Chemistry Labs

国际化学奥林匹克 · 2021年

题目

  1. 第 1 题到达金属表面的氢分子解离并吸附为H原子：HX2(g)→2 H(ad)\ce{H2(g) -> 2H(ad)}。吸附的氢原子或者进入体相 H(ad)→H(ab)\ce{H(ad) -> H(ab)}，或者复合脱附。每个表面位点的速率为：吸附 r1=k1PHX2(1−θ)2r_1 = k_1 P_{\ce{H2}}(1-\theta)^2，脱附 r2=k2θ2r_2 = k_2\theta^2，吸收 r3=k3θr_3 = k_3\theta，其中 θ\theta 为H原子占据的位点分数。吸附与脱附远快于吸收（r1,r2≫r3r_1, r_2 \gg r_3），θ\theta 恒定。(a) 把 r3r_3 表示为 PHX2P_{\ce{H2}} 的函数，证明可写成 r3=k3CPHX21+CPHX2r_3 = k_3\dfrac{\sqrt{C P_{\ce{H2}}}}{1+\sqrt{C P_{\ce{H2}}}}，并用 k1k_1、k2k_2 表示 CC。(b) 面积 S=1.0×10−3S = 1.0\times 10^{-3} m2^2 的金属样品置于含 PHX2=1.0×104P_{\ce{H2}} = 1.0\times 10^{4} Pa 氢气的1.0 L容器中；吸附位点密度 N=1.3×1018N = 1.3\times 10^{18} m−2^{-2}，T=400T = 400 K。随吸收进行，PHX2P_{\ce{H2}} 以恒定速率 v=4.0×10−4v = 4.0\times 10^{-4} Pa s−1^{-1} 下降。计算单位面积单位时间吸收的H原子物质的量 AA [mol s−1^{-1} m−2^{-2}]。(c) 400 K时 C=1.0×102C = 1.0\times 10^{2} Pa−1^{-1}，求 k3k_3。解答: 1
  2. 第 3 题忽略吸收池和溶剂的吸收；所有溶液均为25 °C。用弱酸HA和NaA配制水溶液X，其中 [AX−]=1.00×10−2[\ce{A-}] = 1.00\times 10^{-2}、[HA]=1.00×10−3[\ce{HA}] = 1.00\times 10^{-3}、[HX+]=1.00×10−4[\ce{H+}] = 1.00\times 10^{-4} mol L−1^{-1}，三者由平衡 HA⇌HX++AX−\ce{HA <=> H+ + A-} 联系。X在波长 λ1\lambda_1（光程 ll）处的吸光度为 A1A_1。然后用pH 2.500的盐酸将X稀释至原体积的两倍；稀释并重新达到平衡后，λ1\lambda_1 处吸光度仍为 A1A_1。求 λ1\lambda_1 处HA与 AX−\ce{A-} 的吸光系数之比 εHA/εAX−\varepsilon_{\ce{HA}}/\varepsilon_{\ce{A-}}。解答: 1