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

20 g Fe₂O₃ dan 40 g CO bereaksi menurut Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Berapa massa m CO₂ yang dapat terbentuk?

M(Fe₂O₃) = 159,69M(CO) = 28,01M(CO₂) = 44,01 g/mol

m = g

2.StoikiometriSulit

Dalam reaksi Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂, 30 g Fe₂O₃ bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 16,37 g Fe. Tentukan rendemen persen Y.

M(Fe₂O₃) = 159,69 g/molM(Fe) = 55,85 g/molaktual: 16,37 g

Y = %

3.Molaritas & pengenceranSedang

Anda membutuhkan 500 mL larutan 0,25 mol/L dan memiliki larutan stok 1 mol/L. Berapa banyak air V_water yang Anda tambahkan ke larutan stok?

c₁ = 1 mol/Lc₂ = 0,25 mol/LV₂ = 500 mL

V_water = mL

4.Molaritas & pengenceranSulit

Sebanyak 300 mL larutan 0,25 mol/L dicampur dengan 50 mL larutan 0,3 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).

c₁ = 0,25 mol/LV₁ = 300 mLc₂ = 0,3 mol/LV₂ = 50 mL

c = mol/L

5.Hukum gas idealSedang

Tangki 50 L berisi 450 g Ar pada 75 °C. Anggap sebagai gas ideal dan cari tekanan P.

m = 450 gM = 39,95 g/molV = 50 LT = 75 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Hukum gas idealSulit

Sejumlah tetap He berubah dari 400 kPa, 5 L, 35 °C menjadi 300 kPa dan 90 °C. Cari volume baru V₂.

P₁ = 400 kPaV₁ = 5 LT₁ = 35 °CP₂ = 300 kPaT₂ = 90 °C

V₂ = L

7.Kalorimetri & entalpiSedang

Sebuah balok besi bermassa 250 g (c = 0,449 J/(g·°C)) bersuhu 130 °C dijatuhkan ke dalam 250 g air (c = 4,18 J/(g·°C)) bersuhu 20 °C di dalam gelas berinsulasi. Tentukan suhu akhirnya T_f.

m_metal = 250 gc_metal = 0,449 J/(g·°C)T_metal = 130 °Cm_water = 250 gT_water = 20 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSulit

Gunakan entalpi pembentukan standar untuk menentukan kalor q yang dilepaskan ketika 10 g CH₃OH (M = 32,04 g/mol) terbakar sempurna: 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O(l). Nyatakan q sebagai bilangan positif.

ΔH°f(CH₃OH) = −238,7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

q = kJ

9.Kesetimbangan kimiaSedang

Sebanyak 0,5 mol/L H₂ dan 0,5 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 4. Tentukan konsentrasi saat setimbang [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,5 mol/LK_c = 4

[H₂] = mol/L

10.Kesetimbangan kimiaSulit

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0,08 pada suhu reaksi. Sebuah wadah mula-mula hanya berisi 0,5 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 0,5 mol/LK_c = 0,08

[PCl₅] = mol/L

11.pH & larutan penyanggaSedang

Tentukan pH pH larutan asam asetat 0,5 mol/L (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

c = 0,5 mol/LKa = 1,8 × 10⁻⁵

pH =

12.pH & larutan penyanggaSulit

Larutan penyangga 1,00 L berisi 0,1 mol asam hipoklorit dan 0,15 mol basa konjugasinya (Ka = 3 × 10⁻⁸). Ditambahkan 0,05 mol NaOH. Tentukan pH baru pH.

n(HA) = 0,1 moln(A⁻) = 0,15 moln(OH⁻) = 0,05 molKa = 3 × 10⁻⁸

pH =

13.Kinetika reaksiSedang

Reaksi orde satu dalam reaktor batch memiliki k = 0,3 min⁻¹. Berapa lama waktu untuk mencapai konversi 75%? Cari t.

k = 0,3 min⁻¹X = 75 %

t = min

14.Kinetika reaksiSulit

Reaksi orde satu memiliki k = 0,01 min⁻¹ pada 25 °C dan energi aktivasi 50 kJ/mol. Reaktor batch kini dijalankan pada 50 °C selama 30 min. Cari konversi X yang dicapai.

k₁ = 0,01 min⁻¹T₁ = 25 °CE_a = 50 kJ/molT₂ = 50 °Ct = 30 minR = 8,314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawaban: m = 16,54 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(Fe₂O₃) = 20/159,69 = 0,1252 mol

n(CO) = 40/28,01 = 1,428 mol

Pereaksi pembatas

0,1252/1 = 0,1252, 1,428/3 = 0,476 → Fe₂O₃

Massa produk

n(CO₂) = 0,1252·3 = 0,3757 mol

m = 0,3757·44,01 = 16,54 g

Jawaban

m = 16,54 g

2.Stoikiometri

Jawaban: Y = 78,01 %

Hasil teoretis

n(Fe₂O₃) = 30/159,69 = 0,1879 mol

m = 0,1879·2/1·55,85 = 20,98 g

Rendemen persen

Y = 16,37/20,98·100 = 78,01%

Jawaban

Y = 78,01%

3.Molaritas & pengenceran

Jawaban: V_water = 375 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 = 0,25·500/1 = 125 mL

Air yang ditambahkan

V_water = 500 − 125 = 375 mL

Jawaban

V_water = 375 mL

4.Molaritas & pengenceran

Jawaban: c = 0,2571 mol/L

Jumlah total

n = 0,25·300 + 0,3·50 = 90 mmol

Konsentrasi campuran

c = 90/350 = 0,2571 mol/L

Jawaban

c = 0,2571 mol/L

5.Hukum gas ideal

Jawaban: P = 652,1 kPa

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

Mol

n = m/M = 450/39,95 = 11,26 mol

T = 75 + 273,15 = 348,1 K

Tekanan

P = nRT/V = 11,26·8,314·348,1/0,05 = 652,1 kPa

Jawaban

P = 652,1 kPa

6.Hukum gas ideal

Jawaban: V₂ = 7,857 L

Hukum gas gabungan: untuk jumlah gas ideal yang tetap, P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂.

Suhu mutlak

T₁ = 308,1 K, T₂ = 363,1 K

Hukum gas gabungan

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 5·(400/300)·(363,1/308,1) = 7,857 L

Jawaban

V₂ = 7,857 L

7.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: T_f = 30,67 °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

250·0,449·(130 − T_f) = 250·4,18·(T_f − 20)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (112,3·130 + 1045·20)/(112,3 + 1045) = 30,67 °C

Jawaban

T_f = 30,67 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: q = 226,7 kJ

Entalpi reaksi

ΔH° = [2·(−393,5) + 4·(−285,8)] − [2·(−238,7) + 3·0] = −1453 kJ

Kalor untuk massa yang diberikan

n = 10/32,04 = 0,3121 mol

q = n·|ΔH°/2| = 0,3121·726,4 = 226,7 kJ

Jawaban

q = 226,7 kJ

9.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [H₂] = 0,25 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

4 = (2x)²/(0,5 − x)²

Tarik akar kuadrat

2 = 2x/(0,5 − x) → x = 0,5·2/(2 + 2) = 0,25 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[H₂] = 0,5 − x = 0,25 mol/L

Jawaban

[H₂] = 0,25 mol/L

10.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [PCl₅] = 0,336 mol/L

Rumus kesetimbangan

0,08 = x²/(0,5 − x) → x² + 0,08·x − 0,04 = 0

Selesaikan persamaan kuadrat

x = (−0,08 + √(0,08² + 4·0,04))/2 = 0,164 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[PCl₅] = 0,5 − 0,164 = 0,336 mol/L

Jawaban

[PCl₅] = 0,336 mol/L

11.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 2,524

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/(0,5 − x) → x = 0,002991 mol/L

pH

pH = −log(0,002991) = 2,524

Jawaban

pH = 2,524

12.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 8,125

Penetralan

n(HA) = 0,1 − 0,05 = 0,05 mol

n(A⁻) = 0,15 + 0,05 = 0,2 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 7,523 + log(0,2/0,05) = 8,125

Jawaban

pH = 8,125

13.Kinetika reaksi

Jawaban: t = 4,621 min

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).

Konversi dan konsentrasi

C/C₀ = 1 − X = 0,25

Selesaikan untuk waktu

t = −ln(1 − X)/k = −ln(0,25)/0,3 = 4,621 min

Jawaban

t = 4,621 min

14.Kinetika reaksi

Jawaban: X = 76,03 %

Reaction rates: for a first-order reaction −dC/dt = kC, so C = C₀·e^−kt and the half-life ln 2/k does not depend on concentration. For a second-order reaction 1/C = 1/C₀ + kt. The rate constant rises with temperature following Arrhenius: k = A·e^−Ea/(RT).

Konstanta laju pada suhu baru

T₁ = 298,1 K, T₂ = 323,1 K

k₂ = 0,01·e^{−(50000/8,314)·(1/323,1 − 1/298,1)} = 0,04761 min⁻¹

Konversi

X = 1 − e^{−0,04761·30} = 1 − 0,2397 = 76,03 %

Jawaban

X = 76,03 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry