Kimia Am: pek ulang kaji kilat

Lembaran formula, langkah kaedah utama untuk setiap topik dan 14 soalan latihan, dengan penyelesaian penuh di bahagian belakang.

Soalan baharu Kembali ke kursus

Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.

1Formula dan kaedah

Stoikiometri

Mol: n = m/M
Kepekatan: c = n/V
Nisbah mol: gunakan pekali persamaan seimbang
Bahan tindak balas pengehad: yang habis dahulu
Hasil peratusan: sebenar / teori × 100%

Kaedah

Tulis dan seimbangkan persamaan kimia.
Tukar jisim yang diberi kepada mol: n = m/M.
Gunakan pekali sebagai nisbah mol untuk mencari mol bahan yang anda mahu.
Tukar balik kepada jisim dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, cari bahan tindak balas pengehad dahulu.

Molariti & pencairan

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

Kaedah

Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M.
Tukar isi padu kepada liter.
Molariti c = n/V dalam mol/L.
Untuk pencairan, mol kekal sama: c₁V₁ = c₂V₂.

Hukum gas unggul

Hukum gas unggul: pV = nRT
Pemalar 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

Haba: q = m·c·ΔT
Air: c = 4.18 J/(g·°C)
Kalorimeter: haba hilang = haba diperoleh
Entalpi tindak balas: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

Keseimbangan kimia

Pemalar keseimbangan: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
Jadual ICE: Awal, Perubahan (×pekali), Keseimbangan
Kuadratik: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Kaedah

Tulis K_c dengan hasil di atas bahan tindak balas, setiap satu dinaikkan kepada kuasa pekalinya.
Sediakan jadual ICE: Awal, Perubahan (dalam langkah x darab pekali), Keseimbangan.
Masukkan ungkapan keseimbangan ke dalam K_c dan selesaikan untuk x.
Semak sama ada x cukup kecil untuk anggaran; jika tidak, selesaikan kuadratik.

pH & penimbal

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Asid lemah: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
Penimbal: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
Pencairan: c₁V₁ = c₂V₂

Kaedah

Tentukan sama ada asid atau bes itu kuat (terdisosiasi sepenuhnya) atau lemah.
Asid kuat: [H⁺] sama dengan kepekatannya. Bes kuat: cari [OH⁻] dahulu.
Asid lemah: selesaikan K_a = x²/(c − x) untuk x = [H⁺].
pH = −log[H⁺], dan pH + pOH = 14 pada 25 °C.

Kinetik tindak balas

Peringkat pertama: ln(C_A/C_A0) = −kt
Separuh hayat (peringkat pertama): t_½ = ln 2/k
Peringkat kedua: 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)

2Soalan latihan

1.StoikiometriSederhana

8 g Al dan 24 g Cl₂ bertindak balas mengikut 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃. Berapakah jisim m bagi AlCl₃ yang boleh terbentuk?

M(Al) = 26.98M(Cl₂) = 70.9M(AlCl₃) = 133.33 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃, 24 g Al bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 73.53 g AlCl₃ dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(Al) = 26.98 g/molM(AlCl₃) = 133.33 g/molsebenar: 73.53 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 200 mL larutan 0.05 mol/L dan mempunyai larutan stok 1 mol/L. Berapa banyak air V_water yang anda tambah kepada larutan stok?

c₁ = 1 mol/Lc₂ = 0.05 mol/LV₂ = 200 mL

V_water = mL

4.Molariti & pencairanSukar

250 mL larutan 0.25 mol/L dicampurkan dengan 200 mL larutan 3 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.25 mol/LV₁ = 250 mLc₂ = 3 mol/LV₂ = 200 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Satu tangki 50 L mengandungi 170 g Ar pada 5 °C. Anggap ia gas unggul dan cari tekanan P.

m = 170 gM = 39.95 g/molV = 50 LT = 5 °CR = 8.314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Hukum gas unggulSukar

Jumlah O₂ yang tetap berubah daripada 400 kPa, 10 L, 15 °C kepada 650 kPa dan 150 °C. Cari isi padu baharu V₂.

P₁ = 400 kPaV₁ = 10 LT₁ = 15 °CP₂ = 650 kPaT₂ = 150 °C

V₂ = L

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah zink 100 g (c = 0.388 J/(g·°C)) pada 200 °C dijatuhkan ke dalam 300 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 18 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 100 gc_metal = 0.388 J/(g·°C)T_metal = 200 °Cm_water = 300 gT_water = 18 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSukar

Gunakan entalpi pembentukan piawai untuk mencari haba q yang dibebaskan apabila 250 g CH₄ (M = 16.04 g/mol) terbakar sepenuhnya: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l). Berikan q sebagai nombor positif.

ΔH°f(CH₄) = −74.8 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

q = kJ

9.Keseimbangan kimiaSederhana

0.8 mol/L H₂ dan 0.8 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 4. Cari kepekatan keseimbangan [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.8 mol/LK_c = 4

[H₂] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.01 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.1 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0.1 mol/LK_c = 0.01

[Cl₂] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid laktik 0.05 mol/L (Ka = 0.00014).

c = 0.05 mol/LKa = 0.00014

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal mengandungi asid hidrofluorik 0.1 mol/L dan 0.1 mol/L garam natriumnya. Ka = 0.00068. Cari pH pH penimbal itu.

[HA] = 0.1[A⁻] = 0.1Ka = 0.00068

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat sifar mempunyai k = 0.04 mol/(L·min) dan bermula pada 1 mol/L. Berapa lamakah masa yang diambil untuk mencapai penukaran 80%? Cari t.

k = 0.04 mol/(L·min)C_A0 = 1 mol/LX = 80 %

t = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas mempunyai pemalar kadar 0.05 min⁻¹ pada 40 °C dan tenaga pengaktifan 120 kJ/mol. Cari pemalar kadar k₂ pada 60 °C.

k₁ = 0.05 min⁻¹T₁ = 40 °CT₂ = 60 °CE_a = 120 kJ/molR = 8.314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 30.09 g

Stoikiometri: persamaan seimbang mengira zarah, bukan gram. Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M, gunakan pekali persamaan sebagai nisbah mol, kemudian tukar balik dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, bahan tindak balas pengehad ialah yang habis dahulu dan menentukan berapa banyak hasil terbentuk.

Mol setiap bahan tindak balas

n(Al) = 8/26.98 = 0.2965 mol

n(Cl₂) = 24/70.9 = 0.3385 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.2965/2 = 0.1483, 0.3385/3 = 0.1128 → Cl₂

Jisim hasil

n(AlCl₃) = 0.1128·2 = 0.2257 mol

m = 0.2257·133.33 = 30.09 g

Jawapan

m = 30.09 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 62 %

Hasil teori

n(Al) = 24/26.98 = 0.8895 mol

m = 0.8895·2/2·133.33 = 118.6 g

Hasil peratusan

Y = 73.53/118.6·100 = 62%

Jawapan

Y = 62%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V_water = 190 mL

Molariti: kepekatan c = n/V dalam mol/L, dengan n = m/M. Pencairan menambah pelarut tetapi bukan zat terlarut, jadi bilangan mol kekal sama: c₁·V₁ = c₂·V₂. Apabila dua larutan zat terlarut yang sama dicampurkan, mol ditambah dan begitu juga isi padu.

Isi padu larutan stok

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0.05·200/1 = 10 mL

Air untuk ditambah

V_water = 200 − 10 = 190 mL

Jawapan

V_water = 190 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 1.472 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.25·250 + 3·200 = 662.5 mmol

Kepekatan campuran

c = 662.5/450 = 1.472 mol/L

Jawapan

c = 1.472 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: P = 196.8 kPa

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

Mol

n = m/M = 170/39.95 = 4.255 mol

T = 5 + 273.15 = 278.1 K

Tekanan

P = nRT/V = 4.255·8.314·278.1/0.05 = 196.8 kPa

Jawapan

P = 196.8 kPa

6.Hukum gas unggul

Jawapan: V₂ = 9.037 L

Hukum gas gabungan: bagi jumlah gas unggul yang tetap, P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂.

