Contoh penyelesaian: Konsep Mol, Formula Kimia dan Persamaan Kimia

Tutup penyelesaian, cuba setiap contoh, kemudian semak kerja anda baris demi baris. Setiap jawapan menunjukkan formula, penggantian dan penilaian, kerana itulah cara markah kaedah diperoleh. Jisim atom relatif diambil daripada jadual berkala: H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23, Mg = 24, S = 32, Cl = 35.5, Ca = 40, Cu = 64, Zn = 65. Ini soalan asli dalam gaya SPM, bukan kertas lepas.

Contoh 1, Jisim molekul relatif

Soalan. Hitung jisim molekul relatif etanol, C₂H₅OH, dan natrium karbonat terhidrat, Na₂CO₃·10H₂O.

Penyelesaian. Bagi C₂H₅OH: 2(12) + 6(1) + 16 = 24 + 6 + 16 = 46. (Kira kesemua enam atom hidrogen, lima dalam C₂H₅ dan satu dalam OH.) Bagi Na₂CO₃·10H₂O: 2(23) + 12 + 3(16) + 10(18) = 46 + 12 + 48 + 180 = 286.

Kesilapan lazim: terlupa sepuluh molekul air dalam garam terhidrat, memberi 106 dan bukan 286.

Contoh 2, Mol daripada jisim

Soalan. Berapa mol hadir dalam 20 g natrium hidroksida, NaOH?

Penyelesaian. M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 g mol⁻¹. Menggunakan n = m ÷ M, n = 20 ÷ 40 = 0.5 mol.

Kesilapan lazim: membahagi jisim molar dengan jisim (40 ÷ 20) dan menulis 2 mol. Formulanya ialah jisim ÷ jisim molar, bukan sebaliknya.

Contoh 3, Jisim daripada mol

Soalan. Hitung jisim 0.25 mol kalsium karbonat, CaCO₃.

Penyelesaian. M(CaCO₃) = 40 + 12 + 3(16) = 100 g mol⁻¹. Menggunakan jisim = mol × jisim molar, jisim = 0.25 × 100 = 25 g.

Kesilapan lazim: menggunakan jisim molar yang salah, terlupa terdapat tiga atom oksigen dan menulis 68 dan bukan 100.

Contoh 4, Bilangan zarah

Soalan. Berapa molekul, dan berapa atom, terdapat dalam 0.2 mol karbon dioksida, CO₂?

Penyelesaian. bilangan molekul = mol × pemalar Avogadro = 0.2 × 6.02 x 10²³ mol⁻¹ = 1.204 x 10²³ molekul. Setiap molekul CO₂ mempunyai 3 atom, jadi bilangan atom = 3 × 1.204 x 10²³ = 3.612 x 10²³ atom.

Kesilapan lazim: memberi bilangan atom apabila molekul yang ditanya, atau sebaliknya. Baca sama ada soalan mahu molekul, atom atau ion.

Contoh 5, Isi padu gas

Soalan. Apakah isi padu, pada keadaan bilik, bagi 0.15 mol gas oksigen?

Penyelesaian. isi padu = mol × isi padu molar = 0.15 × 24 dm³ mol⁻¹ = 3.6 dm³.

Kesilapan lazim: menggunakan isi padu molar STP 22.4 dm³ mol⁻¹ apabila soalan jelas menyatakan keadaan bilik. Padankan isi padu molar dengan keadaan yang dinyatakan.

Contoh 6, Menggabungkan jisim, mol dan isi padu gas

Soalan. Kalsium karbonat terurai apabila dipanaskan: CaCO₃ → CaO + CO₂. Apakah isi padu karbon dioksida, diukur pada keadaan bilik, terhasil apabila 5 g kalsium karbonat terurai lengkap?

Penyelesaian. M(CaCO₃) = 100 g mol⁻¹, jadi n(CaCO₃) = 5 ÷ 100 = 0.05 mol. Nisbah mol CaCO₃ : CO₂ ialah 1 : 1, jadi n(CO₂) = 0.05 mol. Isi padu = 0.05 × 24 dm³ mol⁻¹ = 1.2 dm³.

Kesilapan lazim: melompat daripada jisim terus kepada isi padu tanpa melalui mol, atau terlupa mengimbang/membaca nisbah 1 : 1.

Contoh 7, Formula empirik

Soalan. Satu sebatian mengandungi 2.4 g karbon dan 0.6 g hidrogen. Tentukan formula empiriknya.

Penyelesaian. Mol C = 2.4 ÷ 12 = 0.2 mol; mol H = 0.6 ÷ 1 = 0.6 mol. Bahagikan dengan nilai lebih kecil (0.2): C = 0.2 ÷ 0.2 = 1; H = 0.6 ÷ 0.2 = 3. Nisbah C : H ialah 1 : 3, jadi formula empirik ialah CH₃.

Kesilapan lazim: berhenti pada nilai mol (0.2 dan 0.6) dan menulisnya sebagai formula, dan bukan membahagi dengan yang terkecil untuk mendapat nisbah nombor bulat paling ringkas.

Contoh 8, Formula molekul

Soalan. Formula empirik sebatian ialah CH₂O dan jisim molekul relatifnya ialah 180. Tentukan formula molekulnya.

Penyelesaian. Jisim formula empirik CH₂O = 12 + 2(1) + 16 = 30. n = Mr ÷ jisim formula empirik = 180 ÷ 30 = 6. Formula molekul = (CH₂O) × 6 = C₆H₁₂O₆.

Kesilapan lazim: memberi formula empirik CH₂O sebagai jawapan akhir apabila formula molekul yang ditanya, atau terlupa mendarab setiap subskrip dengan n.

Contoh 9, Stoikiometri dengan gas

Soalan. Zink bertindak balas dengan asid sulfurik cair: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. Hitung isi padu gas hidrogen, pada keadaan bilik, terhasil apabila 3.25 g zink bertindak balas lengkap.

Penyelesaian. M(Zn) = 65 g mol⁻¹, jadi n(Zn) = 3.25 ÷ 65 = 0.05 mol. Nisbah mol Zn : H₂ ialah 1 : 1, jadi n(H₂) = 0.05 mol. Isi padu = 0.05 × 24 dm³ mol⁻¹ = 1.2 dm³.

Kesilapan lazim: menggunakan jisim zink terus seolah-olah ia mol, atau menterbalikkan nisbah mol. Sentiasa tukar jisim kepada mol dahulu, kemudian gunakan nisbah daripada persamaan seimbang.

Menggunakan contoh ini

Perhatikan disiplin yang sama dalam setiap penyelesaian: tulis formula, gantikan nilai dengan unit, nilaikan, dan nyatakan unit dalam jawapan. Sebaik sahaja empat penukaran, jisim, mol, zarah dan isi padu gas, terasa automatik, teruskan ke soalan latihan dan tanda diri anda dengan cara yang sama. Seorang guru satu-ke-satu boleh menyemak bahawa kerja anda menunjukkan setiap langkah, iaitu tepatnya tempat markah kaedah diperoleh atau hilang dalam kertas bertulis Kimia SPM. Ulang sehingga anda boleh menyusun mana-mana pengiraan ini tanpa teragak-agak, kerana langkah yang sama mendasari bab asid–bes, redoks dan tenaga yang menyusul.

Contoh 10, Peratus mengikut jisim

Soalan. Hitung peratus mengikut jisim nitrogen dalam ammonium nitrat, NH₄NO₃.

Penyelesaian. M(NH₄NO₃) = 14 + 4(1) + 14 + 3(16) = 14 + 4 + 14 + 48 = 80 g mol⁻¹. Terdapat dua atom nitrogen, dengan jumlah jisim 2 × 14 = 28. Peratus mengikut jisim nitrogen = (28 ÷ 80) × 100 = 35%.

Kesilapan lazim: mengira hanya satu atom nitrogen, atau membahagi dengan jisim nitrogen dan bukan dengan jumlah jisim molar. Sentiasa letak bahagian atas keseluruhan.

Contoh 11, Mengimbang dan menggunakan nisbah mol

Soalan. Aluminium terbakar dalam oksigen membentuk aluminium oksida. Tulis persamaan seimbang dan hitung bilangan mol oksigen yang diperlukan untuk bertindak balas lengkap dengan 0.4 mol aluminium.

Penyelesaian. Persamaan seimbang ialah 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃. Nisbah mol Al : O₂ ialah 4 : 3. Jadi mol O₂ = 0.4 × (3 ÷ 4) = 0.3 mol.

Kesilapan lazim: membiarkan persamaan tidak seimbang (Al + O₂ → Al₂O₃) dan membaca nisbah sebagai 1 : 1, atau menterbalikkan nisbah 4 : 3. Seimbangkan dahulu, kemudian baca nisbah dalam arah yang betul.

Daripada contoh kepada markah

Sebelas contoh ini merentasi keseluruhan bab, dan bersama-sama ia melatih rutin teras yang sama: cari jisim relatif, tukar kuantiti yang diberi kepada mol, gunakan nisbah yang betul, dan tukar kepada kuantiti yang ditanya, sentiasa dengan unit. Berlatih sehingga rutin itu automatik, kemudian uji diri anda dengan soalan latihan untuk bab ini dan semak kerja anda dengan jawapan model.