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

6 g CH₄ dan 16 g O₂ bereaksi menurut CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Berapa massa m CO₂ yang dapat terbentuk?

M(CH₄) = 16,04M(O₂) = 32M(CO₂) = 44,01 g/mol

m = g

2.StoikiometriSulit

Dalam reaksi C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O, 6 g C₃H₈ bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 13,47 g CO₂. Tentukan rendemen persen Y.

M(C₃H₈) = 44,1 g/molM(CO₂) = 44,01 g/molaktual: 13,47 g

Y = %

3.Molaritas & pengenceranSedang

Anda membutuhkan 100 mL larutan 0,5 mol/L dan memiliki larutan stok 2,5 mol/L. Berapa banyak air V_water yang Anda tambahkan ke larutan stok?

c₁ = 2,5 mol/Lc₂ = 0,5 mol/LV₂ = 100 mL

V_water = mL

4.Molaritas & pengenceranSulit

Sebanyak 150 mL larutan 0,8 mol/L dicampur dengan 50 mL larutan 0,3 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).

c₁ = 0,8 mol/LV₁ = 150 mLc₂ = 0,3 mol/LV₂ = 50 mL

c = mol/L

5.Hukum gas idealSedang

Berapa volume V yang ditempati 140 g CO₂ pada 700 kPa dan 40 °C? Anggap sebagai gas ideal.

m = 140 gM = 44,01 g/molP = 700 kPaT = 40 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas idealSulit

Cari massa jenis ρ CO₂ pada 900 kPa dan 60 °C, dengan menganggapnya gas ideal.

M = 44,01 g/molP = 900 kPaT = 60 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSedang

Sebuah balok timbal bermassa 50 g (c = 0,129 J/(g·°C)) bersuhu 150 °C dijatuhkan ke dalam 250 g air (c = 4,18 J/(g·°C)) bersuhu 17 °C di dalam gelas berinsulasi. Tentukan suhu akhirnya T_f.

m_metal = 50 gc_metal = 0,129 J/(g·°C)T_metal = 150 °Cm_water = 250 gT_water = 17 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSulit

Gunakan entalpi pembentukan standar untuk menentukan ΔH° reaksi C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l).

ΔH°f(C₆H₁₂O₆) = −1274 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.Kesetimbangan kimiaSedang

Sebanyak 0,4 mol/L H₂ dan 0,4 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 50. Tentukan konsentrasi saat setimbang [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,4 mol/LK_c = 50

[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 0,4 mol/L PCl₅. Tentukan konsentrasi saat setimbang [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 0,4 mol/LK_c = 0,05

[PCl₅] = mol/L

11.pH & larutan penyanggaSedang

Tentukan pH pH larutan asam fluorida 0,1 mol/L (Ka = 0,00068).

c = 0,1 mol/LKa = 0,00068

pH =

12.pH & larutan penyanggaSulit

Sebuah larutan penyangga berisi 0,5 mol/L asam hipoklorit dan 0,2 mol/L garam natriumnya. Ka = 3 × 10⁻⁸. Tentukan pH pH larutan penyangga.

[HA] = 0,5[A⁻] = 0,2Ka = 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 99%? Cari t.

k = 0,3 min⁻¹X = 99 %

t = min

14.Kinetika reaksiSulit

Reaksi orde satu memiliki k = 0,005 min⁻¹ pada 25 °C dan energi aktivasi 80 kJ/mol. Reaktor batch kini dijalankan pada 40 °C selama 45 min. Cari konversi X yang dicapai.

