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 Fe₂O₃ dan 20 g CO bertindak balas mengikut Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Berapakah jisim m bagi CO₂ yang boleh terbentuk?

M(Fe₂O₃) = 159.69M(CO) = 28.01M(CO₂) = 44.01 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂, 20 g C₆H₁₂O₆ bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 9.61 g C₂H₅OH dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(C₆H₁₂O₆) = 180.16 g/molM(C₂H₅OH) = 46.07 g/molsebenar: 9.61 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 200 mL larutan 0.5 mol/L dan mempunyai larutan stok 3 mol/L. Berapakah isi padu V₁ larutan stok yang anda perlukan?

c₁ = 3 mol/Lc₂ = 0.5 mol/LV₂ = 200 mL

V₁ = mL

4.Molariti & pencairanSukar

150 mL larutan 0.2 mol/L dicampurkan dengan 50 mL larutan 0.05 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.2 mol/LV₁ = 150 mLc₂ = 0.05 mol/LV₂ = 50 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Berapakah isi padu V yang diduduki oleh 450 g N₂ pada 500 kPa dan 65 °C? Anggap ia gas unggul.

m = 450 gM = 28.01 g/molP = 500 kPaT = 65 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas unggulSukar

Cari ketumpatan ρ bagi CH₄ pada 950 kPa dan 70 °C, dengan menganggapnya gas unggul.

M = 16.04 g/molP = 950 kPaT = 70 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah besi 100 g (c = 0.449 J/(g·°C)) pada 100 °C dijatuhkan ke dalam 300 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 24 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 100 gc_metal = 0.449 J/(g·°C)T_metal = 100 °Cm_water = 300 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 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.Keseimbangan kimiaSederhana

0.5 mol/L H₂ dan 0.5 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 49. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.5 mol/LK_c = 49

[HI] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.5 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.25 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0.25 mol/LK_c = 0.5

[Cl₂] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid formik 0.5 mol/L (Ka = 0.00018).

c = 0.5 mol/LKa = 0.00018

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal mengandungi asid formik 0.4 mol/L dan 0.2 mol/L garam natriumnya. Ka = 0.00018. Cari pH pH penimbal itu.

[HA] = 0.4[A⁻] = 0.2Ka = 0.00018

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat sifar mempunyai k = 0.005 mol/(L·min) dan bermula pada 2 mol/L. Berapa lamakah masa yang diambil untuk mencapai penukaran 75%? Cari t.

k = 0.005 mol/(L·min)C_A0 = 2 mol/LX = 75 %

t = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas peringkat pertama mempunyai k = 0.002 min⁻¹ pada 30 °C dan tenaga pengaktifan 75 kJ/mol. Reaktor kelompok kini dijalankan pada 50 °C selama 20 min. Cari penukaran X yang dicapai.

k₁ = 0.002 min⁻¹T₁ = 30 °CE_a = 75 kJ/molT₂ = 50 °Ct = 20 minR = 8.314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 6.614 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(Fe₂O₃) = 8/159.69 = 0.0501 mol

n(CO) = 20/28.01 = 0.714 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.0501/1 = 0.0501, 0.714/3 = 0.238 → Fe₂O₃

Jisim hasil

n(CO₂) = 0.0501·3 = 0.1503 mol

m = 0.1503·44.01 = 6.614 g

Jawapan

m = 6.614 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 93.95 %

Hasil teori

n(C₆H₁₂O₆) = 20/180.16 = 0.111 mol

m = 0.111·2/1·46.07 = 10.23 g

Hasil peratusan

Y = 9.61/10.23·100 = 93.95%

Jawapan

Y = 93.95%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V₁ = 33.33 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 = 0.5·200/3 = 33.33 mL

Jawapan

V₁ = 33.33 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 0.1625 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.2·150 + 0.05·50 = 32.5 mmol

Kepekatan campuran

c = 32.5/200 = 0.1625 mol/L

Jawapan

c = 0.1625 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: V = 90.33 L

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

Mol

n = 450/28.01 = 16.07 mol

T = 65 + 273.15 = 338.1 K

Isi padu

V = nRT/P = 16.07·8.314·338.1/500 = 90.33 L

Jawapan

V = 90.33 L

6.Hukum gas unggul

Jawapan: ρ = 5.341 kg/m³

Ketumpatan gas unggul: ρ = PM/(RT).

Susun semula hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 70 + 273.15 = 343.1 K

Ketumpatan

ρ = 950·16.04/(8.314·343.1) = 5.341 kg/m³

Jawapan

ρ = 5.341 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 26.63 °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

100·0.449·(100 − T_f) = 300·4.18·(T_f − 24)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (44.9·100 + 1254·24)/(44.9 + 1254) = 26.63 °C

Jawapan

T_f = 26.63 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: ΔH° = −2220 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [3·(−393.5) + 4·(−285.8)] − [1·(−103.8) + 5·0] = −2220 kJ

Jawapan

ΔH° = −2220 kJ

Negatif: tindak balas membebaskan haba (eksotermik).

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [HI] = 0.7778 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

49 = (2x)²/(0.5 − x)²

Ambil punca kuasa dua

7 = 2x/(0.5 − x) → x = 0.5·7/(2 + 7) = 0.3889 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 0.7778 mol/L

Jawapan

[HI] = 0.7778 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [Cl₂] = 0.183 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.5 = x²/(0.25 − x) → x² + 0.5·x − 0.125 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.5 + √(0.5² + 4·0.125))/2 = 0.183 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[Cl₂] = x = 0.183 mol/L

Jawapan

[Cl₂] = 0.183 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.027

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/(0.5 − x) → x = 0.009397 mol/L

pH

pH = −log(0.009397) = 2.027

Jawapan

pH = 2.027

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 3.444

pKa

pKa = 3.745

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.745 + log(0.2/0.4) = 3.444

Jawapan

pH = 3.444

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t = 300 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 = 2·0.75 = 1.5 mol/L

Masa

t = C_A0·X/k = 1.5/0.005 = 300 min

Jawapan

t = 300 min

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: X = 22.3 %

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).

Pemalar kadar pada suhu baharu

T₁ = 303.1 K, T₂ = 323.1 K

k₂ = 0.002·e^{−(75000/8.314)·(1/323.1 − 1/303.1)} = 0.01261 min⁻¹

Penukaran

X = 1 − e^{−0.01261·20} = 1 − 0.777 = 22.3 %

Jawapan

X = 22.3 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry