·８２·化　学　教　育　　　　　　　　　　　　　　２０１０年第１１期

化学奥林匹克

第４２届国际化学奥林匹克理论试题

第４２届国际化学奥林匹克于２０１０年７月１９～２８日在日本东京举行，来自６８个国家和地区共２６７名学生参加了本届竞赛。我国派出了由８人组成的代表队参赛。代表队成员为：选手王汝一（南京师大附、上官湘航（、周志尧（、诸琪磊（；领队段连运中）湖南长郡中学）湖北华中师大一附中）浙江杭州二中）（、副领队吕萍（、科学观察员何巧红（。本届竞赛北京大学）浙江大学）浙江大学）和王颖霞（北京大学）设金牌３２枚、银牌５８枚、铜牌８６枚，我国４名学生皆获金牌，总成绩仍居世界第一，上官湘航荣获个人总分第一。近６０％的金牌得主来自东亚。本届竞赛理论考试和实验考试及相关考务工作分别依托于东京大学和早稻田大学。从总体上看，本届国际化学竞赛试题偏易。兹将本届竞赛试题编译后刊出，供读者参阅。

第１题（占总分的８％）

１８９４年ＬｏｒｄＲａｌｅｉｈ报道，由化学方法制得　ｙｇ

的氮气的质量与从空气中提取的氮气的质量不同，如表１和表２所示。后来发现，这种差别源于“空气氮”中存在氩气。气体质量的测定是将其收集到一个已知体积的玻璃容器中，在１大气压下

５　

（）进行的。１．０１３×１０Ｐａ

表１　容器中“化学氮”的质量

源于一氧化氮源于一氧化二氮

源于热处理纯化的亚硝酸铵源于尿素

源于冷却纯化的亚硝酸铵　平均

表２　容器中“空气氮”的质量

）用炽热的铜除去Ｏ１８９２２（

）用炽热的铁除去Ｏ１８９３２（）用亚铁水合物除去Ｏ１８９４２（　平均

２．３１０３ｇ　２．３１００ｇ　２．３１０２ｇ　２．３１０２ｇ　２．３００１ｇ　２．２９９０ｇ　２．２９８７ｇ　２．２９８５ｇ　２．２９８７ｇ　２．２９９０ｇ　

图１　５８８ｎｍ附近的光谱线

氦。从这种矿物中得到的气体在约５８８ｎｍ处显示。１图１中标为Ｄ一条独特的谱线（８６８年发生日３）全食时，这种谱线曾在日珥的光谱中观察到，它和众所周知的钠的双黄线Ｄ１和Ｄ２离得很近

。

）计算图１所示的氦Ｄ单位ｃ３线的光子能量（

）。为Ｊ

图２示出氦的原子轨道能级图。箭头表示根据光谱原理所“允许”的跃迁

。

）假定在１化学ａ５．０℃进行测定，请根据纯“

氮”的平均质量计算Ｒａｌｅｉｈ所用容器的体积ｙｇ

３

］。Ｖ［ｍ

）估算Ｒ空气氮”中所含氩气的ｂａｌｅｉｈ的“ｙｇ

。计物质的量分数ｘ（假定其中只含氮气和氩气）算过程中，“空气氮”和“化学氮”的质量均采用平均质量。

１８９５年，Ｒａｍｓａｌèｖｅ几乎同时在钇铀矿ｙ和Ｃ（一种含氧化铀以及铅、钍和稀土氧化物的矿物；也是一种含杂质的沥青铀矿的变体）中独立发现了

图２　１ｓ轨道填有电子的氦的原子轨道能级图