越南国家化学奥林匹克 · 2025年

题目

第 1 题顺-2-丁烯与反-2-丁烯的气相异构化为可逆单分子反应，平衡常数为 $K$ ，正逆速率常数分别为 $k_1$ 与 $k_{-1}$ ： $\ce{cis-but-2-ene <=>[$ k_1 $][$ k_{-1} $] trans-but-2-ene}$ 。初始系统仅含浓度为 $C_s^0$ 的顺式异构体。(a) 写出反应速率的微分表达式。(b) 导出浓度比 $C_s^t/C_s^0$ 关于 $t$ 、 $K$ 和 $k_{-1}$ 的表达式。(c) $K = 1$ 时，下列哪个图是线性的：(H-1) $\ln(C_s^t - 0.5C_s^0)$ 对 $t$ ；(H-2) $\ln(C_s^t)$ 对 $t$ ；(H-3) $1/\ln(C_s^t - 0.5C_s^0)$ 对 $t$ ；(H-4) $1/(C_s^t - 0.5C_s^0)$ 对 $t$ 。(d) 在 $690\ \text{K}$ 下， $K = 1.14$ ， $k_1 = 1.6 \times 10^{-6}\ \text{s}^{-1}$ 。计算顺-2-丁烯达到最大平衡转化量 30 % 所需的时间（小时）。(e) 计算反应进行 10 小时后混合物中反-2-丁烯的百分比。解答: 1
第 2 题阴极保护法通过将更活泼的牺牲阳极金属连接到被保护结构上来防止金属腐蚀。(a) 在海水钢结构保护实验中，将一块 25.0 g 的锌块固定在钢制设备上。一段时间后称重为 28.0 g；假设锌的全部氧化产物为附着在锌块上的 $\ce{Zn(OH)2}$ （ $M(\ce{Zn}) = 65.38$ 、 $M(\ce{Zn(OH)2}) = 99.40$ g mol $^{-1}$ ）。计算被氧化的锌的质量分数。(b) 若产生的平均保护电流为 25 mA，计算该 25.0 g 锌块能提供保护的最大时间（小时）。(c) 一艘浸水面积 1000 m $^2$ 的钢船体需要平均 2.5 mA m $^{-2}$ 的保护电流密度。使用牺牲锌块且因副过程损失 10 % 锌时，计算一年（365天）所需的锌质量。解答: 1