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

4 g Fe₂O₃ dan 24 g CO bereaksi menurut Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Berapa massa m Fe yang dapat terbentuk?

M(Fe₂O₃) = 159,69M(CO) = 28,01M(Fe) = 55,85 g/mol

m = g

2.StoikiometriSulit

Dalam reaksi CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, 12 g CH₄ bereaksi sempurna (pereaksi lain berlebih) dan diperoleh 27 g CO₂. Tentukan rendemen persen Y.

M(CH₄) = 16,04 g/molM(CO₂) = 44,01 g/molaktual: 27 g

Y = %

3.Molaritas & pengenceranSedang

Anda membutuhkan 250 mL larutan 0,25 mol/L dan memiliki larutan stok 3 mol/L. Berapa banyak air V_water yang Anda tambahkan ke larutan stok?

c₁ = 3 mol/Lc₂ = 0,25 mol/LV₂ = 250 mL

V_water = mL

4.Molaritas & pengenceranSulit

Sebanyak 50 mL larutan 1 mol/L dicampur dengan 400 mL larutan 0,1 mol/L dari zat yang sama. Tentukan konsentrasi c campuran tersebut (volume dianggap aditif).

c₁ = 1 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 0,1 mol/LV₂ = 400 mL

c = mol/L

5.Hukum gas idealSedang

Berapa volume V yang ditempati 420 g CO₂ pada 100 kPa dan 90 °C? Anggap sebagai gas ideal.

m = 420 gM = 44,01 g/molP = 100 kPaT = 90 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas idealSulit

Sejumlah tetap Ar berubah dari 100 kPa, 10 L, 25 °C menjadi 500 kPa dan 110 °C. Cari volume baru V₂.

P₁ = 100 kPaV₁ = 10 LT₁ = 25 °CP₂ = 500 kPaT₂ = 110 °C

V₂ = L

7.Kalorimetri & entalpiSedang

Sebuah balok timbal bermassa 200 g (c = 0,129 J/(g·°C)) bersuhu 160 °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 = 200 gc_metal = 0,129 J/(g·°C)T_metal = 160 °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 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O(l).

ΔH°f(C₃H₈) = −103,8 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.Kesetimbangan kimiaSedang

Sebanyak 0,8 mol/L H₂ dan 0,8 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam wadah dan bereaksi: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 16. Tentukan konsentrasi saat setimbang [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,8 mol/LK_c = 16

[H₂] = mol/L

10.Kesetimbangan kimiaSulit

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0,1 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 = 0,1

[Cl₂] = mol/L

11.pH & larutan penyanggaSedang

Tentukan pH pH larutan asam benzoat 0,5 mol/L (Ka = 6,3 × 10⁻⁵).

c = 0,5 mol/LKa = 6,3 × 10⁻⁵

pH =

12.pH & larutan penyanggaSulit

Sebuah larutan penyangga berisi 0,25 mol/L asam fluorida dan 0,8 mol/L garam natriumnya. Ka = 0,00068. Tentukan pH pH larutan penyangga.

[HA] = 0,25[A⁻] = 0,8Ka = 0,00068

pH =

13.Kinetika reaksiSedang

Reaksi orde satu dalam reaktor batch memiliki k = 0,01 min⁻¹. Berapa lama waktu untuk mencapai konversi 99%? Cari t.

k = 0,01 min⁻¹X = 99 %

t = min

14.Kinetika reaksiSulit

Reaksi orde satu memiliki k = 0,01 min⁻¹ pada 20 °C dan energi aktivasi 50 kJ/mol. Reaktor batch kini dijalankan pada 50 °C selama 45 min. Cari konversi X yang dicapai.

