Olympic Hoá học Quốc tế · Năm 2015

Các bài

Bài 1Chất làm lạnh mới và đã bị lãng quên. Các chất làm lạnh được so sánh về nhiệt động trong một chu trình mô phỏng: chất lỏng sôi ở áp suất $p_1$ và nhiệt độ $T_1$ không đổi (hấp thụ nhiệt $Q$ ), hơi được nén thuận nghịch đoạn nhiệt đến $T_2$ (công $W$ ), sau đó làm lạnh ở áp suất $p_2$ không đổi rồi quay về trạng thái ban đầu. Với 1 mol chất làm lạnh, $T_1 = 280$ K, $T_2 = 380$ K, hơi lý tưởng: $\ce{NH3}$ — $\Delta H_{vap} = 21.3$ kJ mol $^{-1}$ , $C_V(\text{khí}) = 26.7$ J K $^{-1}$ mol $^{-1}$ ; $\ce{CHF2Cl}$ — $20.0$ kJ mol $^{-1}$ và $48.8$ J K $^{-1}$ mol $^{-1}$ ; $\ce{CF3CH2F}$ — $22.1$ kJ mol $^{-1}$ và $79$ J K $^{-1}$ mol $^{-1}$ ; $\ce{CF3CF=CH2}$ — $19.1$ kJ mol $^{-1}$ và $120$ J K $^{-1}$ mol $^{-1}$ . (a) Tính $Q$ và $W$ cho $\ce{NH3}$ và $\ce{CHF2Cl}$ . (b) Hệ số hiệu quả $COP = Q/W$ ; tính cho cả hai chất. (c) Tính COP cho $\ce{CF3CH2F}$ và $\ce{CF3CF=CH2}$ — hiệu suất có tăng so với $\ce{CHF2Cl}$ không?Lời giải: 1
Bài 3Hai tâm liên kết — cạnh tranh hay hợp tác? Phân tử chủ H có hai tâm liên kết $a$ và $b$ với ái lực khác nhau với phân tử khách G: $\ce{H + G <=> HGa}$ ( $K_a$ ) và $\ce{H + G <=> HGb}$ ( $K_b$ ). Việc gắn một G có thể làm thay đổi ái lực của tâm còn lại, được mô tả bằng hệ số tương tác $\beta$ : bước liên kết thứ hai $\ce{HGa + G <=> HG2}$ (G gắn vào tâm $b$ ) có hằng số cân bằng $\beta K_b$ (HG2 là phức gắn đôi). (a) Xác định khoảng giá trị của $\beta$ ứng với hợp tác, cạnh tranh và độc lập. (b) Tìm hằng số cân bằng của $\ce{HGb + G <=> HG2}$ theo $K_a$ , $K_b$ , $\beta$ . (c) Dung dịch được pha với $[\ce{H}]_0 = 1$ và $[\ce{G}]_0 = 2$ mol dm $^{-3}$ . Ở cân bằng, $[\ce{H}]$ giảm 10 lần và $[\ce{G}]$ giảm 4 lần. Cho $K_b = 2K_a$ , xác định nồng độ các cấu tử còn lại và các giá trị $K_a$ , $\beta$ . (d) Hòa 1 mol H và một lượng G thành 1 dm $^3$ dung dịch sao cho $[\ce{HG2}] = [\ce{HGa}] + [\ce{HGb}]$ . Với $K_a$ , $K_b$ , $\beta$ ở phần (c), tìm lượng G ban đầu.Lời giải: 1