پاسخ : --- سوالات و کلید پیشنهادی مرحله دوم بیست و یکمین المپیاد شیمی ---
سوالات تشریحی بیست و یکمین المپیاد شیمی مرحله دوم
----------------------------------------------------------------------------------------
سوال شماره 1
X وY دو عنصر نافلزی از تناوب سوم هستند. ترکیب هیدروژن دار این دو عنصرA وB وزن مولکولی یکسان دارند. از واکنش Aو B با نیتریک اسید غلیظ این اسید به NO کاهیده شده و X وY در حداکثر حالت اکسایش خود در ترکیبات C و D ظاهر میشوند. ترکیبات C و D را میتوان از واکنش اکسید مربوط به این دو عنصر (E وF ) با آب به دست آورد. تعداد اتمها در اکسید E به اندازه 3.5 برابر تعداد اتمها در اکسید F است. نماد دو عنصرX وY و فرمول های ترکیبات A تا F را بنویسید.
X و Y و A وB وC وD هركدام 1 نمره
Eو F هركدام 0.5 نمره
..............................................................................
سوال شماره 2
به پرسش های زیر پاسخ دهید:
1- خصلت یونی پیوند در یک مولکول دو اتمی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود. با توجه به داده های مربوط به مولکول درصد خصلت یونی این مولکول را تعیین کنید. (2.5 نمره)
-----------------------------------
گشتاور دو قطبی که به طور تجربی اندازه گیری می شود (بر حسب دبای)
-----------------------------------
طول پیوند (بر حسب متر)=d
-----------------------------------
e=1.6022*10^-19 C
-----------------------------------
1D=3.336*10^-30 C.m
-----------------------------------
1m=
10^12pm
مولکول HF
2- با توجه به داده های جدول زیر ساختار لوویس و و را رسم کنید. (4.5 نمره)
طول پیوند (pm) پیوند
154 C-C
133 C=C
120
140 C-O
121 C=O
143 C-N
138 C=N
گونه نوع پیوند طول پیوند(pm)
C3O2 کربن کربن 130
کربن اکسیژن 120
C3N2 کربن کربن 152
کربن نیتروژن 116
..............................................................................
سوال شماره 3
مخلوطی با درصد وزنی 50 درصد KNO3 و 40 درصد NaNO3 و 10 درصد NaNO2 با نقطه ذوب 140 درجه سلسیوس به عنوان نمک مذاب در سیستم های شیمیایی جهت انتقال گرما در محدوده ی دمای 140 تا 550 درجه سانتی گراد استفاده می شود. این مخلوط در جریان کار در تماس با هوا و رطوبت دستخوش تغییر شده و نقطه ذوب آن تغییر مي یابد. واکنش اصلی شامل تبدیل
NaNO2+1/2 O2 ----> NaNO3
است. اگر پس از 5 سال کارکرد سیستم تمام نیتریت به نیترات تبدیل شودو در نهایت 5 درصد رطوبت نیز جذب شده باشد. درصد مواد در این مخلوط را پس از گذشت 5 سال محاسبه کنید. (39=K و 16 =O و 14 =N و 23=Na)
(7 نمره)
..............................................................................
سوال شماره 4
کلر دی اکسید برای تصفیه آب مطابق واکنش زیر تهیه میشود:
NaClO2 + H2SO4 ---> ClO2 + Na2SO4 + HCl + H2O
الف) واکنش بالا رو موازنه کنید. (1.5 نمره)
ب) چه مقدار NaClO2 برای تهیه محلول آبی با حجم 5m3 و غلظت 2.3ppm از ClO2 لازم است؟ بهره واکنش را 83 درصد فرض کنید. (1.5 نمره)
ج) غلظت ClO2 در آب مطابق واکنش زیر از روش یدومتری تعیین می شود.
2ClO2 + 10I- + 8H+ ---> 5I2 + 2Cl- + 4H2O
یک نمونه آب به حجم 200 میلی لیتر با KI تولید I2 نموده و ید تولید شده با 9 میلی لیتر از محلول استاندارد Na2S2O3 4.5*10^-3 mol/L ترکیب شده است. غلظت ClO2 را در این نمونه حساب کنید (بر حسب ppm)
-I2 + 2S2O3 2- ---> 2I- + S4O6 2
(1.5 نمره)
د) نیتروژن موجود درNaNO3 و NH4)2 SO4) به عنوان کود برای گیاهان در دسترس است. کدام یک از این منابع نیتروژن اقتصادی تر است؟ کودی که 30 درصد NaNO3 دارد و بهای 100 گرم آن 9 تومان است یا کودی که 20 درصد NH4)2 SO4) دارد و بهای 100 گرم آن 8.5 تومان است؟ (محاسبان لازم است) (H=1 و O=16 و S=32 و Cl=35.5 و N=14 و Na=23 )
(2.5 نمره)
..............................................................................
سوال شماره 5
اسید های آمینه دسته ای از ترکیبات آلی با فرمول ساختاری 1 می باشند. از کنار هم قرار گرفتن دو مولکول اسید آمینه و تشکیل پیوند آمیدی بین آنها یک دی پپتید تشکیل می شود.
از کنار هم قرار گرفتن سه مولکول اسید آمینه از طریق تشکیل پیوندهای آمیدی یک تری پپتید و از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی مولکولهای اسید آمینه به روش فوق پروتئینها به دست می آیند.
ترکیب A یک تری پپتید است که در ساختار آن سه نوع اسید آمینه وجود دارد:
در ساختار 1
R= CH(CH3)2 یا R=CH3 یا R=H
الف) چه تعداد ساختار می توان برای در نظر گرفت؟ (1 نمره)
ب) ساختارهای محتمل برای تری پپتید را به طور کامل در کادر زیر رسم کنید. ( 6 نمره)
..............................................................................
سوال شماره 6
0.1 مول اتن (اتیلن) و 0.3 مول O2 در ظرفی به حجم ثابت در دمای 25 درجه سانتی گراد به عنوان یک سامانه وجود دارد. با ایجاد یک جرقه در مخلوط گازی داخل ظرف اتن به طور کامل در اکسیژن می سوزد و همراه با تولید (CO2 (g و (H2O (l گرمایی برابر با 140.6kJ آزاد می کند که برای ثابت ماندن دمای درون ظرف بایستی همین مقدار گرما از درون ظرف به بیرون آن رانده شود. (فرض می شود جرقه گرمایی آزاد نکند)
الف) از
و
سامانه گدام یک با گرمای مبادله شده برابر است؟! (1 نمره)
(H∆ یا E∆ در طرف اول تساوی و مقدار آن با رعایت علامت جبری و واحد در طرف دوم تساوی ذکر شوند.)
... = ...
ب) فشار یک مخلوط گازی به طور مستقیم با دما و تعداد مول های گاز و به طور معکوس با حجم در اختیار گاز متناسب است. با توجه به آن مقایسه فشار مخلوط داده شده در دمای ثابت 25 درجه سانتی گراد پیش از سوختن اتن (P1) و پس از آن (P2) کدام است؟ (در مربع علامت بزرگتر کوچکتر یا مساوی قرار دهید.) (1 نمره)
P2...P1
پ) ضریب هریک از واکنش دهنده ها و محصولات را در معادله موازنه شده گرما-شیمی واکنش در مربع مورد نظر بنویسید و E∆ را برای آن با ذکر مقدار و علامت جبری و واحد کامل کنید. (1 نمره)
ت) اگر واکنش سوختن همان مقدار اتن (0.1 مول) در فشار ثابت انجام می شد. آن گاه 0.5kJ کار تغییر حجم سامانه در دمای ثابت 25 درجه سانتی گراد از محیط خارج سامانه به درون سامانه راه می یافت که لازم مي شد آن نیز به صورت گرما علاوه بر گرمای ذکر شده قبلی از درون سامانه به بیرون آن رانده شود. با توجه به آن تساوی های...= E∆ و ...=H∆ را برای معادله موازنه شده گرما-شیمی واکنش سوختن اتن در فشار ثابت و دمای 25 درجه سانتی گراد کامل کنید. (2 نمره)
ذکر مقدار با علامت جبری و واحد ....= H∆
ذکر مقدار با علامت جبری و واحد ....= E∆
ث) اگرS∆ واکنش موازنه شده سوختن اتن در اکسیژن در دمای 25 درجه سانتی گراد و در فشار ثابت برابر باشد آنگاه G∆آن برابر با چه مقدار است؟ (در دمای 298 کلوین) (1 نمره)
ذکر مقدار با علامت جبری و واحد =..... - ... = G∆
ج) از S∆ و G∆کدام در انجام خودبه خودی واکنش سوختن اتن اثر مثبت دارد؟ فقط در یکی از خانه ها ضربدر بزنید. (1 نمره)
..............................................................................
سوال شماره 7
الف) در این مسئله ظرفیت گرمایی یخ و آنتالپی استاندارد ذوب آن را با یک آزمایش ساده تخمین می زنیم. ابتدا در دو گرماسنج لیوانی ساده به طور جداگانه 36 گرم آب 90 درجه سانتی گراد می ریزیم. به لیوان اول 18 گرم یخ 20- درجه سانتی گراد و به لیوان دوم 18 گرم یخ 8- درجه سانتی گراد اضافه می کنیم. پس از ذوب شدن یخ و رسیدن به تعادل گرمایی آب لیوان اول دمای 30 درجه سانتی گراد و آب لیوان دوم دمای 32 درجه سانتی گراد را نشان می دهد. جرم مولی آب 18g/mol است و ظرفیت گرمایی مولی آب مایع 75J/mol.k است. ظرفیت گرمایی یخ را بر حسب J/mol.k و آنتالپی استاندارد ذوب یخ را بر حسب J/mol به دست آورید. (راه حل را بنویسید و از مبادله گرما با محیط و ظرف گرماسنج صرف نظر کنید.) (7 نمره)
ظرفیت گرمایی یخ: J/mol.k
آنتالپی استاندارد ذوب یخ: J/mol
..............................................................................
لینک دانلود سوالات در یک فایل pdf
