Hóa học đại cương: gói ôn nước rút

Bảng công thức, các bước phương pháp chính cho từng chủ đề và 14 bài tập, kèm lời giải đầy đủ ở cuối.

Bài mới Quay lại môn học

Trong cửa sổ in, hãy chọn “Lưu dưới dạng PDF” để giữ một bản trên thiết bị của bạn.

1Công thức và phương pháp

Tỉ lượng hóa học

Số mol: n = m/M
Nồng độ: c = n/V
Tỉ lệ mol: dùng các hệ số của phương trình đã cân bằng
Chất hạn chế: chất hết trước
Hiệu suất phần trăm: thực tế / lý thuyết × 100%

Phương pháp

Viết và cân bằng phương trình hóa học.
Đổi khối lượng đã cho sang mol: n = m/M.
Dùng các hệ số làm tỉ lệ mol để tìm số mol của chất bạn muốn.
Đổi ngược lại sang khối lượng bằng m = n·M. Với hai chất phản ứng, hãy tìm chất hạn chế trước.

Nồng độ mol và pha loãng

Nồng độ mol: c = n/V (mol/L)
Số mol: n = m/M
Pha loãng: c₁V₁ = c₂V₂
Trộn: c = (c₁V₁ + c₂V₂)/(V₁ + V₂)

Phương pháp

Đổi khối lượng sang mol bằng n = m/M.
Đổi thể tích sang lít.
Nồng độ mol c = n/V theo mol/L.
Với pha loãng, số mol không đổi: c₁V₁ = c₂V₂.

Phương trình khí lý tưởng

Phương trình khí lý tưởng: pV = nRT
Hằng số khí: R = 8,314 J/(mol·K)
Phương trình khí kết hợp: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
Số mol: n = m/M
Nhiệt độ: T[K] = T[°C] + 273,15

Nhiệt lượng kế và entanpi

Nhiệt: q = m·c·ΔT
Nước: c = 4,18 J/(g·°C)
Nhiệt lượng kế: nhiệt tỏa ra = nhiệt thu vào
Entanpi của phản ứng: ΔH° = ΣΔH°_f(products) − ΣΔH°_f(reactants)

Cân bằng hóa học

Hằng số cân bằng: K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b)
Bảng ICE: Ban đầu, Thay đổi (×hệ số), Cân bằng
Phương trình bậc hai: x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Phương pháp

Viết K_c với sản phẩm ở trên chất phản ứng, mỗi chất được nâng lên lũy thừa bằng hệ số của nó.
Lập bảng ICE: Ban đầu, Thay đổi (theo bước x nhân với các hệ số), Cân bằng.
Đưa các biểu thức lúc cân bằng vào K_c và giải tìm x.
Kiểm tra xem x có đủ nhỏ để xấp xỉ không; nếu không thì giải phương trình bậc hai.

pH và dung dịch đệm

pH: pH = −log[H⁺]
pOH: pOH = −log[OH⁻], pH + pOH = 14
Axit yếu: [H⁺] ≈ √(K_a·c)
Dung dịch đệm: pH = pK_a + log([A⁻]/[HA])
Pha loãng: c₁V₁ = c₂V₂

Phương pháp

Xác định axit hoặc bazơ là mạnh (phân li hoàn toàn) hay yếu.
Axit mạnh: [H⁺] bằng nồng độ của nó. Bazơ mạnh: tìm [OH⁻] trước.
Axit yếu: giải K_a = x²/(c − x) để tìm x = [H⁺].
pH = −log[H⁺], và pH + pOH = 14 ở 25 °C.

Động học phản ứng

Bậc một: ln(C_A/C_A0) = −kt
Chu kỳ bán rã (bậc một): t_½ = ln 2/k
Bậc hai: 1/C_A = 1/C_A0 + kt
Arrhenius: k = A·e^−E_a/(RT)
Hai nhiệt độ: ln(k₂/k₁) = (E_a/R)(1/T₁ − 1/T₂)

2Bài tập

1.Tỉ lượng hóa họcTrung bình

20 g Fe₂O₃ và 24 g CO phản ứng theo Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Khối lượng m của Fe có thể tạo thành là bao nhiêu?

M(Fe₂O₃) = 159,69M(CO) = 28,01M(Fe) = 55,85 g/mol

m = g

2.Tỉ lượng hóa họcKhó

Trong phản ứng Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂, 24 g Fe₂O₃ phản ứng hoàn toàn (các chất phản ứng khác dư) và thu được 15,48 g CO₂. Tìm hiệu suất phần trăm Y.

M(Fe₂O₃) = 159,69 g/molM(CO₂) = 44,01 g/molthực tế: 15,48 g

Y = %

3.Nồng độ mol và pha loãngTrung bình

Bạn cần 250 mL dung dịch 0,05 mol/L và có dung dịch gốc 5 mol/L. Bạn cần thể tích V₁ dung dịch gốc bao nhiêu?

c₁ = 5 mol/Lc₂ = 0,05 mol/LV₂ = 250 mL

V₁ = mL

4.Nồng độ mol và pha loãngKhó

100 mL dung dịch 2 mol/L được trộn với 50 mL dung dịch 3 mol/L của cùng một chất. Tìm nồng độ c của hỗn hợp (thể tích cộng được).

c₁ = 2 mol/LV₁ = 100 mLc₂ = 3 mol/LV₂ = 50 mL

c = mol/L

5.Phương trình khí lý tưởngTrung bình

110 g CO₂ chiếm thể tích V bao nhiêu ở 700 kPa và 90 °C? Coi đó là khí lý tưởng.

m = 110 gM = 44,01 g/molP = 700 kPaT = 90 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Phương trình khí lý tưởngKhó

Tìm khối lượng riêng ρ của CH₄ ở 900 kPa và 80 °C, coi đó là khí lý tưởng.

M = 16,04 g/molP = 900 kPaT = 80 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Nhiệt lượng kế và entanpiTrung bình

Một khối kẽm 150 g (c = 0,388 J/(g·°C)) ở 180 °C được thả vào 250 g nước (c = 4,18 J/(g·°C)) ở 20 °C trong một cốc cách nhiệt. Tìm nhiệt độ cuối T_f.

m_metal = 150 gc_metal = 0,388 J/(g·°C)T_metal = 180 °Cm_water = 250 gT_water = 20 °Cc_water = 4,18 J/(g·°C)

T_f = °C

8.Nhiệt lượng kế và entanpiKhó

Dùng entanpi tạo thành chuẩn để tìm nhiệt q tỏa ra khi 10 g CH₃OH (M = 32,04 g/mol) cháy hoàn toàn: 2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O(l). Cho q là số dương.

ΔH°f(CH₃OH) = −238,7 kJ/molΔH°f(CO₂) = −393,5 kJ/molΔH°f(H₂O, l) = −285,8 kJ/molΔH°f(O₂) = 0

q = kJ

9.Cân bằng hóa họcTrung bình

1 mol/L H₂ và 1 mol/L I₂ được cho vào một bình và phản ứng: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, với K_c = 16. Tìm nồng độ lúc cân bằng [H₂].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 1 mol/LK_c = 16

[H₂] = mol/L

10.Cân bằng hóa họcKhó

PCl₅ phân hủy: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, với K_c = 0,5 ở nhiệt độ phản ứng. Một bình ban đầu chỉ có 0,5 mol/L PCl₅. Tìm nồng độ lúc cân bằng [PCl₅].

[PCl₅]₀ = 0,5 mol/LK_c = 0,5

[PCl₅] = mol/L

11.pH và dung dịch đệmTrung bình

Tìm pH pH của dung dịch axit hipoclorơ 0,2 mol/L (Ka = 3 × 10⁻⁸).

c = 0,2 mol/LKa = 3 × 10⁻⁸

pH =

12.pH và dung dịch đệmKhó

Một dung dịch đệm 1,00 L chứa 0,3 mol axit fomic và 0,2 mol bazơ liên hợp của nó (Ka = 0,00018). Thêm 0,01 mol NaOH. Tìm pH mới pH.

n(HA) = 0,3 moln(A⁻) = 0,2 moln(OH⁻) = 0,01 molKa = 0,00018

pH =

13.Động học phản ứngTrung bình

Trong một phản ứng bậc một, nồng độ A giảm từ 0,8 mol/L xuống 0,64 mol/L trong 5 phút. Tìm hằng số tốc độ k.

C_A0 = 0,8 mol/LC_A = 0,64 mol/Lt = 5 min

k = min⁻¹

14.Động học phản ứngKhó

Một phản ứng bậc một có hằng số tốc độ 0,05 s⁻¹ ở 60 °C và năng lượng hoạt hóa 100 kJ/mol. Tìm thừa số tiền mũ A trong phương trình Arrhenius.

k = 0,05 s⁻¹T = 60 °CE_a = 100 kJ/molR = 8,314 J/(mol·K)

A = s⁻¹

3Dung dịch

1.Tỉ lượng hóa học

Đáp số: m = 13,99 g

Tỉ lượng hóa học: một phương trình đã cân bằng đếm số hạt, không phải số gam. Đổi khối lượng sang mol bằng n = m/M, dùng các hệ số của phương trình làm tỉ lệ mol, rồi đổi ngược lại bằng m = n·M. Với hai chất phản ứng, chất hạn chế là chất hết trước và quyết định lượng sản phẩm tạo thành.

Số mol của từng chất phản ứng

n(Fe₂O₃) = 20/159,69 = 0,1252 mol

n(CO) = 24/28,01 = 0,8568 mol

Chất hạn chế

0,1252/1 = 0,1252, 0,8568/3 = 0,2856 → Fe₂O₃

Khối lượng sản phẩm

n(Fe) = 0,1252·2 = 0,2505 mol

m = 0,2505·55,85 = 13,99 g

Đáp số

m = 13,99 g

2.Tỉ lượng hóa học

Đáp số: Y = 78,01 %

Lượng sản phẩm lý thuyết

n(Fe₂O₃) = 24/159,69 = 0,1503 mol

m = 0,1503·3/1·44,01 = 19,84 g

Hiệu suất phần trăm

Y = 15,48/19,84·100 = 78,01%

Đáp số

Y = 78,01%

3.Nồng độ mol và pha loãng

Đáp số: V₁ = 2,5 mL

Nồng độ mol: nồng độ c = n/V theo mol/L, với n = m/M. Pha loãng thêm dung môi nhưng không thêm chất tan, nên số mol không đổi: c₁·V₁ = c₂·V₂. Khi trộn hai dung dịch của cùng một chất tan, số mol cộng lại và thể tích cũng cộng lại.

Thể tích dung dịch gốc

V₁ = c₂·V₂/c₁ = 0,05·250/5 = 2,5 mL

Đáp số

V₁ = 2,5 mL

4.Nồng độ mol và pha loãng

Đáp số: c = 2,333 mol/L

Tổng lượng

n = 2·100 + 3·50 = 350 mmol

Nồng độ của hỗn hợp

c = 350/150 = 2,333 mol/L

Đáp số

c = 2,333 mol/L

5.Phương trình khí lý tưởng

Đáp số: V = 10,78 L

Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT, với n = m/M.

Số mol

n = 110/44,01 = 2,499 mol

T = 90 + 273,15 = 363,1 K

Thể tích

V = nRT/P = 2,499·8,314·363,1/700 = 10,78 L

Đáp số

V = 10,78 L

6.Phương trình khí lý tưởng

Đáp số: ρ = 4,917 kg/m³

Khối lượng riêng của khí lý tưởng: ρ = PM/(RT).

Biến đổi phương trình khí

PV = (m/M)RT → ρ = m/V = PM/(RT)

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

Khối lượng riêng

ρ = 900·16,04/(8,314·353,1) = 4,917 kg/m³

Đáp số

ρ = 4,917 kg/m³

7.Nhiệt lượng kế và entanpi

Đáp số: T_f = 28,44 °C

Nhiệt và entanpi: làm nóng một chất cần q = m·c·ΔT. Trong nhiệt lượng kế, nhiệt do vật nóng tỏa ra bằng nhiệt vật lạnh thu vào. Biến thiên entanpi của phản ứng suy ra từ entanpi tạo thành: ΔH° = ΣΔH°f(sản phẩm) − ΣΔH°f(chất phản ứng), mỗi giá trị nhân với hệ số của nó.

Cân bằng nhiệt

150·0,388·(180 − T_f) = 250·4,18·(T_f − 20)

Giải tìm nhiệt độ cuối

T_f = (58,2·180 + 1045·20)/(58,2 + 1045) = 28,44 °C

Đáp số

T_f = 28,44 °C

8.Nhiệt lượng kế và entanpi

Đáp số: q = 226,7 kJ

Entanpi của phản ứng

ΔH° = [2·(−393,5) + 4·(−285,8)] − [2·(−238,7) + 3·0] = −1453 kJ

Nhiệt cho khối lượng đã cho

n = 10/32,04 = 0,3121 mol

q = n·|ΔH°/2| = 0,3121·726,4 = 226,7 kJ

Đáp số

q = 226,7 kJ

9.Cân bằng hóa học

Đáp số: [H₂] = 0,3333 mol/L

Cân bằng hóa học: với aA + bB ⇌ cC + dD, hằng số cân bằng là K_c = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b), dùng các nồng độ lúc cân bằng. Bảng ICE (Ban đầu, Thay đổi, Cân bằng) liên hệ lượng ban đầu với lượng lúc cân bằng qua một ẩn x, nhân với các hệ số.

Biểu thức cân bằng

16 = (2x)²/(1 − x)²

Lấy căn bậc hai

4 = 2x/(1 − x) → x = 1·4/(2 + 4) = 0,6667 mol/L

Nồng độ lúc cân bằng

[H₂] = 1 − x = 0,3333 mol/L

Đáp số

[H₂] = 0,3333 mol/L

10.Cân bằng hóa học

Đáp số: [PCl₅] = 0,191 mol/L

Biểu thức cân bằng

0,5 = x²/(0,5 − x) → x² + 0,5·x − 0,25 = 0

Giải phương trình bậc hai

x = (−0,5 + √(0,5² + 4·0,25))/2 = 0,309 mol/L

Nồng độ lúc cân bằng

[PCl₅] = 0,5 − 0,309 = 0,191 mol/L

Đáp số

[PCl₅] = 0,191 mol/L

11.pH và dung dịch đệm

Đáp số: pH = 4,111

pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] và pOH = −log₁₀[OH⁻], với pH + pOH = 14 ở 25 °C. Axit mạnh và bazơ mạnh phân li hoàn toàn. Axit yếu chỉ phân li một phần: Ka = x²/(c − x), trong đó x = [H₃O⁺]. Dung dịch đệm của một axit yếu và bazơ liên hợp của nó tuân theo Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).

Cân bằng

HA ⇌ H⁺ + A⁻: x mol/L axit phân li.

Ka = x²/(0,2 − x) → x = 7,744 × 10⁻⁵ mol/L

pH

pH = −log(7,744 × 10⁻⁵) = 4,111

Đáp số

pH = 4,111

12.pH và dung dịch đệm

Đáp số: pH = 3,605

Sự trung hòa

n(HA) = 0,3 − 0,01 = 0,29 mol

n(A⁻) = 0,2 + 0,01 = 0,21 mol

Henderson–Hasselbalch

pH = 3,745 + log(0,21/0,29) = 3,605

Đáp số

pH = 3,605

13.Động học phản ứng

Đáp số: k = 0,04463 min⁻¹

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).

Định luật tích phân bậc một

k = ln(C_A0/C_A)/t = ln(0,8/0,64)/5 = 0,2231/5 = 0,04463 min⁻¹

Đáp số

k = 0,04463 min⁻¹

14.Động học phản ứng

Đáp số: A = 2,391 × 10¹⁴ s⁻¹

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).

Nhiệt độ tuyệt đối

T = 60 + 273,15 = 333,1 K

Giải phương trình Arrhenius tìm A

E_a/(RT) = 100000/(8,314·333,1) = 36,1

A = k·e^36,1 = 0,05·4,782 × 10¹⁵ = 2,391 × 10¹⁴ s⁻¹

Đáp số

A = 2,391 × 10¹⁴ s⁻¹

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry