第20届国际化学奥林匹克竞赛理论试题答案

1、? ?届? ? !理论题答案 国际化 学奥林匹克 问题 ? ?、? ? ? ? ? 气 , ? ? ? ? ? ? ? , 与 ? ? , ? ? ? ? ? ? ,? ? ?子?奋 ? ? ?容 ?, ? ? ? ? , ? ? ? ? ? ? ?之? ?, , , ? ?,?。,?, ? ? ,?二, 沪 九 ? ? ? ? ? ? 口? ?,。?、口?。,?习?弓护?己, 即 口。勺 ? ? ? 口 ? , ? ? 口 ? ? ?严 乃 ? ? 含 ? ? 月? ? 一户 ?迁?, 嘴 ? ? 三维 空 间与 “ 平 面世 界 ” 相 应的 元素 ?泛 ? ? ? 一 ? 山 麟 熏 翻

2、 ? ? ? 、尸 ? 。 口尸沪 ? 尹 ? ?、 ? ? ? ? 一 卜厂 、 ? ? ? ?, ? 二叨 ? ? 。 ? ? “ 平面 世界 ” 中不 可能有芳香族化合物 。 ? 平面 世界 ” 中 ? 电子 、 ? ?电子规则分 别和三维空间中?电子 、 ? ? 电子规则相当 。 ? ? “ 平面世界 ” ? ? 二? ?元素的第一电 离能? ?变化趋势和电负性增长方向 。 。? ? 元素的 杂 化轨道 ? ? 元 素 “ 平面世 界 ” 有机化学 是以元素 ? 为基础 咐 扩 的 。 ? ? 甘 。 心一? ?斌卜 咯门?今 、 ? 、 , ? 洲产 勺一勺 ?、 ? ?名“ ? ?

3、 一? ?口沙凡 , ? ? 飞 ? 气 ? 气 ? ? “ 平面世 界 ” 中 ? 化的合物 苟定不稳定检定稳定稳定 ? 元素和最轻元素化合物的路易斯结构 、 不毯定 几何构型 及三维空间中相应 ? ? “? 。 路易斯结构 ? ? 。 ? ? ? ? 几何构型 示和 具 几?刁心 二 维空 间 相应化合物 ? ? 伙? ? 分 ?优 俄 ?夕 ?丫 抓? 川 问皿? ? ? ?见第? 一 、 ?两图? 最大 ? 密度 ? 毛 ?原 子序数一? 密度 ? ? ? ?原子序数 。? 密度? ?原子序数 ? ? 密 度 ? ? ?原子序致? 元素?的 电 子构型 ? ? ? ? ? ? ? ?

4、“戏? ? 。? ? 元素?是希有气 体? ? ? ? 。 ? ? ?一、? ? ? ? ? ? ? ? 已知含? ? ? ? 且? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?二? ? ? 解得 ? ? ? ? ?为 ?气? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一 ? ? ? ? ? 尸犷? ?二一衷 , ? ? ? ? 一? ? ? ? ? ?一? ? ?一 ? ? ? ? 一? ? ? 一? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一? ? ? ? 解得 ? ? ? ? ? ? ? ?。? ? ? ? ? ? ? ? 声 丫 二? 上 澎卜 ? 。, ? 幻 氏 ?

5、 ? ? ? 。 ?二 ? ? ? 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 三角双锥 ? ? 一? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一? ? ? ? ?, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?、面体 亡 ? 为钱 ? ? 沉 ? ? ? ? ? ? ! # + n x 10 . 0 ) gm o 一 二 2 . 17 x 1 0 一 s m o l 40 诬1 1 1 12 *必22 - 2绝1 2 1 1笼2 2生生 i东-兀 2 2 山 - t x几2 晓山 2121123 1盆2 空2空2 2 16 221匀t20 由二 122 1 1 2 t 1 2

6、122 2 2 332 12飞 21 1 1 2 1 2 1 乃 白 2i夕 . 孟 t竹 翻 盆工2 - 2 12 2 tat二22 21盆 澎 2 1 1皿二 里 tZ t空i盆x份5 62 二1二 里 2 1 1冬1 盆笼 t盆 2 ; 1里2 盆 份 念- - 宜二2空tZ全3 -2全 召2 2 Z t 恋Zt口: Z t几忍宫么主212 - 2空公a t Z盆-全2王里 - x- Za玄2 -皿 i 1 -蕊 劝 0 0 c o J 卜功 ,J, 10 0 O X 久 空几22 1发 3 2空2里 2t t x 2 3 x221212 231 2 2盆2 23 32 3 1 2念1

7、2 2 t 1. 滋 扭 。全, 2皿t ,.皿, 妞 3 2 -,t ,几-t .盆二 仑盆 二全3 2 2 txa 2 2 - -忍2 忍- 3 ti盆2 2皿全2 - t . - - t 皿 Z t - - 2 2 -全全至宜- 2 - x 皿几空皿2 0盆t空t二t 全i 1 1 1 1全 3 2 1空2tZ - - t Z 2 2 2 1幼忿t Z Q 0州 叙 一 3 0 0 . 2 0 0 一o o 010 0ZOQ300 ( P m) a 1 一 2 + l一2 一一 e )x e F :“, + H Z o :, 一x e:, + 合 02 :, f l (, + ZH F

8、.。, X e F 石 R, + Z H Z O , 一田卜 一 X e亡。)+ 告 一 0 2 了, n 、 。七,a+ b + 合 XeO: q, + H F (一 气体摩尔数 X eF。 。+ 3H Z O 、:, , XeO 。 nG=n x 。 + n (,互+叉 a 26 + 6 H F q, f ) 设 nx 。 ; : = 一 , n x 。 ; . =a , 因含0 2为40%, 则 nx 。: = b 1 10 。 一止 = 0 .4 0 nG 1l 万 + 万a 3 . 7 _ 一二, .1 一d26 a 2 一 3 + 则 nx 。 二 4 1 二二口 二a盆笼忿2二

9、21 2 Z 2 x穷召盆全 二 忍盆 龙i 卫2 牙2 : 1 2 1 戈1 2 1 2 11t l空1 1二 2生2 1 2 2 2 1盆2 1笼1 12221 1 1玉Z i 戈 i全3令3口2 3 1二全2 1穷戈全 2名笼 i 二1 .占 3 21 澎3 2 - 咬场勺 -复2 x 1 , , i, , 3 忍1 1221 2 2刁 目, 流尹日 曲吧眨3几皿二22至1 2 葱 这氏 2, - - 公t r1 1二t三 书 1盆2-22 xs 2 二 二里2 1 -全 忿二2忿 1盆 绍a ? Z x -盆含, 皿t空尝苏. 1忍二a盆忍t 公 皿 二二公2全忍盆 训 柳咖 3 0

10、0幼 1 00 0 X -盆二2牙笼221 ,么112宜12内 2戈 12 2 12 2 2 , . 电 匀 . 1几 自 3a二 全 空盆2公t l 二 - 21生 1二t空 2 “ -, a -,- 2 甲, ! 1 1 即招 喂份含 至 1 00 澎. 己 222 .舀 亩二 二爪盛口台t毖-二蕊二总业皿1 2 1 1, t,1 1 1 ; 1 .东,11 ; , .t l全t t , t,诬- 心加 一 2 0 0 一o o 0100 20 0 300 (Pm) . b +a l 一 3 解得 nOZ二 a二 3 。 .、 _ 尸V 。 4 O U 了 巧 子 上a+生 - 22 ,

11、。 。 100000 Nm 一2 6 。卜 2 l(, 一“ m 二U 。 弓U U 一 :- 一丫 、二7 一下 - 一, - - 、二万二、 - 一 吕.3 1 4)八 一 占 1 110 1 一艺9 吕I “ 1 . 0 0 x 1 0 一3 m o l 6 F e Z十 + X e ( ) 3 + 6日 干 6 F e “十 + 6 11 2 0 + X e tl入七。J= 土n ;。: 二 土c F。: v F 6 一 6 nx 0 0 n 02 0 . 600 x 10 一3 m o l 0 . 600 x 10 一。m o l 一 1 . 0 0 x 1 0 一“ m o l 解

12、得 b = 0.20 摩尔百分组成 .XeF: n:。r: ,1.0口0123 .日肠 X eF。:n :。 r 4 =3 . om o l 71 . 肠 X eF:n :。 r6二 o .Zo m ol 4 .8肠 问顺3 a) C 。H: 。的分 子量Mr二 11 4 . 0 考虑一个气缸 , 每次嫩烧循环耗油 量 , m : m , = , . 4 0 0 / 25 = 0 . 01 . 309 其摩尔为 : n,二 0 . 01 6 0 / 1 1 4 . 0 4 2 一心 m o l 气缸容积厂 。= 4 . o o x l o 一 m 3, 气缸压力p 。= 1 02 . o kp

13、 a= l o l 0 00 N m 一 温度T 。= 373K + 7 . 2 ( 一3 9 5 . 5 ) + 9 ( 一 24 1 . 8 2 ) 一 (18 7 . 82)= 一 0 . 69 14k J n G=n.+n人 = 尸 。犷 R 了 1010 00N m 一: 8 , 3 14 JK 一 m 4 . o l 1 0 一m a 一1 373 K 二 0 . 0 1 3 0 m o l fT 。 一 月 二 J 3 , L”“七 ,c“, + ”“ 2七, COZ + no 2 o C P、,2。, + nN: c pN Z , + n 。Z c p0 2, d T = 1

14、.12 x29 .14 +10 .l l x37 .l l + 12 .6 3 x33 .58 +101 .91 x 29 .13 +10 .10 x 2 9 .36 10 一 ( T 一3 7 3 ) = 6 9 1 . 4 ! (式中G为气体 , A为 空气) n =ne一n:= 0 . 0130 一 1 . 4 04 x l 0 一 = 0 . 0 129 m o l 四个气缸每个都进行了2 5次嫩烧循环 吸入 空气的体积 。 解得 T =206oK c) 刚刚离开 气缸尾气的温度: P Z= 20o.ok Pa犷 。= 4 . o o x lo 一 m “ 一个气缸释放出气体的摩尔 n

15、G二 0 . 013 59m o l 厂 4 x 25 x n矗 R . T 尸盛 。 尸 1 么= 一 4x255 一 1 0 . ol29 m o ls . 314 JK 一l m o l 一1 373 K 101000 N m 一之 = 0 . 0 39 6 m 3s 一 l b ) ( 1 )燃烧后气体组成 (以一个气缸进 行一次燃烧循环计算) 燃烧前 :n。: = o . 21 n= 2 . 70 9 x i o 一“ m o l n N := 0 . 79 n = 10 . 1 91 x 1 0 一3 m o l o I XC a H z e + 8 . 5 0 : . s CO

16、+。H :O ( 一 。肠) 0.gX C 。 H i。+ 1 2 . 5 0 : 8C 0 :+ 。H ZO (。 o肠) C 一H 一 +一2 .x o :. 0 .吕 C O+ 7 .2 C 0 : +。H :O 鹅烧前 摩尔 飞一Q xlo一 2 . 7 0o x x o一 3 000 姗烧后 摩尔0 lo.lo x lo一l . 123x 一。J 10 , 11x 1 0 一4 1 2 . 6,x 10 一 燃 烧后N :为xoz.glx lo一 m o l = nN : 燃烧后气体组成 . 成份 r nolx 104肠 2 O 0 0 0 0N .m 一2 4 . 00 x lo

17、一 m “ 0 . 0135 9m o l 8 . 314JK 一且m o l 一 = 708 K d )尾气通过催化剂后的组成 四个气缸释出尾气量 犷 = 4xo .o l35 9m olx 25s 一= 1 . 3 59 m o l 。 s 一 !糕l = 一二 K 滁1 犷 一 “ 。 = 扣 川命 【 斋润 i 、x . 35。 里丝 e一7。,3 7 引= 0 . 0一 7 7 S H aO 101.91 10 。 10 l 。 12 盆 0 。 1生 1 2 。 6 3 7 5 . 0 7 。 4 0 。 8 7 . 5 9 . 3 协o 8 8 nG 139.87100 0 (2

18、)嫌烧后的温度 H = n : 0.8H:(e o )+7 .2 H 一(e o :) + 9 . H :(H:o ) 一 H 。(e.H:。 ) = 1.404x10 一 0 .8 ( 一1 1 0 . 5 3 ) nc。, / n 。 C。 2, 摩尔比按气缸进行一 次燃 烧循环计算 。 催化反应 CO + 士O :, CO Z (四个气缸)摩尔 x 1 0 4 催化前 4.48 40 .40 40 .44 催化后 . 4 .48 一x 4 0 . 4 0一十x40.魂魂+ x n (一 一1 = 。 “ 7卜 鑫塌长 解得 x =3.7 0 经过催化剂后气体组 成 (按一个姗烧循环 b)

19、 计) 成份 N * O : C O CO Z H 20 脚 琳尔xlo 407 . 6 4留407 .6 4 0 .o 一tx=35 .5 5 2 4 。 48一X0 。 78 4 . 44+ x 吕 44 .1 4 5 0.5 2. 50 . 52 肠 75.26 7.12 0.15 8.14 9.33 总计 541 63100.00 问皿 4 a) (1) Ag 十 ( a q ) + CI 一 ( a q ),AgC I(s) 2 Age l( , ) 匕zAg( s)十 el Z (g) 3CI: ( g ) + 3H : O,C IO 一, ( a q ) + 5C I 一 ( a

20、 q ) + 6 H + ( a q ) 即 3C I:(g)+5Ag+(aq)+3 H :0 C IO 3一 ( a q ) + 5 A g CI( s ) + 6 H + ( a q ) ( 2 ) 设有loogA gC I沉淀 , 其中12%发 生分解 , 即12gA gC I分解 。 12 g A g CI的摩尔: n:。 t“ 12八43 .3 二0 . 08 3 7m o l 沉淀中银的质量 m 孟。= 0 . 08 3 7m o l lo7 . ggm o l 一 1二 9 . 039 “, _ ;, 刀刀 、 网_ 八 楠 / : : : 、 ” . , 二 盆 一_ _, 尸

21、尸 释 出C I:的摩尔 n 一 := 合 n: 二 。.o41om o l 3 C I:(g) + 5 Ag + (aq) + 3H :O , CIO 3一 ( a q ) + 5 A g CI ( s ) + 6 H + ( a q ) 反应生成AgC I的质量 m 一 号 一 M 一 备 x0 . 04 1 9m ol xl 4 3 . 4 gmo l 一= 10 . 0 19 最终沉淀质量 m总 二 88 9 + 9 . 039 + 1 0 . 019 二 107 . 039 相对误差 : (207 .3 一 10 0 )/ 10 0 x 10 0% = = 7 . 03 % 4 4

22、,月c HA : C ;, = 0 . oZm .1 d m 一“, 则 lgC 。=一 1 . 7 0 K . 1 1* , 二 1 10 一 m o l d m 一“, 则 pK .。、= 1 . 0 HL : C HL= 0 . olm o l d m 一“, 则 lgC , , L =一 :三 .0 K .、。 :、 = z 10 一 m o l d m 一“, 则 p K . 二 , = 7 . 0 H += A 一+ L 一 , O H 一 HA,A 一, HL 、L 一 , H 3 O + ,H :() 、01王 - 图中z处 : H += A - PH = 2 .85 ( 2

23、) H A ;二二之H 十 A - K : H , = H 今 A 一 /H A = 10 一 m o l . dm 一 3 HL 二二亡 H + + L - K . H L ,= H 十 L 一 / HL = 10 一 7 m o l 一 dm 一3 K .、H A 、 K .。 。 L, 所以计算pH时可勿 略H L 。 HA : 二之 H + + A - X x2 C一X = 1 0 一 x= 1 . 3 65 一 10 一“ m o l 一 dm 一3 勺 . 1 知白 。 , 一 诊 妙 乃 子 飞 雌 白 P H= = 2 . 8 6 e ) M+L=MLN+H + +L 二 N H L K : = ML /M L K NH:二 NHL/ N H 奉 L K :尹 = ML/M , L 尸 H ZL= = H + H L aM= M 尸 / M K a :二 H + H L/H ZL a L = L