Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2011年

题目

  1. 第 1 题一氧化氮在 820 °C 与氢气反应：2 NO(g)+HX2(g)→NX2O(g)+HX2O(g)\ce{2NO(g) + H2(g) -> N2O(g) + H2O(g)}。在不同初始分压下测得 NX2O\ce{N2O} 生成的初始速率（压强用 torr，时间用秒；不使用浓度）：实验1: pNO=120.0p_{\ce{NO}} = 120.0, pHX2=60.0p_{\ce{H2}} = 60.0 → 速率 =8.66×10−2= 8.66 \times 10^{-2} torr s−1^{-1}；实验2: pNO=60.0p_{\ce{NO}} = 60.0, pHX2=60.0p_{\ce{H2}} = 60.0 → 2.17×10−22.17 \times 10^{-2}；实验3: pNO=60.0p_{\ce{NO}} = 60.0, pHX2=180.0p_{\ce{H2}} = 180.0 → 6.62×10−26.62 \times 10^{-2} torr s−1^{-1}。(a) 求速率方程与速率常数。(b) 求 pNO=200p_{\ce{NO}} = 200 torr、pHX2=100p_{\ce{H2}} = 100 torr 时 NO 消失的初始速率。(c) 求 pNO=800p_{\ce{NO}} = 800 torr、pHX2=1.0p_{\ce{H2}} = 1.0 torr 时 pHX2p_{\ce{H2}} 减半所需时间。(d) 拟议机理为 2 NO⇌NX2OX2\ce{2NO <=> N2O2}（k1,k−1k_1, k_{-1}）随后 NX2OX2+HX2→kX2NX2O+HX2O\ce{N2O2 + H2 ->[k_2] N2O + H2O}。对 NX2OX2\ce{N2O2} 用稳态近似推导速率方程，指出其化为实验速率方程的条件，并用 k1k_1, k−1k_{-1}, k2k_2 表示 kk。解答: 1
  2. 第 2 题无水氨是清洁的高能量密度燃料。在定容容器中，气态 NHX3\ce{NH3} 按 4 NHX3(g)+3 OX2(g)→2 NX2(g)+6 HX2O(l)\ce{4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(l)} 燃烧；初末态均为 298 K，燃烧 14.40 g OX2\ce{O2} 后 NHX3\ce{NH3} 有剩余（ΔfH∘(NHX3(g))=−46.11\Delta_fH^{\circ}(\ce{NH3(g)}) = -46.11 kJ mol−1^{-1}，ΔfH∘(HX2O(l))=−285.83\Delta_fH^{\circ}(\ce{H2O(l)}) = -285.83 kJ mol−1^{-1}）。(a) 计算放出的热量。(b) 为测定溶解的 NHX3\ce{NH3}，取所得水溶液 10.00 cm3^3 加入 15.0 cm3^3 HX2SOX4\ce{H2SO4}（c=0.0100c = 0.0100 mol dm−3^{-3}），再用 NaOH（c=0.0200c = 0.0200 mol dm−3^{-3}）返滴定，当量点为 10.64 cm3^3（Kb(NHX3)=1.8×10−5K_b(\ce{NH3}) = 1.8 \times 10^{-5}；Ka(HSOX4X−)=1.1×10−2K_a(\ce{HSO4-}) = 1.1 \times 10^{-2}）。计算容器内溶液的 pH。(c) 当量点时存在 NHX4X+\ce{NH4+} 与 SOX4X2−\ce{SO4^{2-}}；写出相关平衡并预测当量点 pH 大于、小于还是等于 7。解答: 1