炼丹与化学(22分)

这是一道22分的化学考试题目,围绕十六世纪炼金术士Basil Valentine制备“红龙血”的历史实验展开,结合现代化学知识考查物质推断与计算。题目详细描述了“灰狼”矿物与铜的反应现象,要求推断“灰狼”、灰白色金属和“矿渣”的化学式,并通过后续实验情境(如“国王”“老鹰”“冷龙”等代称物质的反应)进一步考查元素化合物知识,最后要求计算特定分解反应的平衡常数与电动势,文本密集且具有较强的学术挑战性。

文本内容

十六世纪一位托名为Basil Valentine的炼金术士系统研究了制备“红龙血”的方法,并在他的著作中进行了详细记载。后来,英国化学家Robert Boyle验证了他的实验。在Basil Valentine的记载中,某种天然矿物因其颜色而被称为“灰狼”,加热熔融的“灰狼”可以“吞噬”金属铜,得到另一种灰白色金属和漂浮在熔融金属上的“矿渣”。现代研究证明,“灰狼”和“矿渣”均为二元化合物,上述反应过程中只有金属的化合价发生了改变。“矿渣”难溶于水和稀盐酸,其化学式中两种元素的计量比为1。每得到1.000g灰白色金属需要“吞噬”0.7826g铜。1-1 写出“灰狼”A、灰白色金属B和“矿渣”C的化学式。1-2 Basil Valentine还进行了后续实验:(i) “灰狼”可以提纯一种金黄色的金属“国王”。在加热条件下,“灰狼”可“吞噬”“国王”,然后除去漂浮在熔融金属上的固体,高温加热剩下的物质;如此重复三次便可得到“经过救赎的国王”。(ii) “老鹰”和“冷龙”都含有三种元素,均为1:1型无机盐,它们共含有五种元素,都位于前20号元素中。“老鹰”因易升华而得名,并可以分解为两种酸碱性相反的气体;“冷龙”因溶解时吸热而得名,常用于制造黑火药。将“老鹰”和“冷龙”进行密闭加热,用水吸收蒸馏出的气体,得到“矿泉浴”。(iii) 让“国王”在“矿泉浴”中充分“沐浴”,然后把“矿泉浴”蒸干,得到的不再是“国王”,而是“国王”的化合物形态“公鸡”。“公鸡”进一步纯化后即为“红龙血”。1-3 现代研究发现“公鸡”可以发生分解反应,生成一种非金属单质和一种化合物,分解反应方程式中各物质计量比相同。实验测得“公鸡”分解反应的标准焓变为77.4 kJ·mol⁻¹,标准熵变为161.1 J·K⁻¹·mol⁻¹。计算250℃时,“公鸡”分解反应的标准平衡常数和标准电动势。

整体描述

这是一道22分的化学考试题目,围绕十六世纪炼金术士Basil Valentine制备“红龙血”的历史实验展开,结合现代化学知识考查物质推断与计算。题目详细描述了“灰狼”矿物与铜的反应现象,要求推断“灰狼”、灰白色金属和“矿渣”的化学式,并通过后续实验情境(如“国王”“老鹰”“冷龙”等代称物质的反应)进一步考查元素化合物知识,最后要求计算特定分解反应的平衡常数与电动势,文本密集且具有较强的学术挑战性。

来源说明

图片内容为化学考试题目截图,底部右下角水印显示“公众号:走向IChO”,推测来源于微信公众号“走向IChO”发布的化学学习资料或竞赛模拟题。该账号可能专注于化学奥林匹克竞赛(IChO)相关的教学内容创作,题目设计结合了历史炼金术背景与现代化学原理,具有较强的专业性和针对性。

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