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第43届国际化学奥林匹克理论试题 2011年第11期化学教育 第43届国际化学奥林匹克理论试题 段连运编译 第43届国际化学奥林匹克于2011年7月9～18日在土耳其首都安卡拉市举行,由土耳其科 学与技术研究委员会(STRCT)和中东技术大学(METU)合办.70个国家和地区共273名学 生参加了本届竞赛(按竞赛章程,每个代表队最多选派4名选手.本届竞赛,有一个代表队只派 出1名选手,一个代表队只派出2名选手,两个代表队各只派出3名选手).我国代表队组成如 下:段连运(领队,北京大学),陈毅辉(副领队,厦门大学),章慧(科学观察员,厦门大学), 王颖霞(科学观察员,北京大学),郭庆云(选手,福建省厦门双十中学),谢嘉欣(选手,湖南 省长沙市第一中学),龚宗平(选手,江苏省常熟中学),杨晓(选手,河南省郑州外国语学校). 本届竞赛沿袭传统考试程序:实验在先理论在后.实验共3题,占总成绩的40,理论共8 题,占总成绩的60,时间均为5小时.除例行的实验考试和理论考试外,还安排了丰富多彩 的赛外活动. 经过激烈竞争,178名选手荣获奖牌,其中金牌33枚,银牌62枚,铜牌83枚.另有1O名 选手获得荣誉证书(HONORABIEMENTION).我国4名选手全部以高于93分的成绩获得金 牌.其中龚宗平总分第一,获”BESTSTUDENT”称号,谢嘉欣理论考试成绩为满分. 本届国际化学竞赛,赛题难度较第43届稍高,但仍低于其他届次.在赛题难度偏低的情况 下,如何保证较好的区分度是需要认真研究和实践,从而找到恰当的平衡点的问题. 第1题 氮氧化物是常见的大气污染物,主要是一氧化 氮NO和二氧化氮NO..大气中的一氧化氮主要 由雷电和内燃机产生.在高温下,NO和H反应 产生氧化亚氮N.O,它是一种温室气体. 2NO(g)+Hz(g)—N2()(g)+HzO(g) 为研究820℃下该反应的动力学,测试了不同 NO和H起始分压下N.O生成的初速率. 起始分压,torr实 验N20生成的初速率,torr?s PNOPH2 112O.O6O.O8.66×10-z 26O.06O.O2.17×102 36O.O18O.O6.62×10-z 本题自始至终均不使用浓度,采用torr作为 压强的单位,秒作时间的单位. a.确定实验速率方程并计算速率常数. b.如果2.00×10torrNO和1.00×10torr H.在820.C下混合,计算NO消失的初速率.(如 果没有得出速率常数的值,采用2×101及适当的 单位) C.如果8.OO×10.torrNO和1.0torrH2在 820℃下混合,计算H.分压变为其起始分压一半 时所需要的时间.(如果没有得出速率常数的值, 采用2×10-7及适当的单位). d.对NO和H之问的反应,提出的一种反应 机理如下: 占 2NO(g)N2O2(g) Kl k0 N2O2(g)+H2(g)—N2O(g)+H20(g) i.根据上述反应机理,对中间物采用稳态近 似,导出NO生成的速率方程. ii.在怎样的条件下,该速率方程可以演变为a 中实验确定的速率方程? 当志一1《走2PH 当k一1gt;gt;kzpH 当是一1gt;走2 当走1gt;尼1 iii.用尼,志一和k表达实验确定的速率常数 k. e.选择与上面提出的反应机理及实验速率方 程相符合的能量变化图. 化学教育2011年第11期 d b f en f en 一———————————————————— 第2题 无水氨是一种可选用的超净,能量密度高的液 体燃料,燃烧中不产生温室气体.在体积固定的容 器中,气体NH.与0按下式反应. 4NH3(g)+3O2(g)—2N2(g)+6HzO(1) 始,终态温度皆为298K.在与14.40克O 反应后仍剩余一些未反应的NH.. a.计算上述过程中放出的热量.已知: △f(NH3(g))一--46.1lkJ?tool △f(H2O(1))一一285.83kJ?tool b.为测定溶解在水(燃烧中生成)中气体 NHs的量,从反应容器中取出10.00mI水溶液样 品,加人到15.0mL0.0100M的HSO溶液中, 所得溶液用浓度为0.0200M的标准NaOH溶液滴 定,达等当点时消耗10.64mL.(Kb(NH.)一 1.8×10一;K(HSO;-)一1.1×10一) i.计算燃烧后容器中溶液的pH. ii.在滴定终点,溶液中存在NH和SOi一. 写出有关的平衡式以表明这两种离子的存在是如何 影响溶液pH的,计算它们的平衡常数. iii.就等当点时溶液的pH,从下列选项中圈 选出正确的答案. 口pHi7.0口pH一7.0口pHi7.0 第3题 在0K,气态双原子分子AB的总能量近似由 下式给出: E—Eo—卜E 式中,是基态分子的