Olympic Hoá học Quốc tế · Năm 2009

Các bài

Bài 1Hằng số Avogadro $N_A$ có thể xác định bằng ba phương pháp độc lập. (Phương pháp A) Nhiễu xạ tia X cho thấy vàng kết tinh theo mạng lập phương tâm diện với cạnh $a = 0.408$ nm; khối lượng riêng của Au là $1.93 \times 10^{4}\ \text{kg m}^{-3}$ và $M(\mathrm{Au}) = 196.97\ \text{g mol}^{-1}$ . (Phương pháp B, Rutherford 1911) MMẫu chứa 192 mg $\ce{^{226}Ra}$ tinh khiết để 40 ngày, khi đó tốc độ phân rã $\alpha$ tổng cộng là 27.7 GBq; đậy kín thêm 163 ngày thu được 10.4 $\text{mm}^3$ He đo ở 101325 Pa và 273 K. (Phương pháp C, Perrin 1909) Các hạt keo hình cầu bán kính $2.12 \times 10^{-7}$ m, khối lượng riêng $1.206 \times 10^{3}\ \text{kg m}^{-3}$ lơ lửng trong nước ( $\rho = 999\ \text{kg m}^{-3}$ ) ở 15 \°C tuân theo phân bố Boltzmann: đồ thị $\ln(n_h/n_{h_0})$ theo $(h - h_0)$ có hệ số góc $-0.0235\ \mu\text{m}^{-1}$ . Hãy xác định $N_A$ theo từng phương pháp.Lời giải: 1
Bài 2Trong không gian liên sao, $\ce{H2}$ hình thành trên bề mặt hạt bụi vì hai nguyên tử H va chạm không thể giải tỏa năng lượng liên kết. Hằng số tốc độ hấp phụ $k_a = 1.4 \times 10^{-5}\ \text{cm}^3\ \text{s}^{-1}$ , mật độ nguyên tử H $[\ce{H}] = 10\ \text{cm}^{-3}$ , hằng số giải hấp bậc một $k_d = 1.9 \times 10^{-3}\ \text{s}^{-1}$ và hằng số phản ứng bề mặt $k_r = 5.1 \times 10^{4}\ \text{s}^{-1}$ (số nguyên tử bề mặt được dùng như nồng độ). Mô hình A xem phản ứng là bậc hai: $dN/dt = k_a[\ce{H}] - k_d N - k_r N^2$ . Mô hình B giới hạn mỗi hạt có 0, 1 hoặc 2 nguyên tử với các phần $x_0, x_1, x_2$ và tốc độ: hấp phụ $k_a[\ce{H}]x_m$ , giải hấp $k_d\,m\,x_m$ , phản ứng $\tfrac{1}{2}k_r\,m(m-1)x_m$ . (a) Tìm $N$ ở trạng thái dừng và tốc độ tạo $\ce{H2}$ trên mỗi hạt trong mỗi mô hình. (b) Mô phỏng cho tốc độ thực $9.4 \times 10^{-6}\ \text{s}^{-1}$ ; mô hình nào phù hợp và bước nào quyết định tốc độ?Lời giải: 1