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

H₂ 10 g และ O₂ 24 g ทำปฏิกิริยากันตาม 2H₂ + O₂ → 2H₂O จะเกิด H₂O มวล m ได้เท่าใด

M(H₂) = 2.016M(O₂) = 32M(H₂O) = 18.02 g/mol

m = g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์ยาก

ในปฏิกิริยา C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ C₆H₁₂O₆ 4 g ทำปฏิกิริยาหมด (สารตั้งต้นอื่นมีมากเกินพอ) และเก็บ C₂H₅OH ได้ 1.74 g หาร้อยละผลได้ Y

M(C₆H₁₂O₆) = 180.16 g/molM(C₂H₅OH) = 46.07 g/molจริง: 1.74 g

Y = %

3.โมลาริตีและการเจือจางปานกลาง

ต้องการสารละลาย 0.25 mol/L ปริมาตร 200 mL และมีสารละลายสต็อก 4 mol/L ต้องใช้สารละลายสต็อกปริมาตร V₁ เท่าใด

c₁ = 4 mol/Lc₂ = 0.25 mol/LV₂ = 200 mL

V₁ = mL

4.โมลาริตีและการเจือจางยาก

สารละลาย 0.1 mol/L ปริมาตร 200 mL ผสมกับสารละลาย 3 mol/L ของสารเดียวกันปริมาตร 400 mL หาความเข้มข้น c ของสารผสม (ปริมาตรบวกกันได้)

c₁ = 0.1 mol/LV₁ = 200 mLc₂ = 3 mol/LV₂ = 400 mL

c = mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติปานกลาง

140 g ของCO₂มีปริมาตร V เท่าใดที่ 100 kPa และ 30 °C ถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ

m = 140 gM = 44.01 g/molP = 100 kPaT = 30 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.กฎแก๊สอุดมคติยาก

O₂ปริมาณคงที่เปลี่ยนจาก 300 kPa, 2 L, 25 °C ไปเป็น 450 kPa และ 90 °C หาปริมาตรใหม่ V₂

P₁ = 300 kPaV₁ = 2 LT₁ = 25 °CP₂ = 450 kPaT₂ = 90 °C

V₂ = L

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปีปานกลาง

ก้อนทองแดงมวล 250 g (c = 0.385 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 160 °C ถูกหย่อนลงในน้ำ 100 g (c = 4.18 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 19 °C ในถ้วยฉนวน หาอุณหภูมิสุดท้าย T_f

m_metal = 250 gc_metal = 0.385 J/(g·°C)T_metal = 160 °Cm_water = 100 gT_water = 19 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปียาก

ใช้เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิดหาความร้อน q ที่ปล่อยออกมาเมื่อCH₃OH 50 g (M = 32.04 g/mol) เผาไหม้สมบูรณ์: 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O(l) ตอบ q เป็นจำนวนบวก

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

q = kJ

9.สมดุลเคมีปานกลาง

ใส่ H₂ 0.2 mol/L และ I₂ 0.2 mol/L ในภาชนะและทำปฏิกิริยา: H₂ + I₂ ⇌ 2HI โดย K_c = 9 หาความเข้มข้นที่สมดุล [HI]

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.2 mol/LK_c = 9

[HI] = mol/L

10.สมดุลเคมียาก

PCl₅ สลายตัว: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ โดย K_c = 0.02 ที่อุณหภูมิของปฏิกิริยา ภาชนะเริ่มต้นด้วย PCl₅ เท่านั้น 0.4 mol/L หาความเข้มข้นที่สมดุล [Cl₂]

[PCl₅]₀ = 0.4 mol/LK_c = 0.02

[Cl₂] = mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์ปานกลาง

หา pH pH ของสารละลายกรดไฮโปคลอรัส ความเข้มข้น 0.1 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸)

c = 0.1 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸

pH =

12.pH และบัฟเฟอร์ยาก

สารละลายบัฟเฟอร์มี กรดไฮโดรฟลูออริก 0.2 mol/L และเกลือโซเดียมของมัน 0.3 mol/L โดย Ka = 0.00068 หา pH pH ของบัฟเฟอร์

[HA] = 0.2[A⁻] = 0.3Ka = 0.00068

pH =

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาปานกลาง

ปฏิกิริยาที่มีกฎอัตรา −r_A = k·C_A² มี k = 0.5 L/(mol·min) และเริ่มที่ 1 mol/L หาความเข้มข้น C_A หลังผ่านไป 5 min

k = 0.5 L/(mol·min)C_A0 = 1 mol/Lt = 5 min

C_A = mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยายาก

ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งมี k = 0.005 min⁻¹ ที่ 25 °C และพลังงานก่อกัมมันต์ 60 kJ/mol เครื่องปฏิกรณ์แบบกะถูกใช้งานที่ 55 °C เป็นเวลา 10 min จงหาค่าการเปลี่ยนแปลง X ที่ได้

k₁ = 0.005 min⁻¹T₁ = 25 °CE_a = 60 kJ/molT₂ = 55 °Ct = 10 minR = 8.314 J/(mol·K)

X = %

3สารละลาย

1.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: m = 27.03 g

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

โมลของสารตั้งต้นแต่ละตัว

n(H₂) = 10/2.016 = 4.96 mol

n(O₂) = 24/32 = 0.75 mol

สารกำหนดปริมาณ

4.96/2 = 2.48, 0.75/1 = 0.75 → O₂

มวลของผลิตภัณฑ์

n(H₂O) = 0.75·2 = 1.5 mol

m = 1.5·18.02 = 27.03 g

คำตอบ

m = 27.03 g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: Y = 85.05 %

ผลได้เชิงทฤษฎี

n(C₆H₁₂O₆) = 4/180.16 = 0.0222 mol

m = 0.0222·2/1·46.07 = 2.046 g

ร้อยละผลได้

Y = 1.74/2.046·100 = 85.05%

คำตอบ

Y = 85.05%

3.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: V₁ = 12.5 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 = 0.25·200/4 = 12.5 mL

คำตอบ

V₁ = 12.5 mL

4.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: c = 2.033 mol/L

ปริมาณรวม

n = 0.1·200 + 3·400 = 1220 mmol

ความเข้มข้นของสารผสม

c = 1220/600 = 2.033 mol/L

คำตอบ

c = 2.033 mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: V = 80.18 L

กฎแก๊สอุดมคติ: PV = nRT โดย n = m/M

โมล

n = 140/44.01 = 3.181 mol

T = 30 + 273.15 = 303.1 K

ปริมาตร

V = nRT/P = 3.181·8.314·303.1/100 = 80.18 L

คำตอบ

V = 80.18 L

6.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: V₂ = 1.624 L

กฎแก๊สรวม: สำหรับแก๊สอุดมคติปริมาณคงที่ P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

อุณหภูมิสัมบูรณ์

T₁ = 298.1 K, T₂ = 363.1 K

กฎแก๊สรวม

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 2·(300/450)·(363.1/298.1) = 1.624 L

คำตอบ

V₂ = 1.624 L

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: T_f = 45.39 °C

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

สมดุลความร้อน

250·0.385·(160 − T_f) = 100·4.18·(T_f − 19)

แก้หาอุณหภูมิสุดท้าย

T_f = (96.25·160 + 418·19)/(96.25 + 418) = 45.39 °C

คำตอบ

T_f = 45.39 °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: q = 1134 kJ

เอนทาลปีของปฏิกิริยา

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

ความร้อนสำหรับมวลที่กำหนด

n = 50/32.04 = 1.561 mol

q = n·|ΔH°/2| = 1.561·726.4 = 1134 kJ

คำตอบ

q = 1134 kJ

9.สมดุลเคมี

คำตอบ: [HI] = 0.24 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

9 = (2x)²/(0.2 − x)²

ถอดรากที่สอง

3 = 2x/(0.2 − x) → x = 0.2·3/(2 + 3) = 0.12 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[HI] = 2x = 0.24 mol/L

คำตอบ

[HI] = 0.24 mol/L

10.สมดุลเคมี

คำตอบ: [Cl₂] = 0.08 mol/L

นิพจน์สมดุล

0.02 = x²/(0.4 − x) → x² + 0.02·x − 0.008 = 0

แก้สมการกำลังสอง

x = (−0.02 + √(0.02² + 4·0.008))/2 = 0.08 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[Cl₂] = x = 0.08 mol/L

คำตอบ

[Cl₂] = 0.08 mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 4.262

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/(0.1 − x) → x = 5.476 × 10⁻⁵ mol/L

pH

pH = −log(5.476 × 10⁻⁵) = 4.262

คำตอบ

pH = 4.262

12.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 3.344

pKa

pKa = 3.167

เฮนเดอร์สัน–ฮัสเซลบัลช์

pH = 3.167 + log(0.3/0.2) = 3.344

คำตอบ

pH = 3.344

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: C_A = 0.2857 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 = 1 + 0.5·5 = 3.5 L/mol

C_A = 1/3.5 = 0.2857 mol/L

คำตอบ

C_A = 0.2857 mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: X = 36.69 %

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).

ค่าคงที่อัตราที่อุณหภูมิใหม่

T₁ = 298.1 K, T₂ = 328.1 K

k₂ = 0.005·e^{−(60000/8.314)·(1/328.1 − 1/298.1)} = 0.04571 min⁻¹

การเปลี่ยนแปลง

X = 1 − e^{−0.04571·10} = 1 − 0.6331 = 36.69 %

คำตอบ

X = 36.69 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry