已解決試卷 - IIT JEE/ChemSol1996

Q1 - 客觀題

理想氣體混合物

對於錯過這個問題的棘手部分的學生來說，這會非常令人困惑，因為他們會一直在想是否需要將任何東西降至液氦溫度才能使其液化。重點是，理想氣體假設沒有分子間力。無論條件如何，它們根本沒有任何 IMF 來使其液化！檢查理想氣體的假設。

巴爾末系

巴爾末系對應於從某個軌道到 n=2 的能級躍遷。最短波長將是能量躍遷最大的一個 - 自然地，n  ∞

$v=R_{H}\left({\frac {1}{2^{2}}}-{\frac {1}{\infty ^{2}}}\right)={\frac {R_{H}}{4}}$

如果我們要找到波長，使用 1240/E（E = hc/λ 的簡化公式）會更可取。 27419.25 如何找到 cm^-1

一個小提醒

重點是，人們在計算中弄錯了。他們可能會使用後一個公式，然後取其倒數 - 這是他們只需要從試卷中插入裡德堡常數的值的時候！

這就是這種簡單問題的意義所在，那些只是在考試前瀏覽理論和公式，並幻想數值問題只需要值替換的人會在這種題上苦苦掙扎！以下適用於在輕鬆環境中學習學校科學的學生。

我個人見過很多很多學生，他們拿著物理/化學教科書開始閱讀，甚至跳過最簡單的課內練習題！記住，我們跳過這些問題是因為我們不想思考它們，因為思考會讓人痛苦，會拖慢你的速度，而你想快速閱讀頁面。這些就是那些對理解和不理解有滑稽標準的學生。如果他們從一個章節中聽到了一些術語，並且對主題有所瞭解，他們就覺得他們在考試中準備好了這個章節。如果他們從未費心去閱讀它，他們會說他們還沒有學習它！最後，他們每一次考試的答案都很糟糕。

現在，這不好笑嗎？相信我，很多這樣的學生都是在 SSC 中取得 90% 以上分數的人，這意味著他們完全有能力學習 HSC。你做選擇。為什麼你想要閱讀物理/化學章節，而你甚至不想思考它？為什麼你不想思考它？是因為你不想知道，你在五分鐘前讀的東西你沒有理解嗎？

我個人的建議很簡單 - 在你開始練習之前，最多給一篇課文讀一遍。你學習中最有效的部分是在練習中需要細節時，在教科書中搜索這些細節！

速率常數

只需回憶起阿倫尼烏斯方程式。K = A(e)^(-Ea/RT) 當 T 趨於無窮大時，指數項將趨於 1，得到無限溫度下的速率常數值 = A。

RMS 速度之比

RMS 的簡單應用 = ${\sqrt {\frac {3RT}{M}}}$

取比值，所需答案為 ${\sqrt {\frac {M_{\left(oxygen\right)}T_{\left(hydrogen\right)}}{T_{\left(oxygen\right)}M_{\left(hydrogen\right)}}}}=1$

注意

順便說一下，大多數人，包括相對來說比較優秀的學生；在使用 RMS 速度方程式時，都會犯一個小錯誤，將摩爾質量代入為 g/mol。無論你是否將其轉換為 kg/mol，這裡都不會有影響（因為我們計算的是一個比值），但在計算絕對值時會產生很大的誤差（如果你願意可以稱之為誤差，而不是錯誤！）。

軌道角動量

這是一條很瑣碎的資訊。軌道角動量為 ${\frac {{\sqrt {\left(l\right)}}\left(l+1\right)h}{2\pi }}$.

(nh/2π) 是角動量。

此時，你可能想要複習一下所有量子數及其意義，包括名稱等。這些重要但瑣碎的資訊對於 JEE 中決定排名的分數非常寶貴。例如，檢視 JEE 2008 關於量子數的矩陣匹配問題。由於缺乏複習，很多人做錯了。

編輯須知

寫一個區分這兩個量的說明，並提供令人信服的資訊，例如來自維基百科的資訊。

編輯可以是任何人 - 你，某個教授，甚至是我，當我空閒的時候。

問題 3 - 關於有機化學

(i) 醇脫水反應機理

對於那些對有機化學有一定了解的人來說，答案是 醇的質子化，然後生成一個 2 級碳正離子。這個中間體立即透過甲基遷移轉變為更穩定的 3 級碳正離子。這個碳正離子是透過消除 β 質子生成烯烴的碳正離子。

所給的反應是在酸存在下從醇生成烯烴。更確切地說，它是酸對該醇的脫水反應。

機理很簡單，

• 首先醇被質子化，H2O 脫離。
• 然後，由於生成的碳正離子沒有親核試劑與之反應，它會消除一個 β 質子生成烯烴。現在，我們預期的產物是 2,2-二甲基丁-1-烯。

生成的產物並非如此。事實上，得到的實際產物具有與醇不同的碳骨架！這是因為生成的碳正離子是 2 級的。這種特殊的碳骨架允許透過甲基遷移形成更穩定的碳正離子（3 級）。這是重點。

• β 脫質子作用發生在重排後的碳正離子上，我們得到烯烴。

檢查點

我們提到過脫質子作用發生是因為碳正離子沒有親核試劑與之反應？但是，其他醇分子中氧上的孤對電子不是親核試劑嗎？它不會與碳正離子反應嗎？請你回答這個問題。[提示：檢視醇脫水反應的機理，在不同的反應條件下，有兩種可能的產物。]

此外，有些人認為根本不會形成 2 級碳正離子！也就是說，它在形成的同時就會重排生成 3 級碳正離子。現在，所傳達的邏輯非常明顯，無法用更簡單的語言解釋。關鍵是，你能想象到上面所說的一切嗎？想象一下 SN2 反應中的過渡態機理。

酸性順序

酸性順序由共軛鹼的穩定性定性地決定。但悲哀的是，很多很多學生甚至不知道共軛酸鹼對是什麼。不能解離子平衡問題是一回事，不知道基礎知識又是另一回事！

取代苯酚的共軛鹼在整個分子上都會帶負電荷。我們說它是在整個分子上而不是氧原子上，因為陰離子是各種共振結構的共振雜化體，負電荷位於不同的位置。負電荷分散最多的共振雜化體是最穩定的。

警告：- 以下解釋提供了從共振雜化體實際討論中產生的最基本的推理。對於那些學習教材的人來說，它將是有益的。

• 苯酚鹽 - 畫出共振結構，你會看到負電荷分散在兩個鄰位，對位和氧原子上。
• 對位甲基苯酚鹽 - 畫出負電荷在對位氧上的共振結構。負電荷位於與甲基相連的碳原子上，該基團是給電子基團。這個共振結構與未取代的結構相比是不穩定的。因此，它的貢獻對共振雜化體的影響較小，意味著共振雜化體具有較小的電荷分散。2<1（酸性）
• 間硝基苯酚鹽 - 見下文
• 對硝基苯酚鹽 - 在負電荷對位於氧的共振結構中，硝基透過吸電子效應吸電子密度（為什麼？那是另一個共振結構！-m 效應），從而穩定了該特定的共振結構。將它與（2）對比，你會發現（4）>（1）>（2）
• 間硝基苯酚鹽 - 沒有負電荷在間位的共振結構，因此 NO2 不能透過 -m 效應吸電子密度。但由於它的電負性，-I 效應仍然存在，並且比苯酚鹽更穩定，儘管較弱。

所以，答案是 (4)>(3)>(1)>(2)

Cannizzaro 反應

事實 - 它是氫負離子轉移。仔細注意，轉移的是氫負離子，而不是質子！

NCERT 的做法很奇怪，它刪除了 Cannizzaro 反應和 Aldol 縮合反應的機理以及其他很多內容。請記住，有機化學是唯一一個對 AIEEE/JEE 的大綱要求比 CBSE 大綱更詳細的學科。事實上，對有機化學的表面學習讓它變得枯燥乏味，讓普通學生感到厭煩！

Cannizzaro 反應的機理是：-

• 氫氧根離子對羰基碳的親核加成。
• 陰離子透過消除氫負離子和酸性的 H 變為 -ate 陰離子。
• 氫負離子作為親核試劑對另一個羰基碳進行加成，生成醇。

霍夫曼異腈試驗

好吧，這就是答案。這是一個直接的問題！... 即使按照高考標準，這也是一個直接的問題！然而，由於他們要求提供結構，你需要提供鍵的位置等資訊。這是唯一的障礙，但如果你曾經畫過氰化物離子的共振結構，這將不是什麼大挑戰。

問題 5 - 關於離子

電池電勢

現在這個，是一個非常非常有趣的問題！簡單至極，但對於沒有受過訓練的頭腦來說卻非常引人入勝！

有相當多的問題將鹽的溶解度與電池電勢聯絡起來。根據經驗我可以說，這些問題名聲不佳！所以在像 JEE 這樣的考試中看到類似問題時會發生什麼？信心喪失，還能有什麼呢！保持冷靜！ JEE 中的難題都是關於常識的。讓我們看看為什麼。

我們已經得到了 Cu2+/Cu 氧化還原對的標準電池電勢，我們需要在 pH 14 時找到它的電池電勢。我們要記住，電池電勢取決於反應物的濃度，如能斯特方程所示。但是，1 摩爾的氫氧根離子濃度與銅離子的濃度有什麼關係呢？一切！氫氧化銅是沉澱物，其沉澱的 Q 值不能超過其 k_SP。換句話說，銅離子和氫氧根離子與氫氧化銅沉澱物處於平衡狀態。

在平衡時，根據氫氧化銅的 k_SP，我們得到 pH 14 時銅離子濃度為 10^(-19) M。將這個值代入能斯特方程，就能得到答案。需要進行一些計算，所以你還沒有完事，但仍然，你可以慶祝獲得 3 分，而這是並非每個人都能在考試條件下獲得的！

唯一需要記住的是，該氧化還原半電池中涉及的電子數量為 2，所以在能斯特方程中 n=2。剩下的只是計算。

答案是 -0.22 V

一個小疑問

現在這是我個人的一個疑問。任何學生或老師，只要有答案，都非常歡迎在這裡回答！

這個問題要求我們找到 pH 14 時的電池電勢。現在我們利用 pH 14 的資料得出結論，銅離子濃度為 10^(-19)。如果我們仔細想想，這個濃度可以是任何低於這個特定值的值，那麼我們為什麼要用這個特定值來解決問題呢？是關於電池電勢的一些假設要求飽和溶液嗎？還是一些更為瑣碎的東西呢？

關於鹽的水解

這又是一個直接的問題。確保你每次做的時候都能做對！

令 h 為水解度，C 為濃度。建立一個反應表，

• 然後平衡常數為 ${\frac {Ch^{2}}{1-h}}$

這等於氰化物離子的 Kb 值，即 10^(-4.7)。請記住，鈉離子是水解過程中的旁觀離子。哦，對不起，我是否需要提到氰化物離子將與 HCN 處於平衡狀態，從而生成氫氧根離子？(我還要為任何傲慢的文字道歉！那只是我本來的寫作風格！)

仔細觀察這個方程式。分母不能大於 1，所以如果分數約為 1/100000，那僅僅是因為氰化物離子本身的水解度非常小。也就是說，h<<1，或者 1-h 約等於 1。

我們繼續進行 Ch² = K_b

$h={\sqrt {\frac {K_{b}}{C}}}ch={\sqrt {C}}K_{b}$

表示式 Ch 就是水中氫氧根離子的濃度。

只需對方程式取對數。我們得到 $-pOH={\frac {\log C}{2}}{\frac {\log K_{b}}{2}}$

考慮到 pKb 和 logKb 的符號，我們得到 pOH = 2.5，pH = 11.5

讓我們笑一笑

這類問題的普遍趨勢是指定共軛酸的 pKa 值，在本例中是氰化氫。然後，大多數人被訓練透過 K_a 值來解決問題 - 使用 K_b = K_w/K_a。

所以當我看到 JEE 輔導老師匿名（並出版）的這個問題的解決方案時，我並不感到驚訝，他用四個步驟來延長這個簡單問題，給出了 pKa、pKb 和 pKw 之間的關係。

$h={\sqrt {\frac {K_{w}}{CK_{a}}}}$

然後在對數步驟之後，他用 14 - pKb 代替 pKa（並用大約三行來解釋這一點）。要意識到他在兜圈子，需要非常敏銳的觀察力。

免責宣告

我要明確說明，上述部分並非出於不謙虛的目的或優越感。這只是為了讓人們意識到，即使是 JEE 特定課程也不能保證優質教育。真正稱職的人寥寥無幾，而堅持基礎並培養開放思想的人就更少了。Kota 的 BCPL 在這方面是最好的之一。請記住，這僅僅是個人觀點！

問題 6 - 化學鍵

鹼土金屬碳酸鹽

這些碳酸鹽的穩定性隨著鹼土金屬尺寸的增加而增加。所以，IV < II < III < I。許多來源將此陳述作為事實，但我無法用 Fajans 規則或其他方式解釋它。如果你能提供合理的解釋，歡迎你在這裡在華夏公益教科書上編輯它。

分子的結構

• NF₃ - 與 NH₃ 相同。它是一個四面體，其中一個頂點被孤對電子佔據，因此整個分子呈錐形。
• 硝酸根離子 - 中心原子是氮，處於 sp² 雜化狀態。一個氧原子透過一個 σ 鍵和一個 π 鍵連線；第二個氧原子透過配位鍵連線，最後一個氧原子帶負電荷，透過一個 σ 鍵連線。
• BF₃ - 當然，sp² 雜化，呈三角形平面結構！
• 水合氫離子 - 三個鍵對和一個孤對電子，使其與氨相同。也就是說，sp³ 雜化，呈錐形。實際上，水有兩個孤對電子。但是，當從水中形成水合氫離子時，氧的一個孤對電子與質子的 1S 軌道共享，形成第三個鍵對。
• 疊氮酸 - 可能會讓你產生類似於氨的結構的錯覺 - 但你能想到一個 sp³ 雜化的氫原子嗎？考慮下面的結構。此時可能也需要參考三碘陰離子的結構！

答案是 C。

注意

注意，對於沒有經過專業訓練的學生來說，這些分子看起來都很相似！毫不誇張地說，即使是認真學習的 12 年級學生也無法區分這些相似的分子！雜化理論是一回事，在大量分子上實踐它又是另一回事！我在此提及這一點僅僅是為了強調練習是關鍵！大多數人犯了反覆閱讀同一本書的錯誤。為什麼不讀一遍，然後解決本章末尾的所有問題？或者，為什麼不拿一些試卷，搜尋特定主題的問題？我在本書中花了很多篇幅來強調，練習可以讓學生以更快的速度做出決定！決策可以讓學生更快地解決問題，同時在嘗試問題時避免矛盾的思想！

碳化鈣

水解後，CaC₂ 生成乙炔。這足以說明碳化鈣的陰離子部分與乙炔減去兩個質子相同。然後答案是 B

三溴化銫

鹼金屬具有三價陽離子對我來說是一個聞所未聞的說法。三溴陰離子是有可能的，因為我們知道 I₃^- 離子確實存在。我們上面剛剛討論了它的結構。 B

= Q7 - 有機化學

Q8 - 無機化學

偶極矩

苯是非極性分子，因為分子中所有鍵偶極矩的向量和為零。當用一個甲基取代一個氫原子時，所得偶極矩相當於甲烷分子中單個 C-H 偶極矩。利用你現有的向量知識得出這個結論。

在對二氯苯中，所有鍵矩加起來為零。在鄰二氯苯中，只有兩個反平行的 C-H 鍵的鍵矩抵消。結果略小於兩個 C-Cl 鍵偶極矩在 60^o 時的向量和。[為什麼？不要忘記與 C-Cl 鍵反平行的 C-H 鍵！] 類似地，在間二氯苯中，所得偶極矩略小於兩個放置在 120^o 的 C-Cl 鍵偶極矩。

所以，甲苯>苯。換句話說，甲苯>對二氯苯。鄰二氯苯>間二氯苯。在間異構體和甲苯中，間異構體具有更高的偶極矩。[為什麼？]

B

備註

關於鄰位/對位

Q9 - 有機化學

3-乙基-2-戊烯

過氧化物存在下的 HBr。
Br₂/H₂O
OMDM

Q10 - 目標再現

電解

從任何鈉鹽的水溶液電解中獲得鈉是不可能的？如果獲得鈉如此容易，為什麼霍爾-赫魯特法會很重要？S₂O₈^2- 是硫酸根離子的還原產物 - 因此我們無法在陽極獲得它。那麼 A 就是答案！

注意：- 我們需要在這裡給出更好的答案！編輯們，請幫忙！

擴散

堅持基礎！我們只需要使用這樣一個事實：兩種氣體擴散速率的比值與摩爾質量比值的平方根成正比！

$r_{\left(H_{2}\right)}={\frac {VolumeX}{Timetaken}}={\frac {X}{5sec}}$

我們將把擴散的相對速率寫成 X/(氣體所需時間) 的比率，並將其與格雷厄姆定律給出的比率等同起來。

例如，用氧氣來檢驗一下：
${\ce {{\frac {\frac {X}{T_{H}_{2}}}{\frac {X}{T_{O}_{2}}}}={\sqrt {\frac {M_{O}_{2}}{M_{H}_{2}}}}}}$

這給了我們 T_O2 = 20 秒，這是正確的。 答案是 B。這只是一個例子，試題希望你在得到正確答案之前驗證所有選項。