2008理論試題

(1)

40 th

International

Chemistry Olympiad

理論試題

(2)

40th IChO 理論試題

一般規定

• 每一頁的答案紙上都必須寫上你的名字和編號。 • 你有五小時來完成本次測驗，當 ” S T A R T ” 的指令下達後才開始作答。 • 只可以使用大會提供筆和計算機。 • 把答案寫在規定的地方，否則不計分。考卷的背面只可當計算紙。 • 必要時，把你的計算過程寫在在規定的地方，如果只寫最後答案不給分。 • 做完後，將所有的試卷全部放進信封袋裡，不必封起來。 • 當 ” S T O P ” 停止的指令下達後仍繼續作答者超過 3 分鐘，將取消參賽資格。 • 未經監試人員允許，不得離開座位。 • 本試卷含封面共有 2 8 頁。 • 中文若不清楚時，你可以向監考人員要求英文題目參考。

(3)

40th IChO 理論試題

常數和公式

亞佛加厥數: NA = 6.022·1023 mol–1 理想氣體定律: pV = nRT 氣體常數: R = 8.314 J K–1 mol–1 自由能: G = H – TS 法拉第常數: F = 96485 C mol–1 _r o ln o cell G RT K nFE Δ = − = − 普朗克常數: h = 6.626·10–34 J s Nernst 方程式: = + ox red ln o RT c E E nF c 光速（真空）: c = 3.000·108_{m s}–1 _{一個光子的能量:} _E hc λ =

0 ℃: 273.15 K Beer- Lambert 定律: _A _logI0 _cl I ε = = 計算平衡常數時，標準濃度為1 M 。所有氣體均可視為理想氣體。

週期表及原子量

1 18 1 H 1.008 2 13 14 15 16 17 2 He 4.003 3 Li 6.94 4 Be 9.01 5 B 10.81 6 C 12.01 7 N 14.01 8 O 16.00 9 F 19.00 10 Ne 20.18 11 Na 22.99 12 Mg 24.30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Al 26.98 14 Si 28.09 15 P 30.97 16 S 32.06 17 Cl 35.45 18 Ar 39.95 19 K 39.10 20 Ca 40.08 21 Sc 44.96 22 Ti 47.87 23 V 50.94 24 Cr 52.00 25 Mn 54.94 26 Fe 55.85 27 Co 58.93 28 Ni 58.69 29 Cu 63.55 30 Zn 65.38 31 Ga 69.72 32 Ge 72.64 33 As 74.92 34 Se 78.96 35 Br 79.90 36 Kr 83.80 37 Rb 85.47 38 Sr 87.62 39 Y 88.91 40 Zr 91.22 41 Nb 92.91 42 Mo 95.96 43 Tc -44 Ru 101.07 45 Rh 102.91 46 Pd 106.42 47 Ag 107.87 48 Cd 112.41 49 In 114.82 50 Sn 118.71 51 Sb 121.76 52 Te 127.60 53 I 126.90 54 Xe 131.29 55 Cs 132.91 56 Ba 137.33 57-71 72 Hf 178.49 73 Ta 180.95 74 W 183.84 75 Re 186.21 76 Os 190.23 77 Ir 192.22 78 Pt 195.08 79 Au 196.97 80 Hg 200.59 81 Tl 204.38 82 Pb 207.2 83 Bi 208.98 84 Po -85 At -86 Rn -87 Fr -88 Ra - 89-103 104 Rf -105 Db -106 Sg -107 Bh -108 Hs -109 Mt -110 Ds -111 Rg 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

(4)

姓名

編號:

TPE-第 1 題總分的 6%

1a 1b 1c 1d Task 1 4 2 8 8 22 一個瓶子裝有一種酸的稀釋水溶液，而此瓶的標籤損毀，只能看到溶液的濃度。以 pH 計測量的結果，氫離子濃度和標籤上的數值相同。 a ) 將此溶液稀釋十倍後，測量結果 pH 改變一個單位，寫出四種可能的酸的化學式。 b ) 此稀釋溶液是否可能為硫酸溶液？ 硫酸： pKa2 = 1.99 是否如果你的答案為” 是 ” ，計算 pH 值 ( 至少嘗試著估算 ) ，寫出你的計算過程。 pH: c ) 此溶液是否可能為醋酸溶液？醋酸： pKa = 4.76 是否如果你的答案為” 是 ” ，計算 pH 值 ( 至少嘗試著估算 ) ，寫出你的計算過程。

(5)

姓名:

編號:

TPE-d ) 此溶液是否可能為 EDTA 酸 (ethylene diamino tetraacetic acid)的溶液？你可以用

合理的近似法。

EDTA: pKa1 = 1.70, pKa2 = 2.60, pKa3 = 6.30, pKa4 = 10.60

是否

如果你的答案為” 是 ” ，計算濃度。

(6)

姓名:

編號:

TPE-第 2 題總分的 7%

Task 2 18 根據下面反應流程中的反應條件，寫出化合物 A ~ H 的結構（不需強調其立體化 學） A _B C D E F G H Pd + 5 H2 ZnCl2 − H₂O ( C10H18 ) (C10H18O) 1. O3 2. Zn/H+ Na2CO3, Δ − H2O 450°C Pd/C, 350°C − H₂O, − 8 H 1. Pd/H2 2. NaBH4 radical oxidation 提示： • A 只含碳、氫兩元素，並且是常見的芳香烴化合物。 • 化合物 C 的己烷溶液可以和鈉反應，並可以觀察到氣體產生。但 C 並不會被 鉻酸氧化。 • 13_{C NMR 的分析結果顯示，化合物 D 和 E 各有兩種不同類型的 CH} 2。 • 當化合物 E 的溶液和碳酸鈉一起加熱時，會先形成一個不穩定的中間產物， 然後迅速脫去一分子的水而產生化合物 F 。 A B C D 氧化自由基

(7)

姓名:

編號:

TPE-第 3 題總分的 6%

3a 3b 3c Task 3

4 8 2 14

Vinpocetine (Cavinton®, Calan®) 是由匈牙利發展出來最暢銷的藥品之一。製備 Vinpocetine 的原料是 (+)-Vincamine (C21H26 N2O3)。此原料可以從蔓藤類植物 vinca

minor 中分離而獲得。Vinpocetine 可由 (+)-Vincamine 經兩個步驟後而生成，其步驟如下圖所示。 O H N N H C₂H₅ H₃CO₂C 1 cat. conc. H₂SO₄ CH₂Cl₂ 1. NaOH 2. C₂H₅Br C₂H₅OH A B (Vinpocetine) Vincamine 本題所有出現的化合物 ( A 到 F ) ，均具光學活性。 • A 的元素組成為 C：74.97%, H：7.19%, N：8.33%, O：9.55%。 • B 還有其他三個立體異構物。 a) 畫出中間產物 A 及 vinpocetine (B) 的結構。 A B

(8)

姓名:

編號:

TPE-分析藥物經人體代謝後所產生的代謝物，可提供和藥物有關的資料。 Vinpocetine (B) 經由代謝後可產生四種不同的化合物：C、D、E 及 F，其中 C 和 D 分別是經由水解或水合的產物； E 和 F 則是被氧化的產物。 提示： • 上述代謝物的酸性排序是 C >> E >> D（C 遠比 E 酸，E 又遠比 D 酸）。F 不含 任何酸性氫。 • C 和 E 各還有其他 3 個立體異構物，而 D 和 F 各還有其他 7 個立體異構 物。 • 化合物 F 有五個環，且分子內有一個正電荷及一個負電荷並存（英文稱為 zwitterion），其元素組成和 E 相同，均為： C：72.11%, H：7.15%, N：7.64%, O：13.10%。 • 從 B 生成 E 時，是經由親電子反應途徑而產生。 • 從 B 生成 D 時，同時具有位置選擇性 ( 只產生某特定位置的產物 ) 與立體選擇 性( 只產生某種立體化學的產物 ) 。 b) 根據上述資料，畫出代謝物 C 、 D 、 E 和 F 的結構！ ( 每一種產物只需畫出 一種結構即可) C D E F

(9)

姓名:

編號:

TPE-c) 畫出 B 的另一個共振結構。因為有此共振結構，所以從 B 產生 D 時，有位 置選擇性。

(10)

姓名:

編號:

TPE-CH

₃

OH

CH

₃

OH

H

+

NaOCH

3

第 4 題總分的 6%

4a 4b 4c 4d 4e Task 4 6 2 6 8 6 28 對環氧類化合物來說，開環反應是一種常見的轉化反應，反應時可能會經由不同途徑。當用酸來催化此開環反應時，是經由產生類似羰陽離子（正三價的羰陽離子）為中間產物的途徑。當含取代基的環氧化合物進行開環反應時，開環的位置（亦即碳－氧鍵斷裂的位置）和它開環後的所形的中間產物羰陽離子的穩定度有關。愈穩定的羰陽離子愈可能生成。但是只有三級、苯甲基（或稱為苄基 C6H5CH2）或丙烯基（CH2＝CH2CH2）的羰陽離子才可以形成平面結構。當用鹼來催化此開環反應時，會在立體障礙較小的碳－氧鍵處斷裂。在作答此題時，你必須時時刻刻注意立體化學。在描述下列反應中的化合物時，如有需要，只能使用等符號來描述它們的立體化學。 a) 畫出在低溫下與甲醇反應時，2,2-二甲基環氧乙烷（又稱 2-甲基 -1,2-環氧丙烷，2,2-dimethyloxirane）以 ( i ) 硫酸或 ( i i ) 甲醇鈉（NaOCH3）為催化劑時的反應物（亦即 2,2-二甲基環氧乙烷）和產物的結構。 2 , 2 - 二甲基環氧乙烷 產物反應物產物

(11)

姓名:

編號:

TPE-b) 畫出下面環氧化合物( leukotriene 的衍生物 ) 和硫醇陰離子 RS－進行開環反應時，所生成的產物，並清楚地標示出其立體化學。 C H₃ COOCH₃ O CH₃ C H3 1. RS -2. H+ 當酸性的多孔鋁矽酸鹽當催化劑時，含有烷基取代的環氧類化合物除了先進行開環反應外，跟著可進行雙聚合的反應而產生 1,4-dioxane 類的衍生物（1,4-dioxane 為四個碳、八個氫、兩個氧所構成的飽和六員環，且 1 號及 4 號位置為氧）。 c) 用酸性的多孔鋁矽酸鹽當催化劑時，(S)-2-甲基環氧乙烷（又稱 (S)-1,2-環氧丙烷，(S)-2-methyloxirane）可產生 1,4-dioxane 類的衍生物。畫出反應物和最可 能的一個產物的結構，並清楚地標出其立體化學。反應物：(S)－2-甲基環氧乙烷 產物

(12)

姓名:

編號:

TPE-d) 同樣用酸性的多孔鋁矽酸鹽當催化劑時，(R)-2-甲基 -1,2-環氧丁烷亦可產生 1,4-dioxane 類的衍生物。畫出反應物和所有可能的產物的結構，並清楚地標出其立體化學。 反應物 (R)-2-甲基 -1,2-環氧丁烷的結構 產物的結構 e ) 消旋的 2 - 甲基 - 1 , 2 - 環氧丁烷用酸性的多孔鋁矽酸鹽當催化劑時，亦可產生 1,4-dioxane 類的衍生物。畫出所有可能的產物的結構，並清楚地標出其立體化學。

(13)

姓名:

編號:

