Hóa vô cơ Olympiad hóa học

50 chuyên đề Olympiad Hóa học 2 Hóa vô cơ Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn là bộ sách 50 CHUYÊN ĐỀ OLYMPIAD HÓA HỌC là tuyển tập các câu hỏi trong đề thi Olympiad quốc tế và nhiều quốc.

| Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 50 chuyên đề Olympiad Hóa học Hóa vơ | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn sách 50 CHUYÊN ĐỀ OLYMPIAD HÓA HỌC - tuyển tập câu hỏi đề thi Olympiad quốc tế nhiều quốc gia giới năm gần đây, phân chia chi tiết thành 50 chuyên đề nhỏ Từ cách 15 năm, [cựu] quản trị viên box Hóa học OlympiaVN (nay Tạp chí KEM & website sachhoahoc.xyz) bắt đầu biên soạn tài liệu tương tự, lưu hành nội - gọi Compilation Tuy nhiên, Compilation trước bị giới hạn mặt nội dung (chủ yếu đề thi HSGQG Việt Nam IChO, với đề thi Olympiad khoảng 3, nước), nhân lực thời gian có hạn nên phân chia chuyên mục chưa thực chi tiết, chia thành phần lớn chưa chia nhỏ thành mảng chun đề sâu Chính vậy, năm 20182019, định biên soạn lại sách này, với cập nhật thêm đề thi từ nhiều quốc gia giới (đặc biệt nước có truyền thống Olympiad Hóa học Trung Quốc, Nga nước Soviet cũ, quốc gia khu vực Baltic, ) quan trọng phân chia nội dung chi tiết hơn, với lĩnh vực, 50 chuyên đề - cố gắng bám sát khung chương trình IChO khả Hi vọng rằng, với tuyển tập này, lời đáp cho câu hỏi: "Có đề thi Olympiad Hóa học?" mà nhiều độc giả, đặc biệt bạn học sinh THPT, vốn thường thắc mắc - phần sáng tỏ Lưu ý tuyển tập chọn lọc câu hỏi từ đề thi Olympiad, bạn cần phải có tảng kiến thức tương đối vững Hóa học phổ thơng chun sâu để trước bắt đầu với hành trình chinh phục kiến thức Ngoài ra, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu nên tuyển tập chưa có thống mặt danh pháp, mong bạn bỏ qua cho bất tiện Chúc bạn tìm thấy niềm vui học tập | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Mục lục | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chuyên đề 7: Hydrogen nguyên tố nhóm IA, IIA Bài Một số phương pháp sản xuất hydro công nghiệp xảy sau: 1) CaBr2 + 2H2O 2) 2HBr + Hg 920−1000K → 520 −570K  → 3) HgBr2 + Ca(OH)2 4) HgO 800− 870K  → Ca(OH)2 + 2HBr HgBr2 + H2 370− 420K  → CaBr2 + HgO + H2O Hg + 1/2O2 Sau thời gian phương pháp cũ thay phương pháp đại Phương pháp sử dụng nước làm chất dẫn truyền nhiệt sử dụng hợp chất mangan MnCl 2, Mn3O4 MnO2 với HCl, H2O tạo sản phẩm gồm H2 O2 oxy giải phóng 1170K nhiệt phân MnO Hai phản ứng lại xảy 800 – 870K 370K Viết phản ứng xảy phương pháp | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Trong năm gần đây, hợp chất với hydrogen số nguyên tố nhẹ hệ phức chất chúng quan tâm góc độ làm nguồn hydrogen Các hợp chất A (XYH2) B (XH) vật liệu giải phóng hydrogen tiềm A bị phân hủy nhiệt tạo thành hợp chất rắn C giải phóng khí gây mùi khó chịu D D làm giấy thử pH ẩm chuyển màu xanh A B trộn lẫn để tối ưu tính chất giải phóng hydrogen Các nhà nghiên cứu thấy phản ứng dehydrogen hóa hệ hỗn hợp xảy qua giai đoạn: 2A → C + D (1) D + B → A + H2 (2) C + B → E + H2 (3) Tỉ lệ mol hỗn hợp A:B = 1:2, tác động xúc tác tồn hydrogen bị giải phóng làm khối lượng giảm 10.4 % A, C, D bị thủy phân tạo thành F D G hợp chất lưỡng nguyên tố, chứa X Y, tạo thành anion đẳng điện tử với carbon dioxide G bị phân hủy tạo thành E khí khơng màu, không mùi I Xác định công thức chất A - I | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài X (hàm lượng nguyên tố nặng 98.45 %) tạo thành dạng kết tủa nâu đỏ trộn lẫn dung dịch muối A xanh dương (dạng tinh thể hydrate) với dung dịch acid B nấc chức, có chứa phosphorus Bột màu trắng A tạo thành phản ứng L với iodide C chất lỏng cháy D (khối lượng mol 95.4 gam/mol) Z tạo thành nhanh chóng tương tác trực tiếp E F (tỉ lệ mol 1:1) áp lực E có khống vật olivine, dolomite carnallite L điều chế cách khử nitride ổn định G, chứa 40.20 % nitrogen L dẫn xuất sử dụng phổ biến lĩnh vực Hoá tổng hợp vai trò tác nhân khử mạnh X Y bền bị phân huỷ nhiệt độ 90 oC K H kim loại với số hiệu nguyên tử cạnh nhau, J acid chứa chlorine X, Y, Z, L hợp chất lưỡng nguyên tố thuộc loại 1) Xác định tất hợp chất 2) Viết phương trình phản ứng mơ tả 3) Giải thích X, Y bền nước, Z bị phân huỷ chậm nước, L dễ phản ứng với nước có toả nhiệt mạnh 4) Z có vai trị ngành kĩ thuật lượng thay thế? 5) Vẽ cấu trúc B giải thích B acid nấc | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Với kim loại kiềm: Li, Na, K, Rb, Cs Tính chất sau đây: a) nhiệt độ nóng chảy; b) bán kính ngun tử; c) khối lượng riêng; d) lượng ion hóa thứ - không tăng với tăng số hiệu nguyên tử? Giải thích ngắn gọn | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Khám phá điện bước đột phá quan trọng với ngành Hố học, kéo theo đời điện hoá học, phát nguyên tố mới, … Năm 1807, Humphry Davy thu kim loại A B cách điện phân hợp chất nóng chảy chúng Các đơn chất có hoạt tính mạnh, nên khơng khí, chúng chuyển hố nhanh thành hỗn hợp oxide, peroxide, nitride, carbonate chất khác Phản ứng đốt cháy B không khí tạo thành hợp chất C màu cam (ω(O) = 45%), phản ứng đốt cháy A tạo thành hợp chất H chứa oxygen (ω(O) = 41%), có màu vàng nhạt Hợp chất C H dùng để tái tạo oxygen tàu ngầm tàu vũ trụ Quá trình dựa tương tác C carbon dioxide, tạo thành D oxygen Hoá dung dịch nhận từ phản ứng D với hydrochloric aicd, thu hợp chất E - nguyên liệu đầu công nghiệp, để thu B phản ứng với A Trong cơng nghiệp, phản ứng sau cịn sử dụng nhiều phương pháp điện phân để điều chế B Quá trình diễn cột thép khơng gỉ: E nóng chảy di chuyển xuống dưới, A di chuyển lên Hơi B thăng hoa ngưng tụ phận làm lạnh Trong trình làm lạnh dung dịch thu cách thêm C vào dung dịch nhôm sulfate acid hóa sulfuric acid thu tinh thể không màu F Cho dung dịch F phản ứng với sodium perchlorate, thu kết tủa trắng G, hợp chất tan B 1) Xác định hợp chất A - H, viết phương trình phản ứng theo sơ đồ sau 2) Giải thích nguyên nhân cân chuyển dịch theo chiều tạo thành sản phẩm phản ứng E nóng chảy với A, tạo thành kim loại B Xác định phát biểu Phiếu trả lời Thông thường, hợp chất, A B tồn số oxide hố dương Tuy nhiên, có ví dụ hợp chất phức, kim loại có số oxide hoá âm 10 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 19: Bài tập tổng hợp lí thuyết Bài Một học sinh đọc sách dung dịch Fe2+, Cr(OH)4-, Ni2+, MnO42-, CuCl3- nồng độ xác định, có màu xanh lục Cậu đề nghị giáo viên điều chế dung dịch chứa ion Giáo viên yêu cầu cậu sử dụng nước cất, H2SO4 loãng, ống nghiệm, ống nhựa nhỏ giọt, đĩa trắng công cụ khác - tốt - để xác định chúng Hãy thiết lập quy trình nhận biết cho cậu học sinh Viết phương trình phản ứng ion giải thích tượng 283 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Thành phần nhiên liệu bình phản ứng hạt nhân thay đổi phản ứng phân hạch - chia tách hạt nhân thành hai mảnh với khối lượng xấp xỉ Việc phân tích định tính định lượng nhiên liệu hạt nhân qua sử dụng (SNF) nhiệm vụ quan trọng Dưới giản đồ tách riêng đồng vị Sr, Ba, Cs, Y, Pb, W chứa SNF theo phương pháp lắng đọng: 1) Xác định nguyên tố tương ứng với kí hiệu A - F 2) Viết phương trình phản ứng mơ tả sơ đồ 3) Một loại phản ứng hạt nhân khác phân rã hạt nhân Giản đồ chuỗi phân rã nhiên liệu uranium (các giá trị mũi tên chu kì bán rã [лет = năm]) Bắt đầu từ tạo thành 240Pu, xác định kiểu phân rã giai đoạn chuỗi (kiểu phân rã α, phân rã β, phản ứng (n, γ)) Trong phịng thí nghiệm bị bỏ hoang sau thảm họa nhà máy hạt nhân Chernobyl, ống kín, hút chân không, dán nhãn "PuO 2" nhật kí phịng thí nghiệm tìm thấy, với ghi chép cuối vào ngày 31 tháng Ba, 1986: "Một hỗn hợp đồng vị 239Pu, 240Pu 241 Pu chiết tách từ mẫu SNF, tổng khối lượng Pu phần chiết xác định phương pháp quang phổ (m = 3.0000 gram) Sau đó, Pu(IV) kết tủa hoàn toàn với cupferron (muối ammonium N-nitroso-N-phenylhydroxylamine), lọc tách kết tủa nung nóng để tạo thành Pu(IV) oxide, có khối lượng m = 3.400 gram Để xác định thành phần đồng vị, plutonium oxide từ ống kín cân lại vào ngày tháng Tư, 2011 Khối lượng thu m3 = 3.4008 gram 4) Vẽ công thức cấu tạo plutonium cupferronate 284 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 5) Xác định thành phần đồng vị (% khối lượng) Pu mẫu vào năm 1986, giả sử khơng có tạo thành neutron phản ứng hấp thụ diễn mẫu điều kiện nghiên cứu sau chiết tách Trong hỗn hợp đồng vị tách từ SNF, phần trăm khối lượng 241Pu 240Pu (lần lượt x y) có mối liên hệ theo tỉ lệ kinh nghiệm x = 0.0168y2 Để tính tích lũy sản phẩm trung 241 gian Am, sử dụng công thức: N(241Am) = N0 (241Pu) λPu e-λPut -e-λAmt λ Am − λ Pu ( ) - λ số phân rã phóng xạ, có mối liên hệ với chu kì bán rã theo biểu thức: λT½ = ln2 285 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Cô giáo Bạch Tuyết lấy hóa chất từ phịng thí nghiệm, đưa cho lùn đề nghị họ tiến hành số thí nghiệm Trong dung dịch, ngồi nước ban đầu cịn có chất Tuy nhiên, lùn đầu tiên, không cho phép thêm vào dung dịch chất lỏng (khơng tham gia vào phản ứng), cậu ta điều chế từ trước nhà, từ hai thành phần mang tới trường Với lùn thứ nhất, thứ hai thứ ba, dung dịch khơng có màu dung dịch lùn thứ tư có màu vàng Trong mơ tả số thứ tự dung dịch tương ứng với số thứ tự lùn Khi thêm “đường chì” (lead(II) acetate) vào dung dịch có mùi quen với người (phản ứng 1) Thêm đường chì vào dung dịch có kết tủa trắng giải phóng khí khơng màu (phản ứng 2) Trong thí nghiệm tương tự với dung dịch quan sát kết tủa vàng (phản ứng 4) Khi thêm dung dịch vào dung dịch 2, ban đầu xuất màu hồng, sau thêm tiếp dung dịch quan sát thấy dung dịch màu có bong bóng khí khơng mùi (phản ứng 5) Khi thêm dung dịch vào dung dịch 3, khơng có biến đổi xảy ra, thêm hydrogen peroxide vào hỗn hợp dung dịch chuyển thành màu nâu vàng (phản ứng 6) Khi thêm dung dịch vào dung dịch dung dịch 4, màu vàng dung dịch trở thành màu cam (phản ứng 7) Biết chất dung dịch 2, 3, chứa kim loại kiềm M Hàm lượng (% m) nguyên tố chất cao 15 % so với chất 1) Những chất có dung dịch ban đầu? Viết phương trình phản ứng 2) Hiện tượng xảy nhỏ vài giọt sulfuric acid vào dung dịch (phản ứng 8)? 3) Chú lùn chuẩn bị trước chất lỏng gì? 286 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 287 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 1) EDTA kí hiệu viết tắt tên tiếng Anh ethylenediaminetetraacetic acid, thường tồn dạng muối disodium dihydrate a) Vẽ cấu trúc anion muối disodium EDTA nồng độ cao b) Dung dịch Ca(EDTA)2 dùng để tiêm vào tĩnh mạch nhằm loại bỏ chì thể Viết phương trình phản ứng chất với Pb2+ c) Có thể dùng muối disodium EDTA thay cho Ca(EDTA) để xử lí chì khơng? Tại sao? 2) Ammonia sulfur trioxide phản ứng tạo thành tinh thể có điểm nóng chảy 205 oC, khơng có nước kết tinh Các phân tử tinh thể có trục đối xứng bậc ba, không phân cực Vẽ cấu tạo phân tử, rõ dấu điện tích âm dương 3) Moment từ Na2[Fe(CN)5(NO)] Hãy xác định số oxid hóa nguyên tử sắt Na2[Fe(CN)5(NO)] tác nhân nhận biết S 2- phản ứng tạo thành dung dịch màu tím Viết phương trình phản ứng dạng ion 4) CaSO4·2H2O tan nước tan nhiều HNO (1 mol L-1), HClO4 (1 mol L-1) Viết phương trình phản ứng giải thích hịa tan CaSO4 acid 5) Lấy hai phần bột PbSO4 cho HNO3 (3 mol L-1) HClO4 (3 mol L-1) vào phần, trộn PbSO4 tan hoàn toàn HNO3 khơng tan HClO Giải thích ngắn gọn PbSO tan HNO3 6) X Y hai nguyên tố kề bảng tuần hồn CaCO3 phản ứng với đơn chất X nhiệt độ cao, tạo thành hợp chất B oxide khí B Y phản ứng với tạo thành đơn chất X hợp chất C Thủy phân B tạo thành D Thủy phân C tạo thành E Thủy phân E tạo thành urea Xác định B, C, D, E, X, Y 288 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 1) Ở 195 K, phosphorus trioxide phản ứng với ozone dichloromethane tạo thành P4O18 Vẽ cấu trúc phân tử P4O18 2) CH2SF4 dung môi phân cực chứa phân tử có dạng hình học phù hợp với mơ hình lực đẩy cặp electron hóa trị (VSEPR) Vẽ cấu trúc phân tử CH2SF4 3) Hợp chất ion dạng A2B chứa nguyên tố, có hydrogen nguyên tố thuộc chu kì hai Mỗi ion tạo thành nguyên tố có cấu trúc tứ diện Xác định cơng thức phân tử hợp chất 4) Vào thập niên 1960, nhóm nghiên cứu V.Gutmann cơng bố tổng hợp thành công phân tử tam tố (tạo thành từ nguyên tố) A từ SF4 NH3 A bị oxid hóa AgF2 tạo thành hợp chất tam tố B có điểm sơi 27 o C Độ dài liên kết nguyên tử trung tâm A B với nguyên tử khác gần nhau; phân tử B có trục đối xứng bậc mặt phẳng gương Vẽ cấu trúc A B 5) Thêm hỗn hợp K2Cr2O7 NaCl vào dung dịch sulfuric acid tạo thành hợp chất X (154.9 mol-1) X chất lỏng màu đỏ thẫm, có điểm sơi 117 oC, có mùi khó chịu, cho vào nước tạo thành khói trắng đốt cháy lưu huỳnh Phân tử X có mặt phẳng gương vng góc với Giao điểm hai mặt phẳng gương trục quay bậc Xác định công thức cấu tạo X 289 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Viết phương trình phản ứng xảy theo điều kiện sau: 1) Điều chế công nghiệp boric acid từ ammonium bicarbonate 2) 3) 4) 5) 6) magnesium borax [Mg2B2O4(OH)2] dung dịch nước Chiết plutonium từ nhiên liệu qua sử dụng, Pu 3+ bị oxid hóa thành Pu4+ sodium nitrite acid mạnh Phản ứng NaBH4 với nickel chloride (tỉ lệ mol 2:1) dung dịch nước, tạo thành nickel boride boric acid (tỉ lệ mol 1:3) KMnO4 H2O2 phản ứng KF-HF, tạo thành K 2MnF6, nguyên liệu thô để sản xuất F2 Phản ứng phosphine formaldehyde dung dịch sulfuric acid, sản phẩm muối phosphonium sulfate Nhìn chung, silicon khơng có phản ứng với nước Tuy nhiên, dung dịch kiềm hịa tan lượng silicon định, tạo thành Si(OH) 42- Quá trình gồm hai bước Hãy viết phương trình phản ứng 290 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Hồn thành phương trình phản ứng: 1) Sử dụng ammonia đặc để kiểm tra đường ống chlorine bị rò rỉ 2) Trong môi trường acid, dùng kẽm để khử Cr 2O72- ion, màu dung dịch chuyển từ màu xanh lục xanh da trời, sau lại chuyển thành màu xanh lục 3) Cho hạt kẽm vào dung dịch TiOSO dung dịch chuyển thành màu tím Nhỏ giọt lượng vừa đủ dung dịch CuCl vào để qua đêm, thu kết tủa trắng Viết phương trình dạng ion phản ứng tạo thành kết tủa Tiếp tục nhỏ dung dịch CuCl vào kết tủa biến Viết phương trình dạng ion phản ứng 4) Thêm lượng ammonia với nồng độ phù hợp vào dung dịch zinc sulfate tới dư xảy hai phản ứng Mơ tả ngắn gọn tượng thí nghiệm viết phương trình dạng ion hai phản ứng 5) Na2S2O4.2H2O hóa chất phổ biến quan trọng, dùng để loại Cr(VI) hợp chất chứa sulfur dạng S(IV) nước thải (pH ~ 8) Viết phương trình phản ứng dạng ion 6) Kết quy trình tổng hợp hóa học thường thời gian định áp dụng vào đời sống thường ngày Ví dụ, hợp chất A tổng hợp năm 1929 đến năm 1969 ứng dụng thực tế làm phụ gia kem đánh chất độn đầy A tinh thể ion, tạo thành phản ứng NaF NaPO nóng chảy Hợp chất tan nước, anion bị thủy phân tạo thành fluoride ion ion khác không độc với thể người a) Viết phương trình phản ứng tổng hợp A b) Viết phương phản ứng thủy phân anion A 291 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Hồn thành phương trình phản ứng sau: 1) Đun nóng manganese(III) oxide carbon monoxide tạo thành manganese(II,III) oxide 2) Cho KCN vào dung dịch CuSO4 dư 3) Cr2O3 K3Fe(CN)6 phản ứng dung dịch kiềm 4) Zn(CN)42- phản ứng với formaldehyde dung dịch kiềm 5) Fe(OH)2 bị chuyển thành Fe3O4 nhiệt độ thường điều kiện kị khí 6) Thêm từ từ bột NaNO3 vào NaNH2 nóng chảy, tạo NaN3 (khơng tạo thành nước) 292 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Hồn thành phương trình phản ứng hóa học sau 1) Nhỏ dung dịch Pb(NO3)2 nóng vào dung dịch potassium chromate nóng, tạo thành kết tủa Pb2(OH)2CrO4 2) Thêm bột sắt K2CO3 vào nước thải chứa hydrogen cyanide, tạo thành kết tủa K4Fe(CN)6.3H2O 3) Xử lí dung dịch muối màu đỏ máu với KMnO với phản ứng oxid hóa xảy hồn tồn, tạo thành NO3- CO2 4) Phản ứng Ag2SO4 đơn chất S nước, tạo thành kết tủa Ag 2S (tách ra), dung dịch cịn lại khơng làm nhạt màu nước iodine 293 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 10 Viết phương trình phản ứng theo mơ tả sau (với hệ số tối giản): 1) Silicon nitride, dùng làm vật liệu thiết bị LED, tạo thành phản ứng plasma SiH4 với khí ammonia 2) Một mảnh đồng sáng bóng đặt vào ống nghiệm lớn chứa lượng vừa đủ sulfuric acid đặc đun nhẹ lúc có chất rắn kết tủa khơng có khí Chất rắn hỗn hợp Cu 2S chất màu trắng khác 3) Trong dung dịch 50 oC, đơn chất ruthenium phản ứng với NaBH dư tạo thành sodium hydride Trong phản ứng có kết tủa [Na2B4O5(OH)4·8H2O] 4) Ngun nhân vơ khí nhiên thiên thú vị Các nhà nghiên cứu cho olivine - thành phần lớp vỏ [Trái đất] phản ứng với nước carbon dioxide tạo thành methane Olivine biểu diễn Mg2SiO4 Fe2SiO4, trở thành serpentine [Mg3Si2O5(OH)4] magnetite (sắt từ) sau phản ứng 294 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM ... chí Olympiad Hóa học KEM 50 chuyên đề Olympiad Hóa học Hóa vơ | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn sách 50 CHUYÊN ĐỀ OLYMPIAD HÓA HỌC... thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 20 Sau báo khác biêt tính chất hóa học oxide X mơt nguyên tố oxide Y phổ biến tự nhiên cơng bố, tạp chí “Annales de chimie” (Biên niên sử Hóa học) đề xuất... 700 K 720 K 20 giây Tính lượng hoạt hóa phản ứng trực tiếp (2) 19 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 20 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 12 Các phương trình sau