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

24 g C₃H₈ dan 48 g O₂ bertindak balas mengikut C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O. Berapakah jisim m bagi CO₂ yang boleh terbentuk?

M(C₃H₈) = 44.1M(O₂) = 32M(CO₂) = 44.01 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas 2H₂ + O₂ → 2H₂O, 12 g H₂ bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 66.5 g H₂O dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(H₂) = 2.016 g/molM(H₂O) = 18.02 g/molsebenar: 66.5 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 100 mL larutan 0.2 mol/L dan mempunyai larutan stok 1.5 mol/L. Berapakah isi padu V₁ larutan stok yang anda perlukan?

c₁ = 1.5 mol/Lc₂ = 0.2 mol/LV₂ = 100 mL

V₁ = mL

4.Molariti & pencairanSukar

300 mL larutan 0.2 mol/L dicampurkan dengan 500 mL larutan 3 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.2 mol/LV₁ = 300 mLc₂ = 3 mol/LV₂ = 500 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Berapakah isi padu V yang diduduki oleh 320 g He pada 300 kPa dan 55 °C? Anggap ia gas unggul.

m = 320 gM = 4.003 g/molP = 300 kPaT = 55 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas unggulSukar

Cari ketumpatan ρ bagi N₂ pada 400 kPa dan 60 °C, dengan menganggapnya gas unggul.

M = 28.01 g/molP = 400 kPaT = 60 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah kuprum 250 g (c = 0.385 J/(g·°C)) pada 170 °C dijatuhkan ke dalam 250 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 24 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 250 gc_metal = 0.385 J/(g·°C)T_metal = 170 °Cm_water = 250 gT_water = 24 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSukar

Gunakan entalpi pembentukan piawai untuk mencari ΔH° bagi tindak balas 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.Keseimbangan kimiaSederhana

0.4 mol/L H₂ dan 0.4 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 54. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.4 mol/LK_c = 54

[HI] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.2 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 1.5 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 1.5 mol/LK_c = 0.2

[Cl₂] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid benzoik 0.25 mol/L (Ka = 6.3 × 10⁻⁵).

c = 0.25 mol/LKa = 6.3 × 10⁻⁵

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal mengandungi asid benzoik 0.5 mol/L dan 0.2 mol/L garam natriumnya. Ka = 6.3 × 10⁻⁵. Cari pH pH penimbal itu.

[HA] = 0.5[A⁻] = 0.2Ka = 6.3 × 10⁻⁵

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat kedua (−r_A = k·C_A²) mempunyai k = 0.05 L/(mol·min) dan kepekatan awal 0.8 mol/L. Cari separuh hayat pertamanya t_½.

k = 0.05 L/(mol·min)C_A0 = 0.8 mol/L

t_½ = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas mempunyai pemalar kadar 0.02 min⁻¹ pada 30 °C dan tenaga pengaktifan 55 kJ/mol. Cari pemalar kadar k₂ pada 50 °C.

k₁ = 0.02 min⁻¹T₁ = 30 °CT₂ = 50 °CE_a = 55 kJ/molR = 8.314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 39.61 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(C₃H₈) = 24/44.1 = 0.5442 mol

n(O₂) = 48/32 = 1.5 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.5442/1 = 0.5442, 1.5/5 = 0.3 → O₂

Jisim hasil

n(CO₂) = 0.3·3 = 0.9 mol

m = 0.9·44.01 = 39.61 g

Jawapan

m = 39.61 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 62 %

Hasil teori

n(H₂) = 12/2.016 = 5.952 mol

m = 5.952·2/2·18.02 = 107.3 g

Hasil peratusan

Y = 66.5/107.3·100 = 62%

Jawapan

Y = 62%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V₁ = 13.33 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 = 0.2·100/1.5 = 13.33 mL

Jawapan

V₁ = 13.33 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 1.95 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.2·300 + 3·500 = 1560 mmol

Kepekatan campuran

c = 1560/800 = 1.95 mol/L

Jawapan

c = 1.95 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: V = 727 L

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

Mol

n = 320/4.003 = 79.94 mol

T = 55 + 273.15 = 328.1 K

Isi padu

V = nRT/P = 79.94·8.314·328.1/300 = 727 L

Jawapan

V = 727 L

6.Hukum gas unggul

Jawapan: ρ = 4.045 kg/m³

Ketumpatan gas unggul: ρ = PM/(RT).

Susun semula hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 60 + 273.15 = 333.1 K

Ketumpatan

ρ = 400·28.01/(8.314·333.1) = 4.045 kg/m³

Jawapan

ρ = 4.045 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 36.31 °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

250·0.385·(170 − T_f) = 250·4.18·(T_f − 24)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (96.25·170 + 1045·24)/(96.25 + 1045) = 36.31 °C

Jawapan

T_f = 36.31 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: ΔH° = −2802 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [6·(−393.5) + 6·(−285.8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

Jawapan

ΔH° = −2802 kJ

Negatif: tindak balas membebaskan haba (eksotermik).

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [HI] = 0.6288 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

54 = (2x)²/(0.4 − x)²

Ambil punca kuasa dua

7.348 = 2x/(0.4 − x) → x = 0.4·7.348/(2 + 7.348) = 0.3144 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 0.6288 mol/L

Jawapan

[HI] = 0.6288 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [Cl₂] = 0.4568 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.2 = x²/(1.5 − x) → x² + 0.2·x − 0.3 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.2 + √(0.2² + 4·0.3))/2 = 0.4568 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[Cl₂] = x = 0.4568 mol/L

Jawapan

[Cl₂] = 0.4568 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.405

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/(0.25 − x) → x = 0.003937 mol/L

pH

pH = −log(0.003937) = 2.405

Jawapan

pH = 2.405

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 3.803

pKa

pKa = 4.201

Henderson–Hasselbalch

pH = 4.201 + log(0.2/0.5) = 3.803

Jawapan

pH = 3.803

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t_½ = 25 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).

Separuh hayat peringkat kedua

t_½ = 1/(k·C_A0) = 1/(0.05·0.8) = 25 min

Jawapan

t_½ = 25 min

Setiap separuh hayat berikutnya dua kali lebih panjang, kerana C₀ telah menjadi separuh.

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: k₂ = 0.07719 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 = 303.1 K, T₂ = 323.1 K

Nisbah Arrhenius

ln(k₂/k₁) = −(55000/8.314)·(1/323.1 − 1/303.1) = 1.351

k₂ = 0.02·e^1.351 = 0.07719 min⁻¹

Jawapan

k₂ = 0.07719 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry