VIP专享第44届国际化学奥林匹克实验试题中文版0

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Name: Code: TAI 說明 (44th IChO實作試題 1) 試題 1 及答案卷共有 8 頁。

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在開始考試前,你有 15 分鐘時間閱?此?明。

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你有 2 小時 15 分鐘時間?完成試題 1。

在 START 口?下達後,你才可以開始動作。

當 STOP 口?下達後,你必須?刻停止動作;

?你?加?會仍然繼續動作達 5 分鐘時 間,則你會被取消實驗考試資格。

當 STOP 口?下達後,請你?在原地,監考的助教會前?檢查你的實驗範圍。

下?項目須置於實驗檯上: 此份 題目/答案 本 根據 IChO 的規定,你必須遵守安全守則,實驗時必須配戴大會所提供的護目鏡,或是你 自備且經核可的有??的護目鏡。

操作及使用藥品時可以戴手套。

?你違反實驗安全守則,第一次將給予警告;

?仍然再犯,則你將被驅逐出場,且實驗 考試以?分計算! 當你有任何關於實驗安全的問題,或是需要暫時?開實驗室,請?即向監考人員求助。

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(?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?予給分! 但你可以使用紙張背面空白的部分?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。

當你第一次要求補充化學藥品或?換實驗器材時並?會被扣分;

但此後每一項補充或?換 將會從實驗總分 40 分中扣掉 1 分。

?有需要,你可向監考人員?取一份英文版試題,以釐清你對題目的疑義。

34 Name: 藥品與器材 (試題 1) 藥品 (粗體字為實際藥品之標示) Code: TAI ~ 2 M HCl,*水溶液,50 mL 置於瓶中 ~ 0.01 M KI3,*水溶液 10 mL,置於標示 “I2” 之瓶中 丙酮(Acetone),(CH3)2CO,分子? = 58.08,密? = 0.791 g mL-1,10 mL 置於小血清瓶中 丙酮-d6 (Acetone-d6),(CD3)2CO,分子? = 64.12,密? = 0.872 g mL-1,3 mL 置於鋁箔包 內的藥品瓶中 * 實際濃?標示於藥品名稱之前 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?之塑膠(PE) 吸管,10 個 3-mL 具有 0.50 mL 刻?之塑膠(PE) 吸管,10 個 碼錶一個 1.00 mL 0.75 mL 0.50 mL 0.25 mL 3.0 mL 2.0 mL 1.0 mL 35 Name: Task 1 Code: TAI 18% of the total abcde f g Task 1 18% 10 2 10 12 16 12 8 70 動力學、同位素效應和丙酮碘化反應之機制 揭開化學反應之機制可促進催化及合成之進展。

探測反應機制最強而有?的工具之一為 探討動?學,因為反應速?隨反應條件之變化方式直接取決於反應機制。

第二種強而有?的 工具為研究同位素取代之分子。

雖然同位素間具有相似的反應性,但其反應速?仍有些微之 差?,此差?和原子核質?有關。

在本試題中,你將同時使用動?學與同位素效應,以找出丙酮在酸性水溶液中之碘化反 應訊息: O R3C + I3CR3 O R3C I C R2 + R+ + 2I- R = H or D 本反應的速?定?式為 Rate=k [acetone]m [I3-]n [H+]p 式中速?常? k 和整?的反應級? m、n、p 將由你?決定。

你也須比較 (CH3)2CO 和 Acetone-d6 之反應速?以決定同位素效應 (kH/kD)。

Acetone-d6 係將 (CH3)2CO 之 6 個氕(1H)置換成氘(2H, D)。

根據這些?據,你將可推測本反應之機制。

在進?實驗前,請詳?本試題之全部描述並規畫你的實驗方法及步驟。

36 Name: Code: TAI 步驟 反應速?與溫?有關。

請記?實驗室溫? (問實驗室助教)。

oC 碼表使用?明: (1) 按壓 [MODE] 鈕直到螢幕顯示 COUNT UP。

(2) 按壓 [START/STOP] 鈕以開始計時。

(3) 再次按壓 [START/STOP] 鈕以停止計時。

(4) 按壓 [CLEAR] 鈕以歸?。

一般步驟 ?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?須在以下之範圍內 (你?一定要涵蓋整個給定的範圍,但你的?值 ?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 要啟動反應時,加入所需體積的 (CH3)2CO 於上述溶液中,迅速蓋住反應瓶,按壓碼表 開始計時,並劇?搖動一次,然後將其放在一白色背景上靜置。

記?你所使用的各試劑之體 積於 (a) 小題之表格中。

在準備及進?反應時,?要碰觸或握住反應瓶裝盛液體的部位。

反 應的進?可用目視監測方式,觀察三碘化鉀?子(I3?) 水溶液之黃褐色的消失,記?顏色消失 所需的時間。

當反應完成後,將反應瓶放在旁邊,並維持封閉的?態,以免讓自己??在碘 丙酮蒸氣中。

用?同濃?的試劑重複上述步驟,其次?視你的需要而定。

記?你所使用的各試劑之濃 ?於 (c) 小題之表格中。

提示:每次只改變其中一種試劑的濃?。

37 Name: Code: TAI 當你完成 (CH3)2CO 的反應速?探討後,必須再進?以 Acetone-

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