第22届IChO理论题答案

无机化学1.反应方程（1）Ca3（PO4）2+4H3PO4→ 3Ca（H2PO4）2（2）CaF2+2H3PO4→ Ca（H2PO4）2+2HF↑ （3）CaCO3+2H3PO4→ Ca（H2PO4）2+CO2↑+H2O （4）Ca3（PO4）2+2H2SO4+4H2O →2CaSO4·2H2O     

化学反应速度的讨论

《无机化学实验》[1]中实验九“化学反应速度”中指出,在水溶液中（NH4）2S2O8+3KI=（NH4）2SO4+K2SO4+KI3 或S2O32-+3I-=2SO42-+I3-     

液膜分离富集金与测定微量金

提出采用乳状液膜体系分离、富集金。该体系包括协同流动载体（TBP和PMBP），表面活性剂（SPAN80），膜的增强剂（液体石蜡），膜溶剂（煤油）和内相（1％质量分数的NaOH水溶液）。实验结果表明，金的迁移率达90．5％以上。此条件下，许多共存金属高于如∑RE3+、Ag2+、Pd2+、Pt4+、Rh3+、Cu2+、Fe3+、Al3+、Pb2+、Zn2+、Mo6+、W6+、Mn2+、Sn4+、Te4+、Se4+、Ca2+和Mg2+等不被迁移，只有金能与这些金属离子得到满意的分离。该法已应用于测定提金溶液和氰化物没出贵金属溶液中的微量金，相对标准偏差为1．3％－3．9％。     

钴胺素的溶析结晶研究以及离子杂质对晶体生长的影响

采用激光法研究了钴胺素的结晶热力学,包括在不同温度下,不同溶剂配比下的溶解度和超溶解度,介稳区的测定。研究了四种不同的离子杂质(Na+,Mg2+,Ca2+and Fe3+)对钴胺素结晶诱导期的影响。通过实验结果表明钴胺素在溶析结晶过程中,Fe3+和Mg2+要比Na+和Ca2+具有更明显的影响。     

钙对钐、铕-四环素类体系荧光法测定钐和铕的增敏作用及其机理探讨

本文研究了常见金属离子（Cr3+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Sn2+、Al3+、Zn2+、Li+、Ms2+）对钐、铕-四环素（TC）、土霉素（OTC）、强力霉素（DOTC）、金霉素（CTC）体系荧光的影响，并从电子自旋磁性和多核络合物的形成等方面对其作用机理进行了探讨。进一步探讨了Ca2增敏TC类体系恻定Sm3+、Eu3+的最佳测定条件。由于钙的加入，可使钐、铕的荧光强度分别增敏3～5和6～30倍。以TC体系为最佳，加入钙，可分别使钐、铕的检测限由38.2和0.09μg／L降低到7.9和0.015μg／L。成功地对样品进行了分析测定。     

碳酸氢根与金属阳离子反应的理论推演和实验研究

通过热力学理论推演和实验验证碳酸氢根与金属阳离子反应的情况,得出Al3+、Fe3+、Cu2+、Ag+与CO32-、HCO3- 不能共存,Fe2+、Ca2+、Ba2+、Mg2+与CO32-不能共存,Fe2+、Ca2+、Ba2+、Mg2+与HCO3- 有条件(稀溶液中)能共存等结论。     

对“氢碘酸的电解”投影实验的看法与改进意见

投影实验一“氢碘酸的电解”（以下简称实验,刊于1982年2期《化学教育》）,用0.2molL-1的 Kl 和0.5molL-1的 H2SO4配制HI 溶液,以带锈铁棒为阳极,石墨为阴极,在电压为1～3 V 时进行电解,其电极反应为:阳极 2I-→I2+2e阴极 2H2O+2e→2OH-+H2《实验》认为:“利用投影装置,可以很清楚地看到阳极上析出碘晶体和阴极上产生氢气泡”。我们按实验所述条件,并扩大酸度和电压范围反复进行实验,结果得不到碘晶体。     

钙钛矿型La1-xCaxMnO3 δ催化剂制备及其甲烷催化燃烧性能研究

采用柠檬酸络合法制备了系列La1-xCaxMnO3+δ（x=0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1, 0.15, 0.2）催化剂,采用低温N2物理吸附,氢程序升温还原（H2-TPR）、氧程序升温脱附（O2-TPD）,X-射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）研究了其物理化学性质,并考察了甲烷催化燃烧活性。结果表明,当Ca摩尔掺杂量为0.1时,催化活性最好。XRD和BET表征结果表明Ca可以进入钙钛矿结构中,Ca掺杂对催化剂的比表面积无显著影响。H2-TPR 和XPS表征结果表明Ca掺杂增加了Mn4+的含量。O2-TPD表征结果表明适量Ca掺杂可以降低晶格氧脱出温度。Mn4+具有较强氧化性,因此提高了催化活性,但随着Ca掺杂量增加,催化剂表面吸附氧含量有所减少,表明气相中氧难以迅速补充消耗的晶格氧,Ca掺杂量继续增加又会使催化活性有所下降。依据反应机理,Ca掺杂一方面可以促进Mn4+含量增加,有利于催化活性;另一方面会使催化剂表面吸附氧含量有所下降,降低了催化活性。     

钙钛矿型(La_(0.8)M_(0.2))MnO_3和(La_(0.8)Sr_(0.2))(Mn_(1-x)Fe_x)O_3的XRD和IR光谱的研究

合成了（La0.8M0.2）MnO3（M=Ca2+，Sr2+，Ba2+）和（La0.8Sr0.2）（Mn1-xFex）O3（x=0．1、0．2、0．3、0．4、0．5）两类氧化物，经XRD确认为钙铁矿型氧化物，应用FT－IR对其进行研究，对主要的红外特征振动υ（Mn-O）和δ（O-Mn-O）进行分析表征。这类化合物的υ（Mn-O）和δ（O-Mn-O）的FT－IR特征吸收峰十分相似，但在～608cm－1处出现较大差别，以Sr2+、Ca2+和Ba2+部分A位取代La3+的钙铁矿型氧化物和B位Fe取代Mn时，由于离子的溶解能不同，对晶格的有序排列的影响程度不一，导致了Mn－O键的键力场不同，引起了吸收峰向低波数移动。这种结构上的差异，导致对汽车尾气中的有害成份碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的催化氧化能力降低。借此可以用于研究结构与催化性能的关系。     

“氯化钠的提纯”实验中反应终了pH值的控制

中山大学、辽宁大学等校编《无机化学实验》96页的“氯化钠的提纯”实验,要求学生自己设计提纯方案。参考各实验教材,在除去SO42-,泥沙不溶物,及Ba2+、Ca2+、Mg2+方面,各教材所列的方法大致相同,唯有除去上述杂质后,往滤液中加盐酸以除去过量的沉淀剂Na2CO3,对于加盐酸使溶液的pH值降低到何值?各教材说法不一。     

一氧化碳还原氧化铜实验装置的改进

我认为初中化学课本第120页图3—12“一氧化碳使氧化铜还原成铜”这个实验装置应作如下改进:因为通入的一氧化碳气体不可能全部参加反应,又在冷却还原出来的铜时,还要继续通入一氧化碳气体,而一氧化碳是有毒的气体,所以为了防止一氧化碳的污染,我在演示实验时,将盛有 Ca（OH）2溶液的烧杯改为盛有Ca（OH）2溶液且带有双孔橡皮塞的广口瓶,并把多余的一氧化碳点燃处理掉。     

Sr2+含量对红色荧光粉Ca0.85-xSrxMoO4:Eu3+0.075,Li+0.075发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Ca0.85-xSrxMoO4:Eu3+0.075,Li+0.075(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4)系列红色荧光粉.对样品前驱体的热重分析表明:温度升高到540℃后样品质量基本上保持稳定,不再发生失重现象;此外,还对样品的结构和发光性能进行表征,实验结果表明:适量Sr2+取代部分的Ca2+不但没有改变Ca0.85MoO4:Eu3+,Li+的物相结构,而且明显提高了荧光粉Ca0.85MoO4:Eu3+,Li+的相对发光强度,其主要是由于加入少量的Sr2+使晶体发生了畸变,从而导致发光强度的增加.实验结果表明,Sr2+的最佳掺杂量为15%(原子分数).     

钴胺素溶析结晶过程及离子杂质对其晶体生长的影响

采用激光法研究了钴胺素的结晶过程热力学,考察了温度、溶剂对溶解度和超溶解度的影响,并测定了介稳区,介稳区的宽度随体系中丙酮含量的减小而变宽. 研究了离子杂质Na+、Mg2+、Ca2+和Fe3+对钴胺素结晶诱导期的影响. 结果表明,离子的存在使得晶体更容易出现断裂和聚结,并用扫描电子显微镜测试技术对晶体的表面形貌进行了表征. 结果表明,Fe3+、Mg2+比Na+、Ca2+影响更明显.     

水溶性高聚物萃取分离光度法测定Ca2+的研究

利用在无机盐存在下,水溶性高聚物可分为两相的特点,研究了在聚乙二醇-邻苯二酚紫-邻二氮菲-硫酸铵体系中,Ca2+、Al3+、Co2+、Cu2+、Fe3+、Ni2+、Pb2+、Zn2+混合溶液中Ca2+的分离及测定条件,实现了Ca2+与Al3+、Co2+、Cu2+、Fe3+、Ni2+、Pb2+、Zn2+的定量分离和测定.Ca2+质量浓度在0.05～1.0 μg/mL范围内具有良好的线性关系,回收率92%～105%.     

La1-x-yCaxKyMnO3的可控合成及表征

采用水热合成方法,通过调控反应物中Ca2+与La3+的摩尔比可控合成了钙钛矿结构La1-x-yCaxKyMnO3(0.05≤x≤0.49;0.05≤y≤0.21)系列样品,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、等离子光谱仪及磁性测量系统对样品的结构、形貌、成分组成和磁学性质进行了研究.结果表明,该水热反应过程为歧化反应,K+离子的引入导致了样品中双铁磁相的出现.     

液膜自然扩散微型化学实验教学研究

液膜自然扩散实验是以绿色化学为理念,在自制的点滴皿中,使反应物的溶液滴形成易于观察的膜,从而提高透视度和分辨率.物质在膜间自然扩散反应过程中,随着物质的量的规律性变化,形成从反应物经中间产物到生成物自然连续变化的对比现象.用该方法探究了“KMnO4与Na2SO3扩散反应随溶液碱酸性的变化规律”“FeCl3与KSCN、K4[Fe(CN)6]、NaOH的反应实验”“Co2+与SCN-生成配合物的过程”“石蕊溶液与酸、碱自然扩散过程的变化现象”等实验,方法简便,用药量少,现象明显,也有利于直接投影演示、拍摄记录实验过程中的现象,宜作为教学研究资料.     

对氯化钾影响平衡问题的商讨

在医用化学教材“化学反应速度和化学平衡”一章中,讨论浓度对化学平衡影响时采用化学反应: FeCl3+3KCNS⇋Fe（CNS）3+3KCl 然后分别加入三氯化铁、硫氰化钾、氯化钾,利用溶液颜色的变化来判断浓度对化学平衡移动的影响（不少大中专实验教材都采用了这个实验）。笔者认为其中加入氯化钾使溶液颜色变浅,是“由于增加生成物浓度使平衡向左移动”这一解释欠妥。     

洞穴水理化特征及影响因素初探——以金华双龙洞为例

通过对双龙洞洞穴滴水、岩石裂隙水、地下河水和瀑布水进行连续三个月水样采集,分析水化学成分及物理性质。结果显示:洞穴滴水EC、Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度均大于岩石裂隙水、瀑布水和地下河水相应的浓度。洞穴滴水的Ca2+、Mg2+、HCO3-主要来源于碳酸盐岩的溶解,洞顶土壤厚度、植被覆盖率以及气温、降水量与Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度呈正相关关系。洞穴滴水的滴率、Ca2+、Mg2+、ρ(Mg)/ρ(Ca)比值对气候环境有一定的响应,但洞穴内部存在地域差异。     

Mn-CaO催化剂上甲烷-二氧化碳共活化制C_2烃研究II.催化剂表征及反应机理研究

在Mn-CaO催化剂开展了一系列的表征,包括XRD,XPS,CO2-TPD.结合催化剂评价、表征结果,对催化反应机理进行了推测,指出Mn组分与催化剂的活性相关联而Ca组分的主要作用是提供吸附型的CO2(a)*,反应过程中形成的Mn3+/Mn2+离子对在CO2和CH4的活化过程中扮演了重要角色.     

Mn-CaO催化剂上甲烷-二氧化碳共活化制C2烃研究Ⅱ.催化剂表征及反应机理研究

在Mn-CaO催化剂开展了一系列的表征，包括XRD，XPS，CO2-TPD．结合催化剂评价、表征结果，对催化反应机理进行了推测，指出Mn组分与催化剂的活性相关联而Ca组分的主要作用是提供吸附型的CP2（a）^＊，反应过程中形成的Mn^3＋／Mn^2＋离子对在CO2和CH4的活化过程中扮演了重要角色．