TPE-第 5 題總分的 7%

5a 5b Task 5 67 33 100 A 和 B 都是白色結晶物質，且非常容易溶於水。可耐熱到 2 0 0 ° C 都不會改 變，但到更高溫時就都會分解。當一含有 A 2 0 . 0 0 g 的水溶液 ( 微鹼， p H 約 8 . 5 ~ 9 ) 加入另一含有 B 1 1 . 5 2 g 的水溶液 ( 微酸， p H 約 4 . 5 ~ 5 ) ，可得到沉澱物 C 。沉澱物 C 經過濾、洗滌和乾燥後，重量為 2 0 . 3 5 g 。濾液是中性的，煮沸蒸發後，不會有任何殘餘物。若將此濾液和酸性的 K I 溶液反應則呈褐色。 將 A 隔絕空氣加熱，會產生白色的固體 D 。 D 和水反應是放熱反應，且得到 一個無色的溶液。若將此溶液置於一個開口的容器中，慢慢的會得到一個白色的 沉澱物 E ，並留下純水。如果在室溫下長時間暴露於空氣中，固體 D 也會轉成 E 。但若在空氣中加熱 D 到 5 0 0 °C，會形成另一種白色物質 F ， F 微溶於水。由 相同質量的 D 所形成的 E 和 F 比較， F 的質量是 E 的 8 5 . 8 % 。 F 和酸性的 K I 溶 液反應呈褐色。 E 在超過1400 °C 的溫度下會熱分解轉變回 D。B 和 D 在水中反應也會產生 C 的沉 澱，伴隨著一種一聞即知的刺鼻味。 a) 寫出A ~ F 的化學式 A B C D E F

(14)

姓名:

編號:

TPE-b) 寫出以上所有提到反應的平衡反應式。(B 在高溫分解的反應不需要寫)

(15)

姓名:

編號:

TPE-第 6 題總分的 7%

6a 6b 6c 6d 6e 6f 6g Task 6 3 5 3 6 6 12 10 45 通氯氣到幾乎凝固的水中會產生一種羽毛狀、淡綠色的沉澱物。類似的沉澱也會在通其他氣體時產生，例如甲烷和鈍氣。這些物質非常有趣，例如「甲烷水合物」被認為大量存在自然界中，幾乎和其他甲烷的來源一樣多。這些沉澱物都有類似的結構。當水分子的溫度接近凝固點時，會形成類似固態的氫鍵，此時會產生一些滿大的孔洞，氣體分子可以填入這些孔洞中，並藉此穩定此結構，此種結構也稱為 clathrates。含氯氣和含甲烷的 clathrates 有相似的結構，它們的主要特徵是由 20 個水分子形成一個正十二面體的結構。這些幾乎是球狀的正十二面體再以體心立方的方式堆積成晶體。體心立方單位晶格中的正十二面體間，是由二個在晶格面上額外的水分子連接，也就是單位晶格的每一個面都有兩個額外的水分子。單位晶格的邊長為 1.182 nm。 這類結構中有兩種孔洞，一種是在十二面體內的空間稱為 A - 型孔洞。另一種 B - 型孔洞較大，每一單位晶格中有 6 個。 a ) 每一單位晶格中有幾個 A - 型孔洞？ b) 每一單位晶格中有幾個水分子？ c) 若所有的孔洞都填有一個外來分子（客分子），那麼水分子的數目和客分子的數目的比值為何？

(16)

姓名:

編號:

TPE-d) 甲烷水合物在 0~10 °C 時，可以形成 c) 中所述，所有孔洞均填滿的結構，問 此 clathrate 的密度為何？密度： e) 氯氣水合物的密度為 1.26 g/cm3，這晶體中水分子的數目和氯氣分子的數目的比值為何?

比值:

(17)

姓名:

編號:

TPE-兩原子形成共價鍵時，任一原子均有鍵結半徑( 即共價半徑 ) 與未鍵結半徑，兩原子核之間的距離是各共價半徑的和，而原子核到未鍵結端的距離是未鍵結半徑。原子共價半徑 (pm) 未鍵結半徑 (pm) H 37 120 C 77 185 O 73 140 Cl 99 180 f) 由上表兩種半徑，估計各型孔洞的半徑的範圍，寫出你的推理過程。 < r (A) < ； < r(B) 考慮下列反應： H2O(l) → H2O(s) (1) x CH4(g) + H2O (l)→ x CH4·1H2O (clathrate) (2) g) 在 4 °C 時，以上述反應的方向而言，下列各數值的符號應是什麼？用” － ” ( 代表＜ 0 ) ； ” 0 ” ( 代表＝ 0 ) ；或 ” ＋ ” ( 代表＞ 0 ) 回答問題。 符號 ΔGm(1) ΔGm(2) ΔHm(1) ΔHm(2) ΔSm(1) ΔSm(2) ΔSm(2) – ΔSm(1) ΔHm(2) – ΔHm(1)

(18)

姓名:

編號:

TPE-第 7 題總分的 8%

7a 7b 7c 7d 7e 7f 7g 7h Task 7 2 1 4 2 8 5 8 12 42 二硫磺酸根離子( S2O62−) 是一個相當穩定的無機離子。此離子的製備是將二氧化硫氣體連續通入冰冷的水中，並以少量多次的方式加入二氧化錳，此反應會產生二硫磺酸根離子和硫酸根離子。 a) 分別寫出產生二硫磺酸根離子和硫酸根離子的平衡化學反應式。上述反應完成後，先加入 Ba(OH)2，直至硫酸根離子完全沉澱，接著再加入 Na2CO3。 b) 寫出加入 Na2CO3所發生的反應的平衡反應式。接著揮發掉一些溶劑就會產生二硫磺酸鈉的晶體。此晶體可溶於水，不會和 BaCl2 溶液產生沉澱。當此晶體在 130 °C 加熱時，會減少 14.88% 的質量，並得到一白色粉末，此粉末可溶於水，但不會和 BaCl2溶液產生沉澱。若將此二硫磺酸鈉的晶體在 300°C 加熱數小時，會減少 41.34% 的質量，並得到另一種白色粉末，這個粉末可溶於水，且會和 BaCl2溶液產生白色沉澱。 c) 寫出這個晶體的化學式，並寫出上述兩個加熱過程的平衡反應式。

(19)

姓名:

編號:

TPE-以熱力學的觀點看，二硫磺酸根離子是一個相當好的還原劑，但在室溫下它卻不會和溶液中的氧化劑起反應。然而在 75° C 時，它就能夠在酸性溶液中被氧化。以下將進行一系列以溴為氧化劑的實驗，作為動力學的研究。 d) 寫出溴和二硫磺酸根離子反應的平衡反應式。在 75° C 時，測得的反應的起始速率 ( v0) 列於下表。 [Br2]0 (mM) [Na2S2O6]0 (M) [H+]0 (M) v0 (nM s−1) 0.500 0.0500 0.500 640 0.500 0.0400 0.500 511 0.500 0.0300 0.500 387 0.500 0.0200 0.500 252 0.500 0.0100 0.500 129 0.400 0.0500 0.500 642 0.300 0.0500 0.500 635 0.200 0.0500 0.500 639 0.100 0.0500 0.500 641 0.500 0.0500 0.400 511 0.500 0.0500 0.300 383 0.500 0.0500 0.200 257 0.500 0.0500 0.100 128 e) 決定此反應對 Br2，H+ 和 S2O62- 的反應級數、實驗反應速率定律式和反應速率常數( 包括數值和單位 ) 。反應級數：對 Br2 對H+ 對S2O6 2-反應速率定律式：

(20)

姓名:

編號:

TPE-再以氯、溴酸根離子、過氧化氫和二鉻酸根離子作為氧化劑，在 75°C 下進行類似的實驗。這些反應的反應速率定律式和與溴反應相同，因此反應速率常數的單位也相同，反應速率常數的數值分別為 2.53 x 10−5 (Cl2), 2.60 x 10−5 (BrO3−), 2.56 x 10−5 (H2O2), 和 2.54 x 10−5 (Cr2O72−)。另進行二硫磺酸鈉的酸性溶液且不加任何氧化劑的實驗。用 UV 光譜偵測此實驗之進行，可觀察到一個新的吸收峰在 275 nm 處慢慢的出現。雖然硫酸氫根離子是這個反應的一個產物，但是它不會吸收波長大於 200 nm 的光。 f) 寫出造成新吸收峰物質的化學式，並寫出這個未加氧化劑的反應的平衡反應式。物質化學式：平衡反應式：再做一個實驗專門研究 275 nm 吸收之變化。反應在 75°C 進行，起始濃度為 [Na2S2O6] = 0.0022 M 和 [HClO4] = 0.70 M，可得到類一級 (pseudo first-order) 反應動

力學曲線，其半生期為 10 小時又 45 分鐘。

g) 計算此反應的速率常數

k:

當反應使用氧化劑時，寫出可能的反應速率決定步驟之平衡反應式。反應速率決定步驟之平衡反應式：

(21)

姓名:

編號:

TPE-0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 time (s) A 350 nm 465 nm h) 在 465 nm 之吸收度先增加後減少，分別寫出此兩個反應之平衡反應式。吸收度增加之平衡反應式：吸收度減少之平衡反應式：計算在465 nm 動力曲線達到最高吸收的時間。

t

最高吸收：在 465 nm 之吸收度先增加後減少，估算此兩段直線的斜率比。

(22)

姓名:

編號:

TPE-第 8 題總分的 7 %

8a 8b 8c 8d 8e 8f 8g 8h 8i Task 8 3 3 4 3 3 2 7 3 5 32 Z 小姐是一位非常聰明的學生，她的研究計畫是來測量所有鑭系 La(III) 離子和新設計的配基的錯合反應。有一天，她用 UV－VIS 吸收光譜測量 Ce(III) 和一個特別不好的配基的反應，她發現經過 12 小時後，在密閉的石英槽內有一些氣泡產生。她很快發現配基的存在不是產生氣泡的原因，因此繼續用酸化的 CeCl3 溶液做實驗。若只將溶液放入光譜儀，但不打開光譜儀之開關，永遠不會有氣泡產生。接下來，Z 小姐用一個小的石英瓶，可以很容易的取出溶液，並放入了專對 Cl－有效的電極。她用兩種 NaCl 溶液校正此 Cl－電極，得到下列結果： cNaCl (mol/dm3) E (mV) 0.1000 26.9 1.000 −32.2 a) 寫出一公式，可以將測量到的電位 (E) 直接換算成 C l－濃度的公式。 [Cl−] = Z 小姐求出 C e3 +在 2 9 5 n m 的莫耳吸收係數為 (ε = 35.2 M−1cm−1)，同時 C e4 + 為(ε = 3967 M−1cm−1)。 b) 寫出由 2 9 5 n m 處所量得的吸收度 (A) 直接換算成 C e3 +濃度的公式。（石英槽的光徑為 1 . 0 0 0 c m 長）。 [Ce3+] =

(23)

姓名:

編號:

TPE-Z 小姐又準備了 0.0100 M C e C l3和 0.1050 M H C l 的溶液，並打開 U V 燈，開始她的實驗，H C l 不吸收 295 n m 的光。 c) 一開始的吸收度和電極測量到的電壓應為何？ A295nm= E = 在做定量實驗前，Z 小姐讓產生的氣體小心的通入中性的甲基橙溶液 ( 酸鹼和氧化還原指示劑) ，雖然可以看到氣泡一直通入溶液中，但溶液並沒有變色，甚至經過一天，顏色都沒有變。 d ) 考慮反應瓶中所有存在的元素可能生成的任何氣體，但根據這個實驗結果，寫出不可能在照光反應中出現的任何兩種氣體的分子式。 Z 小姐繼續定量反應，她記錄了所有的吸收度和電壓。注意：光譜儀的測量誤差為 ± 0.002，電極電位的測量誤差為 ± 0.3 mV time (min) 0 120 240 360 480 A295 nm 0.3496 0.3488 0.3504 0.3489 0.3499 E (mV) 19.0 18.8 18.8 19.1 19.2 e) 根據上述實驗結果，判斷出 C e3 +、C l－和 H＋濃度變化的速率。 d[Ce3+]/dt = d[Cl–]/dt = d[H+]/dt =

(24)

姓名:

編號:

TPE-第二天，Z 小姐用一個 0.0500W 的單色光（254 nm）照在一個 5 c m 長的石英槽，內裝有同樣酸化的 CeCl3 溶液，她量出 Ce3+ 在 2 5 4 n m 的莫耳吸收係數為 (ε= 2400 M−1 cm−1)。 f) 在此實驗的條件下，有多少光被吸收掉了？用百分比回答。此實驗裝置讓她可以將氣體先通過乾燥管以去掉水氣，再進入一密閉容器，其體積為 68 m L 。此容器內有一高準確度的壓力計，及一個點火器。一開始她將此容器充滿乾燥的 A r ，直到壓力達 102165 P a ，然後她打開單色光燈，照光 18.00 小時後，壓力增加到 114075 P a ，實驗室的溫度為 22.0 °C。 g) 估算此密閉容器收集到的氣體的莫耳數。

n

氣體

:

這時，Z 小姐將 U V 燈關掉並點火燃燒。當燃燒完畢且密閉容器再度冷卻到原來溫度時，壓力為 104740 Pa 。推測可能產生並被收集到的各種氣體之化學式，同時寫出照光發生的平衡反應式。

(25)

姓名:

編號:

TPE-h) 重複上述實驗，但照光 24 小時，燃燒後，判斷此密閉容器內最後壓力為何？

p =

i) 估算此Ce(III) 溶液反應產物的量子產率（quantum yield）。

(26)

姓名:

編號:

TPE-第 9 題總分的 6 %

9a 9b 9c 9d Task 9 12 21 15 9 57 鉈離子有兩種氧化數：T l＋、T l3＋。在水溶液中，碘離子(I–)可和碘分子形成 I3－離子。參考下列標準電位： Tl+(aq) + e– → Tl(s) Eº1 = – 0.336 V Tl3+_{(aq) + 3e}–_{→ Tl(s)} _E_º 2 = + 0.728 V I2(s) + 2e– –(aq) Eº3 = + 0.540 V I2(s) + I–(aq) → I3–(aq) 反應的平衡常數為 K1 = 0.459 本題的溫度全部設為 2 5 ℃ 。 a) 計算下列兩個反應之氧化還原電位： Tl3+(aq) + 2 e– → Tl+(aq) Eº4 Eº4 = I3–(aq) + 2 e– → 3 I–(aq) Eº5 Eº5 = b) 寫出所有含一個鉈離子與 I－或( 和 ) I3－形成的電中性化合物的實驗式。

(27)

姓名:

編號:

TPE-根據氧化還原電位，上述兩個異構物哪一個比較穩定？並寫出從較不穩定的異構物轉換為另一個較穩定的異構物之異構化反應( Isomerisation) 。較穩定的異構物：異構化反應：形成錯合物會使平衡移動，Tl3+ + 4I– → TlI4– 反應的總錯合常數為 β4 = 1035.7。 c) 寫出較穩定的碘化鉈異構物的水溶液中，加入過量 K I 時會發生的反應之平衡反應式。並計算此反應的平衡常數 K2。反應式：平衡常數 K2：

(28)

姓名:

編號:

TPE-假如較穩定的碘化鉈異構物溶液中加入強鹼，會看到黑色沉澱物產生。沉澱物乾燥後，可測得其中含有鉈佔總質量的 89.5%。 d) 此沉澱物的實驗式為何？寫出計算過程。並寫出沉澱反應的平衡反應式。實驗式: 平衡反應式:

2008理論試題

40

th

International

Chemistry Olympiad

理論試題

一般規定

常數和公式

週期表及原子量

姓名

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TPE-第 1 題 總分的 6%

姓名:

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TPE-第 2 題 總分的 7%

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TPE-第 3 題 總分的 6%

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TPE-CH

OH

CH

OH

H

NaOCH

第 4 題 總分的 6%

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TPE-第 5 題 總分的 7%

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TPE-第 6 題 總分的 7%

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比值:

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TPE-第 7 題 總分的 8%

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k:

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t

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TPE-第 8 題 總分的 7 %

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n

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TPE-第 9 題 總分的 6 %

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