Загальна хімія: шпаргалка-підсумок

Аркуші з формулами, ключові кроки методів для кожної теми та 14 задач для практики, з повними розв’язками наприкінці.

Нові задачі Назад до курсу

У вікні друку виберіть «Зберегти як PDF», щоб зберегти копію на пристрої.

1Формули та методи

Стехіометрія

Молі: n = m/M
Концентрація: c = n/V
Мольне співвідношення: використовуйте стехіометричні коефіцієнти рівняння реакції
Лімітуючий реагент: той, що закінчується першим
Вихід у відсотках: фактичний / теоретичний × 100%

Метод

Запишіть і зрівняйте хімічне рівняння.
Переведіть дану масу в моль: n = m/M.
Використайте коефіцієнти як мольне співвідношення, щоб знайти кількість молів потрібної речовини.
Поверніться до маси за m = n·M. Якщо реагентів два, спершу знайдіть лімітуючий реагент.

Молярна концентрація й розведення

Молярна концентрація: c = n/V (mol/L)
Молі: n = m/M
Розведення: c₁V₁ = c₂V₂
Змішування: c = (c₁V₁ + c₂V₂)/(V₁ + V₂)

Метод

Переведіть масу в моль за n = m/M.
Переведіть об’єм у літри.
Молярна концентрація c = n/V у mol/L.
При розведенні кількість молів не змінюється: c₁V₁ = c₂V₂.

Рівняння стану ідеального газу

Рівняння стану ідеального газу: pV = nRT
Газова стала: R = 8,314 J/(mol·K)
Об’єднаний газовий закон: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
Молі: n = m/M
Температура: T[K] = T[°C] + 273,15

Калориметрія й ентальпія

Теплота: q = m·c·ΔT
Вода: c = 4,18 J/(g·°C)
Калориметр: віддана теплота = отримана теплота
Ентальпія реакції: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

Хімічна рівновага

Константа рівноваги: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
Таблиця ICE: Початкове (Initial), зміна (Change, ×коефіцієнт), рівновага (Equilibrium)
Квадратне рівняння: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Метод

Запишіть K_c як добуток концентрацій продуктів, поділений на добуток концентрацій реагентів, кожну в степені свого коефіцієнта.
Складіть таблицю ICE: Initial (початкові), Change (зміна, кроками x, помноженими на коефіцієнти), Equilibrium (рівноважні).
Підставте рівноважні вирази в K_c і розв’яжіть щодо x.
Перевірте, чи x достатньо мале для наближення; інакше розв’яжіть квадратне рівняння.

pH і буфери

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Слабка кислота: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
Буфер: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
Розведення: c₁V₁ = c₂V₂

Метод

Визначте, чи кислота або основа сильна (повністю дисоційована), чи слабка.
Сильна кислота: [H⁺] дорівнює її концентрації. Сильна основа: спершу знайдіть [OH⁻].
Слабка кислота: розв’яжіть K_a = x²/(c − x) щодо x = [H⁺].
pH = −log[H⁺], і pH + pOH = 14 при 25 °C.

Хімічна кінетика

Перший порядок: ln(C_A/C_A0) = −kt
Період напівперетворення (перший порядок): t_½ = ln 2/k
Другий порядок: 1/C_A = 1/C_A0 + kt
Арреніус: k = A·e^−E_a/(RT)
Дві температури: ln(k₂/k₁) = (E_a/R)(1/T₁ − 1/T₂)

2Задачі для практики

1.СтехіометріяСередня

6 g Fe₂O₃ і 16 g CO реагують за рівнянням Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Яка маса m CO₂ може утворитися?

M(Fe₂O₃) = 159,69M(CO) = 28,01M(CO₂) = 44,01 g/mol

m = g

2.СтехіометріяСкладна

У реакції 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ 24 g Al реагує повністю (інші реагенти в надлишку) і збирають 88,95 g AlCl₃. Знайдіть вихід у відсотках Y.

M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl₃) = 133,33 g/molфактичний: 88,95 g

Y = %

3.Молярна концентрація й розведенняСередня

Потрібно 250 mL розчину з концентрацією 0,25 mol/L, а в наявності є вихідний розчин з концентрацією 0,5 mol/L. Який об’єм V₁ вихідного розчину потрібен?

c₁ = 0,5 mol/Lc₂ = 0,25 mol/LV₂ = 250 mL

V₁ = mL

4.Молярна концентрація й розведенняСкладна

100 mL розчину з концентрацією 0,1 mol/L змішують із 500 mL розчину тієї самої речовини з концентрацією 2,5 mol/L. Знайдіть концентрацію c суміші (об’єми адитивні).

c₁ = 0,1 mol/LV₁ = 100 mLc₂ = 2,5 mol/LV₂ = 500 mL

c = mol/L

5.Рівняння стану ідеального газуСередня

Резервуар об’ємом 5 L містить 370 g газу (CO₂) при 65 °C. Вважайте газ ідеальним і знайдіть тиск P.

m = 370 gM = 44,01 g/molV = 5 LT = 65 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Рівняння стану ідеального газуСкладна

Знайдіть густину ρ газу (CO₂) при 350 kPa і 70 °C, вважаючи його ідеальним.

M = 44,01 g/molP = 350 kPaT = 70 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Калориметрія й ентальпіяСередня

Брусок масою 50 g (матеріал: цинк, c = 0,388 J/(g·°C)) за температури 170 °C опускають у 200 g води (c = 4,18 J/(g·°C)) за 24 °C у теплоізольованій склянці. Знайдіть кінцеву температуру T_f.

m_metal = 50 gc_metal = 0,388 J/(g·°C)T_metal = 170 °Cm_water = 200 gT_water = 24 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Калориметрія й ентальпіяСкладна

За стандартними ентальпіями утворення знайдіть ΔH° реакції C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O(l).

ΔH°f(C₃H₈) = −103,8 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

ΔH° = kJ

9.Хімічна рівновагаСередня

У посудину вносять 0,25 mol/L H₂ і 0,25 mol/L I₂, і вони реагують: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, K_c = 50. Знайдіть рівноважну концентрацію [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,25 mol/LK_c = 50

[H₂] = mol/L

10.Хімічна рівновагаСкладна

PCl₅ розкладається: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, K_c = 0,2 за температури реакції. Спочатку в посудині є лише PCl₅ з концентрацією 1,5 mol/L. Знайдіть рівноважну концентрацію [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 1,5 mol/LK_c = 0,2

[PCl₅] = mol/L

11.pH і буфериСередня

Знайдіть pH pH розчину 0,5 mol/L, де розчинена речовина — молочна кислота (Ka = 0,00014).

c = 0,5 mol/LKa = 0,00014

pH =

12.pH і буфериСкладна

Буфер об'ємом 1,00 L містить 0,1 mol речовини «фтороводнева кислота» і 0,15 mol її спряженої основи (Ka = 0,00068). Додають 0,02 mol NaOH. Знайдіть нове pH pH.

n(HA) = 0,1 moln(A⁻) = 0,15 moln(OH⁻) = 0,02 molKa = 0,00068

pH =

13.Хімічна кінетикаСередня

Реакція нульового порядку має k = 0,05 mol/(L·min) і початкову концентрацію 1,5 mol/L. Скільки часу потрібно, щоб досягти ступеня перетворення 90 %? Знайдіть t.

k = 0,05 mol/(L·min)C_A0 = 1,5 mol/LX = 90 %

t = min

14.Хімічна кінетикаСкладна

У двох дослідах вимірюють початкову швидкість реакції A → продукти. При C_A0 = 0,25 mol/L швидкість 0,008 mol/(L·s); при C_A0 = 1 mol/L вона 0,128 mol/(L·s). Знайдіть порядок реакції n за A.

C_A0,1 = 0,25 mol/Lr₁ = 0,008 mol/(L·s)C_A0,2 = 1 mol/Lr₂ = 0,128 mol/(L·s)

n =

3Розчини

1.Стехіометрія

Відповідь: m = 4,961 g

Стехіометрія: зрівняне рівняння рахує частинки, а не грами. Переведіть масу в моль за n = m/M, використайте коефіцієнти рівняння як мольне співвідношення, а потім поверніться до маси: m = n·M. Якщо реагентів два, лімітуючий реагент — той, що закінчується першим і визначає кількість продукту.

Кількість речовини кожного реагенту

n(Fe₂O₃) = 6/159,69 = 0,03757 mol

n(CO) = 16/28,01 = 0,5712 mol

Лімітуючий реагент

0,03757/1 = 0,03757, 0,5712/3 = 0,1904 → Fe₂O₃

Маса продукту

n(CO₂) = 0,03757·3 = 0,1127 mol

m = 0,1127·44,01 = 4,961 g

Відповідь

m = 4,961 g

2.Стехіометрія

Відповідь: Y = 75 %

Теоретичний вихід

n(Al) = 24/26,98 = 0,8895 mol

m = 0,8895·2/2·133,33 = 118,6 g

Вихід у відсотках

Y = 88,95/118,6·100 = 75%

Відповідь

Y = 75%

3.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: V₁ = 125 mL

Молярна концентрація: концентрація c = n/V у mol/L, де n = m/M. Під час розведення додають розчинник, але не розчинену речовину, тож кількість речовини не змінюється: c₁·V₁ = c₂·V₂. Коли змішують два розчини однієї речовини, кількості речовини додаються, як і об’єми.

Об’єм вихідного розчину

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0,25·250/0,5 = 125 mL

Відповідь

V₁ = 125 mL

4.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: c = 2,1 mol/L

Загальна кількість речовини

n = 0,1·100 + 2,5·500 = 1260 mmol

Концентрація суміші

c = 1260/600 = 2,1 mol/L

Відповідь

c = 2,1 mol/L

5.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: P = 4727 kPa

Рівняння стану ідеального газу: PV = nRT, де n = m/M.

Молі

n = m/M = 370/44,01 = 8,407 mol

T = 65 + 273,15 = 338,1 K

Тиск

P = nRT/V = 8,407·8,314·338,1/0,005 = 4727 kPa

Відповідь

P = 4727 kPa

6.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: ρ = 5,399 kg/m³

Густина ідеального газу: ρ = PM/(RT).

Перетворіть газовий закон

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 70 + 273,15 = 343,1 K

Густина

ρ = 350·44,01/(8,314·343,1) = 5,399 kg/m³

Відповідь

ρ = 5,399 kg/m³

7.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: T_f = 27,31 °C

Теплота й ентальпія: для нагрівання речовини потрібна теплота q = m·c·ΔT. У калориметрі теплота, віддана гарячим тілом, дорівнює теплоті, отриманій холодним. Зміну ентальпії реакції знаходять за ентальпіями утворення: ΔH° = ΣΔH°f(продукти) − ΣΔH°f(реагенти), кожну множать на її коефіцієнт.

Тепловий баланс

50·0,388·(170 − T_f) = 200·4,18·(T_f − 24)

Виразіть кінцеву температуру

T_f = (19,4·170 + 836·24)/(19,4 + 836) = 27,31 °C

Відповідь

T_f = 27,31 °C

8.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: ΔH° = −2220 kJ

Ентальпія реакції

ΔH° = [3·(−393,5) + 4·(−285,8)] − [1·(−103,8) + 5·0] = −2220 kJ

Відповідь

ΔH° = −2220 kJ

Від’ємне: реакція виділяє теплоту (екзотермічна).

9.Хімічна рівновага

Відповідь: [H₂] = 0,05512 mol/L

Хімічна рівновага: для реакції aA + bB ⇌ cC + dD константа рівноваги K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b), де беруть рівноважні концентрації. Таблиця ICE (початкове, зміна, рівновага) пов’язує початкові кількості з рівноважними через одне невідоме x, помножене на коефіцієнти.

Вираз константи рівноваги

50 = (2x)²/(0,25 − x)²

Добудьте квадратний корінь

7,071 = 2x/(0,25 − x) → x = 0,25·7,071/(2 + 7,071) = 0,1949 mol/L

Рівноважна концентрація

[H₂] = 0,25 − x = 0,05512 mol/L

Відповідь

[H₂] = 0,05512 mol/L

10.Хімічна рівновага

Відповідь: [PCl₅] = 1,043 mol/L

Вираз константи рівноваги

0,2 = x²/(1,5 − x) → x² + 0,2·x − 0,3 = 0

Розв’яжіть квадратне рівняння

x = (−0,2 + √(0,2² + 4·0,3))/2 = 0,4568 mol/L

Рівноважна концентрація

[PCl₅] = 1,5 − 0,4568 = 1,043 mol/L

Відповідь

[PCl₅] = 1,043 mol/L

11.pH і буфери

Відповідь: pH = 2,081

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] і pOH = −log₁₀[OH⁻], причому pH + pOH = 14 при 25 °C. Сильні кислоти й основи дисоціюють повністю. Слабка кислота — лише частково: Ka = x²/(c − x), де x = [H₃O⁺]. Буфер зі слабкої кислоти та спряженої основи підпорядковується рівнянню Гендерсона–Гассельбаха: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Рівновага

HA ⇌ H⁺ + A⁻: дисоціює x mol/L кислоти.

Ka = x²/(0,5 − x) → x = 0,008297 mol/L

pH

pH = −log(0,008297) = 2,081

Відповідь

pH = 2,081

12.pH і буфери

Відповідь: pH = 3,495

Нейтралізація

n(HA) = 0,1 − 0,02 = 0,08 mol

n(A⁻) = 0,15 + 0,02 = 0,17 mol

Гендерсон–Гассельбах

pH = 3,167 + log(0,17/0,08) = 3,495

Відповідь

pH = 3,495

13.Хімічна кінетика

Відповідь: t = 27 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).

Кількість, що перетворилася

C_A0·X = 1,5·0,9 = 1,35 mol/L

Час

t = C_A0·X/k = 1,35/0,05 = 27 min

Відповідь

t = 27 min

14.Хімічна кінетика

Відповідь: n = 2

Метод початкових швидкостей: для r = k·Cⁿ порівняння двох дослідів, що відрізняються лише початковою концентрацією, виключає k: r₂/r₁ = (C₂/C₁)ⁿ. Подвоєння C подвоює швидкість для першого порядку й збільшує її вчетверо для другого.

Відношення

r₂/r₁ = 0,128/0,008 = 16

C₂/C₁ = 1/0,25 = 4

Порядок

n = ln(16)/ln(4) = 2

Відповідь

n = 2

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry