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

10 g CH₄ dan 40 g O₂ bertindak balas mengikut CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Berapakah jisim m bagi H₂O yang boleh terbentuk?

M(CH₄) = 16.04M(O₂) = 32M(H₂O) = 18.02 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas 2Mg + O₂ → 2MgO, 6 g Mg bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 8.45 g MgO dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(Mg) = 24.31 g/molM(MgO) = 40.3 g/molsebenar: 8.45 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 500 mL larutan 0.1 mol/L dan mempunyai larutan stok 0.5 mol/L. Berapa banyak air V_water yang anda tambah kepada larutan stok?

c₁ = 0.5 mol/Lc₂ = 0.1 mol/LV₂ = 500 mL

V_water = mL

4.Molariti & pencairanSukar

300 mL larutan 0.8 mol/L dicampurkan dengan 200 mL larutan 2.5 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 0.8 mol/LV₁ = 300 mLc₂ = 2.5 mol/LV₂ = 200 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Satu tangki 50 L mengandungi 10 g He pada 30 °C. Anggap ia gas unggul dan cari tekanan P.

m = 10 gM = 4.003 g/molV = 50 LT = 30 °CR = 8.314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Hukum gas unggulSukar

Cari ketumpatan ρ bagi Ar pada 450 kPa dan 150 °C, dengan menganggapnya gas unggul.

M = 39.95 g/molP = 450 kPaT = 150 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah aluminium 150 g (c = 0.897 J/(g·°C)) pada 100 °C dijatuhkan ke dalam 100 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 21 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0.897 J/(g·°C)T_metal = 100 °Cm_water = 100 gT_water = 21 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Kalorimetri & entalpiSukar

Gunakan entalpi pembentukan piawai untuk mencari ΔH° bagi tindak balas C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O(l).

ΔH°f(C₂H₅OH) = −277.7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.Keseimbangan kimiaSederhana

0.1 mol/L H₂ dan 0.1 mol/L I₂ dimasukkan ke dalam bekas dan bertindak balas: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, dengan K_c = 64. Cari kepekatan keseimbangan [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.1 mol/LK_c = 64

[HI] = mol/L

10.Keseimbangan kimiaSukar

PCl₅ terurai: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, dengan K_c = 0.5 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.4 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 0.4 mol/LK_c = 0.5

[PCl₅] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid hidrofluorik 0.25 mol/L (Ka = 0.00068).

c = 0.25 mol/LKa = 0.00068

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal 1.00 L mengandungi 0.2 mol asid formik dan 0.15 mol bes konjugatnya (Ka = 0.00018). 0.025 mol NaOH ditambah. Cari pH baharu pH.

n(HA) = 0.2 moln(A⁻) = 0.15 moln(OH⁻) = 0.025 molKa = 0.00018

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Dalam tindak balas peringkat pertama kepekatan A menurun daripada 1.5 mol/L kepada 0.75 mol/L dalam 5 min. Cari pemalar kadar k.

C_A0 = 1.5 mol/LC_A = 0.75 mol/Lt = 5 min

k = min⁻¹

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas mempunyai pemalar kadar 0.1 min⁻¹ pada 35 °C dan tenaga pengaktifan 40 kJ/mol. Cari pemalar kadar k₂ pada 60 °C.

k₁ = 0.1 min⁻¹T₁ = 35 °CT₂ = 60 °CE_a = 40 kJ/molR = 8.314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 22.47 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(CH₄) = 10/16.04 = 0.6234 mol

n(O₂) = 40/32 = 1.25 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.6234/1 = 0.6234, 1.25/2 = 0.625 → CH₄

Jisim hasil

n(H₂O) = 0.6234·2 = 1.247 mol

m = 1.247·18.02 = 22.47 g

Jawapan

m = 22.47 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 84.95 %

Hasil teori

n(Mg) = 6/24.31 = 0.2468 mol

m = 0.2468·2/2·40.3 = 9.947 g

Hasil peratusan

Y = 8.45/9.947·100 = 84.95%

Jawapan

Y = 84.95%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V_water = 400 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 = 0.1·500/0.5 = 100 mL

Air untuk ditambah

V_water = 500 − 100 = 400 mL

Jawapan

V_water = 400 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 1.48 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 0.8·300 + 2.5·200 = 740 mmol

Kepekatan campuran

c = 740/500 = 1.48 mol/L

Jawapan

c = 1.48 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: P = 125.9 kPa

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

Mol

n = m/M = 10/4.003 = 2.498 mol

T = 30 + 273.15 = 303.1 K

Tekanan

P = nRT/V = 2.498·8.314·303.1/0.05 = 125.9 kPa

Jawapan

P = 125.9 kPa

6.Hukum gas unggul

Jawapan: ρ = 5.11 kg/m³

Ketumpatan gas unggul: ρ = PM/(RT).

Susun semula hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 150 + 273.15 = 423.1 K

Ketumpatan

ρ = 450·39.95/(8.314·423.1) = 5.11 kg/m³

Jawapan

ρ = 5.11 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 40.24 °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

150·0.897·(100 − T_f) = 100·4.18·(T_f − 21)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (134.6·100 + 418·21)/(134.6 + 418) = 40.24 °C

Jawapan

T_f = 40.24 °C

8.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: ΔH° = −1367 kJ

Entalpi tindak balas

ΔH° = [2·(−393.5) + 3·(−285.8)] − [1·(−277.7) + 3·0] = −1367 kJ

Jawapan

ΔH° = −1367 kJ

Negatif: tindak balas membebaskan haba (eksotermik).

9.Keseimbangan kimia

Jawapan: [HI] = 0.16 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

64 = (2x)²/(0.1 − x)²

Ambil punca kuasa dua

8 = 2x/(0.1 − x) → x = 0.1·8/(2 + 8) = 0.08 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[HI] = 2x = 0.16 mol/L

Jawapan

[HI] = 0.16 mol/L

10.Keseimbangan kimia

Jawapan: [PCl₅] = 0.1377 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.5 = x²/(0.4 − x) → x² + 0.5·x − 0.2 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.5 + √(0.5² + 4·0.2))/2 = 0.2623 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[PCl₅] = 0.4 − 0.2623 = 0.1377 mol/L

Jawapan

[PCl₅] = 0.1377 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 1.896

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 = 0.0127 mol/L

pH

pH = −log(0.0127) = 1.896

Jawapan

pH = 1.896

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 3.745

Peneutralan

n(HA) = 0.2 − 0.025 = 0.175 mol

n(A⁻) = 0.15 + 0.025 = 0.175 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.745 + log(0.175/0.175) = 3.745

Jawapan

pH = 3.745

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: k = 0.1386 min⁻¹

Hukum kadar kamiran: peringkat sifar: C = C₀ − kt (garis lurus, t½ = C₀/(2k)); peringkat pertama: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); peringkat kedua: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Penukaran X bermaksud C = C₀(1 − X).

Hukum kamiran peringkat pertama

k = ln(C_A0/C_A)/t = ln(1.5/0.75)/5 = 0.6931/5 = 0.1386 min⁻¹

Jawapan

k = 0.1386 min⁻¹

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: k₂ = 0.3227 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 = 308.1 K, T₂ = 333.1 K

Nisbah Arrhenius

ln(k₂/k₁) = −(40000/8.314)·(1/333.1 − 1/308.1) = 1.172

k₂ = 0.1·e^1.172 = 0.3227 min⁻¹

Jawapan

k₂ = 0.3227 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry