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

Fe₂O₃ 12 g และ CO 16 g ทำปฏิกิริยากันตาม Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ จะเกิด Fe มวล m ได้เท่าใด

M(Fe₂O₃) = 159.69M(CO) = 28.01M(Fe) = 55.85 g/mol

m = g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์ยาก

ในปฏิกิริยา N₂ + 3H₂ → 2NH₃ N₂ 30 g ทำปฏิกิริยาหมด (สารตั้งต้นอื่นมีมากเกินพอ) และเก็บ NH₃ ได้ 22.61 g หาร้อยละผลได้ Y

M(N₂) = 28.02 g/molM(NH₃) = 17.03 g/molจริง: 22.61 g

Y = %

3.โมลาริตีและการเจือจางปานกลาง

ต้องการสารละลาย 0.25 mol/L ปริมาตร 100 mL และมีสารละลายสต็อก 6 mol/L ต้องเติมน้ำ V_water เท่าใดลงในสารละลายสต็อก

c₁ = 6 mol/Lc₂ = 0.25 mol/LV₂ = 100 mL

V_water = mL

4.โมลาริตีและการเจือจางยาก

สารละลาย 0.1 mol/L ปริมาตร 200 mL ผสมกับสารละลาย 1.2 mol/L ของสารเดียวกันปริมาตร 500 mL หาความเข้มข้น c ของสารผสม (ปริมาตรบวกกันได้)

c₁ = 0.1 mol/LV₁ = 200 mLc₂ = 1.2 mol/LV₂ = 500 mL

c = mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติปานกลาง

ถังขนาด 30 L บรรจุArปริมาณ 60 g ที่ 95 °C ถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ แล้วหาความดัน P

m = 60 gM = 39.95 g/molV = 30 LT = 95 °CR = 8.314 J/(mol·K)

P = kPa

6.กฎแก๊สอุดมคติยาก

หาความหนาแน่น ρ ของCO₂ที่ 450 kPa และ 80 °C โดยถือว่าเป็นแก๊สอุดมคติ

M = 44.01 g/molP = 450 kPaT = 80 °CR = 8.314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปีปานกลาง

ก้อนทองแดงมวล 50 g (c = 0.385 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 180 °C ถูกหย่อนลงในน้ำ 300 g (c = 4.18 J/(g·°C)) อุณหภูมิ 23 °C ในถ้วยฉนวน หาอุณหภูมิสุดท้าย T_f

m_metal = 50 gc_metal = 0.385 J/(g·°C)T_metal = 180 °Cm_water = 300 gT_water = 23 °Cc_water = 4.18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปียาก

ใช้เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิดหา ΔH° ของปฏิกิริยา CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l)

ΔH°f(CH₄) = −74.8 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393.5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285.8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.สมดุลเคมีปานกลาง

ใส่ H₂ 0.1 mol/L และ I₂ 0.1 mol/L ในภาชนะและทำปฏิกิริยา: H₂ + I₂ ⇌ 2HI โดย K_c = 50 หาความเข้มข้นที่สมดุล [HI]

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0.1 mol/LK_c = 50

[HI] = mol/L

10.สมดุลเคมียาก

PCl₅ สลายตัว: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ โดย K_c = 0.5 ที่อุณหภูมิของปฏิกิริยา ภาชนะเริ่มต้นด้วย PCl₅ เท่านั้น 0.1 mol/L หาความเข้มข้นที่สมดุล [PCl₅]

[PCl₅]₀ = 0.1 mol/LK_c = 0.5

[PCl₅] = mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์ปานกลาง

หา pH pH ของสารละลายกรดแอซีติก ความเข้มข้น 0.2 mol/L (Ka = 1.8 × 10⁻⁵)

c = 0.2 mol/LKa = 1.8 × 10⁻⁵

pH =

12.pH และบัฟเฟอร์ยาก

สารละลายบัฟเฟอร์มี กรดแอซีติก 0.4 mol/L และเกลือโซเดียมของมัน 0.15 mol/L โดย Ka = 1.8 × 10⁻⁵ หา pH pH ของบัฟเฟอร์

[HA] = 0.4[A⁻] = 0.15Ka = 1.8 × 10⁻⁵

pH =

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาปานกลาง

ปฏิกิริยาที่มีกฎอัตรา −r_A = k·C_A² มี k = 0.05 L/(mol·min) และเริ่มที่ 1 mol/L หาความเข้มข้น C_A หลังผ่านไป 15 min

k = 0.05 L/(mol·min)C_A0 = 1 mol/Lt = 15 min

C_A = mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยายาก

ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งมี k = 0.01 min⁻¹ ที่ 20 °C และพลังงานก่อกัมมันต์ 80 kJ/mol เครื่องปฏิกรณ์แบบกะถูกใช้งานที่ 35 °C เป็นเวลา 45 min จงหาค่าการเปลี่ยนแปลง X ที่ได้

k₁ = 0.01 min⁻¹T₁ = 20 °CE_a = 80 kJ/molT₂ = 35 °Ct = 45 minR = 8.314 J/(mol·K)

X = %

3สารละลาย

1.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: m = 8.394 g

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

โมลของสารตั้งต้นแต่ละตัว

n(Fe₂O₃) = 12/159.69 = 0.07515 mol

n(CO) = 16/28.01 = 0.5712 mol

สารกำหนดปริมาณ

0.07515/1 = 0.07515, 0.5712/3 = 0.1904 → Fe₂O₃

มวลของผลิตภัณฑ์

n(Fe) = 0.07515·2 = 0.1503 mol

m = 0.1503·55.85 = 8.394 g

คำตอบ

m = 8.394 g

2.ปริมาณสารสัมพันธ์

คำตอบ: Y = 62 %

ผลได้เชิงทฤษฎี

n(N₂) = 30/28.02 = 1.071 mol

m = 1.071·2/1·17.03 = 36.47 g

ร้อยละผลได้

Y = 22.61/36.47·100 = 62%

คำตอบ

Y = 62%

3.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: V_water = 95.83 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 = 0.25·100/6 = 4.167 mL

น้ำที่ต้องเติม

V_water = 100 − 4.167 = 95.83 mL

คำตอบ

V_water = 95.83 mL

4.โมลาริตีและการเจือจาง

คำตอบ: c = 0.8857 mol/L

ปริมาณรวม

n = 0.1·200 + 1.2·500 = 620 mmol

ความเข้มข้นของสารผสม

c = 620/700 = 0.8857 mol/L

คำตอบ

c = 0.8857 mol/L

5.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: P = 153.2 kPa

กฎแก๊สอุดมคติ: PV = nRT โดย n = m/M

โมล

n = m/M = 60/39.95 = 1.502 mol

T = 95 + 273.15 = 368.1 K

ความดัน

P = nRT/V = 1.502·8.314·368.1/0.03 = 153.2 kPa

คำตอบ

P = 153.2 kPa

6.กฎแก๊สอุดมคติ

คำตอบ: ρ = 6.745 kg/m³

ความหนาแน่นของแก๊สอุดมคติ: ρ = PM/(RT)

จัดรูปกฎแก๊สใหม่

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 80 + 273.15 = 353.1 K

ความหนาแน่น

ρ = 450·44.01/(8.314·353.1) = 6.745 kg/m³

คำตอบ

ρ = 6.745 kg/m³

7.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: T_f = 25.37 °C

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

สมดุลความร้อน

50·0.385·(180 − T_f) = 300·4.18·(T_f − 23)

แก้หาอุณหภูมิสุดท้าย

T_f = (19.25·180 + 1254·23)/(19.25 + 1254) = 25.37 °C

คำตอบ

T_f = 25.37 °C

8.แคลอรีมิเตอร์และเอนทาลปี

คำตอบ: ΔH° = −890.3 kJ

เอนทาลปีของปฏิกิริยา

ΔH° = [1·(−393.5) + 2·(−285.8)] − [1·(−74.8) + 2·0] = −890.3 kJ

คำตอบ

ΔH° = −890.3 kJ

เป็นลบ: ปฏิกิริยาคายความร้อน

9.สมดุลเคมี

คำตอบ: [HI] = 0.1559 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

50 = (2x)²/(0.1 − x)²

ถอดรากที่สอง

7.071 = 2x/(0.1 − x) → x = 0.1·7.071/(2 + 7.071) = 0.07795 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[HI] = 2x = 0.1559 mol/L

คำตอบ

[HI] = 0.1559 mol/L

10.สมดุลเคมี

คำตอบ: [PCl₅] = 0.01459 mol/L

นิพจน์สมดุล

0.5 = x²/(0.1 − x) → x² + 0.5·x − 0.05 = 0

แก้สมการกำลังสอง

x = (−0.5 + √(0.5² + 4·0.05))/2 = 0.08541 mol/L

ความเข้มข้นที่สมดุล

[PCl₅] = 0.1 − 0.08541 = 0.01459 mol/L

คำตอบ

[PCl₅] = 0.01459 mol/L

11.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 2.724

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/(0.2 − x) → x = 0.001888 mol/L

pH

pH = −log(0.001888) = 2.724

คำตอบ

pH = 2.724

12.pH และบัฟเฟอร์

คำตอบ: pH = 4.319

pKa

pKa = 4.745

เฮนเดอร์สัน–ฮัสเซลบัลช์

pH = 4.745 + log(0.15/0.4) = 4.319

คำตอบ

pH = 4.319

13.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: C_A = 0.5714 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 + 0.05·15 = 1.75 L/mol

C_A = 1/1.75 = 0.5714 mol/L

คำตอบ

C_A = 0.5714 mol/L

14.จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา

คำตอบ: X = 89.18 %

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 = 293.1 K, T₂ = 308.1 K

k₂ = 0.01·e^{−(80000/8.314)·(1/308.1 − 1/293.1)} = 0.04942 min⁻¹

การเปลี่ยนแปลง

X = 1 − e^{−0.04942·45} = 1 − 0.1082 = 89.18 %

คำตอบ

X = 89.18 %

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry