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

24 g Na і 10 g Cl₂ реагують за рівнянням 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Яка маса m NaCl може утворитися?

M(Na) = 22,99M(Cl₂) = 70,9M(NaCl) = 58,44 g/mol

m = g

2.СтехіометріяСкладна

У реакції 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ 8 g Al реагує повністю (інші реагенти в надлишку) і збирають 30,84 g AlCl₃. Знайдіть вихід у відсотках Y.

M(Al) = 26,98 g/molM(AlCl₃) = 133,33 g/molфактичний: 30,84 g

Y = %

3.Молярна концентрація й розведенняСередня

Потрібно 500 mL розчину з концентрацією 0,05 mol/L, а в наявності є вихідний розчин з концентрацією 0,5 mol/L. Скільки води V_water треба додати до вихідного розчину?

c₁ = 0,5 mol/Lc₂ = 0,05 mol/LV₂ = 500 mL

V_water = mL

4.Молярна концентрація й розведенняСкладна

200 mL розчину з концентрацією 0,2 mol/L змішують із 100 mL розчину тієї самої речовини з концентрацією 3 mol/L. Знайдіть концентрацію c суміші (об’єми адитивні).

c₁ = 0,2 mol/LV₁ = 200 mLc₂ = 3 mol/LV₂ = 100 mL

c = mol/L

5.Рівняння стану ідеального газуСередня

Резервуар об’ємом 50 L містить 170 g газу (N₂) при 70 °C. Вважайте газ ідеальним і знайдіть тиск P.

m = 170 gM = 28,01 g/molV = 50 LT = 70 °CR = 8,314 J/(mol·K)

P = kPa

6.Рівняння стану ідеального газуСкладна

Стала кількість газу (CO₂) переходить від 100 kPa, 5 L, 10 °C до 300 kPa і 60 °C. Знайдіть новий об’єм V₂.

P₁ = 100 kPaV₁ = 5 LT₁ = 10 °CP₂ = 300 kPaT₂ = 60 °C

V₂ = L

7.Калориметрія й ентальпіяСередня

Брусок масою 100 g (матеріал: алюміній, c = 0,897 J/(g·°C)) за температури 200 °C опускають у 200 g води (c = 4,18 J/(g·°C)) за 25 °C у теплоізольованій склянці. Знайдіть кінцеву температуру T_f.

m_metal = 100 gc_metal = 0,897 J/(g·°C)T_metal = 200 °Cm_water = 200 gT_water = 25 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Калориметрія й ентальпіяСкладна

За стандартними ентальпіями утворення знайдіть ΔH° реакції 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O(l).

ΔH°f(C₄H₁₀) = −125,6 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 [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,25 mol/LK_c = 50

[HI] = mol/L

10.Хімічна рівновагаСкладна

PCl₅ розкладається: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, K_c = 0,08 за температури реакції. Спочатку в посудині є лише PCl₅ з концентрацією 0,2 mol/L. Знайдіть рівноважну концентрацію [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0,2 mol/LK_c = 0,08

[Cl₂] = mol/L

11.pH і буфериСередня

Знайдіть pH pH розчину 0,2 mol/L, де розчинена речовина — оцтова кислота (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

c = 0,2 mol/LKa = 1,8 × 10⁻⁵

pH =

12.pH і буфериСкладна

Буфер містить 0,2 mol/L речовини «бензойна кислота» і 0,15 mol/L її натрієвої солі. Ka = 6,3 × 10⁻⁵. Знайдіть pH pH буфера.

[HA] = 0,2[A⁻] = 0,15Ka = 6,3 × 10⁻⁵

pH =

13.Хімічна кінетикаСередня

Реакція першого порядку в періодичному реакторі має k = 0,15 min⁻¹. Скільки часу потрібно, щоб досягти ступеня перетворення 60%? Знайдіть t.

k = 0,15 min⁻¹X = 60 %

t = min

14.Хімічна кінетикаСкладна

Реакція має константу швидкості 0,005 min⁻¹ при 25 °C та енергію активації 50 kJ/mol. Знайдіть константу швидкості k₂ при 65 °C.

k₁ = 0,005 min⁻¹T₁ = 25 °CT₂ = 65 °CE_a = 50 kJ/molR = 8,314 J/(mol·K)

k₂ = min⁻¹

3Розчини

1.Стехіометрія

Відповідь: m = 16,49 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(Na) = 24/22,99 = 1,044 mol

n(Cl₂) = 10/70,9 = 0,141 mol

Лімітуючий реагент

1,044/2 = 0,522, 0,141/1 = 0,141 → Cl₂

Маса продукту

n(NaCl) = 0,141·2 = 0,2821 mol

m = 0,2821·58,44 = 16,49 g

Відповідь

m = 16,49 g

2.Стехіометрія

Відповідь: Y = 78,01 %

Теоретичний вихід

n(Al) = 8/26,98 = 0,2965 mol

m = 0,2965·2/2·133,33 = 39,53 g

Вихід у відсотках

Y = 30,84/39,53·100 = 78,01%

Відповідь

Y = 78,01%

3.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: V_water = 450 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 = 0,05·500/0,5 = 50 mL

Вода, яку додають

V_water = 500 − 50 = 450 mL

Відповідь

V_water = 450 mL

4.Молярна концентрація й розведення

Відповідь: c = 1,133 mol/L

Загальна кількість речовини

n = 0,2·200 + 3·100 = 340 mmol

Концентрація суміші

c = 340/300 = 1,133 mol/L

Відповідь

c = 1,133 mol/L

5.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: P = 346,3 kPa

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

Молі

n = m/M = 170/28,01 = 6,069 mol

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

Тиск

P = nRT/V = 6,069·8,314·343,1/0,05 = 346,3 kPa

Відповідь

P = 346,3 kPa

6.Рівняння стану ідеального газу

Відповідь: V₂ = 1,961 L

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

Абсолютні температури

T₁ = 283,1 K, T₂ = 333,1 K

Об’єднаний газовий закон

V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 5·(100/300)·(333,1/283,1) = 1,961 L

Відповідь

V₂ = 1,961 L

7.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: T_f = 41,96 °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

100·0,897·(200 − T_f) = 200·4,18·(T_f − 25)

Виразіть кінцеву температуру

T_f = (89,7·200 + 836·25)/(89,7 + 836) = 41,96 °C

Відповідь

T_f = 41,96 °C

8.Калориметрія й ентальпія

Відповідь: ΔH° = −5755 kJ

Ентальпія реакції

ΔH° = [8·(−393,5) + 10·(−285,8)] − [2·(−125,6) + 13·0] = −5755 kJ

Відповідь

ΔH° = −5755 kJ

Від’ємне: реакція виділяє теплоту (екзотермічна).

9.Хімічна рівновага

Відповідь: [HI] = 0,3898 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

[HI] = 2x = 0,3898 mol/L

Відповідь

[HI] = 0,3898 mol/L

10.Хімічна рівновага

Відповідь: [Cl₂] = 0,09266 mol/L

Вираз константи рівноваги

0,08 = x²/(0,2 − x) → x² + 0,08·x − 0,016 = 0

Розв’яжіть квадратне рівняння

x = (−0,08 + √(0,08² + 4·0,016))/2 = 0,09266 mol/L

Рівноважна концентрація

[Cl₂] = x = 0,09266 mol/L

Відповідь

[Cl₂] = 0,09266 mol/L

11.pH і буфери

Відповідь: pH = 2,724

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/(0,2 − x) → x = 0,001888 mol/L

pH

pH = −log(0,001888) = 2,724

Відповідь

pH = 2,724

12.pH і буфери

Відповідь: pH = 4,076

pKa

pKa = 4,201

Гендерсон–Гассельбах

pH = 4,201 + log(0,15/0,2) = 4,076

Відповідь

pH = 4,076

13.Хімічна кінетика

Відповідь: t = 6,109 min

Швидкість реакції: для реакції першого порядку −dC/dt = kC, тож C = C₀·e^−kt, а період напівперетворення ln 2/k не залежить від концентрації. Для реакції другого порядку 1/C = 1/C₀ + kt. Константа швидкості зростає з температурою за Арреніусом: k = A·e^−Ea/(RT).

Ступінь перетворення і концентрація

C/C₀ = 1 − X = 0,4

Виразіть час

t = −ln(1 − X)/k = −ln(0,4)/0,15 = 6,109 min

Відповідь

t = 6,109 min

14.Хімічна кінетика

Відповідь: k₂ = 0,05435 min⁻¹

Абсолютні температури

T₁ = 298,1 K, T₂ = 338,1 K

Співвідношення Арреніуса

ln(k₂/k₁) = −(50000/8,314)·(1/338,1 − 1/298,1) = 2,386

k₂ = 0,005·e^2,386 = 0,05435 min⁻¹

Відповідь

k₂ = 0,05435 min⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry