การแข่งขันเคมีโอลิมปิกระดับชาติ ครั ้งที่ 6 เลขประจําตัวสอบ 1501 1 การแข่งขันเคมีโอลิมปิกระดับชาติ ครั ้งที่ 6 ณ คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ข้อสอบภาคทฤษฎี วันพุธที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2553 เวลา 08:30 – 13:30 น.
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
1
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6 ณ คณะวทยาศาสตร
สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง
ขอสอบภาคทฤษฎ วนพธท 28 เมษายน พ.ศ. 2553
เวลา 08:30 – 13:30 น.
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
2
คาชแจงการสอบภาคทฤษฎ
ขอสอบภาคทฤษฎมคะแนนรวม 120 คะแนน คดเปน 60% ของคะแนนทงหมด
1. ใหนกเรยนตรวจสอบเอกสารกอนลงมอทา ดงน
1.1 ขอสอบภาคทฤษฎ 1 ชด จานวน 22 หนา (รวมปกและตารางธาต)
1.2 กระดาษคาตอบภาคทฤษฎ 1 ชด จานวน 40 หนา (รวมปก)
1.3 เลขประจาตวสอบในขอสอบภาคทฤษฎและกระดาษคาตอบภาคทฤษฎทกหนา
2. ลงมอทาขอสอบไดเมอกรรมการคมสอบประกาศให “ลงมอทา” และเมอประกาศวา “หมดเวลา”
นกเรยนตองหยดทาขอสอบทนท แลวรวบรวมขอสอบและกระดาษคาตอบใสในซองเอกสาร วางไวบน
โตะ รอจนกรรมการคมสอบเกบขอสอบกอน จงออกจากหองสอบ
3. ใหเขยนตอบในกระดาษคาตอบดวยปากกาสนาเงนหรอดาเทานน โดยเขยนใหตรงกบขอในกรอบท
กาหนดให กรณเขยนผดใหขดฆาและเขยนใหมใหชดเจน หามลบดวยน ายาลบคาผด การทดหรอขด
เขยนอยางอนใหทาในกระดาษขอสอบ
4. โจทยคานวณใหแสดงวธคดตามทโจทยกาหนด กรณคาตอบทเปนตวเลขตองคานงถงเลขนยสาคญหรอ
ตอบจานวนทศนยมตามทโจทยกาหนด
5. โจทยทใหเลอกคาตอบ ใหใสเครองหมายถก () ในชอง ทตองการเลอก
6. ในระหวางการสอบ นกเรยนสามารถรบประทานอาหารวางทวางใหบนโตะได
7. หามยมเครองเขยน และเครองคดเลขผอนใชโดยเดดขาด
8. หามนกเรยนนาเอกสารใด ๆ เขาหรอออกจากหองสอบโดยเดดขาด
9. หามคยหรอปรกษากนในชวงเวลาสอบ หากฝาฝนถอวาทจรตในการสอบ กรณทจรตใด ๆ กตาม
นกเรยนจะหมดสทธในการแขงขนและจะถกใหออกจากหองสอบทนท
กาหนดให
เลขอาโวกาโดร (Avogadro number) NA = 6.02×1023 /mol
คาคงทของแกส (Gas constant) R = 8.314 J/mol.K = 0.082 L.atm/mol.K = 1.987 cal/mol.K
คาคงทของฟาราเดย (Faraday constant) F = 96,500 C/mol e-
คาคงทของพลงค (Planck’s constant) h = 6.63×10-34 J⋅s
ปรมาตรตอโมลของแกสอดมคต (molar volume of gas) = 22.4 L ท STP
ความเรวแสง c = 3×108 m/s
1 cal = 4.184 J K = oC + 273
1 atm = 760 mmHg 1 L = 1 dm3 = 103 cm3
Spectrochemical series: I− < Cl− < F− < OH− < H2O < SCN− < NH3 < en < CN− < CO
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
3
โจทยขอท 1 (6 คะแนน)
กาหนดแผนผงระดบพลงงานของออรบทลโมเลกล (molecular orbital, MO) ของ N2 เปนดงแสดง
2p 2p 2s 2s
1.1 (1 คะแนน) MO ลาดบท 3 นบจากลางสดของแผนผงนเปนชนดใด มวธคดหรอเหตผลอยางไร
1.2 (1 คะแนน) ใหวาดรปแสดงการซอนเหลอมของออรบทลอะตอม (atomic orbital, AO) เกดเปน
MO ตามขอ 1.1
1.3 (1 คะแนน) NO และ CN− มลาดบของ MO เชนเดยวกบของ N2 แตระดบพลงงานของออรบทลใน
N กบ O (หรอ C กบ N) ไมเทากน จงเขยนแผนผงระดบพลงงานของ MO สาหรบ NO
1.4 (3 คะแนน) อนดบพนธะของ NO และ CN− เปนเทาใด และสมบตแมเหลกเปนอยางไร
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
4
โจทยขอท 2 (7 คะแนน)
เทคนเชยม (43Tc) เปนธาตกมมนตรงสทไมมในธรรมชาต แตมประโยชนมากในเชงการแพทย การเตรยม
ในหองปฏบตการทาไดโดยนาไอโซโทป 9842 Mo ไปยงดวยนวตรอน ไอโซโทปทไดจะสลายตวใหรงสเบตา
(beta) พรอมทง 99mTc ซงเปนนวเคลยสอยในสถานะกระตน (excited state)
99mTc คอไอโซโทปทนาไปใชงานมคาครงชวตเทากบ 6 ชวโมง ซงจะสลายตวใหรงสแกมมา
พรอมทง 99Tc ทนวเคลยสอยในสถานะพนโดยมครงชวต 2.11×105 ป และสลายตวใหรงสเบตา
2.1 (2 คะแนน) เขยนสมการนวเคลยรแสดงการเปลยนแปลงทเกดขนทกขนตอน
2.2 (3 คะแนน) สมมตวา 99mTc ถกผลตขน เมอวนพธท 28 เมษายน พ.ศ. 2553 เวลา 10:00 น. แลว
นาไปใชงาน จงหาวา ณ เวลาใดท 99mTc จะสลายไปจนเหลอ 1% ของเดม (ตอบวน วนท เดอน พ.ศ.
และเวลาถงระดบนาท)
2.3 (2 คะแนน) 98Mo ทใชในการผลตไอโซโทปนอยในรป 24MoO − (โมลบเดต) เมอไดผลตภณฑ
99mTc ยงคงม O เกาะอยเทาเดม จงเขยนสตรเคมของผลตภณฑและแสดงการจดเรยงอเลกตรอนของ 99mTc น
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
5
โจทยขอท 3 (8 คะแนน)
A B C และ D เปนธาตเรพรเซนเททฟและไมเปนธาตกมมนตรงสทมทงเลขควอนตมหลก n และจานวน
เวเลนซอเลกตรอนเพมขนธาตละหนงจาก A ไปยง D โดย D สามารถเกดสารประกอบไดฟลออไรด DF2
ทมรปรางเปนเสนตรงได ใหตอบคาถามตอไปน โดยเขยนชอหรอสญลกษณของธาตตามตารางธาตในการ
ตอบคาถาม
3.1 (3 คะแนน) A คอธาตใด มเลขออกซเดชนทเปนจานวนเตมไดทงหมดกคา และเลขออกซเดชนทนอย
ทสดและมากทสดมคาเปนเทาใด อธบายเหตผลในการระบ A
3.2 (1 คะแนน) สารประกอบไตรออกไซดของ B ทอยในสถานะแกสมโครงสรางโมเลกลทแตกตางจาก
ทอยในสถานะของแขง วาดรปโครงสรางแบบวงของสารประกอบนทอยในสถานะของแขง โดย
แสดงพนธะเดยวและพนธะคใหชดเจน
3.3 (1.5 คะแนน) ผลกไอออนกของสารประกอบระหวางโพแทสเซยมกบ C มโครงสรางแบบใด
ไอออนบวกมการจดเรยงตวอยางไร และเลขโคออรดเนชนของไอออนลบเปนเทาใด
3.4 (1.5 คะแนน) สารประกอบฟลออไรดของ D มหลายชนด สารประกอบ DF4 มรปรางแบบใด
อะตอมกลางใชไฮบรดออรบทลแบบใด วาดรปแสดงโครงสรางโดยแสดงอเลกตรอนคโดดเดยวให
ชดเจน
3.5 (1 คะแนน) เปรยบเทยบกรดออกโซของ A B และ C ทมจานวนออกซเจนเทากน กรดใดมความแรง
มากทสด เพราะเหตใด
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
6
โจทยขอท 4 (8 คะแนน)
เมอนา CrCl3⋅6H2O ละลายนา ไดสารละลายของสารประกอบโคออรดเนชน A ทสามารถตกตะกอนทนท
กบสารละลาย AgNO3 และตกตะกอนไดสมบรณในอตราสวนโดยโมล 1 ตอ 1 เมอตงสารละลาย A ทงไว
1 วน จะเปลยนเปนสารละลาย B ทมคานาไฟฟาโมลาร (molar conductance) ใกลเคยงกบสารละลาย C
และ D ทไดจากการละลาย (NEt4)3Ti(CN)6 และการออกซไดส Co(en)3Cl2 ตามลาดบ ไอออนเชงซอน
ในสารละลายทง 4 ชนดมรปรางเปนทรงเหลยมแปดหนา และไอออนเชงซอนใน D มคาพลงงานการแยก
ในสนามผลก (crystal field splitting energy, ∆o) มากกวาพลงงานในการเขาคของอเลกตรอน (pairing energy) 4.1 (4 คะแนน) เขยนสตรและชอเปนภาษาองกฤษของไอออนเชงซอนในสารละลายทง 4 ชนด
4.2 (0.75 คะแนน) A และ B เปนไอโซเมอรกน A และ B จดเปนไอโซเมอรชนดใด
4.3 (1.5 คะแนน) สาร A B C D ชนดใดทมไอโซเมอรเรขาคณต (geometrical isomer) วาดรปแสดง
โครงสรางพรอมทงระบชนดของไอโซเมอรทเปนไปไดทงหมด
4.4 (0.75 คะแนน) สมมตวาใชจานวนโมลของสารประกอบโคออรดเนชนบรสทธทงสชนดเทากน เมอ
ชงน าหนกขณะทไมมสนามแมเหลกภายนอกไดน าหนก w0 เมอชงในขณะทมสนามแมเหลก
ภายนอกไดน าหนก w1 ใหเปรยบเทยบคา |w1 – w0| ของสารประกอบแตละค โดยเลอกใช
เครองหมาย ≈ (ใกลเคยง) > (มากกวา) หรอ < (นอยกวา)
4.5 (1 คะแนน) จากขอมลความสมพนธระหวางสทสารดดกลนกบสทตามองเหนดงตาราง
สทดดกลน มวง นาเงน นาเงนเขยว เหลองเขยว เหลอง สม แดง
สทมองเหน เหลองเขยว เหลอง แดง มวง นาเงนเขม นาเงน เขยว ถาสารละลายทง 4 ชนดมสไมซ ากน คอ สเหลองเขยว สเหลอง สเขยว และ สมวง ใหระบสของ
สารละลายแตละชนด
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
7
โจทยขอท 5 (13.5 คะแนน)
ควนน (C20H24N2O2) มสมบตตานเชอมาเลเรย (antimalarial properties) มสตรโครงสรางดงน
NOH
N
OCH3
quinine
อะตอมไนโตรเจนในโครงสรางวงแอโรแมตก มคา pKb = 9.70 และอะตอมไนโตรเจนในหมเอมนตตยภม
(tertiary amine group) มคา pKb = 5.10 ควนนมคาการละลายน าตา จงมกเตรยมในรปควนนไฮโดรคลอ
ไรด (C20H24N2O2⋅HCl) ซงละลายนาไดมากกวาควนนถง 120 เทา
5.1 (3 คะแนน) สารละลายอมตวของควนนในนาทมความเขมขน 1.6×10−3 mol/L ม pH เทาใด
5.2 (3 คะแนน) ถาสารละลายควนนไฮโดรคลอไรดในน ามความเขมขนรอยละ 1.5 โดยมวลตอปรมาตร
มความหนาแนนเทากบ 1.0 g/mL สารละลายนม pH เทาใด
5.3 (3.5 คะแนน) ควนนสกดไดจากเปลอกตนซงโคนา ชงเปลอกตนซงโคนาททาใหแหงและบดให
ละเอยดมา 5.00 g เตมกรดไฮโดรคลอรก (HCl) เขมขน 0.1022 mol/L ปรมาตร 25.00 mL ควนน
จะทาปฏกรยากบกรดไฮโดรคลอรกใหควนนไฮโดรคลอไรด กรองแลวไทเทรตสารละลายทไดดวย
สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เขมขน 0.1000 mol/L พบวาตองใชสารละลาย NaOH
ปรมาตร 15.10 mL จงจะถงจดยต
ก) คานวณรอยละของควนนในเปลอกตนซงโคนา
ข) ฟนอลฟทาลนเปนอนดเคเตอรทเปลยนสในชวง pH 8.3–10.0 (ไมมส–แดง)
ถาในการไทเทรตนเลอกใชฟนอลฟทาลนเปนอนดเคเตอร ทจดยตสารละลายเปลยนสอยางไร
และจดยตทไดใกลเคยงกบจดสมมลหรอไม เพราะเหตใด
5.4 (1.5 คะแนน) ควนนเปนสารประกอบทใหฟลออเรสเซนซ (การวาวแสง) โดยเฉพาะอยางยงเมออย
ในสารละลายกรดเจอจาง จงสามารถหาปรมาณควนนในสารละลายไดดวยวธสเปกโทรฟลออโร
เมตร เมอนาสารละลายควนน (ใน H2SO4) ทมความเขมขนตาง ๆ ไปวดคาการวาวแสงโดยวธสเปก
โทรฟลออโรเมตร โดยใชความยาวคลนแสงกระตน (excitation wavelength) เทากบ 310 nm และ
วดคาความเขมของการวาวแสง (fluorescence emission intensity) ทความยาวคลน 450 nm
ไดผลดงแสดงในกราฟมาตรฐาน
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
8
นาโทนก (tonic water) เปนน าอดลมทมควนน มรสขมเลกนอย เมอนาตวอยางน าโทนกปรมาตร
1.00 mL มาเจอจางดวยสารละลาย H2SO4 ในขวดกาหนดปรมาตรขนาด 25.00 mL สารละลายท
ไดเรยกวา สารละลาย ก. จากนนนาสารละลาย ก. 1.00 mL มาเจอจางดวยสารละลาย H2SO4 ในขวด
กาหนดปรมาตรขนาด 25.00 mL แลวนาไปวดคาความเขมของการวาวแสงไดเทากบ 36.37 ปรมาณ
ควนนในตวอยางนาโทนกเรมตนเปนเทาใด
5.5 (0.5 คะแนน) ควนนมจานวนไครลคารบอน (chiral carbon) เทาใด
5.6 (2 คะแนน) ในกระดาษคาตอบซงไดแสดงโครงสรางของควนนไว ใหเขยนวงกลมลอมรอบไครล
คารบอน และเขยนอกษร R หรอ S เพอระบคอนฟกเรชนสมบรณ (absolute configuration) ของ
ไครลคารบอนนน
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
9
โจทยขอท 6 (8 คะแนน)
ปรอท (Hg) ในธรรมชาตมเลขออกซเดชนเปน 0, +1 และ +2 เมอเลขออกซเดชนเปน +1 เรยกเมอรควร(I)
ไอออน เมอเลขออกซเดชนเปน +2 เรยกวา เมอรควร(II) ไอออน 6.1 (2 คะแนน) นกเรยนคนหนงไมแนใจวาเมอรควร(I)ไอออน อยในรปใด จงทดลองสรางเซลลดงน
Hg (l)สารละลาย A สารละลาย BHg (l)
เมอสารละลาย A และ B คอ สารละลายเมอรควร(I)ไนเทรต เขมขน 0.263 mol/L และ 2.63 mol/L
ตามลาดบ เมอนาไปวดความตางศกยของเซลลไดเทากบ 0.0296 V
ก) จากผลการทดลองขางตน เมอรควร(I) ไอออน อยในรป Hg+ หรอ +22Hg
ข) เขยนสมการแสดงครงปฏกรยารดกชนของเมอรควร(I) ไอออน ทสอดคลองกบขอ ก)
6.2 (6 คะแนน) ถาเตมปรอทเหลวปรมาณมากเกนพอในสารละลาย Fe3+ เขมขน 1.00×10−3 mol/L ได
เมอรควร(I) ไอออน และ Fe2+
ก) เขยนสมการทดลแสดงปฏกรยาทเกดขน
ข) ถาทภาวะสมดลม Fe3+ เหลอ 5.40% ความเขมขนของเมอรควร(I) ไอออน และ Fe2+ เปนเทาใด
ค) คานวณคาคงทสมดล (K) ของปฏกรยาในขอ ก) โดยตอบในรปของ log K
ง) ทภาวะสมดล คาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานของเมอรควร(I) เปนเทาใด
กาหนด คาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานท 25oC ดงน Fe2+(aq) + 2e− → Fe(s) Eo = –0.440 V
Fe3+(aq) + 3e− → Fe(s) Eo = –0.040 V Fe3+(aq) + e− → Fe2+(aq) Eo = +0.770 V
จ) คานวณคาพลงงานเสร (free energy, ∆Go) ของปฏกรยาในขอ ก)
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
10
โจทยขอท 7 (5 คะแนน)
เมอนาสารละลาย MSO4 (M เปนโลหะใด ๆ) เขมขน 0.010 mol/L ใน H2SO4 ซงม pH เทากบ 4 มา
แยกสลายดวยไฟฟา (electrolysis) โดยใชแพลทนมเปนขวไฟฟา ท 25oC ความดน 1 atm
กาหนด คาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานท 25oC ดงน M2+(aq) + 2e− → M(s) Eo = –0.403 V O2(g) + 4H+(aq) + 4e− → 2H2O(l) Eo = +1.229 V 7.1 (0.5 คะแนน) เขยนปฏกรยาทเกดขนทขวแคโทด และขวแอโนด
7.2 (2 คะแนน) ศกยไฟฟาตาสดททาใหโลหะ M ไปเกาะทขวไฟฟามคาเทาใด
7.3 (0.5 คะแนน) เขยนสมการแสดงการแยกสลายดวยไฟฟาของสารละลาย MSO4
7.4 (1.25 คะแนน) คานวณปรมาณไฟฟาทใชในการแยกสลายดวยไฟฟานาน 1 ชวโมง ทกระแสไฟฟา
คงท 0.200 A ถาประสทธภาพของกระแส (current efficiency) เปน 95 %
7.5 (0.75 คะแนน) ถาเกดโลหะ M หนก 0.399 g เกาะทขวแพลทนม มวลอะตอมของโลหะ M เปน
เทาใด
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
11
โจทยขอท 8 (3 คะแนน)
ดนมโลหะหนกเปนองคประกอบทงโดยธรรมชาตและการปนเปอน โลหะหนกจะอยท งในเนอดน (solid
phase) และในน าในโพรงของเนอดน (pore water) โดยอยในสมดลทมคาสมประสทธการแบงสวน
(partition coefficient, Kp) ดงน
Kp = waterpore
phase solid
MM
(L/kg)
เมอ Msolid phase คอ ปรมาณของโลหะหนกในเนอดน (µg/kg)
Mpore water คอ ปรมาณของโลหะหนกในนาในโพรงของเนอดน (µg/L)
คา Kp ของโลหะหนกแตละชนดในดนแตละแหลงไมเทากน ขนกบลกษณะและองคประกอบอนๆ ในดน
เชน ปรมาณสารอนทรย ความเปนกรด-เบสของดน เปนตน คา Kp ไดจากการทดลองดงน
- หาปรมาณโลหะหนกในนาในโพรงของเนอดน โดยนาดนมา 2.0 kg สกดดวยสารละลาย
Ca(NO3)2 เขมขน 2 mmol/L ปรมาตร 1.0 L
- หาปรมาณโลหะหนกในเนอดน โดยนาดนทผานการสกดดวยสารละลาย Ca(NO3)2 และทาให
แหงแลว นาหนก 0.20 g มาสกดดวยกรดไนตรกเขมขนปรมาตร 4 mL กรองสารละลายลงในขวดกาหนด
ปรมาตรขนาด 50.00 mL ปรบปรมาตรดวยนากลน
- นานาสกดทง 2 ชนดไปหาปรมาณโลหะหนกดวยเครองมอสาหรบตรวจวดโลหะหนก ไดผลการ
ทดลองดงน
แหลงดน โลหะ ปรมาณโลหะ (µg/L)
ในนาสกดดวยสารละลาย Ca(NO3)2 ในนาสกดดวยกรดไนตรกเขมขน
1 Cd 1.12 6.37 Cr 1.56 0.23
2 Cd 2.25 73.83 Pb 2.07 1.52
8.1 (2 คะแนน) คา Kp ของโลหะตาง ๆ ในดนทง 2 แหลง เปนเทาใด
8.2 (1 คะแนน) โลหะชนดใด และในแหลงดนใด มความเสยงตอการปนเปอนในแหลงนาใตดนมาก
ทสด
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
12
โจทยขอท 9 (4.5 คะแนน)
สารกลมคลอโรฟลออโรคารบอน หรอ CFCs เปนสารทาความเยนทระเหยงาย เมอเขาสชนบรรยากาศโลก
จะทาลายโอโซนในชนบรรยากาศได สาร CFCs ทใชกนมากในอดตมชอทางการคาวา Freon-11 และ
Freon-12 ซงมสตรโมเลกลเปน CFCl3 และ CF2Cl2 ตามลาดบ สารทง 2 ชนดนผลตไดจากปฏกรยา
ระหวางคารบอนเตตระคลอไรดและกรดไฮโดรฟลออรก
9.1 (0.5 คะแนน) เขยนสมการแสดงการผลต Freon-11 และ Freon-12 จากปฏกรยาระหวางคารบอน
เตตระคลอไรดและกรดไฮโดรฟลออรก
9.2 (0.75 คะแนน) ระหวาง Freon-11 และ Freon-12 สารใดมจดเดอดตากวา อธบายเหตผลประกอบ
9.3 (1.25 คะแนน) กาหนดให CCl4(g) → C(g) + 4Cl(g) ∆H° = 1360 kJ HF(g) → H(g) + F(g) ∆H° = 565 kJ HCl(g) → H(g) + Cl(g) ∆H° = 430 kJ
∆H° ของการผลตสาร CFCl3 จากปฏกรยาระหวางคารบอนเตตระคลอไรดและกรดไฮโดรฟลออรก
เทากบ −10 kJ พลงงานพนธะของ C−Cl และ C−F มคาเทาใด
9.4 (1 คะแนน) พนธะใดจะถกทาลายดวยรงสอลตราไวโอเลตทความยาวคลน 254 nm
9.5 (1 คะแนน) เขยนสมการแสดงการทาลายโอโซนจากปฏกรยาของ Freon-11 และ Freon-12 ดวย
รงสอลตราไวโอเลตทความยาวคลน 254 nm ในชนบรรยากาศสตราโตสเฟยร (stratosphere)
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
13
โจทยขอท 10 (10 คะแนน)
กระบวนการโซลเวยสาหรบการผลตโซเดยมคารบอเนต (Na2CO3) โดยเรมจาก CaCO3 ในทาง
อตสาหกรรม เกยวของกบปฏกรยาตอไปน (25oC, 1 atm)
(1) CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) o1H∆ = 42.55 kcal
(2) CO2 (g) + NaCl (aq) + H2O (l) + NH3 (g) NaHCO3 (aq) + NH4Cl (aq)
o2H∆ = 26.46 kcal
(3) Na2CO3 (aq) + CO2 (g) + H2O (l) 2NaHCO3 (aq) o3H∆ = 164.57 kcal
(4) Ca(OH)2 (aq) CaO (s) + H2O (l) o4H∆ = 15.58 kcal
(5) Ca(OH)2 (aq) + 2NH4Cl (aq) CaCl2 (aq) + 2NH3 (g) + 2H2O (l)
o5H∆ = 37.84 kcal
10.1 (2.5 คะแนน) ใชกฎของเฮสสหาคาการเปลยนแปลงเอนทาลปของปฏกรยาสทธของ Na2CO3
10.2 (0.5 คะแนน) ปฏกรยานเปนการคายความรอนหรอดดความรอน
10.3 (2 คะแนน) ถาการเปลยนแปลงเอนทาลปของปฏกรยาสทธนเทากบ -100.00 kcal จงหาคาการ
เปลยนแปลงเอนทาลปของการเกด Na2CO3
กาหนดให ofH∆ (NaCl) = -98.23 kcal/mol
ofH∆ (CaCO3) = -288.50 kcal/mol
ofH∆ (CaCl2) = -190.00 kcal/mol
10.4 (1 คะแนน) จงคานวณหาการเปลยนแปลงเอนโทรป (∆So) ของปฏกรยาน
กาหนดให So (NaCl) = 72.38 J/mol.K So (CaCO3) = 92.90 J/mol.K
So (CaCl2) = 113.80 J/mol.K
So (Na2CO3) = 135.98 J/mol.K 10.5 (2 คะแนน) จงคานวณหาพลงงานเสร (free energy, ∆Go) ของปฏกรยาน
10.6 (1.5 คะแนน) จงคานวณหาคาคงทสมดล (K) ของปฏกรยาน
10.7 (0.5 คะแนน) จงเขยนสมการไอออนกของปฏกรยาสทธน
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
14
โจทยขอท 11 (4 คะแนน)
ลกโปงใบหนงบรรจแกส He วดปรมาตรได 1,200 mL ทอณหภม 30oC ความดน 1.00 atm เมอปลอยให
ลอยขนในแนวดงจากบรเวณพนดนจนถงความสง 100 m จงคานวณงาน (work) ทเกดจากการขยายตวของ
ลกโปง
กาหนดให - แกส He เปนแกสอดมคต (ideal gas)
- การเปลยนแปลงปรมาตรของลกโปงเปนแบบผนกลบได (reversible)
-ระยะความสงจากพนดน 100 m อณหภมไมเปลยนแปลง แตทก ๆ 20 m จากพนดนความ
ดนจะเปลยนแปลง 5%
โจทยขอท 12 (6 คะแนน)
ปฏกรยารดอกซชนดหนงเปนดงน
Xn+ + Y → X + Yn+ จากการสรางเปนเซลลเคมไฟฟาโดยใชความเขมขนของ Xn+ และ Yn+ ตาง ๆ กน วดคาศกยไฟฟาของเซลล
(E) ทอณหภม 27oC ไดผลดงน
[Xn+] (mol/L) [Yn+] (mol/L) E (V) 0.100 0.200 4.10×10-2 0.100 0.300 3.58×10-2 0.100 0.400 3.21×10-2 0.100 0.500 2.92×10-2
12.1 (3 คะแนน) จงคานวณ Eo ของเซลลทอณหภม 25oC ความดน 1.00 atm โดยการเขยนกราฟ
12.2 (1.5 คะแนน) ปฏกรยานเกยวของกบกอเลกตรอน
12.3 (1.5 คะแนน) จงคานวณพลงงานเสร (free energy, ∆Go) และคาคงทสมดล (K) ของเซลลท
อณหภม 25oC ความดน 1.00 atm
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
15
โจทยขอท 13 (4 คะแนน)
ปฏกรยาการสลายตวของซลโฟนลคลอไรดท 327oC เปนปฏกรยาอนดบ 1 มครงชวต (t1/2) เทากบ 6.93
ชวโมง
SO2Cl2 (g) → SO2 (g) + Cl2 (g)
13.1 (1 คะแนน) คาคงทอตราการเกดปฏกรยามคาเทาใดในหนวย s-1
13.2 (3 คะแนน) ถาความดนเรมตนของ SO2Cl2 คอ 1,000 mm Hg และการสลายตวเกดขนในภาชนะ
ขนาด 1 L จานวนโมเลกลของ SO2Cl2 ทเหลอในภาชนะหลงจากเวลาผานไป 10 ชวโมงเทากบ
เทาใด
โจทยขอท 14 (2 คะแนน)
ปฏกรยา 2A2+(aq) + 6(BX)− (aq) → 2A(BX)2−(aq) + (BX)2(aq) เปนปฏกรยา 2 ขนตอน
พบวา อตราการเกดปฏกรยาอยในรป k[A2+]2 [BX−]6
ถาขนตอนแรกเปนปฏกรยาทเกดขนเรว ไดผลตภณฑ A(BX)3− ซงเปนสารมธยนตรทไมเสถยร
ขนตอนทสองเปนปฏกรยาทกาหนดอตราการเกดปฏกรยา (rate determining step)
เขยนกลไกการเกดปฏกรยาทงหมด
โจทยขอท 15 (3 คะแนน)
กระบวนการยบย งไวรสเปนปฏกรยาอนดบ 1 เมอเวลาผานไป 1 นาท พบวาไวรสถกยบย ง 4%
15.1 (2 คะแนน) คาคงทอตราการเกดปฏกรยา (k) มคาเทาใด
15.2 (1 คะแนน) ไวรสถกยบย ง 50% เมอเวลาผานไปเทาใด
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
16
โจทยขอท 16 (4.5 คะแนน)
เมอนาแกสไฮโดรคารบอนชนดอมตวปรมาตร 100 mL ทอณหภมและความดนมาตรฐาน (STP) ไปเผา
ไหมใหสมบรณ และผานแกสทเกดขนไปยงสารละลาย Ca(OH)2 จะไดตะกอนเกดขน เมอกรองตะกอน
แลวนาไปอบใหแหง ชงนาหนกได 1.786 g
16.1 (1 คะแนน) เขยนสมการการเผาไหมทดลแลวของไฮโดรคารบอนอมตวทมสตรทวไปเปน CnH2n+2
16.2 (0.5 คะแนน) แกสไฮโดรคารบอนขางตนมจานวนกโมล
16.3 (0.5 คะแนน) ตะกอนทเกดขนคอสารใด
16.4 (1.5 คะแนน) แกสไฮโดรคารบอนขางตนมสตรโมเลกลอยางไร
16.5 (1 คะแนน) แกสไฮโดรคารบอนขางตนมสตรโครงสรางเปนอยางไรไดบาง
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
17
โจทยขอท 17 (4.5 คะแนน)
เบนซนทาปฏกรยาไดตามขนตอนดงแสดงในแผนภาพ
(B)Zn(Hg), HCl
(C)
(E)
1) O3
2) (CH3)2S
I2/NaOH+ (I)
+(H)
Cl
O
AlCl3(A)
Br2, hn+ (D)
EtONa/EtOH 50oC EtONa/EtOH 50oC
(F)
CHI3
(G)H3O+
(J)
สภาวะแทรนซ◌ช◌น (X) สภาวะแทรนซ◌ช◌น (Y)
17.1 (3.5 คะแนน) เขยนโครงสรางพรอมสเตอรโอเคมทเกดขน (ถาม) ของผลตภณฑ (A)–(J)
17.2 (1 คะแนน) เขยนกลไกปฏกรยาทเปนสภาวะแทรนซชน (X) และ (Y) ในการเปลยนสาร (C) เปน
สาร (E) และสาร (D) เปนสาร (F) ตามลาดบ
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
18
โจทยขอท 18 (8.5 คะแนน)
วตามนซหรอกรดแอสคอรบก มสมบตเปนแอนตออกซแดนท (antioxidant) และชวยใหกระบวนการ
ตางๆ ในรางกายอยในภาวะสมดล วตามนซเกดจากกระบวนการชวสงเคราะหทม D-glucose เปนสารตง
ตน ดงแผนภาพท 1
CHO
H OHHO H
H OHH OH
CH2OH
CHOH OH
HO HH OHH OH
COOH
O
HO OH
CO
OH
CH2OH
H
H
CH2OHHHOOHHHHO
COOHHHO
OOH OH
C
O
OH
CH2OH
H
H
H H
L-ascorbic acidvitamin C
(1)
tautomer ization
D-glucose D-glucoronic acid L-gulonic acid L-gulonolactone
(2) (3)
(4)
(5)(G)
แผนภาพท 1 กระบวนการชวสงเคราะหของวตามนซ
18.1 (2 คะแนน) ปฏกรยาในขนท (1) – (4) ของกระบวนการชวสงเคราะห จดเปนปฏกรยาประเภท
การแทนท การขจด การเตม ออกซเดชน หรอรดกชน ทงนปฏกรยาบางขนอาจจดไดมากกวา 1
ประเภท
18.2 (0.5 คะแนน) ถาในปฏกรยาขนท (1) เปนการใชสารเคมในหองทดลองแทนปฏกรยาใน
กระบวนการชวสงเคราะห จะไดผลตภณฑทมโครงสรางเปนอยางไร
เนองจากวตามนซเปนสารสาคญจงมการผลตในอตสาหกรรมเพอใหไดปรมาณมาก ซงใช D-glucose จาก
ธรรมชาตเปนสารตงตน และใชปฏกรยาเคมสงเคราะหเปนสวนใหญ โดยทบางขนตอนใชเชอ
Acetobacter suboxydans รวมดวย ดงแผนภาพท 2
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
19
CH3OH/H+
H3O+/∆
CHOH OH
HO HH OHH OH
CH2OH
O
HO OH
CO
OH
CH2OH
H
H
/H+D-glucose
(A)D-glucitol
(B)L-sorbose C6H12O6
(E) 2-keto-L-gulonic acid
C6H10O7
(a)Acetobacter suboxydans
oxidation
cyclization
(b)
(c)
(G)
L-ascorbic acidvitamin C
tautomerization
(d)(e)
(f)
(h)
( ketohexose)H2, Pt
H3CC CH3
O
2
(C)C12H20O6
(D)C12H18O7
(F)C7H12O7
(g)
แผนภาพท 2 กระบวนการสงเคราะหวตามนซในอตสาหกรรม
18.3 (4 คะแนน) เขยนโครงสรางของสาร (A)-(G)
18.4 (0.5 คะแนน) ในกระบวนอตสาหกรรม หากใชปฏกรยาออกซเดชนกบสาร (B) โดยตรง (โดยไม
ผานการทาปฏกรยาในขน (c) และ (e)) จะไดสารทมโครงสรางอยางไร
18.5 (0.5 คะแนน) ในขน (b) ของกระบวนการอตสาหกรรม Acetobacter suboxydans มหนาทและ
ความจาเพาะอยางไร
18.6 (0.5 คะแนน) ปฏกรยาในขน (b) มการเปลยนคอนฟกเรชนจาก D เปน L ไดอยางไร
18.7 (0.5 คะแนน) เขยนกลไกปฏกรยา tautomerization ในขน (h)
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
20
โจทยขอท 19 (4.5 คะแนน)
Apoptolidin เปนสารทยบย งการเกดเนองอก มโครงสรางดงแสดง
O
O
OHO
CH3OHO
O
O
O OO
H3CO
OHHO
OH
OHO
HO
OOH
OCH3
Apoptolidin
เมอนาสารนทาปฏกรยากบน าทมสภาวะเปนกรดอยางออน แลวนาสารละลายทไดไปสะเทนใหเปนกลาง
จากนนสกดโดยใชอเทอรเปนตวทาละลาย แยกชนอเทอรและนาออกจากกน แตละชนจะมสารผลตภณฑ
ละลายอยไมเหมอนกน
19.1 (1 คะแนน) เขยนโครงสรางของสารผลตภณฑทถกสกดอยในชนอเทอร
19.2 (1.5 คะแนน) เขยนโครงสรางของสารผลตภณฑทละลายอยในชนนา
19.3 (1 คะแนน) เมอเปรยบเทยบสารผลตภณฑทละลายอยในชนนา สารใดทละลายนาไดดทสด เพราะ
เหตใด และ เมออยในสภาวะสมดลจะมโครงสรางเปนอยางไรไดบาง
19.4 (1 คะแนน) ถานาเอาสารทละลายในชนน าไดดทสด 1 โมล มาทาปฏกรยากบกรดเปอรไอโอดก
(HIO4) ทมากเกนพอ จะใหผลตภณฑทมโครงสรางอยางไรบาง และอยางละกโมล
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
21
โจทยขอท 20 (7 คะแนน)
นาโนเปปไทดทมชอวา Bradykinin ทาใหเกดความเจบปวดอยางรนแรง เกดขนไดเมอรางกายตอบสนอง
ตอพษทไดรบจากเหลกไนของแมลงทมพษ เชน ตวตอ หรอผง การหาโครงสรางของนาโนเปปไทดทาตาม
ขนตอนตาง ๆ ดงน
(1) นา Bradykinin 1 โมล มาทาปฏกรยาไฮโดรลซสอยางสมบรณ ไดกรดอะมโนชนดตางๆ ในจานวน
โมลตอไปน (ตวยอในวงเลบใชแทนชอเตมของกรดอะมโน)
Arginine (Arg) 2 โมล Glycine (Gly) 1 โมล Proline (Pro) 3 โมล
Phenylalanine (Phe) 2 โมล Serine (Ser) 1 โมล
(2) นา Bradykinin มาทาปฏกรยากบ Sanger’s reagent แลวตามดวยปฏกรยาไฮโดรลซส จะได Arg
ทมหม 2,4-dinitrophenyl ตดอย
(3) นา Bradykinin ไปทาปฏกรยากบ carboxylpeptidase จะได Arg เกดขนกอน แลวตามดวย Phe 20.1 (1.5 คะแนน) จากขอมล (2) และ (3) ไดขอสรปอยางไร 20.2 (3.5 คะแนน) เมอทาปฏกรยาไฮโดรลซสบางสวนของ bradykinin จะไดสารผสมของเปปไทด
ตางกน 5 ชนด เมอนาแตละชนดไปทาปฏกรยากบ Sanger’s reagent แลวตามดวยปฏกรยา
ไฮโดรลซส จะไดผลดงน
เปปไทดท กรดอะมโนทได กรดอะมโนทไดโดยมหม 2,4-dinitrophenyl ตดอย
1 Pro, Pro Arg
2 Arg, Phe Pro
3 Gly Pro
4 Ser, Phe Gly
5 Ser Phe
เปปไทดแตละชนด มลาดบกรดอะมโนทเปนไปไดทงหมดอยางไร
20.3 (2 คะแนน) ลาดบของกรดอะมโนทอยในสาร bradykinin เปนอยางไร หมายเหต การเขยนลาดบกรดอะมโนในเปปไทดใหเขยนชอยอของกรดอะมโนตอกนดวยขดและทปลาย
ใหระบหมอะมโนอสระและหมคารบอกซลอสระดวย
การแขงขนเคมโอลมปกระดบชาต ครงท 6
เลขประจาตวสอบ 1501
22
VIIIA
IA
IIA
1 1.0
H hydrogen
IIIVA
IVA
VA
VIA
VIIA
2 4.0
He helium
3 6.9
Li lithium
4 9.0
Be beryllium
Transition Elements
5 10.8
B boron
6 12.0
C carbon
7 14.0
N nitrogen
8 16.0
O oxygen
9 19.0
F fluorine
10 20.2
Ne neon
11 23.0
Na sodium
12 24.3
Mg magnesium
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
VIIIB
IB
IIB
13 27.0
Al aluminum
14 28.1
Si silicon
15 31.0
P phosphorus
16 32.1
S sulfur
17 35.5
Cl chlorine
18 39.9
Ar argon
19 39.1
K potassium
20 40.1
Ca calcium
21 45.0
Sc scandium
22 47.9
Ti titanium
23 50.9
V vanadium
24 52.0
Cr chromium
25 54.9
Mn manganese
26 55.8
Fe iron
27 58.9
Co cobalt
28 58.7
Ni nickel
29 63.5
Cu copper
30 65.4
Zn zinc
31 69.7
Ga gallium
32 72.6
Ge germanium
33 74.9
As arsenic
34 79.0
Se selenium
35 79.9
Br bromine
36 83.8
Kr krypton
37 85.5
Rb rubidium
38 87.6
Sr strontium
39 88.9
Y yttrium
40 91.2
Zr zirconium
41 92.9
Nb niobium
42 95.9
Mo molybdenum
43 98.9
Tc technetium
44 101.1
Ru ruthenium
45 102.9
Rh rhodium
46 106.4
Pd palladium
47 107.9
Ag silver
48 112.4
Cd cadmium
49 114.8
In indium
50 18.7
Sn tin
51 121.8
Sb antimony
52 127.6
Te tellurium
53 126.9
I iodine
54 131.3
Xe xenon
55 132.9
Cs cesium
56 137.3
Ba barium
57-71
*
42 178.5
Hf hafnium
73 180.9
Ta tantalum
74 183.9
W tungsten
75 186.2
Re rhenium
76 190.2
Os osmium
77 192.2
Ir irridium
78 195.1
Pt platinum
79 197.0
Au gold
80 200.6
Hg mercury
81 204.4
Tl thallium
82 207.2
Pb lead
83 209.0
Bi bismuth
84 (209)
Po polonium
85 (210)
At astatine
86 (222)
Rn radon
87 (223)
Fr francium
88 (226)
Ra radium
89-103
#
104 (261)
Rf rutherfordium
105 (262)
Db dubnium
106 (266)
Sg seaborgium
107 (264)
Bh bohrium
108 (269)
Hs hassium
109 (268)
Mt meitnerium
110 (271)
Ds damstadtium
111 (272)
Rg roentgenium
112 (285)
Uub ununbium
113 (284)
Uut ununtrium
114 (289)
Uuq ununquadium
115 (288)
Uup ununpentium
116 (292)
Uuh ununhexium
117 (?)
Uus ununseptium
118 (?)
Uuo ununoxtium
*Lanthanide Series 57 138.9
La lanthanum
58 140.1
Ce cerium
59 140.9
Pr praseodymium
60 144.2
Nd neodymium
61 (145)
Pm promithium
62 150.0
Sm samarium
63 152.0
Eu europium
64 157.3
Gd gadolinium
65 158.9
Tb terbium
66 162.5
Dy dysprosium
67 164.9
Ho holmium
68 167.3
Er erbium
69 168.9
Tm thulium
70 173.0
Yb ytterbium
71 175.0
Lu lutetium
#Actinide Series
89 (227)
Ac actinum
90 232.0
Th thorium
91 231.0
Pa protactinium
92 238.0
U uranium
93 237.0
Np neptunium
94 (244)
Pu plutonium
95 (243)
Am americium
96 (247)
Cm curium
97 (247)
Bk berkelium
98 (251)
Cf californium
99 (254)
Es einsteinium
100 (257)
Fm fermium
101 (258)
Md mendelivium
102 (255)
No nobelium
103 (256)
Lr lawrencium
การแขงขน
เคมโอลมปกระดบชาต
ครงท 6
ตารางธาต
Atomic number
1 1.0
H hydrogen
Atomic mass