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第23届国际化学奥林匹克竞赛理论试题解答


年第













届 国 际 化学 奥林 匹 克竞 赛

试题

理 论部分

解答
沈松 源

国际化学 林 克 奥 匹

r />·

段连 运
北 京 大 学 化 学系

北京 化 工 学 院

金 属 硫 化 物 溶 于 酸时 可 能 有


所以


,

不 溶于 一
·







质 子 化 变成




和 为









全 丁





,



被氧化


金 属 离 子 与酸 根 离 子 结 合 为 络 离 子

被 氧 化为 游 离 态的 硫




“一






溶 解在 无 氧 化性 非络 合性 的


, ”









酸 中时


‘ 喀






护日




所以


,





〔 〕 〔
·

〕〔

·



〕〔











按 题意

,

溶 液 中 各离 子 的 起 始 浓 度 为


一 〔







·



人 ‘

, ‘



,



丁 〔 〕













念 〕
·

















〕 〔








压 〕












班鱼 韭 竺

所以
‘产


,
、,




中溶解 度 为










在 一元 强 酸 中



,





竺 上 共 哥 乡 “巴 共 六二
〔 〕
‘摇



了 〔 〕




子〕

, 飞 ”

夕 澎




〕 〕







·









“一

‘ 。







‘“



士 〔




〕〔



“一











该值 远远 大于











‘“





所 以〔
一元 强 酸


“一

二 〕



,

因此

,



溶于



·












一 “



”‘

的 溶解 问 题
在 无 氧 化性

。 、



非络 合性 酸 中
·









所以
. 2 ( a ( ) 1 ) o C =

可溶 于
s H

·







由于 因而 〔
而 〔5
2




不与




形 成稳 定 的 络 合 物
·









“ ( b ) Y C H




1 +

〔 H
一 2 1



〕K /
o


C 5 2一 : + 〔 H
一 3
d m







2 〕/ K

, K

:

士 10


A

=

C

H

, O B



H

3

C

m

l

Z 一 一 〔 u C 〕 5 2 〕= 1 0 〔

一 C 一C H O } }
49

“2

)

K

s p

( C

u

S

)

) 伪
a (c )(

。 H 6 C H

s

+

Z

B

r Z

.了 才 、

几 , 口 O 曰

j 、

。 O

:

一 每 个 单元 有 一 个 双 键
H B


C



o

r

4

=

一 9 6 4 8 7

. (0 二 5

0 4 5 5 一 2 9 8 x . 3 6
一 _

3

l

.

3 8

x 1 0


一 ‘

·

)

k J


o m



。d
=
Q

E
1



_ _

,

_

,

:

,


了,

_

,

。O
. 1 1 6 g m o


几I ’ 一二 二; 井 二

. . 石乙 勺 1 J m

0 1

宜 、



l

1 4

酮醛 C
E

(

)

二 =

C

H

: :

C C

O O

C H O H

:

C H

:

C

O

O

H
,

+ 对 A g / A g 电极 E =E
。 . + 0 0

5

9

l g

a



。十

C H

: C H C O O H

对A g 溶 度积K s p 决定 : + K sP 二 a A
A g C
K a ^ g + = a c


I 1 C l

电极

,

a

A

g ‘

由 A g C I的

,


· a C : -

s

P

l



能 斯 脱方 程为 . O E = E A :/人 g + + 0 0 5 9
= E
“ A : ; ^ :

。 . /。 :

E
G = Z C H C O O C : H 。



^

:

;

‘ :e

一 e l z

一E
5 7 7 =
H : .

. ga e 一 0 os91 一
“ ^ :

lg K

s P

一 0

.

e 0 5 9 lg a

,

-

, 人 : +

+

.

0


o 5 9 lg K
’“
)

s p

=

. 0
·

7 9 9

+

. 0 0 5 9 19 ( 1

.

3 了 x zo
( V
= E

=
} : C H C O O C Z H

0

7

9

9

一 0 o H :

.

. 0

2 2 2



,

)
O H g

Z

=

: C H C O C H

: C H

: C H O

(

5

)

E

。 , :

,C ,












:

H.g Eo :H
。 = E M F

二 旦玺 lgK sp (H g ZC I:) 迫 2 lg K sp (H g :C I:) OH : !H ::。 、 。 . oH 。 : 矛 = Z X E 一E



~

,

}

,

}



.

0
l : le l -

0 5

9

e

O + E

^

g

,

么ge 一 e

;-

Hg 合
,

(1 )

甘 汞 电极 ( 十 ) 发生 还 原
C

=

. 0

2 ‘ +


A g C I

Hg+C
)
+ e -

0 4 5 5 +

. 0 , 222
. 9 7 i o
一 x s

二 0

.

2 6 8

( V

)



lg K
K s p
. 4

s P
=

=
. 1

一 1 7 o 7 x

A g }A g C I 电极 ( 一

发生 氧 化

:
(

_

Ag+Cl Ag+

一 ~

1

) 一

根据 公式
‘“
( l

,

△E
n ) ( )



叫:
) ‘a J


=

E



一 E

: =

电池反 应方程 式

:
g + A gC ‘
O F E

2

.

1 5 x

10

一 n





2


H 合

2 ‘Z C ‘ 一 H


. Z 故 △E , 一 1 635 x 10 . △E 7 川 = 2 1 35 x i价
2 ( ) L y a m n

;

‘吕

J


( 2 ) △G
二 一 9 6 4 8 7 =

=


. 0



系 处 于 紫 外光 范 围
,


.

X

0 4 5 5


(
o

3

a ) ( )

电离 氢 原 子
x 1 0 ‘S J =

所需 最 低 能量 为
;

一 4

.

3 9


l

k J

1 < O

m

o



E

,

=

. 2 1 5

△E

而 △E

Z叶 1



所 以 反 应 可 自发 进 行
(



; △E 7 一 : 皆 小 于 △E
F n T

因 而单 个光 子 不 能 使 基 态 :

。)

△H

=



萨二



=



氢原 子 电离
b ( )



晶 体 中原 子 的 电离基 于 光 电效 应
=

一 。

: 叹 号)
一 T

h,

, 二 + E K = ,



· +

m 告



。2

“ 因 为 E Z一 l > 中

” ,

△E 7, 1 > 中 。



x (

+


y )

侣 3
2 7

“ : 3

x

3

念x

l
1 : 1


:
:

3 x
. 0

s

x

1
.

2

:


1 “

所 以两 条 谱 线 发射的光 子 均可 使铜 晶 体 中 : 的铜原 子 电 离 光 电子 的 动能 分 别 为


=

:

2 7

:

9

:

1

=

3 3 : 0

0 4

所以
( 3

, C
a ) (

l

是 所 用 的元 素
)

△E K ( 2 ~

1 ) = △E Z, 1
一 = 8 . 9 1 x



小“ ,
0

1

一 1 O

J
C 1 C I

△E K ( 7 、 1 )


=

△E 7.
. 1 3 9 1 x

、一
1 D

币“
一 I



, = 、 , = * / “厄 /

4 ()
, (

O J

电子 的 德 布 罗 意 波 长 为


吞每



E K= 瓦而丁 丫 其、 乙
孑m
)










对 △E

Z,

:

)

二 5

.

2 0 x

2 0



’。 ( m

. 2 只 ( 对 △E 7 衬 1) = 4 i 6 x ] o



‘。 ( m )

5

. (

1

)

A



曰 ? 卜 产 为 气、 产卢 C


(b )

二 兀





2 3 一究

B为

D 为

E 为

化 合 物C

( 2 )

能 够 产生 3 个 同 位 素 峰的元 素 只 能

2



r 是B 或 C l



对 化 合 物E 而 言
x 3
’y

,

n

=

,

3

因 此有

:
( 4 ) G
, :



化 合物 D

(“

+





二 二 3 +

十 3 , y



少y



r: 对B x :夕=

. . 5 0 5 4 ( 7 O B r ) : 4 9 4 6 ( “ ‘B
,

r )

澎1 : 1
(

3 二 十 y )

, 二l : 3 : 3 : 1

与题 意 不 符
.

: : G

: 对C I
二 : y 二 7 5 .
”“ 5 3 ( C
,

I

)

:

2

4

4 7

“ 7
(

C

I

)

澎3 : l



3:

讨诊
, < G : <

: ;



H5 0 (2
‘ +

一 gH ZO ) /

~ 工旦 了旦 卜里‘ \
98 18

二 1

. 0 2 :
门 J仁 祖 日 f月

。 “

·

, m

o

, 比

,

于 是有
, o , H

:

)
, 5 0 +

: 空间阻碍 G
5 ( )



。,

‘ 难 以 外消旋

丝H
9

=

4 5 0

+

C1

CI CT

“ 设 l00 0 m 出 口 气 体 需 水 为 牙 k g 95 % 的 H 2 5 0 4 Z k g 则 : 2 44 63 _
,

HZ 。 合Z
_ 1 0 0

,

生 成

1
6 ( )

把它 们 完 全 氧 化
从而 无毒
,

,

生成 H C I

、 C O



: = 59 3 k g ( )
, i 0 0 o n i

X才 “ (警 ) .
, Z

Z
一 3



‘ 。

一 3 x 1 0

. = 4 4 6 3 ( k g )

: 和H O

,



所以 Z 生 成 98 % 的 H S O
( a 3 )



. 出 口 气体 需 要 水 s g 3 k g
. 峨 6 3 4
。 kg

,



为例

:

?

代》
6 .
80
8 0 x + 戈 9 8 x

l

(



1 4 。,



‘2 C o :





+

‘H



5 0

。 )

ZS O ‘ : ; H 25 0 4 和 99 % H 5 0 (
)

设 生 产的 发烟 H

Z ( H S O



· 0

. 3 0 6

·

HZ 的 摩 尔 o 音 )

比为 K

,



(l) ; a 设此 : ( ) 发烟 硫 酸为 H 5 0
10 0 % = 2 0 %
,

K =
· x S O :

,



. 。 :八 2 2 5 : 10 0 。 /

二0

.

: : = 0 .8 1 6 x 8 16阴 / m



之0

.

30 6 m o l

. 1 30 6 5 0 : + H :O = H :5 0 4
· 0 1 3 0 0 0 m

: 可得 . . : ( 1 30 6 x 0 8 i6 x + z ) 5 0 + 。 “ 6‘ H (
· 8 1 6 x +

. 3 0 6 5 0

3



· 3 3 0 + 6 5 0

出口气 体 中
1 0 0 0 x 1 0 % -

,

H2 = 0 0 警 ) 二 HZ O 去
· Z H S O

2

5 0

. x 1 0 1 3 x 1 0

3

n

5 0

3

=

一一

百丽 不两而尸一一

,
,

所以
,

,

澎 4 4 6 3 ( m o l)

=

设需要 不
4 4 . 1 3 0
,

, k

g



6 3 6 0


. 0




,

二 6 1 5 (k g )

.

__ _y ( —
1 . 30 6 X 4 4 6 3 . 0 8 1 6 劣 +

. 。 8 16二

+



碧 )
廿 ,

、 :8

x

l。



3

1 8

所以

每 10 0 m
,

(b )设 能 生 产 出 4 463 . 1 30 6

. 出 口 气体 需 要 6 1 5 k g 水 :5 0 ‘ k g 发烟 H 则
,

y =
( b )

. 6 5 6义
1 .

+

8 9 +
,

. 1

3

0 7 x

在 问 题 (l 中 生 产的都 是 发烟 H )
v _ _
,
, . _ . _ 6 .

ZS O





。。

o 即X 净 c

~

因此

,

,

=

万 丽 丁几 飞丽下 丁 感 后 刃 又 石


. 与 ( 1 ) 中得 出 的 6 1 5 ( k g ) 接 近 在 问 题( 2 )


湍专
‘ ,

6

5

‘ g, “ “ “( “ )
·





x 澎 4 1 8 .6 k g ( )

中 出


,

生 产的 都 是 9 % 的 H 8
,

:5 0

即x = O

,



所 以 每 IO 0 m
H :S 〔 )
‘ 4 1 5 . 6 k g 。

气 体能 生 产 发 烟



,

=

、2 )

93 %

; : - : 的 l 5 0 可 近似 看 作

. 89 3 k g相 等




一 . 9 8

3

(

,
) s k

与 ( 2 , 中 得出的


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