第46届国际化学奥林匹克竞赛准备题中文译本
国际化学奥林匹克竞赛-国际化学奥林匹克竞赛-第38届ICHO理论试题(中文版)答案
1-1.The mass of a water droplet:m = V ρ = [(4/3) π r3] ρ = (4/3) π (0.5x10-6 m)3 (1.0 g/cm3)= 5.2x10-16 kg⇒10 marksAverage kinetic energy at 27o C:KE = mv2/2 = (5.2x10-16 kg) (0.51x10-2 m/s)2/2= 6.9x10-21 kg m2/s2= 6.9 x10-21 J ⇒15 marks*.The average kinetic energy of an argon atom is the same as that of a water droplet.KE becomes zero at –273 o C.From the linear relationship in the figure, KE = aT (absolute temperature)where a is the increase in kinetic energy of an argon atom per degree.a = KE/T = 6.9x10-21 J/(27+273K) = 2.3x10-23 J/K⇒25 marksS: specific heat of argon N: number of atoms in 1g of argonS = 0.31 J/g K = a x NN = S/a = (0.31 J/g K) / (2.3x10-23 J/K)= 1.4x1022 ⇒30 marksAvogadro’s number (N A) : Number of argon atoms in 40 g of argonN A = (40)(1.4x1022)= 5.6 x1023⇒20 marks2-1. ⇒ 30 marksmass of a typical star = (4/3)(3.1)(7x108 m)3(1.4 g/10-6 m 3) = 2×1033 g mass of protons of a typical star = (2×1033 g)(3/4 + 1/8) = 1.8×1033 g number of protons of a typical star = (1.8×1033 g)(6×1023/g) = 1×1057number of stellar protons in the universe = (1×1057)(1023) = 1×1080Partial credits on principles:Volume = (4/3)(3.14)radius 3×density; 4 marks 1 mole = 6×1023; 4 marksTotal number of protons in the universe = number of protons in a star ×1023; 2 marks Mass fraction of protons from hydrogen = (3/4)(1/1); 5 marks Mass fraction of protons from helium = (1/4)(2/4); 10 marks2-2. ⇒ 30 marks∆E(2→3) = C(1/4 - 1/9) = 0.1389 C λ(2→3) = 656.3 nm ∆E(1→2) = C(1/1 - 1/4) = 0.75 Cλ(1→2) = (656.3)(0.1389/0.75) = 121.5 nmNo penalty for using Rydberg constant from memory. 15 marks penalty if answered in a different unit (Hz, etc.)2-3.T = (2.9×10-3 m K)/1.215×10-7 m = 2.4×104 K ⇒ 10 marks2-4..⇒ 20 marksλ = 3 × 108 m/1.42 × 109 = 0.21 mT = (2.9 × 10-3 m K)/0.21 m = 0.014 K2-5. ⇒ 10 marks14N + 4He → (17O ) + 1HO-17, O acceptable1783-1.k des = A exp(-E des/R T)= (1x1012 s-1)(5x10-32) = 5x10-20 s-1 at T = 20 K ⇒10 markssurface residence time, τresidence = 1 / k des = 2x1019 s = 6x1011 yr ⇒20 marks(full credit for τhalf-life = ln2 / k des = 1x1019 s = 4x1011 yr)residence time = 2x1019s3-2.The distance to be traveled by a molecule: x = πr = 300 nm.k mig = A exp(-E mig/R T)= (1x1012 s-1)(2x10-16 ) = 2x10-4 s-1 at T = 20 K ⇒ 5 marksaverage time between migratory jumps,τ = 1 / k mig = 5x103 sthe time needed to move 300 nm= (300 nm/0.3 nm) jumps x (5x103 s/jump) = 5x106 s = 50 days ⇒15 marks(Full credit for the calculation using a random-walk model. In this case:t = τ (x/d) 2 = 5 x 109 s = 160 yr. The answer is still (b).)(a) (b)(c) (d) (e)10 marks3-3.k(20 K) / k(300 K) = exp[(E/R) (1/T1 - 1/T2)]= e-112 = ~ 10-49 for the given reaction ).) ⇒15 marks The rate of formaldehyde production at 20 K= ~ 10-49 molecule/site/s = ~ 10-42 molecule/site/ yr⇒10 marks(The reaction will not occur at all during the age of the universe (1x1010 yr).)rate = 10-42molecules/site/yr3-4. circle one(a) (b) (c) (a, b) (a, c) (b,c)(a, b, c)(15 marks, all or nothing)4-1.H PNumber of atoms ( 11.3 ) 1⇒ 10 marksTheoretical wt % ( 3.43 )⇒ 10 marks4-2.adenineN NN NN H H guanineNN N NO N HH HNN O N H H cytosineNN H O O thymine(10 marks on each)4-3. 7 marks each, 20 marks for threeadenineNNNNNHHguanine NN NNON HHH NNH OOthymineNNONHH cytosine NNH OOthymineguanine NN NNON HHHcytosineNNONHHcytosineNNON HHNNHOO thyminethymineNNHOONNH OOthyminethymine NNHOONNONHH cytosineadenineNNNNNHH adenineNNNNNHHadenine NNNNNHHguanineguanine NNNNON HHHNNNNONHHH4-4. 2.5 marks for each bracketadenineN NN N HNH 2guanine N NH N N HO NH 2Uracil N H NH O cytosineN H N NH 2OOHCN ( 5 ) ( 5 ) ( 4 )( 4 )H 2O ( 0 ) ( 1 ) ( 2 ) ( 1 )5-1.(20 marks)1st ionization is complete: H2SO4→ H+ + HSO4-[H2SO4] = 02nd ionization: [H+][SO42-]/[HSO4-] = K2 = 1.2 x 10-2 (1)Mass balance: [H2SO4] + [HSO4-] + [SO42-] = 1.0 x 10-7 (2)Charge balance: [H+] = [HSO4-] + 2[SO42-] + [OH-] (3)Degree of ionization is increased upon dilution.[H2SO4] = 0Assume [H+]H2SO4 = 2 x 10-7From (1), [SO42-]/[HSO4-] = 6 x 104 (2nd ionization is **plete)[HSO4-] = 0From (2), [SO42-] = 1.0 x 10-7 [5 marks]From (3), [H+] = (2 x 10-7) + 10-14/[H+][H+] = 2.4 x 10-7(pH = 6.6) [8 marks][OH-] = 10-14/(2.4 x 10-7) = 4.1 x 10-8[2 marks]From (1), [HSO4-] = [H+][SO42-]/K2= (2.4 x 10-7)(1.0 x 10-7)/(1.2 x 10-2) = 2.0 x 10-12[5 marks]Check charge balance:2.4 x 10-7≈ (2.0 x 10-12) + 2(1.0 x 10-7) + (4.1 x 10-8)Check mass balance:0 + 2.0 x 10-12 + 1.0 x 10-7≈ 1.0 x 10-7Species Concentration** x 10-12HSO4-** x 10-7SO42-** x 10-7H+** x 10-8 OH-5-2. (20 marks)mmol H3PO4 = 0.85 ⨯ 3.48 mL ⨯ 1.69g/mL ⨯ 1 mol/98.00 g ⨯ 1000 = 51.0 [5 marks]The desired pH is above p K2.A 1:1 mixture of H2PO4- and HPO42- would have pH = p K2 = 7.20.If the pH is to be 7.40, there must be more HPO42- than H2PO4-.We need to add NaOH to convert H3PO4to H2PO4-and to convert to the right amount of H2PO4-to HPO42-.H3PO4 + OH-→ H2PO4- + H2OH2PO4- + OH-→ HPO42- + H2OThe volume of 0.80 NaOH needed to react with to to convert H3PO4 to H2PO4- is:51.0 mmol / 0.80M = 63.75 mL [5 marks]To get pH of 7.40 we need:H2PO4- + OH-→ HPO42-Initial mmol 51.0 x 0Final mmol 51.0-x 0 xpH = p K2 + log [HPO42-] / [H2PO4-]7.40 = 7.20 + log {x / (51.0-x)}; x = 31.27 mmol [5 marks]The volume of NaOH needed to convert 31.27 mmol is :31.27 mmol / 0.80 M = 39.09 mLThe total volume of NaOH = 63.75 + 39.09 =102.84 mL , 103 mL [5 marks]Total volume of 0.80 M NaOH (mL) 103 mL5-3. (20 marks)p K = 3.52pH = pK a + log ([A-]/[HA])[A-]/[HA] = 10(pH-pKa) [5 marks]In blood, pH =7.40, [A-]/[HA] = 10(7.40-3.52) = 7586Total ASA = 7586 +1 = 7587 [5 marks]In stomach, pH = 2.00, [A-]/[HA] = 10(2.00-3.52) = 3.02x10-2Total ASA = 1+ 3.02x10-2 = 1.03 [5 marks]Ratio of total aspirin in blood to that in stomach = 7587/1.03 = 7400 [5 marks]** ( 103Ratio of total aspirin in blood to that in stomach6-1. (5 marks)4 H2O + 4 e-→ 2 H2(g) + 4 OH- (or 2 H2O + 2 e-→ H2(g) + 2 OH-)6-2. (5 marks)2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e-(or H2O → 1/2 O2 + 2 H+ + 2 e- )6-3. (5 marks)Cu → Cu2+ + 2e-6-4. (20 marks)Reduction of sodium ion seldom takes place.It has a highly negative reduction potential of –2.710 V.Reduction potential for water to hydrogen is negative (water is very stable).But, it is not as negative as that for sodium ion. It is –0.830 V.Reduction of both copper ion and oxygen takes place readily and the reduction potentials for both are positive.In the present system, the reverse reaction (oxidation) takes place at the positive terminal. Copper is oxidized before water.Reduction potential for hydrogen ion is defined as 0.000 V.6-5. (15 marks)pOH = 14.00 – 4.84 = 9.16[OH-] = 6.92 x 10-10K sp = [Cu2+][OH-]2 = 0.100 x (6.92 x 10-10) = 4.79 x 10-206-6.E = E o Cu2+/Cu + (0.0592/2) log [Cu2+]= +0.340 + (0.0592/2) log [Cu2+]= +0.340 + (0.0592/2) log (K sp / [OH-]2)= +0.340 + (0.0592/2) log (K sp) - (0.0592/2) log [OH-]2= +0.340 + (0.0592/2) log (K sp) - 0.0592 log [OH-],3 marksBy definition, the standard potential for Cu(OH)2(s) + 2e-→ Cu(s) + 2OH- is the potential where [OH-] = 1.00.E = E o Cu(OH)2/Cu = +0.340 + (0.0592/2) log (K sp)= +0.340 + (0.0592/2) log (4.79 x 10-20)= +0.340 - 0.5722 marks= -0.232 V10 marks-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- One may solve this problem as following.Eqn 1: Cu(OH)2(s) + 2e -→ Cu + 2OH-E+o = E o Cu(OH)2/Cu = ?Eqn 2: Cu(OH)2(s) → Cu2+ + 2OH-E o = (0.05916/n) logK sp= (0.05916/2) log(4.79×10-20)= -0.5715 V3 marksEqn 1 – Eqn 2 : Cu2+ + 2e-→ CuE-o = E+o - E o = E o Cu2+/Cu = 0.34 VTherefore, E+o = E-o + E o = + 0.34 + (-0.5715)2 marks= -0.232 V10 marks-0.232 V6-7.Below pH = 4.84, there is no effect of Cu(OH)2 because of no precipitation.Therefore,E = E Cu2+/Cu = +0.340 + (0.0592/2) log [Cu2+]= +0.340 + (0.0592/2) log 0.1003 marks= +0.340 – 0.0296 = +0.310 V7 marks** V6-8.** g graphite = 0.0833 mol carbon6 mol carbon to 1 mol lithium; 1 g graphite can hold 0.0139 mol lithiumTo insert 1 mol lithium, 96487 coulombs are needed.Therefore, 1 g graphite can charge 96487 × 0.0139 = 1340 coulombs. 5 marks1340 coulombs / g = 1340 A sec / g = 1340 x 1000 mA × (1 / 3600) h = 372 mA h / g 5 marks372 mA h / g7-1. (10 marks)n/V = P/RT = (80 x 106 / 1.013 x 105 atm)/[(0.082 atm L/mol/K)(298K)] = 32 mol/L5 marksdensity = mass/volume = d = 32 x 2 g/L = 64 kg/m 3 5 marks64 kg/m 37-2.** or 0.23H 2(g) + 1/2 O 2(g) → H 2O(l); ∆H rexn-1 = ∆H f [H 2O(l)] = -286 kJ/mol = -143 kJ/g 7 marksC(s) + O 2(g) → CO 2(g); ∆H rexn-2 = ∆H f [CO 2(g)] = -394 kJ/mol = -33 kJ/g 7 marks(-∆H rexn-1) / (-∆H rexn-2) = 4.3 or (-∆H rexn-2) / (-∆H rexn-1)= 0.236 marks7-3. (a) (-)1.2 x 105 kJ, (b) (-)6.9 x 104 kJ** x 108 sec or 3.3 x 104 hr or 1.4 x 103 days or 46 month or 3.8 yrI = 0.81 AH 2(g) + 1/2 O 2(g) → H 2O(l)∆H c = -286 kJ/mol = -143 kJ/g = -143 x 103 kJ/kg 5 marksΔG = ΔH – T ΔSΔS c= 70 – 131 – 205/2 = -163.5 J/K/mol5 marksΔG c = -286 kJ/mol + 298K x 163.5 J/K/mol = -237 kJ/mol = -1.2 x 105 kJ/kg 5 marks(a) electric motor W max = ΔG c ⨯ 1 kg = - 1.2 x 105 kJ 5 marks (b) heat engine W max = efficiency x ∆H c 5 marks= (1 – 298/573) x (-143 x 103 kJ) = -6.9 x 104 kJ 5 marks119 x 103 kJ = 1 W x t(sec)t = 1.2 x 108 sec = 3.3 x 104 hr = 1.4 x 103 days = 46 month = 3.8 yr 5 marksΔG = -nFE n = # of electrons involved in the reaction F = 96.5 kC/molH 2(g) + 1/2 O 2(g) → H 2O(l) n = 2 5 marksE = - ΔG/nF = 237 kJ/mol / 2 / 96.5 kC/mol = 1.23 V5 marksI = W/E = 0.81 A5 marks8-1-1. (5 marks on each)①C②C③CO8-1-2.③ Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) 5marks① C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔH①◦ = -393.51 kJ = ΔH f◦(CO2(g))② CO2(g) + C(s) → 2CO(g) ΔH②◦ = 172.46 kJFrom ① and ②,ΔH f◦(CO(g)) = (1/2){172.46 + (-393.51)} = -110.525 kJΔH f◦(Fe2O3) = -824.2 kJΔH③◦ = 3ⅹΔH f◦(CO2(g)) - ΔH f◦(Fe2O3) - 3ⅹΔH f◦(CO(g))= 3ⅹ(-393.51) – (-824.2) - 3ⅹ(-110.525) = -24.8 kJ 7 marks ΔS③°=2ⅹ27.28+3ⅹ213.74-87.4-3ⅹ197.674=15.36 J/K 3 marks ΔG③°=ΔH°-TΔS°=-24.8kJ-15.36J/Kⅹ1kJ/1000Jⅹ1473.15K=-47.43 kJ5 marksK = e(-ΔG°/RT)= e(47430J/(8.314J/Kⅹ1473.15K)) = 48 5 marksBalanced equation of ③:K = 48Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)8-2-1. (20 marks)One AB2O4 unit has available 4 (= 1 + (1/4)ⅹ12) octahedral sites.48-2-2. (20 marks)Since one face-centered cube in AB2O4 represents one Fe3O4 unit in this case, it has 8 available tetrahedral sites. In one Fe3O4 unit, 1 tetrahedral site should be occupied by either one Fe2+ (normal-spinel) or one Fe3+ (inverse-spinel). Therefore, in both cases, the calculation gives (1/8) ⅹ100% = 12.5% occupancy in available tetrahedral sites.