k₁ = 0,01 min⁻¹T₁ = 20 °CE_a = 50 kJ/molT₂ = 50 °Ct = 45 minR = 8,314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawaban: m = 2,798 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) = 4/159,69 = 0,02505 mol

n(CO) = 24/28,01 = 0,8568 mol

Pereaksi pembatas

0,02505/1 = 0,02505, 0,8568/3 = 0,2856 → Fe₂O₃

Massa produk

n(Fe) = 0,02505·2 = 0,0501 mol

m = 0,0501·55,85 = 2,798 g

Jawaban

m = 2,798 g

2.Stoikiometri

Jawaban: Y = 82 %

Hasil teoretis

n(CH₄) = 12/16,04 = 0,7481 mol

m = 0,7481·1/1·44,01 = 32,93 g

Rendemen persen

Y = 27/32,93·100 = 82%

Jawaban

Y = 82%

3.Molaritas & pengenceran

Jawaban: V_water = 229,2 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 = 0,25·250/3 = 20,83 mL

Air yang ditambahkan

V_water = 250 − 20,83 = 229,2 mL

Jawaban

V_water = 229,2 mL

4.Molaritas & pengenceran

Jawaban: c = 0,2 mol/L

Jumlah total

n = 1·50 + 0,1·400 = 90 mmol

Konsentrasi campuran

c = 90/450 = 0,2 mol/L

Jawaban

c = 0,2 mol/L

5.Hukum gas ideal

Jawaban: V = 288,1 L

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

Mol

n = 420/44,01 = 9,543 mol

T = 90 + 273,15 = 363,1 K

Volume

V = nRT/P = 9,543·8,314·363,1/100 = 288,1 L

Jawaban

V = 288,1 L

6.Hukum gas ideal

Jawaban: V₂ = 2,57 L

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

Suhu mutlak

T₁ = 298,1 K, T₂ = 383,1 K

Hukum gas gabungan

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 10·(100/500)·(383,1/298,1) = 2,57 L

Jawaban

V₂ = 2,57 L

7.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: T_f = 20,45 °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

200·0,129·(160 − T_f) = 250·4,18·(T_f − 17)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (25,8·160 + 1045·17)/(25,8 + 1045) = 20,45 °C

Jawaban

T_f = 20,45 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawaban: ΔH° = −2220 kJ

Entalpi reaksi

ΔH° = [3·(−393,5) + 4·(−285,8)] − [1·(−103,8) + 5·0] = −2220 kJ

Jawaban

ΔH° = −2220 kJ

Negatif: reaksi melepaskan kalor (eksoterm).

9.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [H₂] = 0,2667 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

16 = (2x)²/(0,8 − x)²

Tarik akar kuadrat

4 = 2x/(0,8 − x) → x = 0,8·4/(2 + 4) = 0,5333 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[H₂] = 0,8 − x = 0,2667 mol/L

Jawaban

[H₂] = 0,2667 mol/L

10.Kesetimbangan kimia

Jawaban: [Cl₂] = 0,1158 mol/L

Rumus kesetimbangan

0,1 = x²/(0,25 − x) → x² + 0,1·x − 0,025 = 0

Selesaikan persamaan kuadrat

x = (−0,1 + √(0,1² + 4·0,025))/2 = 0,1158 mol/L

Konsentrasi saat setimbang

[Cl₂] = x = 0,1158 mol/L

Jawaban

[Cl₂] = 0,1158 mol/L

11.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 2,253

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 = 0,005581 mol/L

pH

pH = −log(0,005581) = 2,253

Jawaban

pH = 2,253

12.pH & larutan penyangga

Jawaban: pH = 3,673

pKa

pKa = 3,167

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,167 + log(0,8/0,25) = 3,673

Jawaban

pH = 3,673

13.Kinetika reaksi

Jawaban: t = 460,5 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)/0,01 = 460,5 min

Jawaban

t = 460,5 min

14.Kinetika reaksi

Jawaban: X = 95,13 %

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 = 293,1 K, T₂ = 323,1 K

k₂ = 0,01·e^{−(50000/8,314)·(1/323,1 − 1/293,1)} = 0,06716 min⁻¹

Konversi

X = 1 − e^{−0,06716·45} = 1 − 0,04869 = 95,13 %

Jawaban

X = 95,13 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry