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

12 g Mg і 24 g O₂ реагують за рівнянням 2Mg + O₂ → 2MgO. Яка маса m MgO може утворитися?

M(Mg) = 24,31M(O₂) = 32M(MgO) = 40,3 g/mol

m = g

2.СтехіометріяСкладна

У реакції N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 8 g N₂ реагує повністю (інші реагенти в надлишку) і збирають 7,29 g NH₃. Знайдіть вихід у відсотках Y.

M(N₂) = 28,02 g/molM(NH₃) = 17,03 g/molфактичний: 7,29 g

Y = %

3.Молярна концентрація й розведенняСередня

Потрібно 200 mL розчину з концентрацією 0,25 mol/L, а в наявності є вихідний розчин з концентрацією 5 mol/L. Скільки води V_water треба додати до вихідного розчину?

c₁ = 5 mol/Lc₂ = 0,25 mol/LV₂ = 200 mL

V_water = mL

4.Молярна концентрація й розведенняСкладна

150 mL розчину з концентрацією 1 mol/L змішують із 50 mL розчину тієї самої речовини з концентрацією 2,5 mol/L. Знайдіть концентрацію c суміші (об’єми адитивні).

c₁ = 1 mol/LV₁ = 150 mLc₂ = 2,5 mol/LV₂ = 50 mL

c = mol/L

5.Рівняння стану ідеального газуСередня

Який об’єм V займає 420 g газу (N₂) при 350 kPa і 85 °C? Вважайте газ ідеальним.

m = 420 gM = 28,01 g/molP = 350 kPaT = 85 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Рівняння стану ідеального газуСкладна

Стала кількість газу (Ar) переходить від 250 kPa, 20 L, 20 °C до 150 kPa і 170 °C. Знайдіть новий об’єм V₂.

P₁ = 250 kPaV₁ = 20 LT₁ = 20 °CP₂ = 150 kPaT₂ = 170 °C

V₂ = L

7.Калориметрія й ентальпіяСередня

Брусок масою 200 g (матеріал: мідь, c = 0,385 J/(g·°C)) за температури 110 °C опускають у 150 g води (c = 4,18 J/(g·°C)) за 22 °C у теплоізольованій склянці. Знайдіть кінцеву температуру T_f.

m_metal = 200 gc_metal = 0,385 J/(g·°C)T_metal = 110 °Cm_water = 150 gT_water = 22 °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 = 9. Знайдіть рівноважну концентрацію [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,25 mol/LK_c = 9

[HI] = mol/L

10.Хімічна рівновагаСкладна

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

[PCl₅]₀ = 0,2 mol/LK_c = 0,1

[PCl₅] = mol/L

11.pH і буфериСередня

Знайдіть pH pH розчину 0,5 mol/L, де розчинена речовина — гіпохлоритна кислота (Ka = 3 × 10⁻⁸).

c = 0,5 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸

pH =

12.pH і буфериСкладна

Буфер містить 0,25 mol/L речовини «фтороводнева кислота» і 0,2 mol/L її натрієвої солі. Ka = 0,00068. Знайдіть pH pH буфера.

[HA] = 0,25[A⁻] = 0,2Ka = 0,00068

pH =

13.Хімічна кінетикаСередня

Реакція другого порядку (−r_A = k·C_A²) у реакторі періодичної дії має k = 0,2 L/(mol·min) і початкову концентрацію 0,5 mol/L. Скільки часу потрібно, щоб досягти ступеня перетворення 80 %? Знайдіть t.

k = 0,2 L/(mol·min)C_A0 = 0,5 mol/LX = 80 %

t = min

14.Хімічна кінетикаСкладна

Реакція має енергію активації 80 kJ/mol. При 30 °C вона надто повільна. До якої температури T₂ (в °C) її треба нагріти, щоб вона пришвидшилася в 10 разів?

E_a = 80 kJ/molT₁ = 30 °Ck₂/k₁ = 10R = 8,314 J/(mol·K)

T₂ = °C

3Розчини

1.Стехіометрія

Відповідь: m = 19,89 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(Mg) = 12/24,31 = 0,4936 mol

n(O₂) = 24/32 = 0,75 mol

Лімітуючий реагент

0,4936/2 = 0,2468, 0,75/1 = 0,75 → Mg

Маса продукту

n(MgO) = 0,2468·2 = 0,4936 mol

m = 0,4936·40,3 = 19,89 g

Відповідь

m = 19,89 g

2.Стехіометрія

Відповідь: Y = 74,97 %

Теоретичний вихід

n(N₂) = 8/28,02 = 0,2855 mol

m = 0,2855·2/1·17,03 = 9,724 g

Вихід у відсотках

Y = 7,29/9,724·100 = 74,97%

Відповідь

Y = 74,97%

3.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: V_water = 190 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 = 0,25·200/5 = 10 mL

Вода, яку додають

V_water = 200 − 10 = 190 mL

Відповідь

V_water = 190 mL

4.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: c = 1,375 mol/L

Загальна кількість речовини

n = 1·150 + 2,5·50 = 275 mmol

Концентрація суміші

c = 275/200 = 1,375 mol/L

Відповідь

c = 1,375 mol/L

5.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: V = 127,6 L

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

Молі

n = 420/28,01 = 14,99 mol

T = 85 + 273,15 = 358,1 K

Об’єм

V = nRT/P = 14,99·8,314·358,1/350 = 127,6 L

Відповідь

V = 127,6 L

6.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: V₂ = 50,39 L

Об’єднаний газовий закон: для сталої кількості ідеального газу P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂.

Абсолютні температури

T₁ = 293,1 K, T₂ = 443,1 K

Об’єднаний газовий закон

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 20·(250/150)·(443,1/293,1) = 50,39 L

Відповідь

V₂ = 50,39 L

7.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: T_f = 31,63 °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

200·0,385·(110 − T_f) = 150·4,18·(T_f − 22)

Виразіть кінцеву температуру

T_f = (77·110 + 627·22)/(77 + 627) = 31,63 °C

Відповідь

T_f = 31,63 °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: [HI] = 0,3 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

9 = (2x)²/(0,25 − x)²

Добудьте квадратний корінь

3 = 2x/(0,25 − x) → x = 0,25·3/(2 + 3) = 0,15 mol/L

Рівноважна концентрація

[HI] = 2x = 0,3 mol/L

Відповідь

[HI] = 0,3 mol/L

10.Хімічна рівновага

Відповідь: [PCl₅] = 0,1 mol/L

Вираз константи рівноваги

0,1 = x²/(0,2 − x) → x² + 0,1·x − 0,02 = 0

Розв’яжіть квадратне рівняння

x = (−0,1 + √(0,1² + 4·0,02))/2 = 0,1 mol/L

Рівноважна концентрація

[PCl₅] = 0,2 − 0,1 = 0,1 mol/L

Відповідь

[PCl₅] = 0,1 mol/L

11.pH і буфери

Відповідь: pH = 3,912

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 = 0,0001225 mol/L

pH

pH = −log(0,0001225) = 3,912

Відповідь

pH = 3,912

12.pH і буфери

Відповідь: pH = 3,071

pKa

pKa = 3,167

Гендерсон–Гассельбах

pH = 3,167 + log(0,2/0,25) = 3,071

Відповідь

pH = 3,071

13.Хімічна кінетика

Відповідь: t = 40 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).

Кінцева концентрація

C_A = 0,5·(1 − 0,8) = 0,1 mol/L

Інтегроване рівняння другого порядку

t = (1/C_A − 1/C_A0)/k = (10 − 2)/0,2 = 40 min

Відповідь

t = 40 min

14.Хімічна кінетика

Відповідь: T₂ = 53,71 °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).

Абсолютна температура

T₁ = 303,1 K

Виразіть T₂ з рівняння Арреніуса

1/T₂ = 1/303,1 − 8,314·ln(10)/80000 = 3,299 × 10⁻³ − 2,393 × 10⁻⁴ = 3,059 × 10⁻³ K⁻¹

T₂ = 326,9 K = 53,71 °C

Відповідь

T₂ = 53,71 °C

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry