国际化学奥林匹克 · 2004年

题目

第 4 题原子质量的测定。(4.1) 元素 X 与氢反应生成类似烃的化合物。5.000 g X 生成 5.628 g 甲烷型与乙烷型计量类似物的 2:1（摩尔比）混合物。求 X 的摩尔质量、元素符号及两产物的三维结构。(4.2) 矿物硫银锗矿（argyrodite）是含银（+1）、硫（−2）和未知元素 Y（+4）的计量化合物，质量比 $m(\ce{Ag}):m(\ce{Y}) = 11.88:1$ 。Y 形成红棕色低价硫化物（Y 为 +2）和白色高价硫化物（+4）。在氢气流中加热硫银锗矿时，有色低价硫化物升华，残渣为 $\ce{Ag2S}$ 和 $\ce{H2S}$ 。完全转化 10.0 g 硫银锗矿需要 400 K、100 kPa 下 0.295 dm $^3$ 的 $\ce{H2}$ 。求 Y 的摩尔质量、元素符号及硫银锗矿的实验式。(4.3) 红外波数服从 Hooke 定律 $\tilde{\nu} = \frac{1}{2\pi c}\sqrt{k/\mu}$ ；对四面体分子 $\ce{AB4}$ ， $\mu = \frac{3m(A)m(B)}{3m(A)+4m(B)}$ 。甲烷的 C–H 振动为 3030.00 cm $^{-1}$ ，Z 类似物为 2938.45 cm $^{-1}$ ；键焓分别为 438.4 和 450.2 kJ mol $^{-1}$ 。求 C–H 键的力常数 $k$ ，假定力常数与键焓成正比估算 Z–H 的 $k$ ，并求 Z 的原子质量及元素符号。解答: 1