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

4 g N₂ dan 16 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 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂, 24 g Fe₂O₃ bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 12.59 g Fe dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(Fe₂O₃) = 159.69 g/molM(Fe) = 55.85 g/molsebenar: 12.59 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 100 mL larutan 0.2 mol/L dan mempunyai larutan stok 6 mol/L. Berapakah isi padu V₁ larutan stok yang anda perlukan?

c₁ = 6 mol/Lc₂ = 0.2 mol/LV₂ = 100 mL

V₁ = mL

4.Molariti & pencairanSukar

50 mL larutan 0.2 mol/L dicampurkan dengan 200 mL larutan 0.1 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.2 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 0.1 mol/LV₂ = 200 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Berapakah isi padu V yang diduduki oleh 170 g CH₄ pada 650 kPa dan 50 °C? Anggap ia gas unggul.

m = 170 gM = 16.04 g/molP = 650 kPaT = 50 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas unggulSukar

Jumlah N₂ yang tetap berubah daripada 150 kPa, 2 L, 10 °C kepada 600 kPa dan 160 °C. Cari isi padu baharu V₂.

P₁ = 150 kPaV₁ = 2 LT₁ = 10 °CP₂ = 600 kPaT₂ = 160 °C

V₂ = L

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah plumbum 150 g (c = 0.129 J/(g·°C)) pada 130 °C dijatuhkan ke dalam 200 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 15 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0.129 J/(g·°C)T_metal = 130 °Cm_water = 200 gT_water = 15 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSukar

Gunakan entalpi pembentukan piawai untuk mencari haba q yang dibebaskan apabila 10 g C₂H₆ (M = 30.07 g/mol) terbakar sepenuhnya: 2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O(l). Berikan q sebagai nombor positif.

ΔH°f(C₂H₆) = −84.7 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 = 16. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.8 mol/LK_c = 16

[HI] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.04 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 = 0.04

[PCl₅] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid hidrofluorik 0.01 mol/L (Ka = 0.00068).

c = 0.01 mol/LKa = 0.00068

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal mengandungi asid formik 0.2 mol/L dan 0.8 mol/L garam natriumnya. Ka = 0.00018. Cari pH pH penimbal itu.

[HA] = 0.2[A⁻] = 0.8Ka = 0.00018

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat sifar mempunyai k = 0.01 mol/(L·min) dan bermula pada 1.5 mol/L. Berapa lamakah masa yang diambil untuk mencapai penukaran 80%? Cari t.

k = 0.01 mol/(L·min)C_A0 = 1.5 mol/LX = 80 %

t = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas mempunyai tenaga pengaktifan 80 kJ/mol. Pada 50 °C ia terlalu perlahan. Kepada suhu T₂ (dalam °C) berapakah ia mesti dipanaskan untuk menjadikannya 2 kali lebih pantas?

E_a = 80 kJ/molT₁ = 50 °Ck₂/k₁ = 2R = 8.314 J/(mol·K)

T₂ = °C

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 4.862 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) = 4/28.02 = 0.1428 mol

n(H₂) = 16/2.016 = 7.937 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.1428/1 = 0.1428, 7.937/3 = 2.646 → N₂

Jisim hasil

n(NH₃) = 0.1428·2 = 0.2855 mol

m = 0.2855·17.03 = 4.862 g

Jawapan

m = 4.862 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 75 %

Hasil teori

n(Fe₂O₃) = 24/159.69 = 0.1503 mol

m = 0.1503·2/1·55.85 = 16.79 g

Hasil peratusan

Y = 12.59/16.79·100 = 75%

Jawapan

Y = 75%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V₁ = 3.333 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 = 0.2·100/6 = 3.333 mL

Jawapan

V₁ = 3.333 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 0.12 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.2·50 + 0.1·200 = 30 mmol

Kepekatan campuran

c = 30/250 = 0.12 mol/L

Jawapan

c = 0.12 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: V = 43.81 L

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

Mol

n = 170/16.04 = 10.6 mol

T = 50 + 273.15 = 323.1 K

Isi padu

V = nRT/P = 10.6·8.314·323.1/650 = 43.81 L

Jawapan

V = 43.81 L

6.Hukum gas unggul

Jawapan: V₂ = 0.7649 L

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

Suhu mutlak

T₁ = 283.1 K, T₂ = 433.1 K

Hukum gas gabungan

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 2·(150/600)·(433.1/283.1) = 0.7649 L

Jawapan

V₂ = 0.7649 L

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 17.6 °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·(130 − T_f) = 200·4.18·(T_f − 15)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (19.35·130 + 836·15)/(19.35 + 836) = 17.6 °C

Jawapan

T_f = 17.6 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: q = 518.7 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [4·(−393.5) + 6·(−285.8)] − [2·(−84.7) + 7·0] = −3119 kJ

Haba untuk jisim yang diberi

n = 10/30.07 = 0.3326 mol

q = n·|ΔH°/2| = 0.3326·1560 = 518.7 kJ

Jawapan

q = 518.7 kJ

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [HI] = 1.067 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

16 = (2x)²/(0.8 − x)²

Ambil punca kuasa dua

4 = 2x/(0.8 − x) → x = 0.8·4/(2 + 4) = 0.5333 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 1.067 mol/L

Jawapan

[HI] = 1.067 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [PCl₅] = 0.168 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.04 = x²/(0.25 − x) → x² + 0.04·x − 0.01 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.04 + √(0.04² + 4·0.01))/2 = 0.08198 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[PCl₅] = 0.25 − 0.08198 = 0.168 mol/L

Jawapan

[PCl₅] = 0.168 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.64

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/(0.01 − x) → x = 0.00229 mol/L

pH

pH = −log(0.00229) = 2.64

Jawapan

pH = 2.64

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 4.347

pKa

pKa = 3.745

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.745 + log(0.8/0.2) = 4.347

Jawapan

pH = 4.347

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t = 120 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 = 1.5·0.8 = 1.2 mol/L

Masa

t = C_A0·X/k = 1.2/0.01 = 120 min

Jawapan

t = 120 min

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: T₂ = 57.7 °C

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).

Suhu mutlak

T₁ = 323.1 K

Selesaikan Arrhenius untuk T₂

1/T₂ = 1/323.1 − 8.314·ln(2)/80000 = 3.095 × 10⁻³ − 7.204 × 10⁻⁵ = 3.023 × 10⁻³ K⁻¹

T₂ = 330.9 K = 57.7 °C

Jawapan

T₂ = 57.7 °C

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry