IB化学2019年真题下载《Chemistry Higher level Paper 2 Wednesday 22 May 2019》

基本信息

科目: 化学（Chemistry）
级别: 国际文凭（IB）高级水平（Higher Level）
考试时间: 2小时15分钟
日期: 2019年5月22日（下午）
语言: 英语（含多语言版权声明）
总分: 90分
页数: 25页（实际内容覆盖至24页）

文件结构

版权声明（Page 1–2）
- 禁止未经授权的复制、存储或商业使用。
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考试信息（Page 2）
- 考生需填写考号（Candidate session number）。
- 考试指令：
  - 使用计算器。
  - 需携带未标注的化学数据手册（Chemistry data booklet）。
  - 答案需写在指定区域。
试题内容（Page 3–24）
- 6道大题，涵盖有机化学、热力学、动力学、电化学、配位化学、酸碱平衡等核心内容。

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试题内容及知识点解析

乙炔（Ethyne）及其反应

(a) 完全燃烧方程：
$2 C_{2} H_{2} + 5 O_{2} \to 4 CO_{2} + 2 H_{2} O$
(b) 结构与性质
- 路易斯结构：H:C:::C:H（碳碳三键）。
- 键长比较：乙炔（C≡C）键长 < 乙烷（C-C），因三键键能更高。
- 液化乙炔气化时克服的作用力：伦敦色散力（分子间作用力）。
(c) 乙炔与水蒸气反应
- 产物B的IUPAC名称：乙醛（CH₃CHO）。
- 焓变计算：利用标准生成焓（ΔHf°）计算反应焓变（ΔH°）。
- 产物稳定性判断：ΔH更负（-213 kJ）的B更稳定。
- 光谱分析（IR和NMR）：
  - IR谱：1720 cm⁻¹处C=O吸收峰。
  - NMR谱：9.8 ppm处醛基质子信号。
(d) 乙醛的合成与性质
- 合成条件：乙醇氧化（K₂Cr₂O₇/H₂SO₄，温和加热）。
- 碳的氧化态：平均为-1（CH₃: -3，CHO: +1）。
- 水溶性：乙醛可与水形成氢键。

一氧化二氮（N₂O）的热分解

反应式：
$2 N_{2} O (g) \to 2 N_{2} (g) + O_{2} (g)$
(a) 压力变化：气体摩尔数增加（2 mol → 3 mol），总压上升。
(b) 碰撞理论：压力降低 → 分子碰撞频率减少 → 反应速率降低。
(c) 速率方程（一级反应）：
- 速率比较：t=2时的速率小于初始速率（[N₂O]减少）。
- 两步机理验证：
  1. $N_{2} O \to N_{2} + O$ （决速步）
  2. $N_{2} O + O \to N_{2} + O_{2}$
(g) 熵变计算：
$Δ S^{\circ} = [2 \times 193 + 205] - [2 \times 220] = + 51 J/K$
- 温度对自发性的影响：ΔG = ΔH - TΔS，ΔH > 0，高温更利于反应自发。

一氧化二氮与臭氧层破坏

(a) 臭氧层的重要性：吸收紫外线（UV-B）。
(b) NO的催化循环：
1. $NO + O_{3} \to NO_{2} + O_{2}$
2. $NO_{2} + O \to NO + O_{2}$
(c) 同位素分析：
- 质谱法（MS）测定¹⁴N:¹⁵N比值。
- N₂O的摩尔质量计算：
  $平均摩尔质量 = 0.98 \times 44 + 0.02 \times 45 = 44.02 g/mol$
(d) N₂O的分子结构：
- 共振结构：表明离域π键（N≡N-O ↔ N=N=O）。
- 杂化类型：中心氮原子为sp杂化。

铼（Rhenium）的化学性质

(a) 同位素符号：（质子数75，中子数110）。
(b) 铼的预测与电沉积：
- 预测依据：元素周期表规律（与锰同族）。
- 电化学沉积：电解含Re³⁺的溶液，石墨作阴极。
(d) ReCl₃的质量百分比计算：
$% Re = 186 + 3 \times 35.5186 \times 100% \approx 63.6%$
(e) 高铼酸根（ReO₄⁻）的氧化还原：
- 半反应配平：
  $ReO_{4 -} + 8 H^{+} + 3 e^{-} \to [Re(OH)_{2}]^{2+} + 2 H_{2} O$
- 能否氧化Fe²⁺：若ReO₄⁻的还原电势 > Fe³⁺/Fe²⁺，则能氧化（需查数据手册）。

碳酸水的平衡体系

(a) 弱酸与强酸的区别：
- 弱酸：部分电离（如CO₂）。
- 强酸：完全电离（如HCl）。
(b) 开瓶后压力变化：平衡（1）左移（Le Chatelier原理）。
(c) pH计算：
$pH = 21 (p K_{a} - log [CO_{2}]) = 21 (6.36 - log 0.200) \approx 3.68$
(d) 缓冲溶液作用：HCO₃⁻消耗H⁺或OH⁻，维持pH稳定。

苯乙烯（Phenylethene）的聚合与反应

(a) 重复单元结构：
$-[CH_{2} -CH(C_{6} H_{5}) -]$
(b) 平衡常数计算：
$Δ G^{\circ} = - RT ln K \Rightarrow K = e^{-Δ G \circ / (RT)} \approx 0.018$
(c) 反应机理对比：
- 相似性：均涉及亲电试剂（NO₂⁺和HBr）。
- 差异性：硝化（亲电取代）vs 溴化（亲电加成）。
(d) 异构现象：
- 主产物（C₆H₅-CHBr-CH₃）：存在对映异构体（手性中心）。
- 次产物（C₆H₅-CH₂-CH₂Br）：构象异构（自由旋转）。

该试卷全面覆盖IB化学高级课程的核心知识点，涵盖有机化学、热力学、动力学、配位化学、电化学及酸碱平衡等领域。题目设计注重理论应用（如Born-Haber循环、光谱分析）、实验设计（如电化学沉积）与综合计算（如熵变、平衡常数）。相较TZ1试卷，TZ2更侧重对同位素分析、铼的化学性质及碳酸水平衡体系的考察，体现命题的多样性与深度。考生需熟练运用数据手册，并具备跨章节知识整合能力，以应对复杂问题的分析与解答。

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