Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2010年

题目

  1. 第 1 题1894年,Rayleigh 发现在 15.0 \°C、1.013×1051.013 \times 10^{5} Pa 下,化学法制备的氮气(固定容器中平均质量 2.2990 g)比除去 OX2\ce{O2} 的“大气氮”(2.3102 g) 轻;这一差异后来归因于氩。(a) 计算容器体积和大气氮中 Ar 的摩尔分数。(b) Ramsay 从钇铀矿中分离出氦,其发射 587.7 nm 的 D3_3 线。计算光子能量,在 He 轨道能级图中指出对应跃迁(答案:允许跃迁中能量最大的 3d \→ 2p),并指出铀矿物中产生 He(α\alpha 衰变)和岩石中产生 Ar(X40X2240K\ce{^{40}K} 电子俘获/正电子衰变)的核过程。(c) 某未知气体在 15.0 \°C、大气压下密度为 0.850±0.005 kg m−30.850 \pm 0.005\ \text{kg m}^{-3};其中声波在 f=3520f = 3520 Hz 时 λ=0.116\lambda = 0.116 m,且 vs=fλ=γRT/Mv_s = f\lambda = \sqrt{\gamma RT/M}。求 MM 与 γ\gamma,并从 HCl、HF、Ne、Ar 中鉴别该气体。解答: 1
  2. 第 2 题(a) 在 NaCl 晶体中,NaX+\ce{Na+} 与 ClX−\ce{Cl-} 各自构成面心立方晶格;离子半径 r(NaX+)=0.102r(\ce{Na+}) = 0.102 nm、r(ClX−)=0.181r(\ce{Cl-}) = 0.181 nm。给出每个晶胞中 NaX+\ce{Na+} 与 ClX−\ce{Cl-} 的数目、配位数,并计算晶体密度。(b) 由 Born\–Haber 数据 \— 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} \— 写出生成步骤与直接解离 NaCl(s)→NaX+(g)+ClX−(g)\ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)} 的方程式,并计算晶格生成焓。(c) Solvay 法通过循环实现 2 NaCl+CaCOX3→NaX2COX3+CaClX2\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2}: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}。确定化合物 A\–E。解答: 1