Suhu mutlak

T₁ = 288.1 K, T₂ = 423.1 K

Hukum gas gabungan

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 10·(400/650)·(423.1/288.1) = 9.037 L

Jawapan

V₂ = 9.037 L

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 23.46 °C

Haba dan entalpi: memanaskan sesuatu bahan memerlukan q = m·c·ΔT. Dalam kalorimeter, haba yang hilang oleh objek panas sama dengan haba yang diperoleh objek sejuk. Perubahan entalpi sesuatu tindak balas diperoleh daripada entalpi pembentukan: ΔH° = ΣΔH°f(hasil) − ΣΔH°f(bahan tindak balas), setiap satu didarab dengan pekalinya.

Imbangan haba

100·0.388·(200 − T_f) = 300·4.18·(T_f − 18)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (38.8·200 + 1254·18)/(38.8 + 1254) = 23.46 °C

Jawapan

T_f = 23.46 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: q = 13876 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [1·(−393.5) + 2·(−285.8)] − [1·(−74.8) + 2·0] = −890.3 kJ

Haba untuk jisim yang diberi

n = 250/16.04 = 15.59 mol

q = n·|ΔH°/1| = 15.59·890.3 = 13876 kJ

Jawapan

q = 13876 kJ

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [H₂] = 0.4 mol/L

Keseimbangan kimia: bagi aA + bB ⇌ cC + dD, pemalar keseimbangan ialah K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b), menggunakan kepekatan pada keseimbangan. Jadual ICE (Awal, Perubahan, Keseimbangan) menghubungkan jumlah permulaan dengan jumlah keseimbangan melalui satu nilai tidak diketahui x, diskalakan oleh pekali.

Ungkapan keseimbangan

4 = (2x)²/(0.8 − x)²

Ambil punca kuasa dua

2 = 2x/(0.8 − x) → x = 0.8·2/(2 + 2) = 0.4 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[H₂] = 0.8 − x = 0.4 mol/L

Jawapan

[H₂] = 0.4 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [Cl₂] = 0.02702 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.01 = x²/(0.1 − x) → x² + 0.01·x − 0.001 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.01 + √(0.01² + 4·0.001))/2 = 0.02702 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[Cl₂] = x = 0.02702 mol/L

Jawapan

[Cl₂] = 0.02702 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.589

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] dan pOH = −log₁₀[OH⁻], dengan pH + pOH = 14 pada 25 °C. Asid dan bes kuat mengion sepenuhnya. Asid lemah hanya sebahagian: Ka = x²/(c − x), dengan x = [H₃O⁺]. Penimbal asid lemah dan bes konjugatnya mengikut Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Keseimbangan

HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L asid mengion.

Ka = x²/(0.05 − x) → x = 0.002577 mol/L

pH

pH = −log(0.002577) = 2.589

Jawapan

pH = 2.589

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 3.167

pKa

pKa = 3.167

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.167 + log(0.1/0.1) = 3.167

Jawapan

pH = 3.167

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t = 20 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).

Jumlah yang ditukar

C_A0·X = 1·0.8 = 0.8 mol/L

Masa

t = C_A0·X/k = 0.8/0.04 = 20 min

Jawapan

t = 20 min

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: k₂ = 0.7955 min⁻¹

Kadar tindak balas: bagi tindak balas peringkat pertama −dC/dt = kC, jadi C = C₀·e^−kt dan separuh hayat ln 2/k tidak bergantung pada kepekatan. Bagi tindak balas peringkat kedua 1/C = 1/C₀ + kt. Pemalar kadar meningkat dengan suhu mengikut Arrhenius: k = A·e^−Ea/(RT).

Suhu mutlak

T₁ = 313.1 K, T₂ = 333.1 K

Nisbah Arrhenius

ln(k₂/k₁) = −(120000/8.314)·(1/333.1 − 1/313.1) = 2.767

k₂ = 0.05·e^2.767 = 0.7955 min⁻¹

Jawapan

k₂ = 0.7955 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry