Chemistry Labs

国際化学オリンピック · 1998年

問題

  1. 問題 1錫と鉛を含む合金試料 0.4062 g を熱 HCl\ce{HCl}/HNOX3\ce{HNO3} に溶かす(Pb → Pb(II)、Sn → Sn(IV))。冷却すると錫化合物と鉛化合物の沈殿が生じる。0.2000 M NaX2HX2EDTA\ce{Na2H2EDTA} を 25.00 cm325.00\ \mathrm{cm^3} 加え(沈殿溶解)、250.0 cm3250.0\ \mathrm{cm^3} に希釈する。その 25.00 cm325.00\ \mathrm{cm^3} 分取液をヘキサミンで pH 6 に緩衝しキシレノールオレンジを指示薬として 0.009970 M Pb(NOX3)X2\ce{Pb(NO3)2} で滴定すると、24.05 cm324.05\ \mathrm{cm^3} で黄→赤に変色。次に固体 NaF\ce{NaF} 2.0 g を加えると溶液は黄に戻り、滴定を再開して 15.00 cm315.00\ \mathrm{cm^3} で第二終点。(pH 6 では FX−\ce{F^-} は SnXIV\ce{Sn^{IV}} に強く結合するが Pb(II) には結合しない。)(1.1) 工程2で沈殿する鉛化合物は何か。(1.3–1.8) ヘキサミン、キシレノールオレンジ、NaF\ce{NaF} の役割と2回の滴定の主要イオン式を答えよ。(1.10) 合金中の Sn と Pb の質量百分率を計算せよ。解答: 1
  2. 問題 2210Pb^{210}\ce{Pb} による歴史的事象の年代決定。ロード・ハウ島の初期入植者 Nathan Thompson はヨーロッパ産落葉樹を植えたが、その年は不明。ヨーロッパのオークとニレ(生育1年目に受粉する)の花粉が湖底堆積物に放射性 210Pb^{210}\ce{Pb}(半減期 22.0 年)とともに蓄積した。1995年に堆積コアを採取: オーク・ニレ花粉は深さ 50 cm で初めて現れ、その 210Pb^{210}\ce{Pb} 放射能は 1.40 Bq kg⁻¹(コア上部では 356 Bq kg⁻¹)。(2.1) 種が植えられたのは何年か。(2.2) 210Pb^{210}\ce{Pb} は地殻中に留まる X238X22238U\ce{^{238}U} の崩壊生成物である: X238X22238U→X234X22234U→X230X22230Th→X226X22226Ra→X222X22222Rn→(X218X22218Po,X214X22214Bi)→X210X22210Pb→X206X22206Pb\ce{^{238}U} \rightarrow \ce{^{234}U} \rightarrow \ce{^{230}Th} \rightarrow \ce{^{226}Ra} \rightarrow \ce{^{222}Rn} \rightarrow (\ce{^{218}Po}, \ce{^{214}Bi}) \rightarrow \ce{^{210}Pb} \rightarrow \ce{^{206}Pb}(安定)。X238X22238U\ce{^{238}U} が地殻に留まるのに 210Pb^{210}\ce{Pb} が雨水に入るのはどの段階が説明するか。解答: 1