已解决试卷 - IIT JEE/ChemSol1996

Q1 - 客观题

理想气体混合物

对于错过这个问题的棘手部分的学生来说，这会非常令人困惑，因为他们会一直在想是否需要将任何东西降至液氦温度才能使其液化。重点是，理想气体假设没有分子间力。无论条件如何，它们根本没有任何 IMF 来使其液化！检查理想气体的假设。

巴尔末系

巴尔末系对应于从某个轨道到 n=2 的能级跃迁。最短波长将是能量跃迁最大的一个 - 自然地，n  ∞

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

如果我们要找到波长，使用 1240/E（E = hc/λ 的简化公式）会更可取。 27419.25 如何找到 cm^-1

一个小提醒

重点是，人们在计算中弄错了。他们可能会使用后一个公式，然后取其倒数 - 这是他们只需要从试卷中插入里德堡常数的值的时候！

这就是这种简单问题的意义所在，那些只是在考试前浏览理论和公式，并幻想数值问题只需要值替换的人会在这种题上苦苦挣扎！以下适用于在轻松环境中学习学校科学的学生。

我个人见过很多很多学生，他们拿着物理/化学教科书开始阅读，甚至跳过最简单的课内练习题！记住，我们跳过这些问题是因为我们不想思考它们，因为思考会让人痛苦，会拖慢你的速度，而你想快速阅读页面。这些就是那些对理解和不理解有滑稽标准的学生。如果他们从一个章节中听到了一些术语，并且对主题有所了解，他们就觉得他们在考试中准备好了这个章节。如果他们从未费心去阅读它，他们会说他们还没有学习它！最后，他们每一次考试的答案都很糟糕。

现在，这不好笑吗？相信我，很多这样的学生都是在 SSC 中取得 90% 以上分数的人，这意味着他们完全有能力学习 HSC。你做选择。为什么你想要阅读物理/化学章节，而你甚至不想思考它？为什么你不想思考它？是因为你不想知道，你在五分钟前读的东西你没有理解吗？

我个人的建议很简单 - 在你开始练习之前，最多给一篇课文读一遍。你学习中最有效的部分是在练习中需要细节时，在教科书中搜索这些细节！

速率常数

只需回忆起阿伦尼乌斯方程式。K = A(e)^(-Ea/RT) 当 T 趋于无穷大时，指数项将趋于 1，得到无限温度下的速率常数值 = A。

RMS 速度之比

RMS 的简单应用 = ${\sqrt {\frac {3RT}{M}}}$

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

注意

顺便说一下，大多数人，包括相对来说比较优秀的学生；在使用 RMS 速度方程式时，都会犯一个小错误，将摩尔质量代入为 g/mol。无论你是否将其转换为 kg/mol，这里都不会有影响（因为我们计算的是一个比值），但在计算绝对值时会产生很大的误差（如果你愿意可以称之为误差，而不是错误！）。

轨道角动量

这是一条很琐碎的信息。轨道角动量为 ${\frac {{\sqrt {\left(l\right)}}\left(l+1\right)h}{2\pi }}$.

(nh/2π) 是角动量。

此时，你可能想要复习一下所有量子数及其意义，包括名称等。这些重要但琐碎的信息对于 JEE 中决定排名的分数非常宝贵。例如，查看 JEE 2008 关于量子数的矩阵匹配问题。由于缺乏复习，很多人做错了。

编辑须知

写一个区分这两个量的说明，并提供令人信服的信息，例如来自维基百科的信息。

编辑可以是任何人 - 你，某个教授，甚至是我，当我空闲的时候。

问题 3 - 关于有机化学

(i) 醇脱水反应机理

对于那些对有机化学有一定了解的人来说，答案是 醇的质子化，然后生成一个 2 级碳正离子。这个中间体立即通过甲基迁移转变为更稳定的 3 级碳正离子。这个碳正离子是通过消除 β 质子生成烯烃的碳正离子。

所给的反应是在酸存在下从醇生成烯烃。更确切地说，它是酸对该醇的脱水反应。

机理很简单，

• 首先醇被质子化，H2O 脱离。
• 然后，由于生成的碳正离子没有亲核试剂与之反应，它会消除一个 β 质子生成烯烃。现在，我们预期的产物是 2,2-二甲基丁-1-烯。

生成的产物并非如此。事实上，得到的实际产物具有与醇不同的碳骨架！这是因为生成的碳正离子是 2 级的。这种特殊的碳骨架允许通过甲基迁移形成更稳定的碳正离子（3 级）。这是重点。

• β 脱质子作用发生在重排后的碳正离子上，我们得到烯烃。

检查点

我们提到过脱质子作用发生是因为碳正离子没有亲核试剂与之反应？但是，其他醇分子中氧上的孤对电子不是亲核试剂吗？它不会与碳正离子反应吗？请你回答这个问题。[提示：查看醇脱水反应的机理，在不同的反应条件下，有两种可能的产物。]

此外，有些人认为根本不会形成 2 级碳正离子！也就是说，它在形成的同时就会重排生成 3 级碳正离子。现在，所传达的逻辑非常明显，无法用更简单的语言解释。关键是，你能想象到上面所说的一切吗？想象一下 SN2 反应中的过渡态机理。

酸性顺序

酸性顺序由共轭碱的稳定性定性地决定。但悲哀的是，很多很多学生甚至不知道共轭酸碱对是什么。不能解离子平衡问题是一回事，不知道基础知识又是另一回事！

取代苯酚的共轭碱在整个分子上都会带负电荷。我们说它是在整个分子上而不是氧原子上，因为阴离子是各种共振结构的共振杂化体，负电荷位于不同的位置。负电荷分散最多的共振杂化体是最稳定的。

警告：- 以下解释提供了从共振杂化体实际讨论中产生的最基本的推理。对于那些学习教材的人来说，它将是有益的。

• 苯酚盐 - 画出共振结构，你会看到负电荷分散在两个邻位，对位和氧原子上。
• 对位甲基苯酚盐 - 画出负电荷在对位氧上的共振结构。负电荷位于与甲基相连的碳原子上，该基团是给电子基团。这个共振结构与未取代的结构相比是不稳定的。因此，它的贡献对共振杂化体的影响较小，意味着共振杂化体具有较小的电荷分散。2<1（酸性）
• 间硝基苯酚盐 - 见下文
• 对硝基苯酚盐 - 在负电荷对位于氧的共振结构中，硝基通过吸电子效应吸电子密度（为什么？那是另一个共振结构！-m 效应），从而稳定了该特定的共振结构。将它与（2）对比，你会发现（4）>（1）>（2）
• 间硝基苯酚盐 - 没有负电荷在间位的共振结构，因此 NO2 不能通过 -m 效应吸电子密度。但由于它的电负性，-I 效应仍然存在，并且比苯酚盐更稳定，尽管较弱。

所以，答案是 (4)>(3)>(1)>(2)

Cannizzaro 反应

事实 - 它是氢负离子转移。仔细注意，转移的是氢负离子，而不是质子！

NCERT 的做法很奇怪，它删除了 Cannizzaro 反应和 Aldol 缩合反应的机理以及其他很多内容。请记住，有机化学是唯一一个对 AIEEE/JEE 的大纲要求比 CBSE 大纲更详细的学科。事实上，对有机化学的表面学习让它变得枯燥乏味，让普通学生感到厌烦！

Cannizzaro 反应的机理是：-

• 氢氧根离子对羰基碳的亲核加成。
• 阴离子通过消除氢负离子和酸性的 H 变为 -ate 阴离子。
• 氢负离子作为亲核试剂对另一个羰基碳进行加成，生成醇。

霍夫曼异腈试验

好吧，这就是答案。这是一个直接的问题！... 即使按照高考标准，这也是一个直接的问题！然而，由于他们要求提供结构，你需要提供键的位置等信息。这是唯一的障碍，但如果你曾经画过氰化物离子的共振结构，这将不是什么大挑战。

问题 5 - 关于离子

电池电势

现在这个，是一个非常非常有趣的问题！简单至极，但对于没有受过训练的头脑来说却非常引人入胜！

有相当多的问题将盐的溶解度与电池电势联系起来。根据经验我可以说，这些问题名声不佳！所以在像 JEE 这样的考试中看到类似问题时会发生什么？信心丧失，还能有什么呢！保持冷静！ JEE 中的难题都是关于常识的。让我们看看为什么。

我们已经得到了 Cu2+/Cu 氧化还原对的标准电池电势，我们需要在 pH 14 时找到它的电池电势。我们要记住，电池电势取决于反应物的浓度，如能斯特方程所示。但是，1 摩尔的氢氧根离子浓度与铜离子的浓度有什么关系呢？一切！氢氧化铜是沉淀物，其沉淀的 Q 值不能超过其 k_SP。换句话说，铜离子和氢氧根离子与氢氧化铜沉淀物处于平衡状态。

在平衡时，根据氢氧化铜的 k_SP，我们得到 pH 14 时铜离子浓度为 10^(-19) M。将这个值代入能斯特方程，就能得到答案。需要进行一些计算，所以你还没有完事，但仍然，你可以庆祝获得 3 分，而这是并非每个人都能在考试条件下获得的！

唯一需要记住的是，该氧化还原半电池中涉及的电子数量为 2，所以在能斯特方程中 n=2。剩下的只是计算。

答案是 -0.22 V

一个小疑问

现在这是我个人的一个疑问。任何学生或老师，只要有答案，都非常欢迎在这里回答！

这个问题要求我们找到 pH 14 时的电池电势。现在我们利用 pH 14 的数据得出结论，铜离子浓度为 10^(-19)。如果我们仔细想想，这个浓度可以是任何低于这个特定值的值，那么我们为什么要用这个特定值来解决问题呢？是关于电池电势的一些假设要求饱和溶液吗？还是一些更为琐碎的东西呢？

关于盐的水解

这又是一个直接的问题。确保你每次做的时候都能做对！

令 h 为水解度，C 为浓度。建立一个反应表，

• 然后平衡常数为 ${\frac {Ch^{2}}{1-h}}$

这等于氰化物离子的 Kb 值，即 10^(-4.7)。请记住，钠离子是水解过程中的旁观离子。哦，对不起，我是否需要提到氰化物离子将与 HCN 处于平衡状态，从而生成氢氧根离子？(我还要为任何傲慢的文字道歉！那只是我本来的写作风格！)

仔细观察这个方程式。分母不能大于 1，所以如果分数约为 1/100000，那仅仅是因为氰化物离子本身的水解度非常小。也就是说，h<<1，或者 1-h 约等于 1。

我们继续进行 Ch² = K_b

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

表达式 Ch 就是水中氢氧根离子的浓度。

只需对方程式取对数。我们得到 $-pOH={\frac {\log C}{2}}{\frac {\log K_{b}}{2}}$

考虑到 pKb 和 logKb 的符号，我们得到 pOH = 2.5，pH = 11.5

让我们笑一笑

这类问题的普遍趋势是指定共轭酸的 pKa 值，在本例中是氰化氢。然后，大多数人被训练通过 K_a 值来解决问题 - 使用 K_b = K_w/K_a。

所以当我看到 JEE 辅导老师匿名（并出版）的这个问题的解决方案时，我并不感到惊讶，他用四个步骤来延长这个简单问题，给出了 pKa、pKb 和 pKw 之间的关系。

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

然后在对数步骤之后，他用 14 - pKb 代替 pKa（并用大约三行来解释这一点）。要意识到他在兜圈子，需要非常敏锐的观察力。

免责声明

我要明确说明，上述部分并非出于不谦虚的目的或优越感。这只是为了让人们意识到，即使是 JEE 特定课程也不能保证优质教育。真正称职的人寥寥无几，而坚持基础并培养开放思想的人就更少了。Kota 的 BCPL 在这方面是最好的之一。请记住，这仅仅是个人观点！

问题 6 - 化学键

碱土金属碳酸盐

这些碳酸盐的稳定性随着碱土金属尺寸的增加而增加。所以，IV < II < III < I。许多来源将此陈述作为事实，但我无法用 Fajans 规则或其他方式解释它。如果你能提供合理的解释，欢迎你在这里在维基教科书上编辑它。

分子的结构

• NF₃ - 与 NH₃ 相同。它是一个四面体，其中一个顶点被孤对电子占据，因此整个分子呈锥形。
• 硝酸根离子 - 中心原子是氮，处于 sp² 杂化状态。一个氧原子通过一个 σ 键和一个 π 键连接；第二个氧原子通过配位键连接，最后一个氧原子带负电荷，通过一个 σ 键连接。
• BF₃ - 当然，sp² 杂化，呈三角形平面结构！
• 水合氢离子 - 三个键对和一个孤对电子，使其与氨相同。也就是说，sp³ 杂化，呈锥形。实际上，水有两个孤对电子。但是，当从水中形成水合氢离子时，氧的一个孤对电子与质子的 1S 轨道共享，形成第三个键对。
• 叠氮酸 - 可能会让你产生类似于氨的结构的错觉 - 但你能想到一个 sp³ 杂化的氢原子吗？考虑下面的结构。此时可能也需要参考三碘阴离子的结构！

答案是 C。

注意

注意，对于没有经过专业训练的学生来说，这些分子看起来都很相似！毫不夸张地说，即使是认真学习的 12 年级学生也无法区分这些相似的分子！杂化理论是一回事，在大量分子上实践它又是另一回事！我在此提及这一点仅仅是为了强调练习是关键！大多数人犯了反复阅读同一本书的错误。为什么不读一遍，然后解决本章末尾的所有问题？或者，为什么不拿一些试卷，搜索特定主题的问题？我在本书中花了很多篇幅来强调，练习可以让学生以更快的速度做出决定！决策可以让学生更快地解决问题，同时在尝试问题时避免矛盾的思想！

碳化钙

水解后，CaC₂ 生成乙炔。这足以说明碳化钙的阴离子部分与乙炔减去两个质子相同。然后答案是 B

三溴化铯

碱金属具有三价阳离子对我来说是一个闻所未闻的说法。三溴阴离子是有可能的，因为我们知道 I₃^- 离子确实存在。我们上面刚刚讨论了它的结构。 B

= Q7 - 有机化学

Q8 - 无机化学

偶极矩

苯是非极性分子，因为分子中所有键偶极矩的矢量和为零。当用一个甲基取代一个氢原子时，所得偶极矩相当于甲烷分子中单个 C-H 偶极矩。利用你现有的向量知识得出这个结论。

在对二氯苯中，所有键矩加起来为零。在邻二氯苯中，只有两个反平行的 C-H 键的键矩抵消。结果略小于两个 C-Cl 键偶极矩在 60^o 时的矢量和。[为什么？不要忘记与 C-Cl 键反平行的 C-H 键！] 类似地，在间二氯苯中，所得偶极矩略小于两个放置在 120^o 的 C-Cl 键偶极矩。

所以，甲苯>苯。换句话说，甲苯>对二氯苯。邻二氯苯>间二氯苯。在间异构体和甲苯中，间异构体具有更高的偶极矩。[为什么？]

B

备注

关于邻位/对位

Q9 - 有机化学

3-乙基-2-戊烯

过氧化物存在下的 HBr。
Br₂/H₂O
OMDM

Q10 - 目标再现

电解

从任何钠盐的水溶液电解中获得钠是不可能的？如果获得钠如此容易，为什么霍尔-赫鲁特法会很重要？S₂O₈^2- 是硫酸根离子的还原产物 - 因此我们无法在阳极获得它。那么 A 就是答案！

注意：- 我们需要在这里给出更好的答案！编辑们，请帮忙！

扩散

坚持基础！我们只需要使用这样一个事实：两种气体扩散速率的比值与摩尔质量比值的平方根成正比！

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

我们将把扩散的相对速率写成 X/(气体所需时间) 的比率，并将其与格雷厄姆定律给出的比率等同起来。

例如，用氧气来检验一下：
${\ce {{\frac {\frac {X}{T_{H}_{2}}}{\frac {X}{T_{O}_{2}}}}={\sqrt {\frac {M_{O}_{2}}{M_{H}_{2}}}}}}$

这给了我们 T_O2 = 20 秒，这是正确的。 答案是 B。这只是一个例子，试题希望你在得到正确答案之前验证所有选项。