**%8-2-3. (10 marks for d-orbital splitting, 10 marks for elec. distribution)9-1-1. 1 answer for 8 marks, two for 15 marksH 3CN NNH 3CNNN :::+_+::_:9-1-2. ( 10 marks)H 3CN::9-1-3.H 3CNCH 2CH 2:H 3CN HH CCH 2:(10 marks) (10marks )9-2-1. 5 marks eachHONN +_::ONN:H+:HH_O NN:H+:H_::::::9-2-2.( 10 marks)CH 2CO ::9-3-1.(40 marks)CH 3H 3CH 3C+BC H 2CCH 3CH 3CO 2DEOOO_9-3-2.(10 marks)O OH O n+F10-1. 10 marks eachNMLCH 2OHCH 2OHMeOOMeH HH HOMeMeO CHOCHOCH 2OHCH 2OHHHH H OHOMeMeO OH10-2. 8 marks each for correct structuresNumber of possible structures24 marks12OH(OH)OH(H)HH HHOMeOMeOH COOMeOH(OH)OH(H)HH HHOMeOMeOHCOOMe34OH(OH)OH(H)OH(OH)OHe(H)10-3. 10 marks eachGICH 2OHCH 2OHHHHHMeOOMeOHOMeCH 2OHCH 2OHHHHOMeOMeOMe10-4. 10 marksNumber of the correct structure for C from 10-2110-5.BOH(OH)OH(H)HHHH OHCOOHOHOH10 marks eachDJOH(OH)OH(H)HHHHOMeOMeCOOMeOMeOH(OMe)OMe(H)HHHHOMeOMeOMeCOOMe10-6. 20 marksHOOCOHHH OOOHOOH COOHOOHOHOH COOH11-1. 10 marks311-2. 30 marksCOOHHOOCOOH11-3. 2.5 marks eacha, c, d11-4 30 marksOOCOCOOOHTransition State11-5.For the enzyme-catalyzed reaction, Arrehnius equation could be applied.k cat/k uncat = A exp (-E a, cat/ RT) / A exp (-E a, uncat / RT)= exp [-∆E a, cat-uncat/ RT]= exp [-∆E a, cat-uncat(J/mol) / (2,480 J/mol)] = 106Therefore, -∆E a, cat-uncat = 34,300 J/mol 15 marksk uncat, T/k uncat, 298 = exp (-∆H≠ uncat/ RT) / exp (-∆H≠uncat / 298R)= exp [(-∆H≠ uncat/R)(1/T-1/298)]ln(k uncat, T/k uncat, 298 )= 13.8 = [(-86900/8.32)(1/T-1/298)]Therefore, T = 491 K, or 218o C 15 marks-E a, cat-uncat = 34,300 J/molT = 491 K, or 218o C。
中国化学奥林匹克竞赛预赛试题及参考答案
中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题一、选择题（本题包括10小题，每小题4分，共40分。
每小题只有一个选项符合题意）1．中国药学家屠呦呦因发现青蒿素及其抗疟疗效，荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖，成为在我国本土首位获得科学类诺贝尔奖的女科学家。
青蒿素结构式如下图所示，下列有关青蒿素研究的说法不正确的是A．提取过程中为防止破坏青蒿素结构，应避免高温，故采用低沸点溶剂乙醚进行萃取B．青蒿素是脂溶性的，既可看作是醚类也可看作是酯类，既有氧化性又有还原性C．可使用红外光谱仪测出分子中可能的官能团，也可通过核磁共振技术检测分子中C、H原子所处的化学环境D．可使用质谱仪测出这个分子的相对分子质量，也可用紫外光谱确定这个分子的环状结构2．2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，两人因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术产业革命。
石墨烯结构如右图所示，下列说法不正确的是A．石墨烯是碳原子以sp2杂化构成的六边形蜂巢形结构、只有一层原子厚度的二维晶体，碳原子排列与石墨的单原子层相同，是平面多环芳烃，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状B．石墨烯中如果有五边形和七边形存在，则会构成缺陷。
含12个正五边形的石墨烯则转化形成了富勒烯C60，它是足球分子C．石墨烯中碳碳键的键能大于金刚石中碳碳键的键能，是目前世界上最薄也是最强韧的纳米材料D．石墨烯是导电性最好的新型纳米材料，在微电子领域有巨大的应用潜力，有可能成为硅的替代品，用来生产未来的超级计算机3．好莱坞影片《终结者》中始终不会被击败的液态金属机器人，在被散弹枪和手榴弹击中后，既能像液体一样重新聚集在一起，恢复之前的结构，又能改变外形，呈现出各种造型。
2015年3月26日清华大学宣布，该校刘静教授等人联合中国科学院理化技术研究所研发出世界首个自主运动的可变液态金属机器（AdvancedMaterials,2014,26(34) 6:025）。
国际化学奥林匹克竞赛-40thIchotheoreticalanswers
Yes, but only in quite dilute solutions can this happen. 1 pt for ticking yes
c = [HA] + [A–] = [H+]
(1 pt)
[H+] = [A–] + [OH–]
(1 pt)
This means that [HA] = [OH–]
(1 pt for reasonable guess – between 6 and 7)
A good approximation is: [H+ ] = 3 (KKw )
The full equation can be solved through iteration: [H+ ] = 3 (K + [H+ ])Kw
In equilibrium constant calculations all concentrations are referenced to a standard concentration of 1 mol/dm3. Consider all gases ideal throughout the exam.
4
Name:
Code: XXX-
c)
Could it be possible that the solution contained acetic acid?
Acetic acid: pKa = 4.76
Yes No
If yes, calculate the pH (or at least try to estimate it) and show your work.
Official English version
第 届国际化学奥林匹克竞赛中文版理论试卷
2018年7月19 – 29日布拉迪斯拉发斯洛伐克布拉格捷克理论试卷第50届 IChO 2018国际化学奥林匹亚斯洛伐克和捷克回到一切开始的地方BACK TO WHERE IT ALL BEGANCHN-1国际化学奥林匹亚/斯洛伐克和捷克 2018目录规则说明 (1)物理常数和公式 (2)第1题 DNA (4)第 2题中世纪遗骸的归国 (10)第3题新兴的电动汽车 (18)第4题放射性铜的柱层析 (25)第5题波希米亚石榴石 (30)第6题让我们一起去采蘑菇 (36)第7题西多福韦 (41)第8题石竹烯 (48)规则说明∙本理论考卷共55页。
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∙发出“Stop（停止）”命令后，将考卷放回考试信封中，然后在座位上等候。
监考人员将来收取信封。
物理常数和公式Avogadro's constant（阿佛加德罗常数）: N A = 6.022 × 1023 mol−1Universal gas constant（普适气体常数）:R = 8.314 J K−1 mol−1 Speed of light（光速）: c = 2.998 × 108 m s−1 Planck's constant（普朗克常数）: h = 6.626 × 10−34 J s Faraday constant（法拉第常数）: F = 9.6485 × 104 C mol−1 Standard pressure（标准压力）: p = 1 bar = 105 Pa Normal (atmospheric) pressure（正常大气压）:p atm = 1.01325 × 105 Pa Zero of the Celsius scale（零摄氏度）: 273.15 KMass of electron（电子质量）: m e= 9.109 × 10−31 kg Unified atomic mass unit（原子质量单位）:u = 1.6605 × 10−27 kgÅngström（埃）: 1 Å = 10−10 m Electronvolt（电子伏特）: 1 eV = 1.602 × 10−19 J Watt（瓦特）: 1 W = 1 J s−1Ideal gas equation（理想气体方程）: pV = nRTThe first law of thermodynamics（热力学第一定律）:ΔU = q + WPower input for electrical device（电子设备的输入功率）: P = U Iwhere U is voltage and I electric current（U表示电压，I表示电流）Enthalpy（焓）: H = U + pVGibbs free energy（吉布斯自由能）: G = H – TSΔG o = – RT ln K= – zFE celloΔG = ΔG o + RT ln QReaction quotient Q（反应商）for a reaction a A+ b B⇌c C+ d D:Q =[C]c[D]d[A]a[B]bEntropy change （熵变）:ΔS =q rev Twhere q rev is heat for the reversible process （q rev 指可逆过程的热量）Heat changefor temperature-independent c m （不随温度变化的热量变化）:Δq = nc m ΔTwhere c m is molar heat capacity （c m 是摩尔热容）Van ’t Hoff equation （范特霍夫方程）: d ln K d T = Δr H m RT 2⇒ln (K 2K 1) = –Δr H m R (1T 2 –1T 1) Henderson –Hasselbalch equation （亨德森-哈塞尔巴赫方程）:pH = p K a + log[A –][]Nernst –Peterson equation （能斯特-彼得森方程）:E = E o –RTzFln Q Energy of a photon （光子能量）: E =hc λRelation between E in eV and in J （E 用 eV 和 J 做单位的换算关系）: E eV ⁄ = E J ⁄q e C ⁄Lambert –Beer law （比尔-朗伯定律）:A = logI 0I= εlc Wavenumber （波数）:ν̃ = νc = 12πc √k μReduced mass µ for a molecule AX （分子AX 的折合质量µ）: μ =m A m X m A + m XEnergy of harmonic oscillator （谐振子的能量）:E n = hν (n +12)Arrhenius equation （阿伦尼乌斯方程）: k = A e − E aRTRate laws in integrated form （速率的积分表达式）:Zero order （零级反应）: [A] = [A]0 – kt First order （一级反应）: ln[A] = ln[A]0 – kt Second order （二级反应）:1[A] = 1[A]0+ kt第1题 DNA回环（Palindromic ）序列是DNA 的一种有趣特征。
国际化学奥林匹克竞赛——第32届IChO预备题
第32届IChO预备题中译本（简译本）说明：本译本只摘译了原文题面部分。
其他部分（包括答案）请阅原文,因答案基本上是国际通用符号，无须翻译即可读懂，国际竞赛知识点已有译本下发。
参加国家队选拔的集训队员应首先书面应答预备题，不要先看答案，但做完预备题后应仔细研读答案，以把握第32届国际竞赛试题涉及的知识基础的水平和应答要求。
预备题涉及的属于国际竞赛三级的知识点将在选拔赛前安排讲座，预备题实验也将在选拔赛前安排实践。
选拔赛将以模拟国际竞赛的方式进行。
由于原文以acrobat为界面，译文不得不舍弃原文中少数背景图, 欲知原文全部附图者请读原文。
原文可从网上下载，网址为：:icho2000.gymfag.dk第1题酸雨纯水pH为7.0。
天然雨水因溶解大气二氧化碳而呈弱酸性。
但许多地区的雨水酸性更强，其原因有的是天然的，有的则是人为的。
大气中的二氧化硫和一氧化氮会被氧化为三氧化硫和二氧化氮，并分别与水反应生成硫酸和硝酸。
所谓“酸雨”的平均pH为4.5，最低可达1.7。
二氧化硫在水溶液中是一个二元酸，在25o C时酸式电离常数如下：SO2(aq) + H2O(l) ⇌ HSO3-(aq) + H+(aq) K a1= 10-1.92 MHSO3-(aq) ⇌ SO32-(aq) + H+(aq) K a2= 10-7.18 M注：“M”是原文用于代替国际符号mol·dm-3的欧洲国家中学教科书通用符号，请同时熟悉这两种符号。
本译文未将此符号改为国际符号。
下同。
请注意平衡常数的指数表达式和以SO2而非H2SO3为反应物。
a.在二氧化硫的分压为1bar时它在每升水中的溶解度为33.9升(25o C, 全题同)。
i）计算被二氧化硫饱和的水中的二氧化硫总浓度（忽略因溶解SO2引起的水的体积变化）。
ii）计算亚硫酸氢根离子的百分含量。
1iii）计算溶液的pH。
b．计算含0.0100 M亚硫酸钠的水溶液的氢离子浓度。
2021年全国高中化学奥林匹克竞赛预赛试题及答案
5．12月31日，世界上第一条商业磁悬浮铁路在上海投入运营。磁悬浮核心技术是运用超导体反磁性。以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结可合成一种高温超导物质YBa2Cu3Ox。现欲合成0.5mol此高温超导物质，理论上需取Y2O3、BaCO3和CuO物质量(mo1)分别为( )。
1．两位美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，由于发现细胞膜水通道，以及对离子通道构造和机理研究作出开创性贡献而获得诺贝尔化学奖。她们之因此获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是由于( )。
A．她们研究和化学物质水关于
B．她们研究有助于研制针对某些神经系统疾病和心血管疾病药物
C．她们研究进一步到分子、原子层次
A．0.50，0.50，0.50B．0.50，1.0，1.5C．0.25，1.0，1.5 D．1.0，0.25，0.17
6．H—离子可以跟NH3反映：H－+NH3 NH2－+H2。依照该反映事实，可以得出对的结论是( )。
A．NH3具备还原性B．H—是很强还原剂
C．H2既是氧化产物又是还原产物D．该反映是属于置换反映
C．加入P2O5固体加热使之脱水D．加入H2SO4加热使之脱水
16．把铝粉与下列氮气态氧化物混合后，加热至高温，均可生成氮气和氧化铝。若反映后气体压强是反映前气体压强1/2(恒温恒压条件下测得)，则氮氧化物是( )。
A．NOB．N2O3C．N2OD．N2O5
17．在K＋、Na＋盐中，只有少数是微溶于水，这些微溶于水盐可用来鉴定K＋、Na＋。如鉴定K＋可用亚硝酸钴钠[Na3Co(NO2)6]：Na＋＋2K＋＋[Co(NO2)6]3－ K2NaCO(NO2)6↓(亮黄)
国际化学奥林匹克竞赛-36thIChOpracticalproblems
- use only the pen and calculator provided
- results
the number of significant figures in numerical answers must conform to the rules of evaluation of experimental error. Mistakes will result in penalty points even if your experimental technique is flawless.
95.94 74
W
183.84 106
Sg
263 59
Pr
140.91 91
Pa
231
25
Mn
54.94 43
Tc
98.91 75
Re
186.21 107
Bh
264 60
Nd
144.24 92
U
238
26
Fe
55.85 44
Ru
101.07 76
Os
190.23 108
Hs
265 61
Pm
144.92 93
Sn
118.71 82
Pb
207.19
67
Ho
164.93 99
Es
252
7
N
14.01 15
P
30.97 33
As
74.92 51
Sb
121.76 83
Bi
208.98
68
Er
167.26 100
Fm
257
8
O
16.00 16
第44届国际化学奥林匹克实验试题中文版0
一般步驟
量取你所選擇之體積的鹽酸、蒸餾水和三碘化鉀(標示為 “I2”) 溶液置於反應瓶中。反應 混合物之各試劑的初濃度須在以下之範圍內 (你不一定要涵蓋整個給定的範圍，但你的數值 不可以明顯超出這些範圍)： [H+]：0.2～1.0 M 之間 [I3−]：0.0005～0.002 M 之間 [acetone]：0.5～1.5 M 之間
你只能在提供給你的範圍內工作。
只能用大會提供給你的筆作答 (不可以用鉛筆作答)。
只能用大會提供給你的計算機。
必須在規定的範圍內作答，超出規定範圍的部份將不予給分！ 若有需要，可以使用紙張的背面當計算紙用。
請將廢棄的樣品瓶丟入標示 “Broken Glass Disposal” 的容器中。
你只能在限定的位置或範圍內工作。 限用大會提供給你的筆作答(不可以用鉛筆作答)。
限用大會提供給你的計算機。
必須在規定的範圍內作答，超出規定範圍的部分將不予給分！ 但你可以使用紙張背面空白的部分來計算。
請將裝有反應溶液之密封反應瓶丟入標示 “Used Vials” 的容器中。 請將廢液倒入標示 “Liquid Waste” 的容器中。 請將廢棄的棕色瓶各部位丟入標示 “Broken Glass Disposal” 的容器中。
器材 − Kit #1
玻璃瓶一個，已裝蒸餾水供實驗用 20 mL 具旋轉瓶蓋之玻璃血清瓶，15 個 1-mL 具有 0.25 mL 刻度之塑膠(PE) 吸管，10 個 3-mL 具有 0.50 mL 刻度之塑膠(PE) 吸管，10 個 碼錶一個
1.00 mL 0.75 mL 0.50 mL 0.25 mL
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化学奥林匹克竞赛精选真题
化学奥林匹克竞赛精选真题化学奥林匹克竞赛一直以来都备受关注，它不仅可以培养学生对化学的兴趣和探索精神，还能锻炼他们的思维能力和解决问题的能力。
本文将为大家提供一些化学奥林匹克竞赛的精选真题，希望能够帮助大家更好地理解和应对这些竞赛。
第一题：单质与化合物某化学实验室用硅和氯化铝作为原料合成了硅氯化铝。
已知合成反应的化学方程式为：Si + 3Cl2 → SiCl4(1) 请写出该反应中化学键的断裂和形成；(2) 简要解释该反应中氯元素的化合价变化过程。
解析：首先，化学键的断裂和形成如下所示：Si: [Ne]3s2 3p2 → [Ne]3s2 3p1 (断裂)Cl2: [Ne]3s2 3p6 → ([Ne]3s2 3p6) → [Ne]3s2 3p5 (断裂、形成)SiCl4: ([Ne]3s2 3p2) + 4([Ne]3s2 3p5) → [Cl]3s2 3p6 + [Si]3s2 3p0 (形成)其次，氯元素的化合价变化过程如下所示：Cl2的化合价是0，形成化学键后，每个氯原子失去一个电子，化合价变为-1。
由于氯元素和硅元素原子通过共价键结合，硅元素的化合价为+4。
第二题：溶液滴定某溶液中含有未知浓度的硫酸(H2SO4)。
为了确定其浓度，需要用0.10 mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液进行滴定。
已知反应方程式如下所示：H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O(1) 写出该反应中的物质进量关系；(2) 若滴定过程中，我们向硫酸溶液中加入了酚酞指示剂，请问溶液开始变为粉红色的现象是在何时出现的？解析：首先，该反应中的物质进量关系如下所示：1 mol H2SO4 反应生成 1 mol Na2SO42 mol NaOH 反应生成 1 mol Na2SO4根据化学方程式，可知物质进量的配比关系为H2SO4：NaOH=1:2。
其次，在滴定过程中加入了酚酞指示剂后，硫酸溶液开始变为粉红色的现象是在中和点附近出现的。
中文翻译-第46届国际化学奥林匹克理论试题及答案
46th国际化学奥林匹克July 25, 2014Hanoi, Vietnam理论考试中文译本物理常数，单位，公式和方程Avogadro's 常数 N A = 6.0221 ⨯ 1023 mol –1 普适气体常数 R = 8.3145 J∙K –1∙mol –1 光速 c = 2.9979 ⨯ 108 m∙s –1 Planck's 常数 h= 6.6261 ⨯ 10–34 J∙s 标准压力 p ︒ = 1 bar = 105 Pa大气压 1 atm = 1.01325 ⨯ 105 Pa = 760 mmHg 摄氏零度** K电子质量 m e = 9.1094 ⨯ 10–31 kg1 纳米 (nm) = 10–9 m ; 1 埃 (Å) = 10–10 m 1 电子伏特 (eV) = 1.6022 ⨯ 10–19 J = 96485 J∙mol –1波长为λ的光子的能量 E = hc / λ 一摩尔光子的能量 E m = hcN A / λ Gibbs 自由能G = H – TS平衡常数与标准Gibbs 自由能的关系= exp GK RT ⎛⎫∆ ⎪-⎪⎝⎭积分形式下的van’t Hoff 方程 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆=2101211ln T T R H K K内能与热、功的关系 ∆U = q + w摩尔定容热容vm v dT dU C ⎪⎭⎫⎝⎛= ,假设 C v,m 不变，温度从T 1到T 2时，内能的改变U (T 2)=U (T 1)+nC v,m (T 2–T 1),仅考虑自旋，未成对电子数与有效磁矩的公式B.M.)2(+=n n eff μ第一题.箱中微粒: 多烯量子力学中，π 电子沿碳原子中性共轭链的移动可以仿照 “箱中微粒”的方法。
π 电子的能量在下面的方程中给出：2228mLh n E n = n 是量子数(n = 1, 2, 3, …)，h 是Planck’s 常数，m 是电子质量， L 是势箱的长度，并可近似地用 L = (k + 2)×1.40 Å (k 是分子碳链上共轭双键的数目)表示。
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第 25 题：头孢噻吩 第 26 题：乙酰丙酸 第 27 题：莲 第 28 题：NMR 谱 第 29 题：IR 谱 第 2 部分：实验试题 第 30 题：香兰素和苄胺的缩合反应 第 31 题：丁香酚氧基乙酸的合成 第 32 题：水溶液中铁、铝、镁的络合滴定 第 33 题：ZnO 粉末中 Zn 和 Pb 含量的测定 第 34 题：乙酰丙酮合铜(II)的制备 第 35 题：阿司匹林水解的动力学分析 第 36 题：水杨酸与 Fe3+配合物的形成
50 51 52 54 55 57 57 60 63 66 70 73 78
进阶知识
理论部分
动力学：一级反应与二级反应的速率方程积分式；运用稳态近似法分析简单的复杂反应； Arrhenius 方程的应用。 热力学：化学电池；平衡常数、电动势、Gibbs 自由能之间的关系；平衡常数与温度的定量 关系。 量子力学：箱中粒子相关计算。 光谱学：红外光谱的解读；简单的 1H，13C，27Al NMR 谱的解读；NMR 相关概念：化学位 移，偶合与裂分，偶合常数及积分曲线。 高等无机化学：反位效应；运用简单晶体场理论解释并推测四面体配合物与八面体配合物中 电子排布；使用唯自旋方程（ n n 2 ）计算分子磁矩。
ql
偶极矩是一矢量，由正电荷中心指向负电荷中心。
偶极矩常用单位是 Debye (D)。在 SI 单位制中 Debye (D)与库仑米(C•m) 的转换关系为：
1 D 3.33 1030 C m 。
1. 分子偶极矩与分子几何结构紧密相关。将一个多原子分子中各个键的偶极矩进行一定的
能力） 4. 气态时水分子和甲醚分子的净偶极矩分别为 1.84 D 和 1.29 D。水分子中两个 O-H 键的键
角为 105o。甲醚分子中两个 O-C 键的键角为 110o。 已知甲醇分子的净偶极矩为 1.69 D，估算甲醇分子中 O-H 键和 C-O 键的键角。可认为同 种键在不同的分子中键矩相同。
92.0 ，计算其净偶极矩 。
3. 实验测得甲醛分子中 HCH 的键角约为 120o；C-H 键和 C-O 键的键矩分别为
C-H 0.4D ， C-O 2.3D
3.1 确定分子中 C 原子的 O 原子的轨道杂化方式，画出各轨道重叠示意图。 3.2 已知电负性顺序 O C H ，计算甲醛分子的净偶极矩。 （电负性指一个原子的拉电子
元素周期表
第 1 部分：理论试题
第 1 题：极性分子与非极性分子
在化学领域中，当一个分子的正负电荷中心重合，即分子的电荷分布是对称的时，这个 分子就被称为非极性分子。同理，当一个分子具有不同的正负电荷中心时，这个分子被称为 极性分子。 一个分子的电荷分布情况可以用偶极矩进行定量表示。偶极矩的大小等于电荷量的大小 q 与正负电荷中心距离的转换关系 第 1 部分：理论试题 第 1 题：极性分子与非极性分子 第 2 题：离子化合物晶格能的计算 第 3 题：井底之蛙 第 4 题：二维势箱与三维势箱中的粒子 第 5 题：拔河 第 6 题：铀化学 第 7 题：热力学的应用 第 8 题：滴定分析 第 9 题：铅化合物 第 10 题：电化学的应用 第 11 题：磷酸 第 12 题：化学动力学 第 13 题：过氧化氢分解动力学 第 14 题：过度金属配合物的磁性 第 15 题：铝的杂多离子的结构与合成 第 16 题：黄樟素 第 17 题：咪唑 第 18 题：含有 CF3 基团的小杂环 第 19 题：维生素 H 第 20 题：香水中的茉莉 第 21 题：越南肉桂 第 22 题：肉桂酸 第 23 题：三（三甲硅基）硅烷与偶氮二异丁腈 第 24 题：由(+)-δ-3-蒈烯合成(–)-薄荷醇 6 7 8 8 10 12 14 16 17 19 21 24 26 27 28 30 31 33 35 37 39 40 42 44 46 47 49
第 2 题：离子化合物晶格能的计算
1. 锂是一种高度活泼的轻金属，它极易与水、水气、氧气等反应，因而它在自然界无游离
态存在。锂与非金属反应生成正 1 价离子。写出下列在室温下发生的反应的方程式：
1.1 锂和水反应。 1.2 锂和卤素如 Cl2 反应。 1.3 锂分别与稀硫酸和浓硫酸反应。
实验部分
实验技术： 薄层色谱， 物质提取技术, 紫外 – 可见光谱。
物理常数及其符号、单位转换关系
Avogadro 常数， N A 6.02211023 mol1 Boltzmann 常数， kB 1.3807 1023 J K 1 理想气体常数， R 8.3145 J K 1 mol1 0.0825 atm L K 1 mol1 光速， c 2.9979 108 m s 1 Planck 常数， h 6.62611034 J s Faraday 常数， F 9.64853399 104 C 电子质量， me 9.10938215 1031 kg mol1 标准压强， P 1 bar 105 Pa 大气压强， Patm 1.01325 105 Pa 760 mmHg 760 Torr 摄氏温标 0℃，273.15 K 1 皮米(pm) = 1012 m ；1Å = 1010 m ；1 纳米(nm) = 109 m 1 eV 1.6 1019 J
运算即得分子的净偶极矩 。一个键的偶极矩可称为这个键的键矩。
对一个非线性三原子分子 ABC，键 AB 和 AC 的键矩分别为 1 和 2 ，键 AB 和 AC 的夹
角为 α，推导其净偶极矩 的表达式。 2. 计算时应考虑每个键键矩的方向。
2.1 CO2 是一个线性分子。计算其净偶极矩。 2.2 一个非线性分子 A2B 如 H2S 的净偶极矩 0 。若 SH 2.61 10 30 C m ，键角