k₁ = 0,005 min⁻¹T₁ = 25 °CE_a = 80 kJ/molT₂ = 40 °Ct = 45 minR = 8,314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawaban: m = 11 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(CH₄) = 6/16,04 = 0,3741 mol

n(O₂) = 16/32 = 0,5 mol

Pereaksi pembatas

0,3741/1 = 0,3741, 0,5/2 = 0,25 → O₂

Massa produk

n(CO₂) = 0,25·1 = 0,25 mol

m = 0,25·44,01 = 11 g

Jawaban

m = 11 g

2.Stoikiometri

Jawaban: Y = 74,99 %

Hasil teoretis

n(C₃H₈) = 6/44,1 = 0,1361 mol

m = 0,1361·3/1·44,01 = 17,96 g

Rendemen persen

Y = 13,47/17,96·100 = 74,99%

Jawaban

Y = 74,99%

3.Molaritas & pengenceran

Jawaban: V_water = 80 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 = 0,5·100/2,5 = 20 mL

Air yang ditambahkan

V_water = 100 − 20 = 80 mL

Jawaban

V_water = 80 mL

4.Molaritas & pengenceran

Jawaban: c = 0,675 mol/L

Jumlah total

n = 0,8·150 + 0,3·50 = 135 mmol

Konsentrasi campuran

c = 135/200 = 0,675 mol/L

Jawaban

c = 0,675 mol/L

5.Hukum gas ideal

Jawaban: V = 11,83 L

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

Mol

n = 140/44,01 = 3,181 mol

T = 40 + 273,15 = 313,1 K

Volume

V = nRT/P = 3,181·8,314·313,1/700 = 11,83 L

Jawaban

V = 11,83 L

6.Hukum gas ideal

Jawaban: ρ = 14,3 kg/m³

Massa jenis gas ideal: ρ = PM/(RT).

Susun ulang hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 60 + 273,15 = 333,1 K

Massa jenis

ρ = 900·44,01/(8,314·333,1) = 14,3 kg/m³

Jawaban

ρ = 14,3 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: T_f = 17,82 °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

50·0,129·(150 − T_f) = 250·4,18·(T_f − 17)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (6,45·150 + 1045·17)/(6,45 + 1045) = 17,82 °C

Jawaban

T_f = 17,82 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: ΔH° = −2802 kJ

Entalpi reaksi

ΔH° = [6·(−393,5) + 6·(−285,8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

Jawaban

ΔH° = −2802 kJ

Negatif: reaksi melepaskan kalor (eksoterm).

9.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [H₂] = 0,08819 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

50 = (2x)²/(0,4 − x)²

Tarik akar kuadrat

7,071 = 2x/(0,4 − x) → x = 0,4·7,071/(2 + 7,071) = 0,3118 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[H₂] = 0,4 − x = 0,08819 mol/L

Jawaban

[H₂] = 0,08819 mol/L

10.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [PCl₅] = 0,2814 mol/L

Rumus kesetimbangan

0,05 = x²/(0,4 − x) → x² + 0,05·x − 0,02 = 0

Selesaikan persamaan kuadrat

x = (−0,05 + √(0,05² + 4·0,02))/2 = 0,1186 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[PCl₅] = 0,4 − 0,1186 = 0,2814 mol/L

Jawaban

[PCl₅] = 0,2814 mol/L

11.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 2,102

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/(0,1 − x) → x = 0,007913 mol/L

pH

pH = −log(0,007913) = 2,102

Jawaban

pH = 2,102

12.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 7,125

pKa

pKa = 7,523

Henderson–Hasselbalch

pH = 7,523 + log(0,2/0,5) = 7,125

Jawaban

pH = 7,125

13.Kinetika reaksi

Jawaban: t = 15,35 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 = 0,01

Selesaikan untuk waktu

t = −ln(1 − X)/k = −ln(0,01)/0,3 = 15,35 min

Jawaban

t = 15,35 min

14.Kinetika reaksi

Jawaban: X = 65,21 %

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 = 313,1 K

k₂ = 0,005·e^{−(80000/8,314)·(1/313,1 − 1/298,1)} = 0,02346 min⁻¹

Konversi

X = 1 − e^{−0,02346·45} = 1 − 0,3479 = 65,21 %

Jawaban

X = 65,21 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry