Chemistry Labs

国際化学オリンピック · 2024年

問題

  1. 問題 1ガリウム（Ga, Z=31Z=31）はアルミニウム生産の副産物として回収される。窒化ガリウムは GaX2OX3\ce{Ga2O3} をアンモニアと加熱して作る: GaX2OX3+2 NHX3→2 GaN+3 HX2O\ce{Ga2O3 + 2NH3 -> 2GaN + 3H2O}。GaN 100 g を調製するのに必要な GaX2OX3\ce{Ga2O3} の質量を求めよ。（M(GaX2OX3)=187.4M(\ce{Ga2O3}) = 187.4 g mol−1^{-1}, M(GaN)=83.7M(\ce{GaN}) = 83.7 g mol−1^{-1}）解答: 1
  2. 問題 2半導体金属酸化物（SMOX）を用いる抵抗式ガスセンサーは微量の不純物を検出できる。混酸化物Xは正常スピネル構造 A2+B23+O42−\mathrm{A^{2+}B^{3+}_2O^{2-}_4} を持ち、金属Zの結晶性含水シュウ酸塩 ZCX2OX4 ⋅ kHX2O\ce{ZC2O4*\mathit{k}H2O} を空気中で分解して得られる。140 °Cまで加熱すると水和物は質量の19.7 %を失い、さらに空気中500 °Cで加熱すると黒色のX 2.407 gと COX2\ce{CO2} 3.8 dm3^3（101325 Pa、500 °C）が生じる。(a) Xの化学式と kk の値を求めよ。(b) スピネル構造では OX2−\ce{O^{2-}} イオンが面心立方格子をなし、A2+\mathrm{A^{2+}} カチオンは四面体空隙の一部、B3+\mathrm{B^{3+}} カチオンは八面体空隙の一部を占める。正常スピネル AB2O4\mathrm{AB_2O_4} で占められる四面体サイトの割合を求めよ。解答: 1