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

N₂ 16 g และ H₂ 24 g ทำปฏิกิริยากันตาม N₂ + 3H₂ → 2NH₃ จะเกิด NH₃ มวล m ได้เท่าใด

M(N₂) = 28.02M(H₂) = 2.016M(NH₃) = 17.03 g/mol

m = g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์ยาก

ในปฏิกิริยา C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O C₃H₈ 4 g ทำปฏิกิริยาหมด (สารตั้งต้นอื่นมีมากเกินพอ) และเก็บ CO₂ ได้ 7.42 g หาร้อยละผลได้ Y

M(C₃H₈) = 44.1 g/molM(CO₂) = 44.01 g/molจริง: 7.42 g

Y = %

3.โมลาริตีและการเจือจางปานกลาง

ต้องการสารละลาย 0.5 mol/L ปริมาตร 200 mL และมีสารละลายสต็อก 6 mol/L ต้องเติมน้ำ V_water เท่าใดลงในสารละลายสต็อก

c₁ = 6 mol/Lc₂ = 0.5 mol/LV₂ = 200 mL

V_water = mL

4.โมลาริตีและการเจือจางยาก

สารละลาย 2 mol/L ปริมาตร 50 mL ผสมกับสารละลาย 0.75 mol/L ของสารเดียวกันปริมาตร 400 mL หาความเข้มข้น c ของสารผสม (ปริมาตรบวกกันได้)

c₁ = 2 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 0.75 mol/LV₂ = 400 mL

c = mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติปานกลาง

350 g ของN₂มีปริมาตร V เท่าใดที่ 650 kPa และ 85 °C ถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ

m = 350 gM = 28.01 g/molP = 650 kPaT = 85 °CR = 8.314 J/(mol·K)

V = L

6.กฎแก๊สอุดมคติยาก

หาความหนาแน่น ρ ของCO₂ที่ 800 kPa และ 110 °C โดยถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ

M = 44.01 g/molP = 800 kPaT = 110 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปีปานกลาง

ก้อนสังกะสีมวล 250 g (c = 0.388 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 90 °C ถูกหย่อนลงในน้ำ 300 g (c = 4.18 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 16 °C ในถ้วยฉนวน หาอุณหภูมิสุดท้าย T_f

m_metal = 250 gc_metal = 0.388 J/(g·°C)T_metal = 90 °Cm_water = 300 gT_water = 16 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปียาก

ใช้เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิดหาความร้อน q ที่ปล่อยออกมาเมื่อC₂H₅OH 10 g (M = 46.07 g/mol) เผาไหม้สมบูรณ์: C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O(l) ตอบ q เป็นจำนวนบวก

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

q = kJ

9.สมดุลเคมีปานกลาง

ใส่ H₂ 0.8 mol/L และ I₂ 0.8 mol/L ในภาชนะและทำปฏิกิริยา: H₂ + I₂ ⇌ 2HI โดย K_c = 36 หาความเข้มข้นที่สมดุล [HI]

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.8 mol/LK_c = 36

[HI] = mol/L

10.สมดุลเคมียาก

PCl₅ สลายตัว: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ โดย K_c = 0.01 ที่อุณหภูมิของปฏิกิริยา ภาชนะเริ่มต้นด้วย PCl₅ เท่านั้น 1 mol/L หาความเข้มข้นที่สมดุล [PCl₅]

[PCl₅]₀ = 1 mol/LK_c = 0.01

[PCl₅] = mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์ปานกลาง

หา pH pH ของสารละลายกรดฟอร์มิก ความเข้มข้น 0.01 mol/L (Ka = 0.00018)

c = 0.01 mol/LKa = 0.00018

pH =

12.pH และบัฟเฟอร์ยาก

สารละลายบัฟเฟอร์มี กรดฟอร์มิก 0.5 mol/L และเกลือโซเดียมของมัน 0.3 mol/L โดย Ka = 0.00018 หา pH pH ของบัฟเฟอร์

[HA] = 0.5[A⁻] = 0.3Ka = 0.00018

pH =

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาปานกลาง

ปฏิกิริยาอันดับสอง (−r_A = k·C_A²) ในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะมี k = 0.8 L/(mol·min) และเริ่มที่ 1 mol/L ต้องใช้เวลานานเท่าใดจึงถึงค่าการเปลี่ยนแปลง 90% จงหา t

k = 0.8 L/(mol·min)C_A0 = 1 mol/LX = 90 %

t = min

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยายาก

ปฏิกิริยาหนึ่งมีพลังงานก่อกัมมันต์ 80 kJ/mol ที่ 30 °C ช้าเกินไป ต้องให้ความร้อนถึงอุณหภูมิ T₂ (ในหน่วย °C) เท่าใดจึงเร็วขึ้น 3 เท่า

E_a = 80 kJ/molT₁ = 30 °Ck₂/k₁ = 3R = 8.314 J/(mol·K)

T₂ = °C

3สารละลาย

1.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: m = 19.45 g

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

โมลของสารตั้งต้นแต่ละตัว

n(N₂) = 16/28.02 = 0.571 mol

n(H₂) = 24/2.016 = 11.9 mol

สารกำหนดปริมาณ

0.571/1 = 0.571, 11.9/3 = 3.968 → N₂

มวลของผลิตภัณฑ์

n(NH₃) = 0.571·2 = 1.142 mol

m = 1.142·17.03 = 19.45 g

คำตอบ

m = 19.45 g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: Y = 61.96 %

ผลได้เชิงทฤษฎี

n(C₃H₈) = 4/44.1 = 0.0907 mol

m = 0.0907·3/1·44.01 = 11.98 g

ร้อยละผลได้

Y = 7.42/11.98·100 = 61.96%

คำตอบ

Y = 61.96%

3.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: V_water = 183.3 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 = 0.5·200/6 = 16.67 mL

น้ำที่ต้องเติม

V_water = 200 − 16.67 = 183.3 mL

คำตอบ

V_water = 183.3 mL

4.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: c = 0.8889 mol/L

ปริมาณรวม

n = 2·50 + 0.75·400 = 400 mmol

ความเข้มข้นของสารผสม

c = 400/450 = 0.8889 mol/L

คำตอบ

c = 0.8889 mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: V = 57.24 L

กฎแก๊สอุดมคติ: PV = nRT โดย n = m/M

โมล

n = 350/28.01 = 12.5 mol

T = 85 + 273.15 = 358.1 K

ปริมาตร

V = nRT/P = 12.5·8.314·358.1/650 = 57.24 L

คำตอบ

V = 57.24 L

6.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: ρ = 11.05 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 = 800·44.01/(8.314·383.1) = 11.05 kg/m³

คำตอบ

ρ = 11.05 kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: T_f = 21.31 °C

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

สมดุลความร้อน

250·0.388·(90 − T_f) = 300·4.18·(T_f − 16)

แก้หาอุณหภูมิสุดท้าย

T_f = (97·90 + 1254·16)/(97 + 1254) = 21.31 °C

คำตอบ

T_f = 21.31 °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: q = 296.7 kJ

เอนทาลปีของปฏิกิริยา

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

ความร้อนสำหรับมวลที่กำหนด

n = 10/46.07 = 0.2171 mol

q = n·|ΔH°/1| = 0.2171·1367 = 296.7 kJ

คำตอบ

q = 296.7 kJ

9.สมดุลเคมี

คำตอบ: [HI] = 1.2 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

36 = (2x)²/(0.8 − x)²

ถอดรากที่สอง

6 = 2x/(0.8 − x) → x = 0.8·6/(2 + 6) = 0.6 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[HI] = 2x = 1.2 mol/L

คำตอบ

[HI] = 1.2 mol/L

10.สมดุลเคมี

คำตอบ: [PCl₅] = 0.9049 mol/L

นิพจน์สมดุล

0.01 = x²/(1 − x) → x² + 0.01·x − 0.01 = 0

แก้สมการกำลังสอง

x = (−0.01 + √(0.01² + 4·0.01))/2 = 0.09512 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[PCl₅] = 1 − 0.09512 = 0.9049 mol/L

คำตอบ

[PCl₅] = 0.9049 mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 2.901

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/(0.01 − x) → x = 0.001255 mol/L

pH

pH = −log(0.001255) = 2.901

คำตอบ

pH = 2.901

12.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 3.523

pKa

pKa = 3.745

เฮนเดอร์สัน–ฮัสเซลบัลช์

pH = 3.745 + log(0.3/0.5) = 3.523

คำตอบ

pH = 3.523

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: t = 11.25 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).

ความเข้มข้นตอนท้าย

C_A = 1·(1 − 0.9) = 0.1 mol/L

กฎอันดับสองแบบอินทิเกรต

t = (1/C_A − 1/C_A0)/k = (10 − 1)/0.8 = 11.25 min

คำตอบ

t = 11.25 min

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: T₂ = 40.87 °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).

อุณหภูมิสัมบูรณ์

T₁ = 303.1 K

แก้สมการอาร์เรเนียสหา T₂

1/T₂ = 1/303.1 − 8.314·ln(3)/80000 = 3.299 × 10⁻³ − 1.142 × 10⁻⁴ = 3.185 × 10⁻³ K⁻¹

T₂ = 314 K = 40.87 °C

คำตอบ

T₂ = 40.87 °C

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry