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

30 g N₂ dan 64 g H₂ bertindak balas mengikut N₂ + 3H₂ → 2NH₃. Berapakah jisim m bagi NH₃ yang boleh terbentuk?

M(N₂) = 28.02M(H₂) = 2.016M(NH₃) = 17.03 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas 2Mg + O₂ → 2MgO, 12 g Mg bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 14.92 g MgO dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(Mg) = 24.31 g/molM(MgO) = 40.3 g/molsebenar: 14.92 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 100 mL larutan 0.2 mol/L dan mempunyai larutan stok 2.5 mol/L. Berapakah isi padu V₁ larutan stok yang anda perlukan?

c₁ = 2.5 mol/Lc₂ = 0.2 mol/LV₂ = 100 mL

V₁ = mL

4.Molariti & pencairanSukar

300 mL larutan 0.5 mol/L dicampurkan dengan 250 mL larutan 0.3 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.5 mol/LV₁ = 300 mLc₂ = 0.3 mol/LV₂ = 250 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Berapakah isi padu V yang diduduki oleh 490 g CH₄ pada 600 kPa dan 30 °C? Anggap ia gas unggul.

m = 490 gM = 16.04 g/molP = 600 kPaT = 30 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas unggulSukar

Cari ketumpatan ρ bagi CH₄ pada 250 kPa dan 180 °C, dengan menganggapnya gas unggul.

M = 16.04 g/molP = 250 kPaT = 180 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah plumbum 150 g (c = 0.129 J/(g·°C)) pada 80 °C dijatuhkan ke dalam 250 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 23 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0.129 J/(g·°C)T_metal = 80 °Cm_water = 250 gT_water = 23 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSukar

Gunakan entalpi pembentukan piawai untuk mencari ΔH° bagi tindak balas 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O(l).

ΔH°f(CH₃OH) = −238.7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = 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 = 50. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.8 mol/LK_c = 50

[HI] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.01 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.25 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 0.25 mol/LK_c = 0.01

[PCl₅] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid benzoik 0.5 mol/L (Ka = 6.3 × 10⁻⁵).

c = 0.5 mol/LKa = 6.3 × 10⁻⁵

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal mengandungi asid formik 0.1 mol/L dan 0.5 mol/L garam natriumnya. Ka = 0.00018. Cari pH pH penimbal itu.

[HA] = 0.1[A⁻] = 0.5Ka = 0.00018

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat kedua (−r_A = k·C_A²) mempunyai k = 0.4 L/(mol·min) dan kepekatan awal 0.5 mol/L. Cari separuh hayat pertamanya t_½.

k = 0.4 L/(mol·min)C_A0 = 0.5 mol/L

t_½ = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas peringkat pertama mempunyai k = 0.002 min⁻¹ pada 20 °C dan tenaga pengaktifan 75 kJ/mol. Reaktor kelompok kini dijalankan pada 40 °C selama 45 min. Cari penukaran X yang dicapai.

k₁ = 0.002 min⁻¹T₁ = 20 °CE_a = 75 kJ/molT₂ = 40 °Ct = 45 minR = 8.314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 36.47 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(N₂) = 30/28.02 = 1.071 mol

n(H₂) = 64/2.016 = 31.75 mol

Bahan tindak balas pengehad

1.071/1 = 1.071, 31.75/3 = 10.58 → N₂

Jisim hasil

n(NH₃) = 1.071·2 = 2.141 mol

m = 2.141·17.03 = 36.47 g

Jawapan

m = 36.47 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 75 %

Hasil teori

n(Mg) = 12/24.31 = 0.4936 mol

m = 0.4936·2/2·40.3 = 19.89 g

Hasil peratusan

Y = 14.92/19.89·100 = 75%

Jawapan

Y = 75%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V₁ = 8 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 = 0.2·100/2.5 = 8 mL

Jawapan

V₁ = 8 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 0.4091 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.5·300 + 0.3·250 = 225 mmol

Kepekatan campuran

c = 225/550 = 0.4091 mol/L

Jawapan

c = 0.4091 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: V = 128.3 L

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

Mol

n = 490/16.04 = 30.55 mol

T = 30 + 273.15 = 303.1 K

Isi padu

V = nRT/P = 30.55·8.314·303.1/600 = 128.3 L

Jawapan

V = 128.3 L

6.Hukum gas unggul

Jawapan: ρ = 1.064 kg/m³

Ketumpatan gas unggul: ρ = PM/(RT).

Susun semula hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 180 + 273.15 = 453.1 K

Ketumpatan

ρ = 250·16.04/(8.314·453.1) = 1.064 kg/m³

Jawapan

ρ = 1.064 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 24.04 °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

150·0.129·(80 − T_f) = 250·4.18·(T_f − 23)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (19.35·80 + 1045·23)/(19.35 + 1045) = 24.04 °C

Jawapan

T_f = 24.04 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: ΔH° = −1453 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [2·(−393.5) + 4·(−285.8)] − [2·(−238.7) + 3·0] = −1453 kJ

Jawapan

ΔH° = −1453 kJ

Negatif: tindak balas membebaskan haba (eksotermik).

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [HI] = 1.247 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

50 = (2x)²/(0.8 − x)²

Ambil punca kuasa dua

7.071 = 2x/(0.8 − x) → x = 0.8·7.071/(2 + 7.071) = 0.6236 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 1.247 mol/L

Jawapan

[HI] = 1.247 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [PCl₅] = 0.2048 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.01 = x²/(0.25 − x) → x² + 0.01·x − 0.0025 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.01 + √(0.01² + 4·0.0025))/2 = 0.04525 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[PCl₅] = 0.25 − 0.04525 = 0.2048 mol/L

Jawapan

[PCl₅] = 0.2048 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.253

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 = 0.005581 mol/L

pH

pH = −log(0.005581) = 2.253

Jawapan

pH = 2.253

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 4.444

pKa

pKa = 3.745

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.745 + log(0.5/0.1) = 4.444

Jawapan

pH = 4.444

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t_½ = 5 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/(0.4·0.5) = 5 min

Jawapan

t_½ = 5 min

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

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: X = 47.4 %

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 = 293.1 K, T₂ = 313.1 K

k₂ = 0.002·e^{−(75000/8.314)·(1/313.1 − 1/293.1)} = 0.01427 min⁻¹

Penukaran

X = 1 − e^{−0.01427·45} = 1 − 0.526 = 47.4 %

Jawapan

X = 47.4 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry