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

10 g Mg і 16 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 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O 6 g C₃H₈ реагує повністю (інші реагенти в надлишку) і збирають 15,81 g CO₂. Знайдіть вихід у відсотках Y.

M(C₃H₈) = 44,1 g/molM(CO₂) = 44,01 g/molфактичний: 15,81 g

Y = %

3.Молярна концентрація й розведенняСередня

Потрібно 500 mL розчину з концентрацією 0,2 mol/L, а в наявності є вихідний розчин з концентрацією 1,5 mol/L. Який об’єм V₁ вихідного розчину потрібен?

c₁ = 1,5 mol/Lc₂ = 0,2 mol/LV₂ = 500 mL

V₁ = mL

4.Молярна концентрація й розведенняСкладна

200 mL розчину з концентрацією 0,25 mol/L змішують із 500 mL розчину тієї самої речовини з концентрацією 2,5 mol/L. Знайдіть концентрацію c суміші (об’єми адитивні).

c₁ = 0,25 mol/LV₁ = 200 mLc₂ = 2,5 mol/LV₂ = 500 mL

c = mol/L

5.Рівняння стану ідеального газуСередня

Резервуар об’ємом 50 L містить 330 g газу (Ar) при 80 °C. Вважайте газ ідеальним і знайдіть тиск P.

m = 330 gM = 39,95 g/molV = 50 LT = 80 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Рівняння стану ідеального газуСкладна

Знайдіть густину ρ газу (CO₂) при 700 kPa і 30 °C, вважаючи його ідеальним.

M = 44,01 g/molP = 700 kPaT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Калориметрія й ентальпіяСередня

Брусок масою 150 g (матеріал: мідь, c = 0,385 J/(g·°C)) за температури 150 °C опускають у 200 g води (c = 4,18 J/(g·°C)) за 19 °C у теплоізольованій склянці. Знайдіть кінцеву температуру T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0,385 J/(g·°C)T_metal = 150 °Cm_water = 200 gT_water = 19 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Калориметрія й ентальпіяСкладна

За стандартними ентальпіями утворення знайдіть ΔH° реакції C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O(l).

ΔH°f(C₆H₁₂O₆) = −1274 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 0,2 mol/L H₂ і 0,2 mol/L I₂, і вони реагують: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, K_c = 25. Знайдіть рівноважну концентрацію [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LK_c = 25

[H₂] = 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 1 mol/L. Знайдіть рівноважну концентрацію [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 1 mol/LK_c = 0,1

[Cl₂] = mol/L

11.pH і буфериСередня

Знайдіть pH pH розчину 0,01 mol/L, де розчинена речовина — оцтова кислота (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

c = 0,01 mol/LKa = 1,8 × 10⁻⁵

pH =

12.pH і буфериСкладна

Буфер містить 0,2 mol/L речовини «гіпохлоритна кислота» і 0,05 mol/L її натрієвої солі. Ka = 3 × 10⁻⁸. Знайдіть pH pH буфера.

[HA] = 0,2[A⁻] = 0,05Ka = 3 × 10⁻⁸

pH =

13.Хімічна кінетикаСередня

Реакція нульового порядку має k = 0,01 mol/(L·min) і початкову концентрацію 1 mol/L. Скільки часу потрібно, щоб досягти ступеня перетворення 50 %? Знайдіть t.

k = 0,01 mol/(L·min)C_A0 = 1 mol/LX = 50 %

t = min

14.Хімічна кінетикаСкладна

У двох дослідах вимірюють початкову швидкість реакції A → продукти. При C_A0 = 0,2 mol/L швидкість 0,002 mol/(L·s); при C_A0 = 0,8 mol/L вона 0,128 mol/(L·s). Знайдіть порядок реакції n за A.

C_A0,1 = 0,2 mol/Lr₁ = 0,002 mol/(L·s)C_A0,2 = 0,8 mol/Lr₂ = 0,128 mol/(L·s)

n =

3Розчини

1.Стехіометрія

Відповідь: m = 16,58 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) = 10/24,31 = 0,4114 mol

n(O₂) = 16/32 = 0,5 mol

Лімітуючий реагент

0,4114/2 = 0,2057, 0,5/1 = 0,5 → Mg

Маса продукту

n(MgO) = 0,2057·2 = 0,4114 mol

m = 0,4114·40,3 = 16,58 g

Відповідь

m = 16,58 g

2.Стехіометрія

Відповідь: Y = 88,01 %

Теоретичний вихід

n(C₃H₈) = 6/44,1 = 0,1361 mol

m = 0,1361·3/1·44,01 = 17,96 g

Вихід у відсотках

Y = 15,81/17,96·100 = 88,01%

Відповідь

Y = 88,01%

3.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: V₁ = 66,67 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 = 0,2·500/1,5 = 66,67 mL

Відповідь

V₁ = 66,67 mL

4.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: c = 1,857 mol/L

Загальна кількість речовини

n = 0,25·200 + 2,5·500 = 1300 mmol

Концентрація суміші

c = 1300/700 = 1,857 mol/L

Відповідь

c = 1,857 mol/L

5.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: P = 485,1 kPa

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

Молі

n = m/M = 330/39,95 = 8,26 mol

T = 80 + 273,15 = 353,1 K

Тиск

P = nRT/V = 8,26·8,314·353,1/0,05 = 485,1 kPa

Відповідь

P = 485,1 kPa

6.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: ρ = 12,22 kg/m³

Густина ідеального газу: ρ = PM/(RT).

Перетворіть газовий закон

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

T = 30 + 273,15 = 303,1 K

Густина

ρ = 700·44,01/(8,314·303,1) = 12,22 kg/m³

Відповідь

ρ = 12,22 kg/m³

7.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: T_f = 27,46 °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

150·0,385·(150 − T_f) = 200·4,18·(T_f − 19)

Виразіть кінцеву температуру

T_f = (57,75·150 + 836·19)/(57,75 + 836) = 27,46 °C

Відповідь

T_f = 27,46 °C

8.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: ΔH° = −2802 kJ

Ентальпія реакції

ΔH° = [6·(−393,5) + 6·(−285,8)] − [1·(−1274) + 6·0] = −2802 kJ

Відповідь

ΔH° = −2802 kJ

Від’ємне: реакція виділяє теплоту (екзотермічна).

9.Хімічна рівновага

Відповідь: [H₂] = 0,05714 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

25 = (2x)²/(0,2 − x)²

Добудьте квадратний корінь

5 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·5/(2 + 5) = 0,1429 mol/L

Рівноважна концентрація

[H₂] = 0,2 − x = 0,05714 mol/L

Відповідь

[H₂] = 0,05714 mol/L

10.Хімічна рівновага

Відповідь: [Cl₂] = 0,2702 mol/L

Вираз константи рівноваги

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

Розв’яжіть квадратне рівняння

x = (−0,1 + √(0,1² + 4·0,1))/2 = 0,2702 mol/L

Рівноважна концентрація

[Cl₂] = x = 0,2702 mol/L

Відповідь

[Cl₂] = 0,2702 mol/L

11.pH і буфери

Відповідь: pH = 3,382

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/(0,01 − x) → x = 0,0004154 mol/L

pH

pH = −log(0,0004154) = 3,382

Відповідь

pH = 3,382

12.pH і буфери

Відповідь: pH = 6,921

pKa

pKa = 7,523

Гендерсон–Гассельбах

pH = 7,523 + log(0,05/0,2) = 6,921

Відповідь

pH = 6,921

13.Хімічна кінетика

Відповідь: t = 50 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 = 1·0,5 = 0,5 mol/L

Час

t = C_A0·X/k = 0,5/0,01 = 50 min

Відповідь

t = 50 min

14.Хімічна кінетика

Відповідь: n = 3

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 = 0,128/0,002 = 64

C₂/C₁ = 0,8/0,2 = 4

Порядок

n = ln(64)/ln(4) = 3

Відповідь

n = 3

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry