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国际化学奥林匹克 · 2025年

题目

  1. 第 4 题为获得良好弹性，网球内部加压至高于大气压；老式空心球只充大气压空气。设球内半径 R=3.0R = 3.0 cm 且加压时不变，空气按体积含20 % O2、80 % N2，过压不使球膨胀。(a) 求 T0=25T_0 = 25 °C 时旧球内空气质量 mm。(b) 现代球封装于 p0=1.80p_0 = 1.80 atm；高级球充纯N2。开罐后气体向外扩散至内外气压平衡，无向内扩散；过程对过压为一级动力学。高级球在25 °C下 t1=241t_1 = 241 h 后降至 p1=1.40p_1 = 1.40 atm，约 t2=21t_2 = 21 天后降至 p2=1.19p_2 = 1.19 atm。证明其为一级动力学并求减压速率常数 kN2k_{\mathrm{N_2}}（h−1^{-1}）。(c) 普通（空气）球初始减压速率比高级球快10 %；设两气体速率可加，求 kO2k_{\mathrm{O_2}}。(d) 新高级球在25 °C制造封装，开罐后迅速达到 T=30.0T = 30.0 °C；比赛 t=12.0t = 12.0 h 后开始。取 Ea=50.0E_a = 50.0 kJ mol−1^{-1}，求开赛时球内压强。解答: 1
  2. 第 5 题迪拜某海水淡化厂采用多级闪蒸（MSF）工艺：海水在高压下加热后降压闪蒸，释放纯水蒸气。迪拜海水为 T0=25.00T_0 = 25.00 °C、含质量分数3.45 %的NaCl（假设完全电离）；沸点升高常数 Kb=0.5120K_b = 0.5120 K kg mol−1^{-1}，水的汽化潜热 Evap=2260E_{\text{vap}} = 2260 kJ kg−1^{-1}（40.716 kJ mol−1^{-1}）。(a) 求迪拜海水在大气压下的沸点。(b) 用Clausius–Clapeyron方程求 p=2.50p = 2.50 atm 下的沸点。(c) 100 L闪蒸室中盛有90.0 °C海水1.00 kg；加入过热至110.0 °C的海水1.00 kg并降压后，室在 Tf=97.0T_f = 97.0 °C 达到平衡。取 cp=3.85c_p = 3.85 kJ kg−1^{-1} K−1^{-1}，求汽化的水的物质的量 nn（mol）。(d) 该厂日产纯水50 000 m³，总体提取海水中85 %的水，求每天所需迪拜海水的质量。解答: 1