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

24 g Mg và 80 g O₂ phản ứng theo 2Mg + O₂ → 2MgO. Khối lượng m của MgO có thể tạo thành là bao nhiêu?

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

m = g

2.Tỉ lượng hóa họcKhó

Trong phản ứng 2H₂ + O₂ → 2H₂O, 24 g H₂ phản ứng hoàn toàn (các chất phản ứng khác dư) và thu được 133 g H₂O. Tìm hiệu suất phần trăm Y.

M(H₂) = 2,016 g/molM(H₂O) = 18,02 g/molthực tế: 133 g

Y = %

3.Nồng độ mol và pha loãngTrung bình

Bạn cần 250 mL dung dịch 0,2 mol/L và có dung dịch gốc 1 mol/L. Bạn cần thể tích V₁ dung dịch gốc bao nhiêu?

c₁ = 1 mol/Lc₂ = 0,2 mol/LV₂ = 250 mL

V₁ = mL

4.Nồng độ mol và pha loãngKhó

50 mL dung dịch 0,2 mol/L được trộn với 200 mL dung dịch 0,75 mol/L của cùng một chất. Tìm nồng độ c của hỗn hợp (thể tích cộng được).

c₁ = 0,2 mol/LV₁ = 50 mLc₂ = 0,75 mol/LV₂ = 200 mL

c = mol/L

5.Phương trình khí lý tưởngTrung bình

280 g CH₄ chiếm thể tích V bao nhiêu ở 700 kPa và 35 °C? Coi đó là khí lý tưởng.

m = 280 gM = 16,04 g/molP = 700 kPaT = 35 °CR = 8,314 J/(mol·K)

V = L

6.Phương trình khí lý tưởngKhó

Tìm khối lượng riêng ρ của O₂ ở 550 kPa và 170 °C, coi đó là khí lý tưởng.

M = 32 g/molP = 550 kPaT = 170 °CR = 8,314 J/(mol·K)

ρ = kg/m³

7.Nhiệt lượng kế và entanpiTrung bình

Một khối nhôm 50 g (c = 0,897 J/(g·°C)) ở 160 °C được thả vào 250 g nước (c = 4,18 J/(g·°C)) ở 25 °C trong một cốc cách nhiệt. Tìm nhiệt độ cuối T_f.

m_metal = 50 gc_metal = 0,897 J/(g·°C)T_metal = 160 °Cm_water = 250 gT_water = 25 °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 25 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

0,5 mol/L H₂ và 0,5 mol/L I₂ được cho vào một bình và phản ứng: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, với K_c = 4. Tìm nồng độ lúc cân bằng [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,5 mol/LK_c = 4

[HI] = mol/L

10.Cân bằng hóa họcKhó

PCl₅ phân hủy: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, với K_c = 0,02 ở nhiệt độ phản ứng. Một bình ban đầu chỉ có 0,1 mol/L PCl₅. Tìm nồng độ lúc cân bằng [Cl₂].

[PCl₅]₀ = 0,1 mol/LK_c = 0,02

[Cl₂] = mol/L

11.pH và dung dịch đệmTrung bình

Tìm pH pH của dung dịch axit lactic 0,01 mol/L (Ka = 0,00014).

c = 0,01 mol/LKa = 0,00014

pH =

12.pH và dung dịch đệmKhó

Một dung dịch đệm chứa axit benzoic 0,1 mol/L và muối natri của nó 0,5 mol/L. Ka = 6,3 × 10⁻⁵. Tìm pH pH của dung dịch đệm.

[HA] = 0,1[A⁻] = 0,5Ka = 6,3 × 10⁻⁵

pH =

13.Động học phản ứngTrung bình

Một phản ứng bậc hai (−r_A = k·C_A²) có k = 0,1 L/(mol·min) và nồng độ ban đầu 0,5 mol/L. Tìm chu kỳ bán hủy đầu tiên t_½ của nó.

k = 0,1 L/(mol·min)C_A0 = 0,5 mol/L

t_½ = min

14.Động học phản ứngKhó

Hằng số tốc độ của một phản ứng là 0,05 min⁻¹ ở 20 °C và 0,587 min⁻¹ ở 60 °C. Tìm năng lượng hoạt hóa E_a.

k₁ = 0,05 min⁻¹T₁ = 20 °Ck₂ = 0,587 min⁻¹T₂ = 60 °CR = 8,314 J/(mol·K)

E_a = kJ/mol

3Dung dịch

1.Tỉ lượng hóa học

Đáp số: m = 39,79 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(Mg) = 24/24,31 = 0,9872 mol

n(O₂) = 80/32 = 2,5 mol

Chất hạn chế

0,9872/2 = 0,4936, 2,5/1 = 2,5 → Mg

Khối lượng sản phẩm

n(MgO) = 0,4936·2 = 0,9872 mol

m = 0,9872·40,3 = 39,79 g

Đáp số

m = 39,79 g

2.Tỉ lượng hóa học

Đáp số: Y = 62 %

Lượng sản phẩm lý thuyết

n(H₂) = 24/2,016 = 11,9 mol

m = 11,9·2/2·18,02 = 214,5 g

Hiệu suất phần trăm

Y = 133/214,5·100 = 62%

Đáp số

Y = 62%

3.Nồng độ mol và pha loãng

Đáp số: V₁ = 50 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 = 0,2·250/1 = 50 mL

Đáp số

V₁ = 50 mL

4.Nồng độ mol và pha loãng

Đáp số: c = 0,64 mol/L

Tổng lượng

n = 0,2·50 + 0,75·200 = 160 mmol

Nồng độ của hỗn hợp

c = 160/250 = 0,64 mol/L

Đáp số

c = 0,64 mol/L

5.Phương trình khí lý tưởng

Đáp số: V = 63,89 L

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

Số mol

n = 280/16,04 = 17,46 mol

T = 35 + 273,15 = 308,1 K

Thể tích

V = nRT/P = 17,46·8,314·308,1/700 = 63,89 L

Đáp số

V = 63,89 L

6.Phương trình khí lý tưởng

Đáp số: ρ = 4,777 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 = 170 + 273,15 = 443,1 K

Khối lượng riêng

ρ = 550·32/(8,314·443,1) = 4,777 kg/m³

Đáp số

ρ = 4,777 kg/m³

7.Nhiệt lượng kế và entanpi

Đáp số: T_f = 30,56 °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

50·0,897·(160 − T_f) = 250·4,18·(T_f − 25)

Giải tìm nhiệt độ cuối

T_f = (44,85·160 + 1045·25)/(44,85 + 1045) = 30,56 °C

Đáp số

T_f = 30,56 °C

8.Nhiệt lượng kế và entanpi

Đáp số: q = 566,8 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 = 25/32,04 = 0,7803 mol

q = n·|ΔH°/2| = 0,7803·726,4 = 566,8 kJ

Đáp số

q = 566,8 kJ

9.Cân bằng hóa học

Đáp số: [HI] = 0,5 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

4 = (2x)²/(0,5 − x)²

Lấy căn bậc hai

2 = 2x/(0,5 − x) → x = 0,5·2/(2 + 2) = 0,25 mol/L

Nồng độ lúc cân bằng

[HI] = 2x = 0,5 mol/L

Đáp số

[HI] = 0,5 mol/L

10.Cân bằng hóa học

Đáp số: [Cl₂] = 0,03583 mol/L

Biểu thức cân bằng

0,02 = x²/(0,1 − x) → x² + 0,02·x − 0,002 = 0

Giải phương trình bậc hai

x = (−0,02 + √(0,02² + 4·0,002))/2 = 0,03583 mol/L

Nồng độ lúc cân bằng

[Cl₂] = x = 0,03583 mol/L

Đáp số

[Cl₂] = 0,03583 mol/L

11.pH và dung dịch đệm

Đáp số: pH = 2,953

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/(0,01 − x) → x = 0,001115 mol/L

pH

pH = −log(0,001115) = 2,953

Đáp số

pH = 2,953

12.pH và dung dịch đệm

Đáp số: pH = 4,9

pKa

pKa = 4,201

Henderson–Hasselbalch

pH = 4,201 + log(0,5/0,1) = 4,9

Đáp số

pH = 4,9

13.Động học phản ứng

Đáp số: t_½ = 20 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).

Chu kỳ bán hủy bậc hai

t_½ = 1/(k·C_A0) = 1/(0,1·0,5) = 20 min

Đáp số

t_½ = 20 min

Mỗi chu kỳ bán hủy sau dài gấp đôi chu kỳ trước, vì C₀ đã giảm một nửa.

14.Động học phản ứng

Đáp số: E_a = 50 kJ/mol

Tốc độ phản ứng: với phản ứng bậc một −dC/dt = kC, nên C = C₀·e^−kt và chu kỳ bán rã ln 2/k không phụ thuộc nồng độ. Với phản ứng bậc hai 1/C = 1/C₀ + kt. Hằng số tốc độ tăng theo nhiệt độ theo Arrhenius: k = A·e^−Ea/(RT).

Nhiệt độ tuyệt đối

T₁ = 293,1 K, T₂ = 333,1 K

Giải Arrhenius để tìm Ea

E_a = −R·ln(k₂/k₁)/(1/T₂ − 1/T₁) = −8,314·2,463/(-4,096e-4) = 49997 J/mol

E_a = 50 kJ/mol

Đáp số

E_a = 50 kJ/mol

ExamProblems · examproblems.com/courses/general-chemistry