·e^−Ea/(RT).

Suhu mutlak

T₁ = 293,1 K, T₂ = 313,1 K

Rasio Arrhenius

ln(k₂/k₁) = −(40000/8,314)·(1/313,1 − 1/293,1) = 1,048

k₂ = 0,005·e^1,048 = 0,01426 min⁻¹

Jawaban

k₂ = 0,01426 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry