50 CHUYÊN ĐỀ OLYMPIAD HÓA HỌC (Phần 1). BỘ 4 QUYỂN Q1, 2, 3, 4

50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA50 chuyên đề Olympiad Hóa học phần 1. BỘ 4 QUYỂN Q1 CẤU TẠO CHẤTQ2 HÓA VÔ CƠQ3 NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐỘNG HỌCQ4 PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA

50 chuyên đề Olympiad Hóa học Cấu tạo chất 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 chuyên đề sâu Chính vậy, năm 2018-2019, chúng tơi 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 thông chuyên sâu để trước bắt đầu với hành trình chinh phục kiến thức Ngồi 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 Chuyên đề 1: Nguyên tử - Bảng tuần hoàn Bài Bài Bài Bài 10 Bài 11 Bài 12 Bài 13 Bài 16 Bài 18 Bài 10 19 Bài 11 20 Bài 12 22 Bài 13 24 Chuyên đề 2: Hóa học hạt nhân 27 Bài 27 Bài 28 Bài 31 Bài 34 Bài 36 Bài 37 Bài 39 Bài 41 Bài 43 Bài 10 44 Bài 11 46 Bài 12 48 Bài 13 51 Bài 14 53 Bài 15 54 Bài 16 61 Bài 17 63 Bài 18 66 Bài 19 68 Bài 20 71 Bài 21 74 Bài 22 76 Bài 23 79 Bài 24 82 Bài 25 84 Bài 26 86 Bài 27 87 Chuyên đề 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học 90 Bài 90 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 92 Bài 94 Bài 95 Bài 97 Bài 99 Bài 100 Bài 101 Bài 103 Bài 10 109 Bài 11 111 Bài 12 113 Bài 13 116 Bài 14 118 Bài 15 120 Bài 16 121 Bài 17 123 Bài 19 128 Bài 20 130 Bài 21 132 Bài 22 134 Bài 23 136 Bài 24 137 Bài 26 139 Bài 26 141 Bài 27 143 Bài 28 145 Bài 29 148 Bài 30 150 Bài 31 153 Bài 32 155 Bài 33 157 Bài 34 160 Chuyên đề 4: Hóa lượng tử 163 Bài 163 Bài 168 Bài 170 Bài 172 Bài 174 Bài 177 Bài 179 Bài 184 Chuyên đề 5: Tinh thể 187 Bài 187 Bài 189 Bài 190 Bài 191 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 194 Bài 197 Bài 198 Bài 201 Bài 204 Bài 10 205 Bài 11 206 Bài 12 207 Bài 13 208 Bài 14 209 Bài 15 210 Bài 16 211 Bài 17 215 Bài 18 219 Bài 19 224 Bài 20 225 Bài 21 227 Bài 22 233 Bài 23 234 Bài 24 238 Bài 25 242 Bài 26 244 Bài 27 245 Bài 28 250 Bài 29 253 Bài 30 257 Bài 31 260 Bài 32 267 Bài 33 270 Bài 34 271 Bài 35 274 Bài 36 275 Bài 37 277 Bài 38 278 Bài 39 280 Bài 40 283 Bài 41 285 Bài 42 287 Bài 43 289 Bài 44 293 Bài 45 295 Bài 46 304 Bài 47 306 Bài 48 308 Bài 49 311 Chuyên đề 6: Phức chất 315 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 315 Bài 317 Bài 320 Bài 321 Bài 323 Bài 327 Bài 329 Bài 333 Bài 335 Bài 10 337 Bài 11 338 Bài 12 340 Bài 13 346 Bài 14 349 Bài 15 351 Bài 16 353 Bài 17 355 Bài 18 358 Bài 19 359 Bài 20 362 Bài 21 367 Bài 22 369 Bài 23 371 Bài 24 373 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 1: Nguyên tử - Bảng tuần hoàn Bài 1) Electron 3d1 ứng với giá trị số lượng tử? 2) Ion X3+ có phân lớp electron ngồi 4d1 Viết cấu hình electron ngun tử X cho biết vị trí X bảng tuần hồn ngun tố hóa học (chu kỳ, nhóm A, B)? Electron 4d1 X3+ ứng với giá trị số lượng tử n, l, m ms? 3) Electron cuối nguyên tố A có số lượng tử n = ; m = ; ms = +1/2 Số electron độc thân nguyên tố X trạng thái thuộc phân lớp 4d 5s số electron độc thân A Có nguyên tối X thỏa mãn kiện trên, ngun tố (có thể sử dụng bảng tuần hồn nguyên tố hóa học để trả lời)? Electron ion He+ trạng thái kích thích có giá trị số lượng tử số lượng tử phụ phân lớp chứa electron độc thân nguyên tố X Năng lượng electron He+ lượng electron trạng thái nguyên tử H Xác định xác nguyên tố X Hướng dẫn 1) n= 3, l =2, ml = giá trị: -2; -1; 0; +1; +2 ms = + 1 2 2) Cấu hình electron X: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2 X chu kỳ 5, nhóm IVB 4d1: n = 4, l = 2, m nhận giá trị -2, -1, 0, +1 +2, ms = +1/2 -1/2 Electron cuối nguyên tố A có số lương tử n = 2, m = -1, ms = +1/2 phải electron 2p, có lượng thấp Do đó, A có electron độc thân, nguyên tố thỏa mãn điều kiện gồm: Rb (Z = 37) [Kr]5s1; Y (Z = 39) [Kr]4d15s2; Ag (Z = 47) [Kr]4d105s1; In (Z = 49) [Kr]4d105s25p1; I (Z = 53) [Kr]4d105s25p5 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Theo đề bài, lượng electron nguyên tử H trạng thái lượng electron He+ trạng thái kích thích, ta có: −2.178  10 −18 = −2.178  10 −18 22 n=2 n2 Theo đề bài, phân mức nguyên tố X có electron độc thân có số lượng tử phụ (l) n = 2, nghĩa electron độc thân X phân lớp d Trong số nguyên tử nêu trên, có Ytri thỏa mãn Vậy X Y (Z = 39)[Kr]4d15s2 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 1) Lý thuyết lượng tử dự đoán tồn obitan g ứng với số lượng tử phụ l = a) Cho biết số electron tối đa phân lớp g giải thích b) Nguyên tử có electron phân lớp g thuộc nguyên tố có số hiệu nguyên tử bao nhiêu? 2) Urani có cấu hình electron [Rn] 5f36d17s2 Trong ngun tử urani có electron chưa ghép đơi? Số oxi hố cực đại urani bao nhiêu? 3) Sắp xếp electron có số lượng tử n, l, m, s tương ứng với trường hợp sau theo thứ tự lượng giảm dần: A (2, 1, 1, +1/2) B (1, 0, 0, -1/2) C (4, 1, -1, +1/2) D (4, 2, -1, +1/2) E (3, 2, -1, +1/2) F (4, 0, 0, +1/2) G (2, 1, -1, +1/2) H (3, 1, 0, +1/2) Hướng dẫn 1) a) Phân mức g với l = có 2.4 + = obitan; obitan chứa tối đa electron, số electron tối đa mà phân lớp g có 18 b) Cấu hình electron nguyên tố phải [Rn]7s25f146d107p68s25g1, nghĩa Z = 121 2) Bốn electron không ghép đôi, số oxi hố cao + 3) Electron có lượng thấp electron có giá trị n nhỏ nhất; electron có giá trị n electron có tổng n+l nhỏ có lượng thấp Vậy lượng electron tăng dần theo thứ tự: B < A = G < H < E < F < C < D | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Có thể viết cấu hình electron Ni2+là: Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2] Áp dụng phương pháp gần Slater (Xlâytơ) tính lượng electron Ni2+ với cách viết (theo đơn vị eV) Cách viết phù hợp với thực tế? Tại sao? Hướng dẫn Năng lượng electron phân lớp l có số lượng tử hiệu dụng n* tính theo biểu thức Slater:  = -13,6 x (Z – b)2 /n* (theo eV) Hằng số chắn b số lượng tử n* tính theo quy tắc Slater Áp dụng cho Ni2+ (Z=28, có 26e) ta có: Với cách viết [Ar]3d8:  1s = -13,6 x (28 – 0,3)2/12  2s,2p = -13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7)2/ 22 = = -10435,1 eV - 1934,0 = - 424,0  3s,3p = -13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7)2/32  3d = - 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x – 0,35x7)2/32 E1 =  1s +  2s,2p +  3s,3p +  3d = - 86,1 = - 40423,2 eV Với cách viết [Ar]sd64s2:  1s,  2s,2p,  3s,3p có kết Ngoài ra:  3d = -13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5)2/32 =  4s = - 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35)2/3,72 = - 102,9 - 32,8 Do E2 = - 40417,2 eV E1 thấp (âm) E2, cách viết ứng với trạng thái bền Kết thu phù hợp với thực tế trạng thái ion Ni2+ có cấu hình electron [Ar]3d8 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Các dioxime hợp chất 1,2-dicarbonyl sử dụng phổ biến để xác định nickel nhiều quy trình khác Benzyldioxime (BDO, R1 = R2 = C6H5) tồn dạng đồng phân: 𝛼, 𝛽 𝛾 𝛼-BDO tạo phức chất bền với Ni2+ với tỉ lệ hợp thức 1:2, 𝛾-BDO tạo phức chất khơng bền với tỉ lệ 1:1, cịn 𝛽-BDO không phản ứng với Ni2+ Với dimethylglioxime (DMG, R1 = R2 = CH3), có dạng⁡𝛼 biết tới Các nhà nghiên cứu cho dung dịch, dạng 𝛽 𝛾 bị chuyển vị nhanh thành dạng 𝛼 Phức chất Ni2+ với DMG bền gần khơng tan nước Nó chiết chloroform Phức chất Fe2+ (cũng ion kim loại chuyển tiếp khác) với DMG tan nước Chỉ chiêt sbowir chloroform có mặt pyridine alcohol phân tử khối lớn Nhiều kĩ thuật tách phân tích trọng lượng phức nickel với DMG dựa vào khác biệt tính chất phức chất Xác định cấu trúc 𝛼, 𝛽 𝛾-BDO Đề nghị chế phản ứng chuyển vị 𝛽 𝛾-DMG thành 𝛼-DMG Vẽ cấu trúc phức chất Ni2+ Fe2+ với DMG 95 % tổng lượng nickel chiết vào pha hữu từ 100 mL dung dịch nước với 10 mL dung dịch DMG chloroform Xác định hệ số phân bố nickel điều kiện Tính giá trị pH cực tiểu để chiết 99 % Ni2+ từ dung dịch nước với thể tích dung dịch DMG 0.1 M chloroform Hằng số bền toàn phần phức chất Ni2+ với DMG 𝛽2 = 2.5·1017 Các số acid DMG Ka1 = 2.9·10-11, Ka2 = 9.0·10-13 Hằng số phân bố DMG phức nickel hệ CHCl3-H2O KD,R = 0.11 KD = 2.0·102 481 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Hướng dẫn 1) 2) 3) 4) Hệ số phân bố tỉ lệ nồng độ tổng nickel phase hữu (o) nước (aq): D = co/caq Tỉ lệ chiết R nickel tỉ lệ cuả số mol: R = no/(no + naq) = coVo/(coVo + caqVaq) = 1/(1 + Vaq/DVo) = 0.95, D = 190 5) Kí hiệu nồng độ tổng DMG (H2D) nickel c(R) c(Ni) Hãy bắt đầu với giả định c(R) >> c(Ni), xác điều kiện tỉ lệ chiết đạt giá trị cực đại c(Ni)o = Ni(HD)2 (o) (1) c(Ni)aq = Ni(HD)2  + Ni2+  (2) c(R)o = H2Do + 2Ni(HD)2 o  H2Do (3) c(R)aq = H2D + HD−  + D2−  + Ni (HD )2   H2D + HD−  + D2−  c (R ) = c (R )o + c(R)aq = 0.1 (5) Do thể tích phase Tỉ lệ chiết nickel 482 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM (4) R= c (Ni)o c (Ni) = 0.99 (6) Hệ số phân bố D(Ni) = c (Ni)o c (Ni)aq = 1 −1 R = 99 Hằng số phân bố của phức Ni(HD)2 KD = Ni (HD )2  o = 200 Ni(HD)2  (8) Ni2+  KD =1+ D Ni(HD)2  (9) Ni(HD)2  = 0.98 Ni2+  (10) Sử dụng giá trị biểu thức tính số bền phức chất: 2 = Ni(HD)2  − Ni  HD  HD−  = 2.0  10−9 2+ = 5.0  1017 (12) HD−   H+  H2D = Ka1 (13) HD−   Ka2 D  = H+  (14) 2− (11) Hằng số phân bố dimethylglioxime KDR = H2Do H2D (15) Thay (13) - (15) vào (3) -(4) sau vào (5) tìm biểu thức tính [HD-]: 483 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM HD−  = c(R)  H+  K   + KDR + + a2+   Ka1 H     H+  = 1.3  −3  pH= 2.88 484 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Lịch sử phương pháp sắc kí đạt mốc 100 năm vào năm 2003 Sắc kí kĩ thuật hóa lí dùng để phân tách chất dựa phân bố khác chúng phase động phase tĩnh Sắc kí khí (GC) phương pháp hiệu để phân tách xác định chất dễ bay hơi; khí trơ (H2, Ne, N2) chọn làm phase động qua phase tĩnh có diện tích bề mặt lớn Đặc điểm chất thời gian lưu (tR) Trong thực tế hệ số lưu (k) thường sử dụng khơng phụ thuộc vào độ dài cột sắc kí Hệ số (tR – to)/to, với to thời gian lưu khí mang Các tính chất đặc biệt quan trọng với cột sắc ký hiệu (N) biểu diễn số đĩa lý thuyết (TT3) chiều cao đĩa lý thuyết tương ứng (HETT4) H, với tỉ lệ độ dài cột hiệu Khả phân tách cao ứng với hiệu cột cao Sự phụ thuộc HETT vào tốc độ phase động biểu diễn phương trình van Deemter: H= A + B + CV V Trong đó, A, B/V, C·V là trị số ứng với ba trình độc lập ảnh hưởng đến phân bố mũi sắc ký V tốc độ tuyến tính phase động Các số lưu Kovats, I (xem bảng), thường dùng để định lượng chất; số thông số lưu tương đối Trong trường hợp hai alkane dùng làm chất chuẩn, thời gian lưu chất cao chất lại thấp so với chất cần phân tích x, nghĩa là: k(z) < k(x) < k(z+1) với z số nguyên tử carbon alkane Giá trị Kovats I tính sau : I = 100  lg (k ( x ) ) − lg (k ( z ) ) lg (k(z + 1) − lg (k(z)) Hydrocarb on + 100z Benzen Toluen Naphthale e e ne Cyclohexe ne theoretical tray height of equivalent theoretical tray 485 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Cyclohepte ne I 650 740 1090 620 725 Các kết sau thu phân tách hỗn hợp hydrocarbon (80 oC, tốc độ phase động 60 mL/phút, cột sắc kí dài 5m, đường kính mm) Thành Khí nnnnnCyHz nphần mang C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 CxH2x+2 B CpH2p+2 A C tsoC – – – 68.8 98.5 ? – 124 tR, giây 20 32.5 45 70 120 418 91 200 1) Xác định hydrocarbon A B 2) Ước lượng gần nhiệt độ sôi A 3) Biết tốc độ phase động F1 = 19mL/phút F2 = 50mL/phút hiệu cột 12250 11000 TT Tính tốc độ tối ưu phase động hiệu cột tốc độ Hướng dẫn 1) Sử dụng liệu tR để tìm k tất hydrocarbon: Hydrocarbon nC tR, s k logk tsôi, oC n-C4H10 32.5 0.625 -0204 - n-C5H12 45 1.25 0.097 - n-C6H14 70 2.5 0.3979 68.8 n-C7H16 120 0.6990 98.5 n-CxH2x+2 x 418 20.9 1.2988 ? CyHz - 91 3.55 0.550 - n-CpH2p+2 - 200 9.0 0.954 124 Do giá trị k tăng gấp đơi so với số ngun tử carbon, đó: kn = 0.625  2n−4 lgkn = lg 0.625 + (n − 4)lg2 = 0.301n − 1.408 486 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Với hydrocarbon A, lgk = 1.2988 ta có phương trình: 1.2988 = 0.301x 1.408, tìm x = 9.06 - A n-nonane (n-C9H20) Với B, ta có k = (tR – t0)/t0 = 3.55 lgk, sau tính số Kovach IB theo phương trình cho: IB = 100(lg3.55 - lg2.5)/(lg5 - lg2.5) + 600 = 650.6 So sánh với liệu cho bảng, tìm B benzene 2) Hãy thử tìm mối liên hệ lgk với nhiệt độ sôi: lgk = X + Ytos (X, Y số) Lập hệ phương trình dựa vào liệu hexane heptane: 0.3979 = X + 68.8Y 0.699 = X + 98.5Y Ta có: X = -0.2970; Y = 0.0101 Tìm nhiệt độ sôi A: 1.2988 = -0.2970 + 0.0101tos(A) tos(A) = 158 oC 3) Ftối ưu = 17.5 mL/phút ; Ntối ưu = 13155 TT 487 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Sắc kí khí (gas chromatography, GC) phương pháp hiệu để tách xác định hợp chất dễ bay Phase động sắc kí khí khí mang trơ (như nitrogen, helium, hydrogen), dẫn qua phase tĩnh với diện tích bề mặt lớn Xác định sắc kí khí chủ yếu xác định thơng số lưu (thời gian lưu tR, thời gian lưu [được] hiệu chỉnh tR’, thể tích lưu thể tích lưu hiệu chỉnh - VR, VR’) Trật tự biến đổi thông số lưu theo số nguyên tử carbon nhiệt độ sôi dãy hợp chất hữu đồng đẳng cung cấp sở để xác định chúng Nếu xác định hợp chất thuộc dãy đồng đẳng biết, để xác định nó, cần biết đặc trưng lưu nhiều thành viên [chất] dãy 5) Dựa vào bảng liệu sau, xác định hydrocarbon A nhiệt độ sôi [gần đúng] Bảng Để xác định hợp chất hữu không thuộc dãy đồng đẳng này, có thơng số lưu tương tự - số alkane - thuận tiện sử dụng số lưu Kovats (xem bảng dưới) - số lưu tương đối Trong trường hợp này, hai alkane kề lấy làm chất chuẩn, số tách rửa trước nghiên cứu chất sau: t’R(z) < t’R(x) < t’R(z+1), z số nguyên tử carbon alkane Logarithm số lưu tính cơng thức: 6) Sử dụng liệu Bảng liệu tham chiếu cho số Kovats, xác định hydrocarbon B Một đặc trưng quan trọng cột hiệu nó, đo số đĩa lí thuyết (N), chiều cao tương đương đĩa lí thuyết (height 488 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM equivalent to a theoretical plate, HETP) - H tỉ số độ dài cột với hiệu [số đĩa lí thuyết] Hiệu cột cao khả tách chất lớn chiều cao đĩa nhỏ Trong trường hợp lí tưởng, H đường kính hạt hấp thụ (dp) Sự phụ thuộc HETP vào tốc độ tuyến tính phase động (u) mơ tả phương trình Van Deemter: Trong A, B/u C·u đại lượng khuếch tán xoáy, đại lượng khuếch tán theo chiều dọc đại lượng truyền khối Đại lượng khuếch tán xoáy A phụ thuộc vào cấu trúc chất hấp thụ: A = 2·λ·dp, λ là hệ số nạp cột đồng (thường biến đổi từ 0.1 đến 0.8 tăng theo độ đồng chất nhồi) 7) Để tách hỗn hợp hydrocarbon, cột sắc kí khí dài m đường kính mm sử dụng, kích thước hạt chất hấp thụ 50 μm Tốc độ thể tích dịng phase động F1 = 19 mL/phút F2 = 50 mL/phút, hiệu cột 12.250 11.00 đĩa lí thuyết Tính tộc độ thể tích dịng tối ưu phase động hiệu cột tốc độ Cho cột nhồi hệ số đồng cực tiểu Hướng dẫn 1) Sử dụng liệu bảng 1, tính thời gian lưu hiệu chỉnh logarithm chúng: Từ điều kiện thiết lập liệu bảng, ta tìm thấy mối liên hệ lgt’R với số nguyên tử carbon (nC) phân tử: lgt’R = a + b·nC, a b số phụ thuộc vào điều kiện phân tích nhóm chức dãy đồng đẳng Do đó, tìm số ngun tử carbon hợp chất A cách lấy giải hệ phương trình hai ẩn, ví dụ với C6/C7 489 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Ta có: a = -0.107 b = 0.301 Với hệ số tìm số carbon chất A (n-C9H20) Tương tự trên, thử xác định phụ thuộc logarithm thời gian lưu hiệu chỉnh với nhiệt độ sôi: lgt’R = A + B·tsôi Ta thiết lập hệ phương trình tuyến tính hai ẩn dựa vào liệu với hexane heptane Ta tìm được: A = 1.0052 B = 0.0101 Từ giá trị tìm nhiệt độ sơi [ước lượng] A 157.9 oC 2) Theo liệu Bảng 1, xác định số Kovats cho hợp chất B: Khi so sánh với liệu Bảng 2, ta tìm B benzene 3) Theo phương trình Van Deemter, hiệu cột lớn H nhỏ Lấy vi phân phương trình theo u, H cực tiểu khi: Nghĩa Do tốc độ dịng tuyến tính xuất phương trình Van Deemter, nên trước tiên cần tính từ tốc độ dịng Tốc độ tuyến tính u liên hệ với tốc độ dòng F theo tỉ lệ: 𝐹 = 𝑢 · 𝑆 = 𝑢 · 2𝜋𝑑2/4 Do giá trị u (cm/phút) u1 = 15.11 u2 = 39.78 tương ứng với H1 = 0.0408 cm H2 = 0.0455 cm Ta có: Lập hệ phương trình hai ẩn để tìm B C: 490 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Tìm B = 0.4043 C = 8.63·10-4 nên utối ưu = 21.64 cm/phút Htối ưu = 0.0384 cm, Ntối ưu = L/Htối ưu = 500/0.0384 = 13021 đĩa lí thuyết 491 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 10 64Cu dùng cho chụp cắt lớp phát xạ positron điều chế cách bắn phá mục tiêu kẽm hạt nhân deuterium (mục tiêu sau bắn phá gọi “mục tiêu hoạt hóa”.) 1) Viết phương trình bắn phá hạt nhân 64Zn hạt nhân deuterium, tạo thành 64Cu Chỉ rõ số hiệu nguyên tử số khối tất hạt nhân Bỏ qua điện tích Mục tiêu hoạt hóa hịa tan dung dịch hydrochloric acid đặc (HCl(aq)) để tạo thành hỗn hợp chứa Cu2+ Zn2+ ion phức chất chlorido tương ứng chúng 2) Tính phần mol tiêu phân đồng mang điện tích âm với lượng đồng điều chế cách hoạt hóa mục tiêu kẽm Giả sử [Cl-] = mol dm-3 Với số tạo phức tổng, β, xem Bảng Trước bạn bắt đầu tính tốn, viết điện tích vào trống phía bên phải: Bảng 1: Hằng số tạo phức tổng β tiểu phân Cu (điện tích bỏ qua công thức): i = CuCli  i CuCl Hỗn hợp chứa Cu2+ Zn2+ ion phức chất chlorido tương ứng chúng tách nhựa trao đổi anion Nhựa khô dạng OH- phân tán nước huyền phù chuyển vào cột Nhựa rửa với hydrochloric acid - để Cl- ion chiếm tất tâm (nghĩa nhận nhựa dạng Cl-) - sau với nước deion hóa (nước cất) để rửa trơi tồn Cl- ion không liên kết 492 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 3) Mọi thứ ban đầu nhiệt độ phịng thí nghiệm trước rửa với hydrochloric acid Nhiệt độ cột có thay đổi q trình rửa với hydrochloric acid khơng? ☐ Khơng ☐ Có, nhiệt độ giảm ☐ Có, nhiệt độ tăng Hỗn hợp chứa Cu2+ Zn2+ ion phức chlorido tương ứng chúng chuyển lên cột chứa đầy nhựa Dung dịch hydrochloric acid sử dụng làm dung môi rửa giải hấp Sử dụng công thức thực nghiệm đơn giản, bạn tính tốn đại lượng xác định tính chất rửa giải trung bình tiêu phân đồng kẽm cột Thể tích thẩm tích hay thể tích lưu, VR (thể tích phase động mà 50 % hợp chất rửa giải từ cột) tính sau: VR = Dg × mnhựa, khơ, dạng OH + V0 4) Sử dụng hệ số phân bố khối lượng trung bình Dg (Dg(các tiểu phân Cu) = 17.4 cm3 g-1, Dg(các tiểu phân Zn) = 78.5 cm3 g-1), tính thể tích lưu VR theo cm3 với các tiểu phân đồng kẽm, biết khối lượng nhựa khô dạng OH-, mnhựa, khô, dạng OH = 3.72 g thể tích rỗng cột V0 = 4.93 cm3 Nếu bạn khơng tìm câu trả lời, sử dụng VR(các tiểu phân Cu) = 49.9 cm3 VR(các tiểu phân Zn) = 324 cm3 cho tính tốn Sử dụng cơng thức thực nghiệm đơn giản, việc tách hai nhóm tiểu phân, A B, xem hồn tồn nếu: V0.001(A) - V0.999(B) > 10Vc Trong V0.001 thể tích phase động 0.1 % A rửa giải khỏi cột, V0.999 thể tích phase động mà 99.9 % B rửa giải khỏi cột 493 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 5) Dựa vào tính tốn, dự đốn xem liệu tiểu phân đồng có tách hồn tồn khỏi tiểu phân kẽm khơng Thể tích cột chứa đầy nhựa trương nở Vc = 10.21 cm3, đường kính hạt nhựa dp = 0.125 mm, chiều cao nhựa ướt trạng thái trương nở cột Lc = 13.0 cm 6) Tính giá trị lí thuyết tổng công suất (khối lượng) trao đổi ion cực đại nhựa khô dùng này, Qm,theor, theo mmol g-1 Giả sử nhóm tetralkylammonium nhóm chịu trách nhiệm trao đổi ion nhựa Nếu bạn khơng tìm câu trả lời, sử dụng Qm,theor = 4.83 mmol g-1 cho tính tốn Trong thực tế, khơng phải tồn nhóm tetraalkylammonium tham gia vào trao đổi ion Để xác định tổng cơng suất (thể tích) trao đổi ion, Qv, cột nhồi đầy 3.72 g nhựa khô chuyển thành dạng Cl- rửa với lượng dư dung dịch sodium sulfate Dung môi rửa giải hấp thu vào bình định mức 500 cm3, sau pha lỗng với nước tới vạch mức Lấy 100 cm3 đơn vị mẫu đem chuẩn độ điện với dung dịch silver nitrate 0.1027 mol dm-3 Thể tích dung dịch silver nitrate điểm tương đương 22.20 cm3 Thể tích cột bị chiếm nhựa trương nở, Vc, 10.21 cm3 7) Tính Qv nhựa trương nở theo mmol nhóm tetraalkylammonium hoạt động cm3 nhựa trương nở Nếu khơng tìm câu trả lời, sử dụng Qv = 1.00 mmol cm-3 cho tính tốn 8) Tính phần mol (x) nhóm tetraalkylammonium tham gia vào trình trao đổi ion Hướng dẫn 1) 2) Phần mol tổng hệ số phân bố [CuCl3]- [CuCl4]2-: 494 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 3) Có, nhiệt độ tăng 4) VR(các tiểu phân Cu) = 69.7 cm3 VR(các tiểu phân Zn) = 297 cm3 5) Theo thể tích lưu (VR), V0.001(A) tương ứng với V0.001(các tiểu phân Zn) V0.999(B) tương ứng với V0.999(các tiểu phân Cu): Trong Có tách hồn tồn 6) 7) 8) 495 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM ... giá trị chênh lệch tần số theo kiện đề ta có: Tần số x1015 2 ,46 6 2,9 23 3,0 83 3,1 57 3,1 97 3,2 21 3,2 37 Hz Chênh lệch tần số x1015 Hz 0 ,45 7 0,160 0,0 74 0, 040 0,0 24 0,016 Vẽ đồ thị chênh lệch tần số... thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 2: Hóa học hạt nhân Bài 1) Năm 2011 chọn Năm Quốc tế Hóa học, kỉ niệm 100 năm Marie Curie dành giải Nobel Hóa học Curie tìm ngun tố hóa học tên nguyên... 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