Chemistry Labs

国際化学オリンピック · 2010年

問題

  1. 問題 11894年、Rayleigh卿は化学的に調製した窒素(一定容器での平均質量2.2990 g)が OX2\ce{O2} を除いた「大気窒素」(2.3102 g)より軽いことを15.0 \°C、1.013×1051.013 \times 10^{5} Paで発見した。差は後にアルゴンの存在によるとされた。(a) 容器の体積と大気窒素中のArのモル分率を求めよ。(b) Ramsayはクレーベ石からヘリウムを単離し、587.7 nm の D3_3 線を放つ。光子エネルギーを計算し、He軌道図で対応する遷移(答:許容遷移のうち最大エネルギーの 3d \→ 2p)と、ウラン鉱物中のHe(α\alpha崩壊)および岩石中のAr(X40X2240K\ce{^{40}K} の電子捕獲/陽電子崩壊)を生じる核過程を特定せよ。(c) 15.0 \°C、大気圧で密度 0.850±0.005 kg m−30.850 \pm 0.005\ \text{kg m}^{-3} の未知気体中の音は f=3520f = 3520 Hz で λ=0.116\lambda = 0.116 m であり、vs=fλ=γRT/Mv_s = f\lambda = \sqrt{\gamma RT/M}。MM と γ\gamma を求め、HCl, HF, Ne, Ar のうちどれかを特定せよ。解答: 1
  2. 問題 2(a) NaCl 結晶では NaX+\ce{Na+} と ClX−\ce{Cl-} がそれぞれ面心立方格子をなし、イオン半径は r(NaX+)=0.102r(\ce{Na+}) = 0.102 nm、r(ClX−)=0.181r(\ce{Cl-}) = 0.181 nm。単位胞中の NaX+\ce{Na+}, ClX−\ce{Cl-} の数、それぞれの配位数、結晶密度を求めよ。(b) Born\–Haber データ \— ΔfH(NaCl(s))=−411\Delta_fH(\ce{NaCl(s)}) = -411, ΔsubH(Na)=+109\Delta_{sub}H(\ce{Na}) = +109, IE(Na)=+496IE(\ce{Na}) = +496, D(ClX2)=+242D(\ce{Cl2}) = +242, EA(Cl)=−349EA(\ce{Cl}) = -349 kJ mol−1^{-1} \— から生成段階と直接解離 NaCl(s)→NaX+(g)+ClX−(g)\ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)} の式を書き、格子生成エンタルピーを計算せよ。(c) Solvay 法は 2 NaCl+CaCOX3→NaX2COX3+CaClX2\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2} を次の循環で実現する: CaCOX3→ΔA+B\ce{CaCO3 ->[\Delta] A + B}; NaCl+NHX3+B+HX2O→C+D\ce{NaCl + NH3 + B + H2O -> C + D}; 2 C→ΔNaX2COX3+HX2O+B\ce{2C ->[\Delta] Na2CO3 + H2O + B}; A+HX2O→E\ce{A + H2O -> E}; E+2 D→CaClX2+2 HX2O+2 NHX3\ce{E + 2D -> CaCl2 + 2H2O + 2NH3}. 化合物A\–Eを特定せよ。解答: 1