通则
● 本套实验试题共20页。
● 实验开始之前，有15分钟额外时间阅读题目。在此期间，不要开始实验，也不要进行书写、计算。若不守规则将被取消资格。
● 只有“开始(Start)”命令发出之后，才可以开始实验。
● 实验考试时间一共5小时。
● 你可以自主决定实验顺序，但建议从实验1开始。
● 所有结果和答案必须用书写笔写在试卷指定的答题框内，写在答题框外的解答不予评判。
● 不要用铅笔、记号笔书写答案。只能使用所提供的书写笔和计算器。
● 为你提供3页草稿纸。如果草稿纸不够，可以在试卷的背面打草稿。但谨记：写在指定区域之外的解答不予评判。
● 为准确理解题意，可向监考人员要求提供英文原版试卷。
● 若需要离开实验室(去洗手间或者饮水、吃零食)，告知监考老师，他或者她将会跟着你。
● 必须遵守IChO规则中告知的安全条例。若违反规则，监考老师只给一次警告；若再次违反，将被取消实验资格，实验总成绩以0分计。
● 除了特别说明之外，所提供的化学品和实验器皿可以补充或者替换一次。之后每替换一件，将在实验考试的40分中扣去1分。
● 在实验Stop (结束)之前的30分钟，监考人员将给出提醒。
● Stop (结束)命令发出之后，必须立即停止实验工作。磨蹭或者书写1分钟及以上，将导致实验成绩无效。
● Stop (结束)命令发出之后，监考人将会在你的卷子上签名。你和监考人均签名后，把试卷放入所提供的信封中，将试卷连同你的产物、TLC板一并提交，用于成绩评定。
实验条例和安全守则
● 必须穿着实验服并扣上扣子。鞋袜必须完全覆盖脚面和脚跟。
● 在实验室工作时始终佩戴防护镜或眼镜。不要戴隐形眼镜。
● 不许在实验室吃喝。不允许咀嚼口香糖。
● 只能在指定的区域工作。保持你的台面和公共台面整洁。
● 不允许进行未经授权的实验。不允许擅自修改实验。
● 不要用嘴吸移液管。始终使用移液吸球。
● 若实验台和地板上有溢出物和破碎的玻璃器皿，立即清理。
● 废弃物必须妥善处置，以免造成污染和伤害。无害的水溶性或混溶物可以倒入水池。其他实验废弃物必须倒入带标记的有盖容器中。
GHS危险标识的定义
与实验所用材料相关的GHS危险标识(H-短语)在此给出。它们的含义如下。
| Physical hazards H225 Highly flammable liquid and vapour. H226 Flammable liquid and vapour. H228 Flammable solid. H271 May cause fire or explosion; strong oxidizer. H272 May intensify fire; oxidizer. H290 May be corrosive to metals. Health hazards H301 Toxic if swallowed. H302 Harmful if swallowed. H304 May be fatal if swallowed and enters airways. H311 Toxic in contact with skin. H312 Harmful in contact with skin. H314 Causes severe skin burns and eye damage. H315 Causes skin irritation. H317 May cause an allergic skin reaction. H318 Causes serious eye damage. H319 Causes serious eye irritation. H331 Toxic if inhaled. H332 Harmful if inhaled. H333 May be harmful if inhaled. H334 May cause allergy or asthma symptoms or breathing difficulties if inhaled. H335 May cause respiratory irritation. H336 May cause drowsiness or dizziness. H351 Suspected of causing cancer. H361 Suspected of damaging fertility or the unborn child. H371 May cause damage to organs. H372 Causes damage to organs through prolonged or repeated exposure. H373 May cause damage to organs through prolonged or repeated exposure. Environmental hazards H400 Very toxic to aquatic life. H402 Harmful to aquatic life. H410 Very toxic to aquatic life with long lasting effects. H411 Toxic to aquatic life with long lasting effects. H412 Harmful to aquatic life with long lasting effects | 物理危险 H225高度易燃液体和蒸气。 H226易燃液体和蒸气。 H228易燃固体。 H271可能引起火灾或爆炸；强氧化剂。 H272可能会加剧火势；氧化剂。 H290可能腐蚀金属。 健康危害 H301吞咽会引起中毒。 H302吞咽有害。 H304吞咽并进入呼吸道可能致命。 H311接触皮肤会中毒。 H312接触皮肤有害。 H314造成严重的皮肤灼伤和眼睛损伤。 H315引起皮肤刺激。 H317可能引起皮肤过敏性反应。 H318造成严重的眼损伤。 H319严重刺激眼睛。 H331吸入会中毒。 H332吸入有害。 H333吸入可能有害。 H334若吸入可能导致过敏、哮喘症状或呼吸困难。 H335可能引起呼吸道刺激。 H336可能引起嗜睡或头晕。 H351怀疑致癌。 H361怀疑损害生育能力或伤及孕儿。 H371可能对器官造成伤害。 H372长期或反复接触会对器官造成伤害。 H373长期或反复接触可能对器官造成伤害。 环境危害 H400对水生物毒性极大。 H402对水生物有害。 H410对水生物毒性极大并有长期持续影响。 H411对水生物有毒并具有长期持续影响。 H412对水生物有害并具有长期持续影响。 |
化学品
所有实验均用到：
| 化学品，Chemicals | 标识为，Labelled as | GHS危险标识 GHS hazard statements1 |
| See page 132 for the definition of the GHS hazard statements.(参看第132页关于GHS危险标识的说明。) | ||
| 装在以下容器中的去离子水，Deionized water in: 洗瓶(实验台)，Wash bottle (bench) 塑料瓶(实验台)，Plastic bottle (bench) 塑料桶(通风橱)，Plastic canister (hood) | 水，Water | 无害，Not hazardous |
实验1 (若无特殊注明，均在白色筐中)
| 化学品， Chemicals | 标识为， Labelled as | GHS危险标识 GHS hazard statements1 |
| 乙醇100 cm3，在洗瓶中(实验台) Ethanol, 100 cm3 in wash bottle (bench) | Ethanol | H225, H319 |
| 2-萘乙酮，2-Acetonaphthone: 约0.002 g，置小玻璃瓶中，用作TLC标样 ca. 0.002 g in glass vial, standard for TLC 0.500 g，置小玻璃瓶中；0.500 g in glass vial | Standard A | H302, H315, H319, H335, H411 |
| Reactant A | ||
| 2, 4-二硝基苯肼，0.300 g置小玻璃瓶中，含水33% (w/w) 2, 4-Dinitrophenylhydrazine, containing 33% (w/w) of water, 0.300 g in glass vial | DNPH | H228, H302 |
| 漂白剂溶液，13.5 cm3，置棕色玻璃瓶中，含4.7%的NaClO Bleach solution, containing 4.7% of NaClO, 13.5 cm3 in amber glass bottle | Bleach | H290, H314, H400 |
| 乙酸乙酯，15 cm3，置棕色玻璃瓶中 Ethyl acetate, 15 cm3 in amber glass bottle | EtOAc | H225, H319, H336 |
| 展开剂，用于薄层色谱分析，己烷/乙酸乙酯4 : 1 (V/V)，5 cm3置棕色玻璃瓶中 Eluent for thin layer chromatography, hexanes/ethyl acetate 4 : 1 (V/V), 5 cm3 in amber glass bottle | TLC eluent | H225, H304, H315, H336, H4112 |
| 5% Na2CO3水溶液，20 cm3，置塑料瓶中 5% Na2CO3, aqueous solution, 20 cm3 in plastic bottle | 5% Na2CO3 | H319 |
| 20%盐酸溶液，15 cm3，置塑料瓶中 20% HCl, aqueous solution, 15 cm3 in plastic bottle | 20% HCl | H290, H314, H319, H335 and others |
1 See page 132 for the definition of the GHS hazard statements. (参看第132页关于GHS危险标识的说明。)
实验2 (绿色筐中)
| 化学品， Chemicals | 标识为， Labelled as | GHS危险标识 GHS hazard statements1 |
| 8 mmol dm-3鲁米诺的0.4 mol dm-3 NaOH水溶液，50 cm3，置塑料瓶中 8 mmol dm-3 luminol in 0.4 mol dm-3 NaOH aqueous solution, 50 cm3 in plastic bottle | Luminol in NaOH | H290, H315, H319 |
| 2.00 mmol dm-3 CuSO4水溶液，25 cm3，置塑料瓶中 2.00 mmol dm-3 CuSO4 aqueous solution, 25 cm3 in plastic bottle | Cu | Not hazardous |
| 2.00 mol dm-3 H2O2水溶液12 cm3，置小塑料瓶中 2.00 mol dm-3 H2O2 aqueous solution, 12 cm3 in small plastic bottle | H2O2 conc. | H302, H315, H318 |
| 0.100 mol dm-3半胱氨酸盐酸盐溶液，12 cm3，置小塑料瓶中 0.100 mol dm-3 cysteine hydrochloride aqueous solution, 12 cm3 in small plastic bottle | Cys conc. | Not hazardous |
| 50 cm3水，置塑料瓶中 Water, 50 cm3 in plastic bottle | Water | Not hazardous |
2 The GHS hazard statements for hexanes.
实验3 (若无特殊注明，均在灰色筐中)
| 化学品，Chemicals | 标识为， Labelled as | GHS危险标识 GHS hazard statements1 |
| 400 cm3矿泉水样品，置塑料瓶中(实验台) Sample of mineral water, 400 cm3 in plastic bottle (bench) | Sample | Not hazardous |
| 3 mol dm-3 NH4Cl / 3 mol dm-3 NH3溶液15 cm3，置塑料瓶中 3 mol dm-3 NH4Cl / 3 mol dm-3 NH3 solution in water, 15 cm3 in plastic bottle | Buffer | H302, H319, H314, H400 |
| NaCl固体10 g，塑料瓶中 NaCl, solid, 10 g in plastic bottle | NaCl | H319 |
| 铬黑T指示剂，混合物，塑料瓶中 Eriochrome black T, indicator mixture in plastic bottle | EBT | H319 |
| 溴百里酚蓝指示剂，溶液，塑料瓶中 Bromothymol blue, indicator solution in plastic bottle | BTB | H302, H315, H319 |
| 5.965 × 10-3 mol dm-3乙二胺四乙酸二钠标准溶液，200 cm3，塑料瓶中(实验台) 5.965 × 10-3 mol dm-3 disodium ethylenediamine tetraacetate standard solution, 200 cm3 in plastic bottle (bench) | EDTA | H302, H315, H319, H335 |
| 0.2660 mol dm-3 NaOH标准溶液，250 cm3，塑料瓶中(实验台) 0.2660 mol dm-3 NaOH standard solution, 250 cm3 in plastic bottle (bench) | NaOH | H314 |
| 强酸型阳离子交换树脂，经溶胀处理并用去离子水洗涤，H+型，50 cm3，置塑料瓶中 Strong acidic cation exchange resin, in H+ form, 50 cm3 of swollen material washed with deionized water in plastic bottle | Catex | H319 |
用品与仪器设备
用于所有实验(若无说明，均在实验台架子上)
| 共用器材，Shared equipment | 数量，Quantity |
| 纸巾；Paper wipes | 2-4人一盒，1 box for 2-4 |
| 废纸筐(实验台，水池边) Waste paper basket (bench, close to sink) | 4人共用，1 for 4 |
| 丁腈手套(通风橱)，Nitrile gloves (hood) | 每实验室一盒，1 box for lab |
| 个人器材，Personal equipment | |
| 防护眼镜；Safety goggles | 1 |
| 移液管架(实验台)；Pipette stand (bench) | 1 |
| 吸液球；Bulb pipette filler | 1 |
| 100 cm3玻璃烧杯，放有玻璃棒、塑料勺、药匙、镊子、记号笔、铅笔、尺子 Glass beaker, 100 cm3, containing: glass rod, plastic spoon, spatula, tweezers, marker, pencil, ruler | 1 (各一个)，1 (each) |
实验1 (若无特殊注明，均在白色筐中)
| 共用器材，Shared equipment | 数量，Quantity |
| 紫外灯(通风橱)，UV lamp (hood) | 12人公用，1 for up to 12 |
| 真空源(带旋塞的塑料真空软管，实验台) Vacuum source (plastic stopcock with vacuum hose, bench) | 2人共用1套，1 for 2 |
| 个人器材，Personal equipment | |
| 可加热的磁力搅拌器(实验台)：带温度探测器、结晶皿(水浴缸)、金属回形针 Hotplate stirrer (bench) with: Temperature probe, Crystallizing dish, with metallic clip | 1 (each) |
| 铁架台：带有烧瓶夹和冷凝管夹 Laboratory stand (bench) with: Clamp holder with small clamp，Clamp holder with large clamp | 1 (each) |
| 有机废物塑料瓶(实验台) Organic waste plastic bottle (bench) | 1 |
| 带开口的金属环；Open metal ring | 1 |
| 50 cm3圆底烧瓶，带磁子 Round bottom flask, with magnetic stir bar | 1 |
| 10 cm3量筒；Measuring cylinder, 10 cm3 | 1 |
| 回流冷凝管；Reflux condenser | 1 |
| 100 cm3带旋塞的分液漏斗 Separatory funnel, 100 cm3, with stopper | 1 |
| 50 cm3锥形瓶；不带磨口 Erlenmeyer flask without ground joint, 50 cm3 | 1 |
| 25 cm3锥形瓶；不带磨口 Erlenmeyer flask without ground joint, 25 cm3 | 1 |
| 50 cm3锥形瓶；带磨口 Erlenmeyer flask with ground joint, 50 cm3 | 1 |
| 玻璃漏斗；Glass funnel | 1 |
| 100 cm3抽滤瓶；Suction flask, 100 cm3 | 1 |
| 过滤漏斗橡胶连接头；Rubber adapter for filter funnel | 1 |
| 玻璃砂芯漏斗，S2孔隙度(白色标识) Fritted glass filter funnel, porosity S2 (white label) | 1 |
| 玻璃砂芯漏斗，S3孔隙度(橙色标识) Fritted glass filter funnel, porosity S3 (orange label) | 1 |
| 50 cm3玻璃烧杯，盖有培养皿 Glass beaker, 50 cm3, with Petri dish lid | 1 |
| 150 cm3玻璃烧杯；Glass beaker, 150 cm3 | 1 |
| TLC用，5 μL带刻度的毛细管点样器 TLC graduated capillary spotter, 5μL | 3 |
| 5条pH试纸和1个pH比色板，装在塑料自封袋中 Zipped bag with 5 pH indicator strips and 1 pH scale | 1 |
| 2个TLC板，装在塑料自封袋中 Zipped bag with 2 TLC plates | 1 |
| 玻璃滴管；Glass Pasteur pipette | 4 |
| 橡胶吸头；Rubber bulb | 1 |
| 标有参赛号“Student code B”的玻璃小瓶，用于卤仿反应产物 Glass vial labelled Student code B for the product of the haloform reaction | 1 |
| 标有参赛号“Student code C”的玻璃小瓶，用于存放布雷迪反应产物 Glass vial labelled Student code C for the product of the reaction with Brady’s reagent | 1 |
实验2 (若无特殊注明，均在绿色筐中)
| 个人器材，Personal equipment | 数量，Quantity |
| 秒表；Stopwatch | 1 |
| 数字温度计及写有其校准常数的卡片 Digital thermometer and card with its calibration constant | 1 |
| 50 cm3容量瓶；Volumetric flask, 50 cm3 | 1 |
| 5 cm3大肚移液管(实验台，放在移液管架中) Bulb pipette, 5 cm3 (bench, in pipette stand) | 1 |
| 5 cm3吸量管(实验台，放在移液管架中) Graduated pipette, 5 cm3 (bench, in pipette stand) | 3 |
| 1 cm3吸量管(实验台，放在移液管架中) Graduated pipette, 1 cm3 (bench, in pipette stand) | 2 |
| 50 cm3标有H2O2 dil.的塑料瓶，用于盛放稀释后的H2O2溶液 Plastic bottle labelled H2O2 dil. for diluted stock solution of H2O2, 50 cm3 | 1 |
| 50 cm3标有Cys dil.的塑料瓶，用于盛放稀释后的半胱氨酸盐酸盐溶液 Plastic bottle labelled Cys dil. for diluted stock solution cysteine.HCl, 50 cm3 | 1 |
| 15 cm3黑色塑料试管；Black plastic test tube, 15 cm3 | 1 |
| 1.5 cm3无盖塑料离心管；Capless centrifuge tube, 1.5 cm3 | 1 |
| 25 cm3塑料烧杯；Plastic beaker, 25 cm3 | 1 |
| 100 cm3锥形瓶；Erlenmeyer flask, 100 cm3 | 1 |
实验3 (若无特殊注明，均在灰色筐中)
| 个人器材，Personal equipment | 数量，Quantity |
| 铁架台(实验台上)：带有一张白纸、一个滴定管夹、一支25 cm3滴定管 Laboratory stand (bench) with: White sheet of paper, Burette clamp, Burette, 25 cm3 | 1 (each) |
| 50 cm3大肚移液管(实验台，放在移液管架中) Bulb pipette, 50 cm3 (bench, in pipette stand) | 1 |
| 10 cm3大肚移液管(实验台，放在移液管架中) Bulb pipette, 10 cm3 (bench, in pipette stand) | 1 |
| 玻璃漏斗；Glass funnel | 1 |
| 5 cm3量筒；Measuring cylinder, 5 cm3 | 1 |
| 250 cm3滴定瓶(平底) Titration flask (flat bottom flask), 250 cm3 | 2 |
| 250 cm3锥形瓶；Erlenmeyer flask, 250 cm3 | 1 |
| 玻璃砂芯漏斗，S1孔隙度(蓝色标识) Fritted glass filter funnel, porosity S1 (blue label) | 1 |
| 100 cm3玻璃烧杯；Glass beaker, 100 cm3 | 2 |
| 250 cm3玻璃烧杯；Glass beaker, 250 cm3 | 1 |
| 细颈无刻度塑料移液管；Plastic Pasteur pipette, narrow stem, nongraduated | 2 |
| 粗颈带刻度塑料移液管；Plastic Pasteur pipette, thick stem, graduated | 1 |
| 5条pH试纸和1个pH比色板，装在塑料自封袋中 Zipped bag with 5 pH indicator strips and 1 pH scale | 1 |
| 5条吸水纸，装在塑料自封袋中 Zipped bag with 5 absorbing paper strips | 1 |
| 废树脂塑料瓶(实验台) Waste catex plastic bottle (bench) | 1 |
| 实验1 (P1) 占总分的14% | 题目Question | 1.1 | 1.2 | 产率yield | 熔点m.p. | 总分Total |
| 分值Points | 4 | 16 | 20 | 10 | 50 | |
| 得分Score |
实验1 (P1)用漂白剂(Bleach)进行卤仿反应
化学测试反应已经成为一种鉴别未知化合物官能团的手段。在本实验中，你将以2-萘乙酮(A，2-乙酰基萘)为起始原料做两个制备级(preparatory scale)的化学测试反应。
● 卤仿反应是甲基酮的典型转化反应，甲基酮与碱性介质中的次卤酸盐反应生成羧酸(产物B)和卤仿(三卤代甲烷)。
● 布雷迪试剂(2, 4-二硝基苯肼的酸性溶液)与醛或酮的羰基反应生成橙色的腙的沉淀物(产物C)。
P1.1 画出产物B和C的结构式
注意：
● 总分将基于化合物A和B的Rf值(通过提交的TLC板1确定)以及所提交的产物B和C的质量和品质进行判定。
● 产物品质打分将根据TLC和熔点来确定。
● 所提供的次氯酸钠溶液不足以将所有的反应物A转化为产物B。你将用酸碱萃取回收剩余原料A，然后将原料A与布雷迪试剂反应以生成产物C (腙)。得分由产物B和C的总产率来确定。
实验步骤
Ⅰ卤仿反应
(1)打开搅拌器，将转速调节至540 rpm。将温度探头浸入到接近水浴底部，将温度设置为80 ℃。
(2)将0.500 g 2-萘乙酮从标记为反应物A的小瓶中转移到含有搅拌磁子的50 cm3圆底烧杯中。用量筒量取3 cm3乙醇(从洗瓶中取)加入小瓶中，然后用玻璃滴管将小瓶内的溶液完全转移到圆底烧瓶中。
(3)将圆底烧瓶放入热水浴中。装上回流冷凝管(冷凝管不需要通水)，用一个大夹子固定其上面部分，如图1所示。在搅拌条件下使化合物A溶解。
图1
(4)当水浴温度达到75 ℃时，在冷凝管的顶部放置一个小玻璃漏斗，将所有的NaClO溶液(Bleach，漂白剂)缓慢地加入到反应混合物中，然后在75-80 ℃温度区间，将反应混合物加热搅拌60分钟。
(5)停止加热搅拌，稍稍松开上部夹子，将反应烧瓶提升到水浴上方。(警告：只能接触夹子，烧瓶是热的！)让反应混合物冷却15分钟。
Ⅱ处理反应混合物
(1)将分液漏斗放入铁圈中，然后将一个50 cm3不带磨口的锥形瓶放在分液漏斗下面。用玻璃漏斗将冷却后的反应混合物倒入分液漏斗中，用镊子将搅拌磁子从玻璃漏斗中取出。用5 cm3乙酸乙酯(EtOAc)冲洗反应瓶，将洗涤液用玻璃滴管转移到分液漏斗中。
(2)进行萃取，使两相分离。将下层水溶液收集到不带磨口的50 cm3锥形瓶中。使用一个小玻璃漏斗，从分液漏斗的顶部将有机层倒入一个25 cm3的锥形瓶中。保留两相溶液。
(3)用小漏斗将50 cm3锥形瓶中的水相溶液倒回50 cm3的分液漏斗中。另外量取5 cm3乙酸乙酯，重复萃取(参考步骤Ⅱ-2)。将萃取所得的有机相合并到25 cm3锥形瓶中。保留两相溶液。
(4)准备好TLC板，使用前进行检查。未使用的已损坏板可以要求更换，不扣分。用铅笔画出起始线，标记点样位置。将数字1写在一个圆圈中，学生代码写在TLC板的顶部，如图2所示。用2 cm3乙醇(大约充满的1支玻璃滴管)溶解2-萘乙酮(标样A)。标记三个位置点，分别为A、O1和O2。取1 μL (5 μL毛细管的第一格)标样A在A位置点样，将步骤Ⅱ-3中所得的合并有机相在O1位置进行点样。O2位置留给后续点样。
图2
(5)用5 cm3 5%的Na2CO3溶液萃取合并的有机相两次。将水相溶液收集到第一次萃取时没有磨口的50 cm3锥形瓶中，与之前第一次萃取时的水相溶液合并在一起。
(6)用5 cm3去离子水洗涤分液漏斗中的有机相溶液。合并水相溶液。将有机相从分液漏斗顶部倒入50 cm3的带磨口锥形瓶中。取1 μL有机相溶液(O2)，在步骤Ⅱ-4中制备的TLC板上的O2位置进行点样(参考之前的点样方法)。
(7)进行TLC分析。取一个50 cm3烧杯，加入大约2 cm3 TLC展开剂。将TLC板插入盛有展开剂的烧杯中，用培养皿盖住烧杯。让展开剂爬升至接近TLC板顶部边缘约0.5 cm的位置。用镊子取出TLC板，画出展开剂的溶剂前沿，让TLC板风干。将TLC板放在通风橱内的UV灯下，用铅笔画出所有的可见的点。计算反应物A和产物B的Rf值。将TLC板保存在塑料袋中。
注1：产物B可能会在TLC板上拖尾。因此，要避免点样样品过多。
注2：在某些情况下，在有机混合相O1和O2中，可能看到两个极低强度(含量极低)的额外副产物的点。在这种情况下，只计算显示最强点的Rf值。
注3：若有机相O2中仍然包含有起始物A和产物B，则用Na2CO3溶液和水(步骤Ⅱ-5、Ⅱ-6)重复萃取。在这种情况下，重复萃取后，重新提交一块TLC板(板2)，只点标准样A和有机相O2。在板2的圈中标记2，在板的顶部写上学生代码。用新制备的展开剂来展开板2。
P1.2 根据你的点样板，回答以下问题。从板1计算反应物A和产物B的Rf值，保留至小数点后两位。
Ⅲ布雷迪试剂反应
警告：使用手套！布雷迪试剂会沾在皮肤和所有表面！如有沾上，立即用乙醇清洗！必要时可以换手套。
将水浴预热到80 ℃。将一个搅拌磁子放入盛有步骤Ⅱ-6中所得有机相(O2)的50 cm3带磨口的锥形瓶中，加入0.300 g 2, 4-二硝基苯肼(DNPH)。用量筒量取10 cm3乙醇，用乙醇洗涤小玻璃瓶两次(每次5 cm3)，然后用玻璃滴管将含有DNPH的溶液全部转移至带磨口的锥形瓶中。将磨口锥形瓶放入热水浴中，接上用少量乙醇预先冲洗过的回流冷凝管(类似于图1)。
将玻璃漏斗置于冷凝管顶部开口处，加入3 cm3 20% HCl至反应混合物中，在80 ℃下搅拌2分钟，开始形成橙色产物C的细小晶粒。然后，关闭加热搅拌器。将锥形瓶提升到水浴上方。(警告！只接触夹子，锥形瓶是热的。)让反应混合物冷却15分钟，然后将其放入冷水浴(将冷自来水倒入150 cm3的烧杯中得到)中。
Ⅳ产物的分离
(1)测试步骤Ⅱ-6中合并所得水相溶液的pH值。在玻璃棒搅拌下，小心滴加20% HCl溶液使之酸化(需要大约2 cm3 20% HCl溶液)，至最终pH值为2 (用pH试纸检测)。产物B以白色沉淀析出。
(2)用S2孔的玻璃砂芯漏斗(带有白色标记)组装一个真空过滤装置(图3)，用小夹子将其固定在铁架台上。将抽滤瓶连接到真空装置上。将含产物B的悬浊液(步骤Ⅳ-1)倒入玻璃砂芯漏斗中，让固体沉淀下来，然后打开真空阀。警告：在操作阀门之前和之后，告知监考人员！用6 cm3去离子水冲洗固体2次，直到滴下的滤液pH值约为6。继续抽滤5分钟，预干燥产物。断开真空源，用刮刀将白色产品B转移到标有参赛号B (Student Code B)的小玻璃瓶中，然后放在实验台上，敞口干燥。将滤液倒入水槽的下水口中，然后清洗抽滤瓶。
图3
警告：小心操作，不要把玻璃砂芯漏斗的玻璃刮到你的产物中！
(3)与Ⅳ-2类似，用S3孔的玻璃砂芯漏斗(带有橙色标记)组装一个真空过滤装置。将含有产品C (步骤Ⅲ)的悬浊液倒入玻璃砂芯漏斗中，等1分钟，然后打开真空阀。过滤和清洗时，请勿用刮刀搅拌或刮擦固体，否则固体可能会穿过砂芯漏斗。用5 cm3乙醇(共15 cm3)洗涤沉淀三次，直到滤液为中性。继续抽滤5分钟。断开真空源。用刮刀将橙色产物C转移到一个标有参赛号C (Student code C)的小玻璃瓶中，然后放在实验台上，敞口干燥。将滤液收集到有机废液瓶中。
注意：如果产物透过砂芯漏斗，再过滤一次。若产物还是透过，联系监考人员。
监考人员将会收集如下的项目并在答案纸上签名。
● 标有参赛号B和C的玻璃瓶(装有你的产物)。
● 标有参赛号的TLC板，放在自封袋中。
提交的项目：
| 实验2 (P2) 占总分的13% | 题目Question | 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 总分 Total |
| 分值Points | 30 | 30 | 7 | 3 | 4 | 6 | 80 | |
| 得分Score |
实验2 (P2) 发光时钟反应
鲁米诺(Luminol)是一种著名的化学发光剂。在适当的氧化还原催化剂如Cu2+的存在下，鲁米诺可与氧化剂——如最常用的H2O2——反应，所生成的产物中电子处于激发态，其通过发射蓝光释放多余的能量。
这一过程可调制为时钟反应，其中的发光出现在一定的诱导时间之后。若加入半胱氨酸(cysteine)，Cu(Ⅱ)可被还原为Cu(Ⅰ)，并生成Cu(Ⅰ)-半胱氨酸络合物，该络合物不会催化鲁米诺的氧化。然而，这种抑制只是暂时的。H2O2参与驱动的反应循环会导致半胱氨酸逐渐被氧化：
最终，当半胱氨酸被消耗殆尽，Cu(Ⅰ)会被重新氧化为Cu(Ⅱ)，其催化活性恢复。蓝色化学发光的闪现可以指示这一现象。发光闪现所需的时间可以用于研究Cu催化半胱氨酸氧化的速率。
实验步骤
警告：确保你所有的溶液和移液管远离磁力搅拌器的电热板！
合理的温度变化不是问题，因为你的实验结果将基于你报告的实际反应温度来评定。若你的数据是在不同温度下记录的，你不会因此而丢分。然而，你必须避免过热，例如将你的溶液或移液管置于电热板附近。
提示：报告的所有数据应按要求保留有效数字或小数点位数。过多的位数可能会导致正确与错误的结果无法辨识。
实验总体布局
在第Ⅰ部分(Part Ⅰ)，稀释所给的两种储备液。在第Ⅱ部分(Part Ⅱ)，测量两组浓度不同体系(见下表)时钟反应的反应时间。
| 黑色试管中的体积 | 离心管中 | ||||
| H2O | 鲁米诺的NaOH溶液 Luminol in NaOH | 半胱氨酸稀释液 Cys dil. | Cu | H2O2稀释液 H2O2 dil. | |
| 第1组溶液 (set#1) | 3.00 cm3 | 2.50 cm3 | 3.30 cm3 | 0.50 cm3 | 0.70 cm3 |
| 第2组溶液 (set#2) | 3.30 cm3 | 2.50 cm3 | 3.30 cm3 | 0.50 cm3 | 0.40 cm3 |
建议：在开始测量用于成绩评定的数据之前，你可以先试一次，熟悉实验过程。
由于反应速率与温度有关，在所有实验中，都必须尽快测量实际温度，即当你记下蓝光出现所需时间后，马上进行温度测量。
进行数据分析时，每次从温度计读出的数据都必须进行校正：将读数与所给校正常数相加，该常数打印在一个纸片上，置于实验2的用品框中。
然后，与校正温度x ℃对应的反应时间t(x℃)必须转换为25 ℃的反应时间t(25 ℃)。转换为25 ℃反应时间的处理方法是：将t(x ℃)与标准化系数nx→25相乘，即：
t(25 ℃) = nx→25t(x ℃)
不同温度下的标准化系数值nx→25列于本实验最后的表P2中。
Ⅰ储备液的稀释
H2O2 (2.00 mol dm-3)和半胱氨酸(0.100 mol dm-3)为所给储备液，其标签分别为H2O2 conc.和Cys conc.。采用5 cm3大肚移液管和50 cm3容量瓶，分别移取H2O2 conc.、Cys conc.各5 cm3，分别用去离子水将其稀释为50.00 cm3，将稀释后的溶液置于贴有H2O2 dil.和Cys dil.标签的瓶中。
以下步骤中，为量取不同的溶液，每一个吸量管对应一种溶液。5 cm3移液管分别对应鲁米诺的NaOH溶液(Luminol in NaOH)、半胱氨酸稀释液(Cys dil.)和H2O (Water)。1 cm3移液管分别用于Cu (2.00 mmol dm-3)和H2O2稀释液(H2O2 dil.)。
Ⅱ时钟反应步骤
提示：开始做实验前，请全面仔细阅读第Ⅱ部分的内容。
(1)用锥形瓶做支撑，将黑色试管直立于其中。用相应的移液管量取指定体积的H2O、鲁米诺的NaOH溶液(Luminol in NaOH)、半胱氨酸稀释液(Cys dil.)，加入试管。
(2)将小离心管置于小塑料烧杯中，量取指定体积的Cu溶液和H2O2稀释液(H2O2 dil.)，加入小离心管。
(3) 不要拖延，马上将小离心管置于黑色试管中——轻轻放入，不要混合两种溶液！
(4)盖上黑色试管的螺旋帽。确认试管完全密封，因为你将摇晃试管。警告：不要将帽盖拧过头，如果用力过度导致滑扣会引起试管漏液。若发生这种情况，你必须立即请求更换(此处会罚分)。
(5)拿好秒表，设为计时模式。在开始摇晃试管的同时，立即开始计时。在最初的10秒内，必须用力摇晃，以促使两种溶液充分混合。这一点至关重要，不要缩短摇晃时间。
(6)将试管放回锥形瓶，打开盖子，近距离观察试管中的溶液。用手挡住日光会有助于观察。最后，你将看到整个溶液中蓝光闪现。此时，停止计时。
(7)立即将数字式温度计的金属探头插入黑色试管中，待数据稳定(一般为10-30秒)后读取温度。记录反应时间和反应温度。
(8)用镊子将小离心管从黑色试管中取出。每次实验结束后，清空和洗涤两个试管，用纸巾擦干试管。
分析所测得的数据
提示：在滴定中，误差在±0.1 cm3之内；对第1组溶液(set#1)，标准化时间校正值的误差在±2.3 s之内。(若需要，可重复实验；不要求填满所有行。评分时，仅对你认可的值进行评判。)
P2.2 在下表中，记录第2组溶液(set#2)的实验结果，校正温度并计算标准化到25 ℃的反应时间。
提示：此处，对第2组溶液(set#2)，标准化时间校正值的误差在±3.0 s之内。(若需要，可重复实验；不要求填满所有行。评分时，仅对你认可的值进行评判。)
P2.3 根据实验处理过程和储备液浓度(在化学品表和第Ⅰ部分步骤中有数据)，计算两组实验中半胱氨酸、含铜溶液和H2O2溶液的起始浓度。
对P2.1和P2.2，采用你认可的反应时间(t1和t2)，以分钟为单位，计算相应的反应速率(v1和v2)，以半胱氨酸浓度的消耗速率表示(单位：mmol dm-3 min-1)。可假设反应过程中半胱氨酸的消耗速率是常数。
若你没有得到结果，对于第1组溶液(set #1)，数据用11.50；对于第2组溶液(set #2)，数据用5.500。
P2.4 假设速率方程可表示为：
v = k[H2O2]p
利用你的实验数据，计算反应对H2O2的分级数p。写出你的答案，小数点后保留2位。须写出计算过程。
更接近实际的情况中，半胱氨酸消耗速率方程的表达式更为复杂，可采用以下形式：
v = k1[H2O2][Cu] + k2[Cu]
P2.5 采用P2.3的数据，通过线性函数关系求出斜率和截距，分析反应速率v对[H2O2]的依赖关系。写出答案，保留4位有效数字。若你没有得到结果，a和b均取11.50。
P2.6 采用P2.5中的数值，计算速率常数k1和k2。写出你的结果，保留3位有效数字。
表P2 不同温度下测定的反应时间转换为25.0 ℃下的反应时间的标准化系数(nx→25)
| 温度/℃ | Set #1 | Set #2 | 温度/℃ | Set #1 | Set #2 | 温度/℃ | Set #1 | Set #2 |
| 22.0 | 0.8017 | 0.8221 | 25.7 | 1.0536 | 1.0474 | 29.4 | 1.3929 | 1.3424 |
| 22.1 | 0.8076 | 0.8274 | 25.8 | 1.0614 | 1.0543 | 29.5 | 1.4036 | 1.3515 |
| 22.2 | 0.8135 | 0.8328 | 25.9 | 1.0694 | 1.0613 | 29.6 | 1.4143 | 1.3607 |
| 22.3 | 0.8195 | 0.8382 | 26.0 | 1.0774 | 1.0684 | 29.7 | 1.4252 | 1.3700 |
| 22.4 | 0.8255 | 0.8437 | 26.1 | 1.0855 | 1.0755 | 29.8 | 1.4361 | 1.3793 |
| 22.5 | 0.8316 | 0.8492 | 26.2 | 1.0937 | 1.0827 | 29.9 | 1.4471 | 1.3888 |
| 22.6 | 0.8377 | 0.8547 | 26.3 | 1.1019 | 1.0899 | 30.0 | 1.4582 | 1.3983 |
| 22.7 | 0.8438 | 0.8603 | 26.4 | 1.1102 | 1.0972 | 30.1 | 1.4694 | 1.4078 |
| 22.8 | 0.8500 | 0.8659 | 26.5 | 1.1186 | 1.1045 | 30.2 | 1.4807 | 1.4175 |
| 22.9 | 0.8563 | 0.8715 | 26.6 | 1.1270 | 1.1119 | 30.3 | 1.4921 | 1.4272 |
| 23.0 | 0.8626 | 0.8772 | 26.7 | 1.1355 | 1.1194 | 30.4 | 1.5035 | 1.4369 |
| 23.1 | 0.8690 | 0.8829 | 26.8 | 1.1441 | 1.1268 | 30.5 | 1.5151 | 1.4468 |
| 23.2 | 0.8754 | 0.8887 | 26.9 | 1.1527 | 1.1344 | 30.6 | 1.5267 | 1.4567 |
| 23.3 | 0.8818 | 0.8945 | 27.0 | 1.1614 | 1.1420 | 30.7 | 1.5385 | 1.4667 |
| 23.4 | 0.8884 | 0.9004 | 27.1 | 1.1702 | 1.1497 | 30.8 | 1.5503 | 1.4768 |
| 23.5 | 0.8949 | 0.9063 | 27.2 | 1.1790 | 1.1574 | 30.9 | 1.5623 | 1.4869 |
| 23.6 | 0.9015 | 0.9122 | 27.3 | 1.1879 | 1.1651 | 31.0 | 1.5743 | 1.4972 |
| 23.7 | 0.9082 | 0.9182 | 27.4 | 1.1969 | 1.1730 | 31.1 | 1.5865 | 1.5075 |
| 23.8 | 0.9149 | 0.9242 | 27.5 | 1.2060 | 1.1809 | 31.2 | 1.5987 | 1.5179 |
| 23.9 | 0.9217 | 0.9303 | 27.6 | 1.2151 | 1.1888 | 31.3 | 1.6111 | 1.5283 |
| 24.0 | 0.9285 | 0.9364 | 27.7 | 1.2243 | 1.1968 | 31.4 | 1.6235 | 1.5388 |
| 24.1 | 0.9354 | 0.9425 | 27.8 | 1.2336 | 1.2049 | 31.5 | 1.6360 | 1.5495 |
| 24.2 | 0.9424 | 0.9487 | 27.9 | 1.2430 | 1.2130 | 31.6 | 1.6487 | 1.5602 |
| 24.3 | 0.9494 | 0.9550 | 28.0 | 1.2524 | 1.2212 | 31.7 | 1.6614 | 1.5709 |
| 24.4 | 0.9564 | 0.9613 | 28.1 | 1.2619 | 1.2294 | 31.8 | 1.6743 | 1.5818 |
| 24.5 | 0.9636 | 0.9676 | 28.2 | 1.2715 | 1.2377 | 31.9 | 1.6872 | 1.5927 |
| 24.6 | 0.9707 | 0.9740 | 28.3 | 1.2812 | 1.2461 | 32.0 | 1.7003 | 1.6038 |
| 24.7 | 0.9780 | 0.9804 | 28.4 | 1.2909 | 1.2545 | 32.1 | 1.7135 | 1.6149 |
| 24.8 | 0.9852 | 0.9869 | 28.5 | 1.3008 | 1.2630 | 32.2 | 1.7268 | 1.6260 |
| 24.9 | 0.9926 | 0.9934 | 28.6 | 1.3107 | 1.2716 | 32.3 | 1.7402 | 1.6373 |
| 25.0 | 1.0000 | 1.0000 | 28.7 | 1.3207 | 1.2802 | 32.4 | 1.7536 | 1.6487 |
| 25.1 | 1.0075 | 1.0066 | 28.8 | 1.3307 | 1.2889 | 32.5 | 1.7673 | 1.6601 |
| 25.2 | 1.0150 | 1.0133 | 28.9 | 1.3409 | 1.2976 | 32.6 | 1.7810 | 1.6716 |
| 25.3 | 1.0226 | 1.0200 | 29.0 | 1.3511 | 1.3064 | 32.7 | 1.7948 | 1.6833 |
| 25.4 | 1.0302 | 1.0268 | 29.1 | 1.3615 | 1.3153 | 32.8 | 1.8087 | 1.6950 |
| 25.5 | 1.0379 | 1.0336 | 29.2 | 1.3719 | 1.3243 | 32.9 | 1.8228 | 1.7068 |
| 25.6 | 1.0457 | 1.0404 | 29.3 | 1.3823 | 1.3333 | 33.0 | 1.8370 | 1.7186 |
| 实验3 (P3) 占总分的13% | 题目Question | 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.5 | |
| 分值Points | 3 | 20 | 2 | 2 | 16 | ||
| 得分Score | |||||||
| 题目Question | 3.6 | 3.7 | 3.8 | 3.9 | 3.10 | 总分Total | |
| 分值Points | 4 | 20 | 2 | 4 | 2 | 75 | |
| 得分Score |
实验3 (P3)矿泉水的鉴定
在斯洛伐克注册有许多品牌的矿泉水和温泉水。这些具有均衡组分以及天然或人工调节的二氧化碳含量的矿泉水是日常消费品。这些水不含亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氟化物和硫化物，也不含铁和锰。
包装上标注有一些最重要的离子的浓度。
你的任务是鉴定你拿到的矿泉水样品的商标品牌(包含在表P3.1中)。
说明：水样中CO2已除去。
表P3.1 所选取11种斯洛伐克矿泉水中的离子浓度(数据由供应商提供)
| No. | 商标品牌 | 离子浓度(单位：mg dm-3) | ||||||
| Ca2+ | Mg2+ | Na+ | K+ | Cl- | SO42- | HCO3- | ||
| 1 | Kláštorná | 290 | 74 | 71 | 16 | 15 | 89 | 1 341 |
| 2 | Budišská | 200 | 50 | 445 | 50 | 25 | 433 | 1 535 |
| 3 | Baldovská | 378 | 94 | 90 | 0 | 78 | 215 | 1 557 |
| 4 | Santovka | 215 | 67 | 380 | 45 | 177 | 250 | 1 462 |
| 5 | Slatina | 100 | 45 | 166 | 40 | 104 | 168 | 653 |
| 6 | Fatra | 45 | 48 | 550 | 16 | 36 | 111 | 1 693 |
| 7 | Ľubovnianka | 152 | 173 | 174 | 5 | 10 | 20 | 1 739 |
| 8 | Gemerka | 376 | 115 | 85 | 0 | 30 | 257 | 1 532 |
| 9 | Salvator | 473 | 161 | 214 | 30 | 116 | 124 | 2 585 |
| 10 | Brusnianka | 305 | 101 | 187 | 35 | 59 | 774 | 884 |
| 11 | Maxia | 436 | 136 | 107 | 18 | 37 | 379 | 1 715 |
提示：
● 在计算中，使用规定的符号。
● 为你提供的阳离子交换树脂(Catex)，已溶胀并转化为H+型。使用所给粗颈的塑料吸管(thick stem Pasteur pipette)转移树脂。如需要，你可以在树脂中注入更多的去离子水(避免树脂变干)。
● 标准溶液的浓度：
c(NaOH) = 0.2660 mol dm-3 c(EDTA)= 5.965 × 10-3 mol dm-3
实验步骤
(1-a)用吸管移取树脂(catex)，放入量筒至体积为5.00 cm3 (体积V1)。然后使用去离子水将树脂定量转移至滴定瓶中。加入适量的去离子水，使得悬浮体系可以被充分摇晃，且便于观察上层溶液的颜色。
(1-b)加入3-4滴溴百里酚蓝指示剂(BTB)和大约1 g (半药匙)固体NaCl。当NaCl溶解后，用标准氢氧化钠溶液(体积V2)滴定整个悬浮体系，至溶液颜色由黄色变为蓝色。接近滴定终点时，要慢慢加入滴定剂并充分摇晃滴定瓶，以便树脂骨架内的待分析物均可以扩散到溶液中。如有必要，重复实验。
(1-c)滴定结束后，倾析倒出滴定瓶中树脂上方的大部分水溶液，将剩余的树脂悬浮体系转移至废树脂(Waste catex)容器中回收。
P3.1 写出步骤1中发生的所有化学反应方程式。用R-H表示H+型树脂，用HInd表示指示剂。
P3.2 在下表中记录步骤1的实验数据并写出你认可的数值。(不要求填满所有的行。)
P3.3 采用认可的数值V2，计算离子交换体积容量Qv (H+) (单位：mmol cm-3)，示出计算过程。
如果你没算出Qv (H+)值，采用1.40 mmol cm-3进行之后的计算。
(2-a)用量筒量取5.00 cm3溶胀的树脂(体积V3)，定量转移至250 cm3烧杯中。采用移液管移取50.00 cm3你的水样溶液(体积V4)，放入烧杯。不时摇晃混合样品溶液约5分钟。利用锥形瓶支撑玻璃砂芯漏斗以便收集滤液。通过玻璃砂芯漏斗(孔隙度为S1)过滤树脂体系，用去离子水洗涤至pH呈中性(用pH试纸检测)。弃去滤液。
(2-b)利用去离子水将树脂从玻璃砂芯漏斗中定量转移到滴定瓶中。
(2-c)加入3-4滴溴百里酚蓝指示剂(BTB)和大约1 g固体NaCl (半药匙)，用标准氢氧化钠溶液(体积V5)滴定悬浮体系，至溶液颜色从黄色变为蓝色。如有必要，可重复实验。
(2-d)滴定结束后，倾去树脂上方的水溶液，并将剩余的树脂悬浮体系放入废树脂(Waste catex)容器中回收。
P3.4 写出离子交换反应的方程式。一价和二价离子应分别简写为M+和M2+。
P3.5 在下表中记录步骤2中的实验数据并写出你认可的数值。(不要求填满所有的行。)
P3.6 假设溶液中的所有正离子都是M+离子。利用认可的数值V5，计算矿泉水中阳离子的摩尔浓度(计为M+的摩尔浓度)。示出阳离子摩尔浓度c*(M+)的计算过程(单位：mmol dm-3)。
如果你没算出c*(M+)值，采用35.00 mmol dm-3进行之后的计算。
在下一步的络合滴定分析中，确定Ca2+和Mg2+的总浓度(以下称为M2+)。
(3)用移液管移取10.00 cm3(V6)水样溶液，放入滴定瓶，加入约25 cm3去离子水。加入3 cm3缓冲溶液，调节pH。加入适量的铬黑T指示剂(EBT，用药匙顶端取少许)，用标准EDTA溶液滴定，至溶液颜色从酒红色变为蓝色(V7)。
P3.7 在下表中记录步骤3中的实验数据并写出你认可的数值。(不要求填满所有的行。)
P3.8 采用认可的数值V7，计算矿物水中M2+阳离子的摩尔浓度c(M2+)，单位为mmol dm-3。
如果你没算出c(M2+)值，使用15.00 mmol dm-3进行之后的计算。
(4)采用表P3.2中的数据进行接下来的鉴定过程。
表P3.2 实验数据与供应商数据的吻合性
| 矿泉水 | 供应商数据 | 与实验值相匹配 | ||||
| 编号 | 商标品牌 | c(M2+) [mmol dm-3] | c(M+) [mmol dm-3] | 阳离子浓度 c*(M+) [mmol dm-3] | c(M2+)的吻合性 | c*(M+)的吻合性 |
| 实验值 | XXX | XXX | XXX | |||
| 1 | Kláštorná | 10.30 | 3.50 | 24.1 | ||
| 2 | Budišská | 7.06 | 20.63 | 34.7 | ||
| 3 | Baldovská | 13.32 | 3.91 | 30.5 | ||
| 4 | Santovka | 8.13 | 17.67 | 33.9 | ||
| 5 | Slatina | 4.35 | 8.25 | 16.9 | ||
| 6 | Fatra | 3.11 | 24.32 | 30.5 | ||
| 7 | Ľubovnianka | 10.92 | 7.70 | 29.5 | ||
| 8 | Gemerka | 14.13 | 3.70 | 32.0 | ||
| 9 | Salvator | 18.46 | 10.07 | 47.0 | ||
| 10 | Brusnianka | 11.79 | 9.03 | 32.6 | ||
| 11 | Maxia | 16.50 | 5.11 | 38.1 | ||
P3.9 在表P3.2中，写下P3.6和P3.8中所得实验数据，并勾选(√)实验数据c(M2+)和c*(M+)与品牌标记中的数据近似吻合(±10%)的空格。
P3.10根据你的结果，确定你的样品是哪种矿泉水。在矿泉水的参考编号前勾选(√)。
