IChO 2003 · Theory problem 1
Solubility of thorium iodate
SECTION A: General Chemistry
QUESTION 1
The molar solubility \(s\) (mol dm\(^{-3}\)) of \(\ce{Th(IO3)4}\) as a function of the solubility product \(K_{sp}\) of this sparingly soluble thorium salt is given by the equation:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
Official English text of the problem.
Answers
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). Mark only the box beside (b).
Solution
1. Thorium(IV) iodate dissolves according to
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
The dissolved ions are the thorium(IV) ion, [Th+4], and the iodate ion, [O-]I(=O)=O. The iodate SMILES represents one resonance form; it does not encode the ion’s trigonal pyramidal geometry.
For a molar solubility \(s\), each mole of salt supplies one mole of thorium(IV) ions and four moles of iodate ions. Thus, with concentrations expressed in \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\),
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
Using the concentration form of the solubility product, with the pure solid omitted,
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
Rearranging,
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
which is option (b).
The answers were checked against the official answers published by the organisers.
IChO 2003 · Theorieaufgabe 1
Löslichkeit von Thoriumiodat
ABSCHNITT A: Allgemeine Chemie
FRAGE 1
Die molare Löslichkeit \(s\) (mol dm\(^{-3}\)) von \(\ce{Th(IO3)4}\) als Funktion des Löslichkeitsprodukts \(K_{sp}\) dieses schwer löslichen Thoriumsalzes wird durch folgende Gleichung beschrieben:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
Aufgabentext aus dem offiziellen englischen Text übersetzt.
Antworten
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). Kreuzen Sie nur das Kästchen neben (b) an.
Lösung
1. Thorium(IV)-iodat löst sich gemäß
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
Die gelösten Ionen sind das Thorium(IV)-Ion, [Th+4], und das Iodat-Ion, [O-]I(=O)=O. Die SMILES-Darstellung des Iodats stellt eine mesomere Grenzstruktur dar; sie kodiert nicht die trigonal-pyramidale Geometrie des Ions.
Bei einer molaren Löslichkeit \(s\) liefert jedes Mol Salz ein Mol Thorium(IV)-Ionen und vier Mol Iodat-Ionen. Somit gilt bei Angabe der Konzentrationen in \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\):
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
Mit der konzentrationsbezogenen Form des Löslichkeitsprodukts, in der der reine Feststoff nicht berücksichtigt wird, ergibt sich
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
Durch Umstellen erhält man
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
was Antwortmöglichkeit (b) entspricht.
Die Ergebnisse wurden mit den von den Veranstaltern veröffentlichten offiziellen Ergebnissen abgeglichen.
IChO 2003 · Teori sorusu 1
Toryum iyodatın çözünürlüğü
BÖLÜM A: Genel Kimya
SORU 1
Az çözünen bir toryum tuzu olan \(\ce{Th(IO3)4}\)'ün molar çözünürlüğü \(s\) (mol dm\(^{-3}\)), bu tuzun çözünürlük çarpımı \(K_{sp}\)'nin bir fonksiyonu olarak aşağıdaki bağıntıyla verilir:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
Soru metni resmi İngilizce metinden çevrilmiştir.
Cevaplar
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). Yalnızca (b) seçeneğinin yanındaki kutuyu işaretleyin.
Çözüm
1. Toryum(IV) iyodat aşağıdaki denkleme göre çözünür:
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
Çözünmüş iyonlar, toryum(IV) iyonu, [Th+4], ve iyodat iyonu, [O-]I(=O)=O, şeklindedir. İyodatın SMILES gösterimi bir rezonans yapısını temsil eder; iyonun üçgen piramidal geometrisini kodlamaz.
Molar çözünürlük \(s\) olduğunda, tuzun her bir molü bir mol toryum(IV) iyonu ve dört mol iyodat iyonu sağlar. Dolayısıyla, derişimler \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\) cinsinden ifade edildiğinde,
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
Saf katı ifadeye dahil edilmeden, çözünürlük çarpımının derişimler cinsinden yazılan biçimi kullanıldığında,
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
Yeniden düzenlendiğinde,
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
elde edilir; bu da (b) seçeneğidir.
Sonuçlar, düzenleyicilerin yayımladığı resmi sonuçlarla karşılaştırılarak kontrol edildi.
IChO 2003 · Problema teórico 1
Solubilidad del yodato de torio
SECCIÓN A: Química general
PREGUNTA 1
La solubilidad molar \(s\) (mol dm\(^{-3}\)) de \(\ce{Th(IO3)4}\) en función del producto de solubilidad \(K_{sp}\) de esta sal de torio poco soluble viene dada por la ecuación:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
Enunciado traducido del texto oficial en inglés.
Respuestas
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). Marque únicamente la casilla situada junto a (b).
Solución
1. El yodato de torio(IV) se disuelve según
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
Los iones disueltos son el ion torio(IV), [Th+4], y el ion yodato, [O-]I(=O)=O. La representación SMILES del yodato corresponde a una forma resonante; no codifica la geometría piramidal trigonal del ion.
Para una solubilidad molar \(s\), cada mol de sal aporta un mol de iones torio(IV) y cuatro moles de iones yodato. Por tanto, con las concentraciones expresadas en \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\),
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
Utilizando la expresión del producto de solubilidad en términos de concentraciones, en la que se omite el sólido puro,
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
Despejando,
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
que corresponde a la opción (b).
Los resultados se comprobaron con los resultados oficiales publicados por los organizadores.
IChO 2003 · 理论题 1
碘酸钍的溶解度
A 部分:普通化学
第 1 题
难溶性钍盐 \(\ce{Th(IO3)4}\) 的摩尔溶解度 \(s\)(mol dm\(^{-3}\))与其溶度积 \(K_{sp}\) 的关系由下列方程给出:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
题目译自官方英文原文。
答案
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\)。仅在 (b) 旁的方框内作标记。
解答
1. 碘酸钍(IV) 按下式溶解:
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
溶解产生的离子是钍(IV) 离子 [Th+4] 和碘酸根离子 [O-]I(=O)=O。碘酸根的 SMILES 表示一种共振式;它并未编码该离子的三角锥形几何构型。
当摩尔溶解度为 \(s\) 时,每摩尔盐提供一摩尔钍(IV) 离子和四摩尔碘酸根离子。因此,浓度以 \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\) 表示时,
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
采用溶度积的浓度表达式,并省略纯固体项,得
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
整理得,
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
即为选项 (b)。
结果已与主办方公布的官方答案核对。
IChO 2003 · Теоретическая задача 1
Растворимость иодата тория
РАЗДЕЛ A: Общая химия
ВОПРОС 1
Молярная растворимость \(s\) (моль дм\(^{-3}\)) \(\ce{Th(IO3)4}\) как функция произведения растворимости \(K_{sp}\) этой малорастворимой соли тория задаётся уравнением:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
Условие переведено с официального английского текста.
Ответы
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). Отметьте только поле рядом с (b).
Решение
1. Иодат тория(IV) растворяется согласно уравнению
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
В растворе присутствуют ион тория(IV), [Th+4], и иодат-ион, [O-]I(=O)=O. Запись SMILES для иодат-иона представляет одну из резонансных форм; она не отражает тригонально-пирамидальную геометрию иона.
При молярной растворимости \(s\) каждый моль соли даёт один моль ионов тория(IV) и четыре моля иодат-ионов. Таким образом, если концентрации выражены в \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\),
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
Используя выражение произведения растворимости через концентрации, в которое чистая твёрдая фаза не входит, получаем
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
Преобразуя выражение, получаем
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
что соответствует варианту (b).
Ответы проверены по официальным ответам, опубликованным организаторами.
IChO 2003 · مسألة نظرية 1
ذوبانية يودات الثوريوم
القسم A: الكيمياء العامة
السؤال 1
تُعطى الذوبانية المولارية \(s\) (mol dm\(^{-3}\)) للمركب \(\ce{Th(IO3)4}\) بدلالة حاصل ضرب الذوبانية \(K_{sp}\) لملح الثوريوم الشحيح الذوبان هذا بالمعادلة:
(a) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(b) \(\displaystyle s=(K_{sp}/256)^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(c) \(\displaystyle s=256\,K_{sp}^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(d) \(\displaystyle s=(128\,K_{sp})^{1/4}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(e) \(\displaystyle s=(256\,K_{sp})^{1/5}\qquad\boxed{(\quad)}\)
(f) \(\displaystyle s=(K_{sp}/128)^{1/5}/2\qquad\boxed{(\quad)}\)
نص المسألة مترجم عن النص الإنجليزي الرسمي.
الإجابات
- 1. (b) \(\displaystyle \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}\). ضع علامة في المربع المجاور للخيار (b) فقط.
الحل
1. تذوب يودات الثوريوم(IV) وفقًا للمعادلة
\[ \ce{Th(IO3)4(s) <=> Th^{4+}(aq) + 4IO3^{-}(aq)}. \]
الأيونات الذائبة هي أيون الثوريوم(IV)، [Th+4]، وأيون اليودات، [O-]I(=O)=O. يمثّل ترميز SMILES لليودات إحدى صيغ الرنين؛ ولا يرمّز الشكل الهندسي الهرمي الثلاثي للأيون.
عند ذوبانية مولارية مقدارها \(s\)، يوفّر كل مول من الملح مولًا واحدًا من أيونات الثوريوم(IV) وأربعة مولات من أيونات اليودات. ومن ثم، بالتعبير عن التراكيز بوحدة \(\mathrm{mol\,dm^{-3}}\)،
\[ [\ce{Th^{4+}}]=s, \qquad [\ce{IO3^{-}}]=4s. \]
باستخدام صيغة حاصل ضرب الذوبانية المعتمدة على التراكيز، مع إغفال المادة الصلبة النقية،
\[ K_{sp} =[\ce{Th^{4+}}][\ce{IO3^{-}}]^4 =s(4s)^4 =256s^5. \]
بإعادة الترتيب،
\[ \boxed{s=\left(\frac{K_{sp}}{256}\right)^{1/5}}, \]
وهذا هو الخيار (b).
تمت مراجعة النتائج بمقارنتها بالنتائج الرسمية التي نشرها المنظمون.