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

20 g C₃H₈ dan 32 g O₂ bertindak balas mengikut C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O. Berapakah jisim m bagi H₂O yang boleh terbentuk?

M(C₃H₈) = 44.1M(O₂) = 32M(H₂O) = 18.02 g/mol

m = g

2.StoikiometriSukar

Dalam tindak balas C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂, 30 g C₆H₁₂O₆ bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 12.46 g CO₂ dikutip. Cari hasil peratusan Y.

M(C₆H₁₂O₆) = 180.16 g/molM(CO₂) = 44.01 g/molsebenar: 12.46 g

Y = %

3.Molariti & pencairanSederhana

Anda memerlukan 1000 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 = 1000 mL

V₁ = mL

4.Molariti & pencairanSukar

200 mL larutan 2 mol/L dicampurkan dengan 250 mL larutan 0.75 mol/L bagi bahan yang sama. Cari kepekatan c campuran itu (isi padu bersifat penambahan).

c₁ = 2 mol/LV₁ = 200 mLc₂ = 0.75 mol/LV₂ = 250 mL

c = mol/L

5.Hukum gas unggulSederhana

Berapakah isi padu V yang diduduki oleh 160 g O₂ pada 700 kPa dan 15 °C? Anggap ia gas unggul.

m = 160 gM = 32 g/molP = 700 kPaT = 15 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.Hukum gas unggulSukar

Cari ketumpatan ρ bagi Ar pada 650 kPa dan 140 °C, dengan menganggapnya gas unggul.

M = 39.95 g/molP = 650 kPaT = 140 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Kalorimetri & entalpiSederhana

Satu bongkah zink 75 g (c = 0.388 J/(g·°C)) pada 170 °C dijatuhkan ke dalam 200 g air (c = 4.18 J/(g·°C)) pada 25 °C dalam cawan berpenebat. Cari suhu akhir T_f.

m_metal = 75 gc_metal = 0.388 J/(g·°C)T_metal = 170 °Cm_water = 200 gT_water = 25 °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

0.8 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 = 0.02 pada suhu tindak balas. Satu bekas bermula dengan 0.5 mol/L PCl₅ sahaja. Cari kepekatan keseimbangan [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0.5 mol/LK_c = 0.02

[Cl₂] = mol/L

11.pH & penimbalSederhana

Cari pH pH larutan asid laktik 0.25 mol/L (Ka = 0.00014).

c = 0.25 mol/LKa = 0.00014

pH =

12.pH & penimbalSukar

Satu penimbal 1.00 L mengandungi 0.25 mol asid formik dan 0.2 mol bes konjugatnya (Ka = 0.00018). 0.05 mol NaOH ditambah. Cari pH baharu pH.

n(HA) = 0.25 moln(A⁻) = 0.2 moln(OH⁻) = 0.05 molKa = 0.00018

pH =

13.Kinetik tindak balasSederhana

Satu tindak balas peringkat pertama dalam reaktor kelompok mempunyai k = 0.15 min⁻¹. Berapa lama masa yang diambil untuk mencapai penukaran 90%? Cari t.

k = 0.15 min⁻¹X = 90 %

t = min

14.Kinetik tindak balasSukar

Satu tindak balas peringkat pertama mempunyai k = 0.005 min⁻¹ pada 20 °C dan tenaga pengaktifan 50 kJ/mol. Reaktor kelompok kini dijalankan pada 45 °C selama 30 min. Cari penukaran X yang dicapai.

k₁ = 0.005 min⁻¹T₁ = 20 °CE_a = 50 kJ/molT₂ = 45 °Ct = 30 minR = 8.314 J/(mol·K)

X = %

3Larutan

1.Stoikiometri

Jawapan: m = 14.42 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) = 20/44.1 = 0.4535 mol

n(O₂) = 32/32 = 1 mol

Bahan tindak balas pengehad

0.4535/1 = 0.4535, 1/5 = 0.2 → O₂

Jisim hasil

n(H₂O) = 0.2·4 = 0.8 mol

m = 0.8·18.02 = 14.42 g

Jawapan

m = 14.42 g

2.Stoikiometri

Jawapan: Y = 85.01 %

Hasil teori

n(C₆H₁₂O₆) = 30/180.16 = 0.1665 mol

m = 0.1665·2/1·44.01 = 14.66 g

Hasil peratusan

Y = 12.46/14.66·100 = 85.01%

Jawapan

Y = 85.01%

3.Molariti & pencairan

Jawapan: V₁ = 133.3 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 = 0.2·1000/1.5 = 133.3 mL

Jawapan

V₁ = 133.3 mL

4.Molariti & pencairan

Jawapan: c = 1.306 mol/L

Jumlah keseluruhan

n = 2·200 + 0.75·250 = 587.5 mmol

Kepekatan campuran

c = 587.5/450 = 1.306 mol/L

Jawapan

c = 1.306 mol/L

5.Hukum gas unggul

Jawapan: V = 17.11 L

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

Mol

n = 160/32 = 5 mol

T = 15 + 273.15 = 288.1 K

Isi padu

V = nRT/P = 5·8.314·288.1/700 = 17.11 L

Jawapan

V = 17.11 L

6.Hukum gas unggul

Jawapan: ρ = 7.56 kg/m³

Ketumpatan gas unggul: ρ = PM/(RT).

Susun semula hukum gas

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 140 + 273.15 = 413.1 K

Ketumpatan

ρ = 650·39.95/(8.314·413.1) = 7.56 kg/m³

Jawapan

ρ = 7.56 kg/m³

7.Kalorimetri & entalpi

Jawapan: T_f = 29.88 °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

75·0.388·(170 − T_f) = 200·4.18·(T_f − 25)

Selesaikan untuk suhu akhir

T_f = (29.1·170 + 836·25)/(29.1 + 836) = 29.88 °C

Jawapan

T_f = 29.88 °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] = 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: [Cl₂] = 0.0905 mol/L

Ungkapan keseimbangan

0.02 = x²/(0.5 − x) → x² + 0.02·x − 0.01 = 0

Selesaikan kuadratik

x = (−0.02 + √(0.02² + 4·0.01))/2 = 0.0905 mol/L

Kepekatan keseimbangan

[Cl₂] = x = 0.0905 mol/L

Jawapan

[Cl₂] = 0.0905 mol/L

11.pH & penimbal

Jawapan: pH = 2.233

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 = 0.005846 mol/L

pH

pH = −log(0.005846) = 2.233

Jawapan

pH = 2.233

12.pH & penimbal

Jawapan: pH = 3.842

Peneutralan

n(HA) = 0.25 − 0.05 = 0.2 mol

n(A⁻) = 0.2 + 0.05 = 0.25 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 3.745 + log(0.25/0.2) = 3.842

Jawapan

pH = 3.842

13.Kinetik tindak balas

Jawapan: t = 15.35 min

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).

Penukaran dan kepekatan

C/C₀ = 1 − X = 0.1

Selesaikan untuk masa

t = −ln(1 − X)/k = −ln(0.1)/0.15 = 15.35 min

Jawapan

t = 15.35 min

14.Kinetik tindak balas

Jawapan: X = 52.86 %

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 = 318.1 K

k₂ = 0.005·e^{−(50000/8.314)·(1/318.1 − 1/293.1)} = 0.02507 min⁻¹

Penukaran

X = 1 − e^{−0.02507·30} = 1 − 0.4714 = 52.86 %

Jawapan

X = 52.86 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry