เคมีทั่วไป: ชุดสรุปเร่งรัด

สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำที่สำคัญของทุกหัวข้อ และโจทย์ฝึก 14 ข้อ พร้อมเฉลยละเอียดไว้ท้ายเล่ม

โจทย์ใหม่กลับไปที่รายวิชา

ในหน้าต่างพิมพ์ ให้เลือก “บันทึกเป็น PDF” เพื่อเก็บสำเนาไว้ในอุปกรณ์ของคุณ

1สูตรและวิธีทำ

ปริมาณสารสัมพันธ์

โมล: n = m/M
ความเข้มข้น: c = n/V
อัตราส่วนโมล: ใช้สัมประสิทธิ์ของสมการที่ดุลแล้ว
สารกำหนดปริมาณ: ตัวที่หมดก่อน
ร้อยละผลได้: จริง / ทฤษฎี × 100%

วิธีการ

เขียนสมการเคมีและดุลสมการ
แปลงมวลที่กำหนดเป็นโมล: n = m/M
ใช้สัมประสิทธิ์เป็นอัตราส่วนโมลเพื่อหาโมลของสารที่ต้องการ
แปลงกลับเป็นมวลด้วย m = n·M เมื่อมีสารตั้งต้นสองตัว ให้หาสารกำหนดปริมาณก่อน

โมลาริตีและการเจือจาง

โมลาริตี: c = n/V (mol/L)
โมล: n = m/M
การเจือจาง: c₁V₁ = c₂V₂
การผสม: c = (c₁V₁ + c₂V₂)/(V₁ + V₂)

วิธีการ

แปลงมวลเป็นโมลด้วย n = m/M
แปลงปริมาตรเป็นลิตร
โมลาริตี c = n/V ใน mol/L
สำหรับการเจือจาง โมลคงเดิม: c₁V₁ = c₂V₂

กฎแก๊สอุดมคติ

กฎแก๊สอุดมคติ: pV = nRT
ค่าคงที่แก๊ส: R = 8.314 J/(mol·K)
กฎแก๊สรวม: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
โมล: n = m/M
อุณหภูมิ: T[K] = T[°C] + 273.15

แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

ความร้อน: q = m·c·ΔT
น้ำ: c = 4.18 J/(g·°C)
แคลอรีมิเตอร์: ความร้อนที่สูญเสีย = ความร้อนที่ได้รับ
เอนทาลปีของปฏิกิริยา: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

สมดุลเคมี

ค่าคงที่สมดุล: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
ตาราง ICE: เริ่มต้น เปลี่ยนแปลง (×สัมประสิทธิ์) สมดุล
สมการกำลังสอง: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

วิธีการ

เขียน K_c โดยผลิตภัณฑ์อยู่เศษต่อสารตั้งต้นอยู่ส่วน แต่ละตัวยกกำลังด้วยสัมประสิทธิ์ของมัน
ตั้งตาราง ICE: เริ่มต้น เปลี่ยนแปลง (เป็นขั้นของ x คูณสัมประสิทธิ์) สมดุล
ใส่นิพจน์ที่สมดุลลงใน K_c แล้วแก้หา x
ตรวจสอบว่า x น้อยพอสำหรับการประมาณหรือไม่ ถ้าไม่ ให้แก้สมการกำลังสอง

pH และบัฟเฟอร์

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
กรดอ่อน: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
บัฟเฟอร์: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
การเจือจาง: c₁V₁ = c₂V₂

วิธีการ

ตัดสินว่ากรดหรือเบสเป็นแบบแก่ (แตกตัวสมบูรณ์) หรืออ่อน
กรดแก่: [H⁺] เท่ากับความเข้มข้นของมัน เบสแก่: หา [OH⁻] ก่อน
กรดอ่อน: แก้ K_a = x²/(c − x) หา x = [H⁺]
pH = −log[H⁺] และ pH + pOH = 14 ที่ 25 °C

จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

อันดับหนึ่ง: ln(C_A/C_A0) = −kt
ครึ่งชีวิต (อันดับหนึ่ง): t_½ = ln 2/k
อันดับสอง: 1/C_A = 1/C_A0 + kt
อาร์เรเนียส: k = A·e^−E_a/(RT)
สองอุณหภูมิ: ln(k₂/k₁) = (E_a/R)(1/T₁ − 1/T₂)

2โจทย์ฝึก

1.ปริมาณสารสัมพันธ์ปานกลาง

Na 4 g และ Cl₂ 64 g ทำปฏิกิริยากันตาม 2Na + Cl₂ → 2NaCl จะเกิด NaCl มวล m ได้เท่าใด

M(Na) = 22.99M(Cl₂) = 70.9M(NaCl) = 58.44 g/mol

m = g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์ยาก

ในปฏิกิริยา C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ C₆H₁₂O₆ 20 g ทำปฏิกิริยาหมด (สารตั้งต้นอื่นมีมากเกินพอ) และเก็บ CO₂ ได้ 9.19 g หาร้อยละผลได้ Y

M(C₆H₁₂O₆) = 180.16 g/molM(CO₂) = 44.01 g/molจริง: 9.19 g

Y = %

3.โมลาริตีและการเจือจางปานกลาง

ต้องการสารละลาย 0.25 mol/L ปริมาตร 100 mL และมีสารละลายสต็อก 3 mol/L ต้องใช้สารละลายสต็อกปริมาตร V₁ เท่าใด

c₁ = 3 mol/Lc₂ = 0.25 mol/LV₂ = 100 mL

V₁ = mL

4.โมลาริตีและการเจือจางยาก

สารละลาย 0.4 mol/L ปริมาตร 50 mL ผสมกับสารละลาย 1.2 mol/L ของสารเดียวกันปริมาตร 500 mL หาความเข้มข้น c ของสารผสม (ปริมาตรบวกกันได้)

c₁ = 0.4 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 1.2 mol/LV₂ = 500 mL

c = mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติปานกลาง

ถังขนาด 10 L บรรจุHeปริมาณ 300 g ที่ 50 °C ถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ แล้วหาความดัน P

m = 300 gM = 4.003 g/molV = 10 LT = 50 °CR = 8.314 J/(mol·K)

P = kPa

6.กฎแก๊สอุดมคติยาก

หาความหนาแน่น ρ ของArที่ 900 kPa และ 110 °C โดยถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ

M = 39.95 g/molP = 900 kPaT = 110 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปีปานกลาง

ก้อนอะลูมิเนียมมวล 250 g (c = 0.897 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 110 °C ถูกหย่อนลงในน้ำ 300 g (c = 4.18 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 16 °C ในถ้วยฉนวน หาอุณหภูมิสุดท้าย T_f

m_metal = 250 gc_metal = 0.897 J/(g·°C)T_metal = 110 °Cm_water = 300 gT_water = 16 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปียาก

ใช้เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิดหาความร้อน q ที่ปล่อยออกมาเมื่อC₆H₁₂O₆ 100 g (M = 180.16 g/mol) เผาไหม้สมบูรณ์: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l) ตอบ q เป็นจำนวนบวก

ΔH°f(C₆H₁₂O₆) = −1274 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

q = kJ

9.สมดุลเคมีปานกลาง

ใส่ H₂ 0.1 mol/L และ I₂ 0.1 mol/L ในภาชนะและทำปฏิกิริยา: H₂ + I₂ ⇌ 2HI โดย K_c = 4 หาความเข้มข้นที่สมดุล [H₂]

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.1 mol/LK_c = 4

[H₂] = mol/L

10.สมดุลเคมียาก

PCl₅ สลายตัว: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ โดย K_c = 0.01 ที่อุณหภูมิของปฏิกิริยา ภาชนะเริ่มต้นด้วย PCl₅ เท่านั้น 0.5 mol/L หาความเข้มข้นที่สมดุล [Cl₂]

[PCl₅]₀ = 0.5 mol/LK_c = 0.01

[Cl₂] = mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์ปานกลาง

หา pH pH ของสารละลายกรดไฮโปคลอรัส ความเข้มข้น 0.25 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸)

c = 0.25 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸

pH =

12.pH และบัฟเฟอร์ยาก

สารละลายบัฟเฟอร์มี กรดเบนโซอิก 0.1 mol/L และเกลือโซเดียมของมัน 0.15 mol/L โดย Ka = 6.3 × 10⁻⁵ หา pH pH ของบัฟเฟอร์

[HA] = 0.1[A⁻] = 0.15Ka = 6.3 × 10⁻⁵

pH =

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาปานกลาง

ปฏิกิริยาที่มีกฎอัตรา −r_A = k·C_A² มี k = 0.8 L/(mol·min) และเริ่มที่ 0.5 mol/L หาความเข้มข้น C_A หลังผ่านไป 2 min

k = 0.8 L/(mol·min)C_A0 = 0.5 mol/Lt = 2 min

C_A = mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยายาก

ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งมีค่าคงที่อัตรา 0.05 s⁻¹ ที่ 100 °C และพลังงานก่อกัมมันต์ 100 kJ/mol จงหาตัวประกอบก่อนเอกซ์โพเนนเชียล A ในสมการอาร์เรเนียส

k = 0.05 s⁻¹T = 100 °CE_a = 100 kJ/molR = 8.314 J/(mol·K)

A = s⁻¹

3สารละลาย

1.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: m = 10.17 g

ปริมาณสารสัมพันธ์: สมการเคมีที่ดุลแล้วนับอนุภาค ไม่ใช่กรัม แปลงมวลเป็นโมลด้วย n = m/M ใช้สัมประสิทธิ์ของสมการเป็นอัตราส่วนโมล แล้วแปลงกลับด้วย m = n·M เมื่อมีสารตั้งต้นสองตัว สารกำหนดปริมาณคือสารที่หมดก่อนและกำหนดว่าเกิดผลิตภัณฑ์ได้เท่าใด

โมลของสารตั้งต้นแต่ละตัว

n(Na) = 4/22.99 = 0.174 mol

n(Cl₂) = 64/70.9 = 0.9027 mol

สารกำหนดปริมาณ

0.174/2 = 0.08699, 0.9027/1 = 0.9027 → Na

มวลของผลิตภัณฑ์

n(NaCl) = 0.08699·2 = 0.174 mol

m = 0.174·58.44 = 10.17 g

คำตอบ

m = 10.17 g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: Y = 94.05 %

ผลได้เชิงทฤษฎี

n(C₆H₁₂O₆) = 20/180.16 = 0.111 mol

m = 0.111·2/1·44.01 = 9.771 g

ร้อยละผลได้

Y = 9.19/9.771·100 = 94.05%

คำตอบ

Y = 94.05%

3.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: V₁ = 8.333 mL

โมลาริตี: ความเข้มข้น c = n/V ใน mol/L โดย n = m/M การเจือจางเติมตัวทำละลายแต่ไม่เติมตัวถูกละลาย จำนวนโมลจึงคงเดิม: c₁·V₁ = c₂·V₂ เมื่อผสมสารละลายของตัวถูกละลายเดียวกันสองชนิด โมลบวกกันและปริมาตรก็บวกกัน

ปริมาตรของสารละลายสต็อก

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0.25·100/3 = 8.333 mL

คำตอบ

V₁ = 8.333 mL

4.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: c = 1.127 mol/L

ปริมาณรวม

n = 0.4·50 + 1.2·500 = 620 mmol

ความเข้มข้นของสารผสม

c = 620/550 = 1.127 mol/L

คำตอบ

c = 1.127 mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: P = 20135 kPa

กฎแก๊สอุดมคติ: PV = nRT โดย n = m/M

โมล

n = m/M = 300/4.003 = 74.94 mol

T = 50 + 273.15 = 323.1 K

ความดัน

P = nRT/V = 74.94·8.314·323.1/0.01 = 20135 kPa

คำตอบ

P = 20135 kPa

6.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: ρ = 11.29 kg/m³

ความหนาแน่นของแก๊สอุดมคติ: ρ = PM/(RT)

จัดรูปกฎแก๊สใหม่

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 110 + 273.15 = 383.1 K

ความหนาแน่น

ρ = 900·39.95/(8.314·383.1) = 11.29 kg/m³

คำตอบ

ρ = 11.29 kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: T_f = 30.26 °C

ความร้อนและเอนทาลปี: การให้ความร้อนแก่สารต้องใช้ q = m·c·ΔT ในแคลอรีมิเตอร์ ความร้อนที่วัตถุร้อนสูญเสียเท่ากับความร้อนที่วัตถุเย็นได้รับ การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาหาได้จากเอนทาลปีของการเกิด: ΔH° = ΣΔH°f(ผลิตภัณฑ์) − ΣΔH°f(สารตั้งต้น) โดยคูณแต่ละค่าด้วยสัมประสิทธิ์

สมดุลความร้อน

250·0.897·(110 − T_f) = 300·4.18·(T_f − 16)

แก้หาอุณหภูมิสุดท้าย

T_f = (224.3·110 + 1254·16)/(224.3 + 1254) = 30.26 °C

คำตอบ

T_f = 30.26 °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: q = 1555 kJ

เอนทาลปีของปฏิกิริยา

ΔH° = [6·(−393.5) + 6·(−285.8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

ความร้อนสำหรับมวลที่กำหนด

n = 100/180.16 = 0.5551 mol

q = n·|ΔH°/1| = 0.5551·2802 = 1555 kJ

คำตอบ

q = 1555 kJ

9.สมดุลเคมี

คำตอบ: [H₂] = 0.05 mol/L

สมดุลเคมี: สำหรับ aA + bB ⇌ cC + dD ค่าคงที่สมดุลคือ K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b) โดยใช้ความเข้มข้นที่สมดุล ตาราง ICE (เริ่มต้น เปลี่ยนแปลง สมดุล) เชื่อมปริมาณเริ่มต้นกับปริมาณที่สมดุลด้วยตัวแปรเดียว x คูณด้วยสัมประสิทธิ์

นิพจน์สมดุล

4 = (2x)²/(0.1 − x)²

ถอดรากที่สอง

2 = 2x/(0.1 − x) → x = 0.1·2/(2 + 2) = 0.05 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[H₂] = 0.1 − x = 0.05 mol/L

คำตอบ

[H₂] = 0.05 mol/L

10.สมดุลเคมี

คำตอบ: [Cl₂] = 0.06589 mol/L

นิพจน์สมดุล

0.01 = x²/(0.5 − x) → x² + 0.01·x − 0.005 = 0

แก้สมการกำลังสอง

x = (−0.01 + √(0.01² + 4·0.005))/2 = 0.06589 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[Cl₂] = x = 0.06589 mol/L

คำตอบ

[Cl₂] = 0.06589 mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 4.063

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] และ pOH = −log₁₀[OH⁻] โดย pH + pOH = 14 ที่ 25 °C กรดแก่และเบสแก่แตกตัวสมบูรณ์ กรดอ่อนแตกตัวเพียงบางส่วน: Ka = x²/(c − x) โดย x = [H₃O⁺] สารละลายบัฟเฟอร์ของกรดอ่อนและเบสคอนจูเกตเป็นไปตามสมการเฮนเดอร์สัน–ฮัสเซลบัลช์: pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

สมดุล

HA ⇌ H⁺ + A⁻: กรด x mol/L แตกตัว

Ka = x²/(0.25 − x) → x = 8.659 × 10⁻⁵ mol/L

pH

pH = −log(8.659 × 10⁻⁵) = 4.063

คำตอบ

pH = 4.063

12.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 4.377

pKa

pKa = 4.201

เฮนเดอร์สัน–ฮัสเซลบัลช์

pH = 4.201 + log(0.15/0.1) = 4.377

คำตอบ

pH = 4.377

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: C_A = 0.2778 mol/L

อัตราการเกิดปฏิกิริยา: สำหรับปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง −dC/dt = kC ดังนั้น C = C₀·e^−kt และครึ่งชีวิต ln 2/k ไม่ขึ้นกับความเข้มข้น สำหรับปฏิกิริยาอันดับสอง 1/C = 1/C₀ + kt ค่าคงที่อัตราเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิตามสมการอาร์เรเนียส: k = A·e^−Ea/(RT)

กฎอันดับสองแบบอินทิเกรต

1/C_A = 1/C_A0 + kt = 2 + 0.8·2 = 3.6 L/mol

C_A = 1/3.6 = 0.2778 mol/L

คำตอบ

C_A = 0.2778 mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: A = 4.986 × 10¹² s⁻¹

อุณหภูมิสัมบูรณ์

T = 100 + 273.15 = 373.1 K

แก้สมการอาร์เรเนียสหา A

E_a/(RT) = 100000/(8.314·373.1) = 32.23

A = k·e^32.23 = 0.05·9.972 × 10¹³ = 4.986 × 10¹² s⁻¹

คำตอบ

A = 4.986 × 10¹² s⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry