1 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 2 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 50 chuyên đề Olympiad Hóa học Cấu tạo chất 1 3 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM[.]
| Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 50 chuyên đề Olympiad Hóa học Cấu tạo chất | 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 2018-2019, 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 Chun đề 1: Nguyên tử - Bảng tuần hoàn Bài Bài Bài 10 Bài 11 Bài 12 Bài 13 Bài 14 Bài 16 Bài 17 Bài 10 18 Bài 11 19 Bài 12 20 Bài 13 21 Chuyên đề 2: Hóa học hạt nhân 23 Bài 23 Bài 24 Bài 26 Bài 28 Bài 29 Bài 30 Bài 31 Bài 32 Bài 33 Bài 10 34 Bài 11 35 Bài 12 37 Bài 13 39 Bài 14 40 Bài 15 41 Bài 16 .47 Bài 17 .48 Bài 18 .50 Bài 19 51 Bài 20 53 Bài 21 .55 Bài 22 .56 Bài 23 58 Bài 24 60 Bài 25 61 Bài 26 63 Bài 27 64 Chuyên đề 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học 65 Bài 65 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 66 Bài 67 Bài 68 Bài 69 Bài 70 Bài 71 Bài 72 Bài 73 Bài 10 .77 Bài 11 .78 Bài 12 79 Bài 13 80 Bài 14 .81 Bài 15 .82 Bài 16 .83 Bài 17 84 Bài 19 .86 Bài 20 87 Bài 21 88 Bài 22 89 Bài 23 90 Bài 24 91 Bài 26 92 Bài 26 93 Bài 27 95 Bài 28 97 Bài 29 100 Bài 30 101 Bài 31 103 Bài 32 104 Bài 33 105 Bài 34 106 Chuyên đề 4: Hóa lượng tử 107 Bài 107 Bài 110 Bài 111 Bài 112 Bài 113 Bài 115 Bài 116 Bài 118 Chuyên đề 5: Tinh thể 119 Bài 119 Bài 120 Bài 121 Bài 122 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 123 Bài 126 Bài 127 Bài 128 Bài 129 Bài 10 130 Bài 11 131 Bài 12 132 Bài 13 133 Bài 14 134 Bài 15 135 Bài 16 136 Bài 17 138 Bài 18 140 Bài 19 143 Bài 20 144 Bài 21 146 Bài 22 150 Bài 23 151 Bài 24 153 Bài 25 156 Bài 26 157 Bài 27 158 Bài 28 161 Bài 29 163 Bài 30 166 Bài 31 168 Bài 32 172 Bài 33 173 Bài 34 174 Bài 35 176 Bài 36 177 Bài 37 178 Bài 38 179 Bài 39 181 Bài 40 184 Bài 41 186 Bài 42 187 Bài 43 188 Bài 44 190 Bài 45 192 Bài 46 198 Bài 47 199 Bài 48 200 Bài 49 202 Chuyên đề 6: Phức chất .205 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 205 Bài 206 Bài 208 Bài 209 Bài 210 Bài 213 Bài 214 Bài 216 Bài 217 Bài 10 218 Bài 11 219 Bài 12 220 Bài 13 224 Bài 14 226 Bài 15 227 Bài 16 229 Bài 17 230 Bài 18 231 Bài 19 232 Bài 20 234 Bài 21 237 Bài 22 238 Bài 23 239 Bài 24 240 | 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, nguyên tố (có thể sử dụng bảng tuần hồn ngun 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 | 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) | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 14 A Thuyết Pauling Thêm dung dịch KOH vào dung dịch muối Co2+ xuất kết tủa màu xanh Khi sử dụng nồng độ cao KOH phức spin cao với số phối trí tạo thành 1) Viết cân phản ứng ion tạo thành kết tủa phức chất 2) Tên hệ thống phức 3) Viết cấu hình electron phức dạng lượng tử cho biết kiểu lai hóa nguyên tố trung tâm B Thuyết trường tinh thể Phức ion bis(terpyridyl)coban(II)-ion tồn nhiệt độ phòng, phần phức spin cao, phần phức spin thấp tùy thuộc vào ion cầu ngoại ClO 4-/Cl-/NCS-/Br- 4) Viết cơng thức hình học ba chiều phức! 5) Dựa vào thuyết trường tinh thể vẽ giản đồ mức lượng thể phức spin cao spin thấp 6) Tính momen từ (đơn vị manheton Bohr) hai loại phức Xét phức sau: [Co(CN)6]3-, [Co(CO3)2(NH3)2]-, [Co(CO 3)3]3- [Co(NO 2)6]3- Màu sắc phức là: xanh, vàng nhạt, cam xanh da trời (sắp xếp không theo thứ tự) 7) Viết tên phức ghi màu tương ứng phức sử dụng bảng sau: cơng thức tên 226 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM màu sắc Bài 15 Ion xianua thường gặp phức chất dạng phối tử Trong khảo sát phức phối trí sáu Co3+ với phối tử CN- a) Viết công thức gọi tên phức b) Vẽ giản đồ tách mức lượng phân tử phức c) Phức phức spin cao hay spin thấp? Tính momen từ phức đơn vị manheton Bohr d) Tính lượng bến hóa trường tinh thể LFSE! (Δo = 401 kJ/mol; P = 251 kJ/mol) e) Khi thay ba phối tử ba ion clo phức nhận có tên có cơng thức nào? f) Vẽ tất đồng phân không đối quang có phức câu e) Thêm tiếp đầu ngữ vào trước tên gọi để nhận biết Hướng dẫn a) [Co(CN]6]3hexaxianocobantat(III) b) c) spin thấp; µ = d) LFSE = -6.2/5 e) [CoCl3(CN)3]3triclorotrixianocobantat(III) o+ P = -460 kJ/mol 227 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM f) Cl NC Cl Co CN CN Cl CN fac NC Cl Co Cl Cl CN mer 228 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 16 Phức kali xiano K1 nguyên tố A có momen từ đo µ = 3.8 B.M Hợp chất cho thấy dải hấp thụ d-d 26700 cm-1 Sự khử ion A2O72- (có màu cam dung dịch nước) etanol môi trường axit tạo thành ion trung tâm phức xiano Phức K1 bị khử kali amoniac lỏng để tạo phức xiano K2, số phối trí khơng thay đổi Khi thay toàn phối tử K2 ammoniac momen từ phức K3 thu tăng đến giá trị µ = 4.9 B.M 1) A nguyên tố ? 2) Viết công thức gọi tên phức K1 3) Vẽ chiếm mức lượng obitan d K1 xác nhận lại 4) 5) 6) 7) 8) 9) điều cách tính tốn so sánh với giá trị momen từ cho đề Tính lượng tách mức trường tinh thể ∆ (kJ/mol) với phức K1 Nếu ion trung tâm khơng đổi cịn phối tử H2O, Cl- F- giảm mức lượng tách mức trường tinh thể ∆ sau: 158 kJ/mol, 182 kJ/mol 208 kJ/mol Gắn giá trị đố với phối tử tương ứng Viết công thức gọi tên phức K2 Vẽ chiếm mức lượng obitan d K2 K3 trường hợp phức spin cao hay spin thấp Phức với số oxy hóa thấp ion trung tâm cho thấy cấu trúc bát diện biến dạng Tên hiệu ứng gây kiện gì? Cho biết dạng hình học phức A(acac)2? 229 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 17 Trong phức chất, ion nitrit liên kết với nguyên tử kim loại trung tâm theo nhiều cách khác a) Vẽ kiểu liên kết có ion nitrit với nguyên tử kim loại trung tâm phức chất đơn nhân Các liệu số phức chất bát diện có chứa phối tử nitrit cho bảng sau: Phức chất %m %m %m dN-O (Å) M N C Góc ONO Góc OMO (o) (o) [ML4(NO2)2] (1) 12,4 18, 03 51, 50 1,21 1,29 122 180 [MR2(NO2)]+ (2) 13,9 16, 83 57, 69 1,24 114,5 54 [MX4(NO2)2] (3) 26,6 38, 53 - 1,24 115 - Ở %m khối lượng, d độ dài liên kết; M ion kim loại; L R phối tử hữu thông dụng chứa C, H N; phối tử X chứa N H Trong phối tử L, R X, nguyên tử N tham gia phối trí b) Xác định cơng thức phân tử vẽ cấu trúc phức chất (1), (2) (3) 230 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 18 Nhóm thiol protein đóng vai trị phối tử Các cụm (cluster) kim loại-lưu huỳnh có nhiều loại enzyme Trong nghiên cứu phối tử chứa lưu huỳnh, ion phức lưỡng nhân [M2(edt)4]2- (M = V, Mn, Fe) tạo thành ion kim loại chuyển tiếp ethanedithiol ion (-SCH2CH2S-, kí hiệu edt2-) Chúng có công thức chung khác cấu trúc Trong [V2(edt)4]2-, nguyên tử vanadium có nguyên tử lưu huỳnh phối trí xung quanh, có trục đối xứng bậc hai vng góc với qua tâm liên kết V-V Khi kim loại Mn Fe, có nguyên tử lưu huỳnh quanh M để tạo thành dạng hình học tháp tứ gíc, ion [M 2(edt)4]2- có tâm đối xứng 1) Vẽ cấu trúc [V2(edt)4]2- (bỏ qua nguyên tử hydrogen) 2) Vẽ cấu trúc [M2(edt)4]2- (M = Mn, Fe) (bỏ qua nguyên tử hydrogen) 3) Viết cấu hình electron vanadium [V2(edt)4]2- Các kết kiểm tra từ tính cho thấy chất nghịch từ, giải thích 4) [Mn2(edt)4]2- nhận phản ứng dung dịch MnCl2 dung dịch Na2(edt) khơng khí Viết phương trình phản ứng 231 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 19 Metalloporphyrin (porphyrin kim loại) xem phức chất tạo thành cation kim loại porphyrin - phối tử thơm với nguyên tử nitrogen Nhờ có tính thơm nên metalloporphyrin có tính phẳng bền Do nguyên tử nitrogen cuar porphyrin chiếm vị trí cầu phối trí kim loại nên metalloporphyrin có khả tạo thêm phối trí với phối tử Ví dụ, zinc porphyrin liên kết với phân tử pyridine (xem hình bên phải; pyridine kí hiệu Py) Chú ý liên kết phối trí tạo thêm vng góc với mặt phẳng vịng porphyrin Tương tự, có dẫn xuất porphyrin khác liên quan đến hợp chất nguồn gốc tự nhiên hemoglobin, vitamin B12 chlorophyll 1) Chỉ rõ kim loại có mặt phân tử: hemoglobin, vitamin B12 chlorophyll Nếu chất có phân tử chứa mảnh porphyrin phối tử sao? Chất tự-tạo phối trí để tạo thành phức chất đa nhân Ví dụ, dẫn xuất Zn-porphyrin pyridine (para-ZnPP) biểu diễn tạo thành phức bốn nhân Chú ý khơng có sức căng góc (gây biến đổi góc hóa trị): liên kết phối trí vng góc với mặt phẳng porphyrin, góc mảnh porphyrin, acetylene, pyridine khơng thay đổi tạo phối trí 232 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 2) Hợp chất cho (meta-ZnPP) có khả tạo thành vịng tự-phối trí mà khơng có sức căng vịng Xác định kích thước cực tiểu (nghĩa số phân tử) vòng dựa vào giả định rằng: a) toàn nguyên tử kẽm tồn ngun tử nitrogen vịng pyridine thuộc mặt phẳng b) vòng pyridine lục giác Các phân tử tạo thành khơng vịng, mà chí polymer phối trí Ví dụ, cặp ZnPP, ngồi tetramer (dạng tứ hợp), cịn tạo thành chuỗi vơ hạn, khung liên kết phối trí mở rộng theo chiều (xem hình) tạo thành polymer chiều Vẽ cấu trúc dẫn xuất Zn-porphyrin-pyridine mà tự khơng phải polymer tạo thành polymer với lưới hai chiều liên kết phối trí mà khơng có sức căng góc Ngồi ra, vẽ cơng thức polymer tạo thành chất 233 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 20 Sắt kim loại chuyển tiếp phổ biến thể sống Chúng ta tìm hiểu protein chứa sắt, đóng vai trị quan trọng phản ứng chuyển electron (ví dụ phản ứng oxidee hoá-khử) thể sống Protein Fe-S nhóm protein quan trọng, chứa sắt lưu huỳnh lõi chúng Chúng phát từ kỉ trước nhóm protein phổ biến thể sống Trong phịng thí nghiệm, cụm lõi Fe-S tổng hợp điều kiện thiếu oxygen Những tính chất khiến người ta tin chúng cấu trúc sinh học định hình thành nguồn gốc sống Trái đất thời điểm mơi trường kị khí phổ biến Cụm lõi Fe-S đơn giản tìm thấy rubredoxin protein có chứa nguyên tử sắt đơn vị cysteine amino acid [HOOCCH(NH2)CH2SH] Năm 1981, Hagen cộng Mỹ tổng hợp thành công analogue (chất tương tự) rubredoxin, (Et4N)2[Fe(SPh)4], Et = -C2H5, Ph = -C 6H5 (Trong câu hỏi tiếp theo, xem lưu huỳnh phối tử trường yếu.) 1) Dự đoán cấu trúc hình học, vẽ cấu tạo moment từ [Fe(SPh)4]2- Các cụm lõi Fe-S đơn giản tìm thấy protein 2Fe2S, 4Fe-4S 3Fe-4S Các cụm có hai loại liên kết Fe-S khơng có liên kết Fe-Fe a) 2Fe-2S: Cụm lõi có ion sulphide (S2-) phân tử cysteine lại liên kết với nguyên tử sắt trung tâm Hagen cộng tổng hợp analogue cụm [Fe2S2(SPh)4]2‒ từ [Fe(SPh)4]2‒ đơn chất lưu huỳnh 2) Hồn thành phương trình phản ứng sau: [Fe(SPh)4]2‒ + S → [Fe2S2(SPh)4]2- + PhSSPh + … 3) Xác định cấu trúc [Fe2S2(SPh)4]2- b) 4Fe-4S: Cụm lõi có ion sulphide phân tử cysteine cịn lại liên kết với nguyên tử sắt trung tâm Analouge, [Fe4S4(SPh)4]2- tạo thành từ [Fe2S2(SPh)4]2- môi trường phản ứng thích hợp 4) Hồn thành phương trình phản ứng sau: 234 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Fe2S2(SPh)4]2- → [Fe4S4(SPh)4]2- + … 5) Xác định cấu trúc [Fe4S4(SPh)4]2- biết có dạng lõi lập phương 6) Xác định số ion Fe(III) Fe(II) Fe 2S2(SPh)4]2- [Fe4S4(SPh)4]2- a) Fe(III) Fe2S2(SPh)4]2-: b) Fe(II) Fe2S2(SPh)4]2-: c) Fe(III) [Fe4S4(SPh)4]2-: d) Fe(II) [Fe4S4(SPh)4]2-: 7) Sử dụng cấu trúc lập phương [Fe4S4(SPh)4]2- làm tham chiếu, xác định cấu trúc [Fe3S4(SPh)3]2-, chất tương đồng khác protein Fe-S - kí hiệu 3Fe-4S Tại pH > 9, có sẵn thiophenol dư, [Fe3S4(SPh)3]2- chuyển hố thành cấu trúc mạch thẳng có cơng thức [Fe3S4(SPh)3]3- 8) Xác định cấu trúc [Fe3S4(SPh)3]3- Trong số liên kết Fe-S cụm lõi khác trên, cho biết liên kết Fe-S Bền a) b) c) d) C6H5S-Fe(III) C6H5S-Fe(II) S-Fe(III) S-Fe(II) Kém bền a) b) c) d) C6H5S-Fe(III) C6H5S-Fe(II) S-Fe(III) S-Fe(II) Nhìn chung, hợp chất sắt thường có moment từ tính cao Tuy nhiên, cụm lõi Fe-S có moment từ thấp, chí khơng có Hiện tượng lý giải định hướng spin ngược electron nguyên tử kim loại liền kề, thuộc cụm lõi - tính chất gọi ghép cặp phản thiết từ 9) Trong cụm lõi sau (R = nhóm cysteine) có ghép cặp phản thiết từ, dẫn tới moment từ 0? a) [Fe2S2(SR)4]3‒ b) [Fe2S2(SR)4]2‒ c) [Fe4S4(SR)4]2‒ Thế khử chuẩn cặp [Fe2S2(SR)4]3‒/[Fe2S2(SR)4]2‒ (R = nhóm cysteine) thay đổi điện tích chuỗi peptide (trong phần mở rộng protein) thay đổi qua trình proton hố/deproton hố nhóm chức khác nhóm -NH- amide Các sơ đồ giản lược sau biểu diễn hai phân bố điện tích chuỗi peptide quanh [Fe2S2(SR)4]3‒ 235 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 10) Trong hệ đây, nguyên tử sắt trung tâm khó bị oxid hố hơn? Trong chu trình hơ hấp, O2 chuyển thành H2O Quá trình tạo thành superoxidee O 2-, tiểu phân cho nguyên nhân gây lão hoá phá huỷ màng tế bào Các tế bào thể có enzyme gọi superoxidee dismutase (SOD), có khả chuyển O2- thành O cách rút bớt electron SOD có chứa ion kim loại chuyển tiếp 3d (A, B) số oxid hố +2 Một số tính chất A, B A B Trạng thái oxid hoá +2 phối trí bát diện, có màu Có Khơng Các số oxid hố khác +1 Khơng 11) A, B kim loại nào? 12) Ion số A2+ B2+ chuyển O2- thành O2? 236 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 21 Xúc tác A, tổng hợp vào năm 1965, dùng cho phản ứng hydrogen hóa olefin điều kiện êm dịu 1) A tinh thể màu tím, khối lượng phân tử 925.32, có tính nghịch từ A điều chế cách đun hồi lưu RhCl 3·3H2O với lượng dư triphenylphosphine (PPh3) ethanol Vẽ cấu trúc A 2) Cơ chế xúc tác A cho sơ đồ (kí hiệu 16e và18e có nghĩa xung quanh nguyên tử trung tâm có 16 18 electron) Xác định cấu trúc D 3) Xác định số oxid hóa nguyên tử trung tâm tất phức chất sơ đồ 4) Xác định trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm A, C, D, E 5) Dựa vào cấu hình electron C E, cho biết chúng có tính thuận từ hay nghịch từ? 237 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 22 Các phức chất ruthenium thu hút nhiều quan tâm lĩnh vực phát quang, quang điện tử, xúc tác hóa sinh Các nhà nghiên cứu điều chế phức Ru(II) với phối tử hỗn hợp, có cơng thức [Ru(bpy)n(phen)3-n](ClO 4) (cấu trúc phối tử cho đây) Kết phân tích nguyên tố cho thấy hàm lượng C, H, N 48.38 %; 3.06 % 10.54 % Phức chất có tính nghịch từ 1) a) Tính giá trị n công thức phân tử phức chất b) Xác định kiểu lai hóa nguyên thử ruthenium trung tâm Một loại thuốc nhuộm gọi “ruthenium đỏ” thường sử dụng quan sát mẫu sinh học kính hiển vi Ruthenium đỏ có cơng thức [Ru3O2(NH3)14]Cl6, tạo thành cho dung dịch [Ru(NH3)6Cl3 ammonia tiếp xúc với khơng khí Ba ngun tử ruthenium ruthenium đỏ có phối trí khơng có liên kết kim loại-kim loại 2) a) Viết phương trình phản ứng tạo thành cation ruthenium đỏ b) Vẽ cấu trúc cation ruthenium đỏ xác định số oxid hóa nguyên tử ruthenium c) Xác định kiểu lai hóa cầu nguyên tử cation ruthenium đỏ d) Đã xác định chiều dài liên kết Ru-O ruthenium đỏ 187 pm, nhiều so với liên kết đơn thông thường Về vấn đề này, nhà nghiên cứu cho có liên kết π đa tâm tạo thành xen phủ orbital d p nguyên tử trung tâm nguyên tử cầu Biểu diễn xen phủ orbital liên kết π đa tâm 238 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 23 Oxid hóa ethanol AAB (acetic acid bacteria - vi khuẩn acetic acid) phương pháp hiệu để sản xuất acetic acid, nhiên quy trình truyền thống khơng đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp Thay vào đó, acetic acid sản xuất cơng nghiệp từ methanol carbon monoxide: CH3OH + CO → CH3COOH Một số phức chất nguyên tố cột thứ (Co, Rh, Ir) xúc tác tốt cho phản ứng Dưới mô tả phản ứng tổng hợp theo phương pháp Monsanto, sử dụng hệ xúc tác Rh[CO]2I2-methyl iodide 1) Trong chu trình xúc tác này, xảy phản ứng cộng oxid hóa với A methyl iodide, tạo thành B Xác định cấu trúc hình học B B1 2) Xác định số oxid hóa số electron xung quanh nguyên tử Rh hợp chất A D 3) Viết phương trình phản ứng tạo thành acetic acid từ E 4) Quy trình Cativa để tổng hợp acetic acid sử dụng xúc tác [Ir(CO) 2I2]- Chu trình xúc tác hai quy trình Cativa Monsanto tương tự nhau, tiểu phân trung gian C, D (đều có ion Ir trung tâm) khác nhau: Từ B (có ion Ir trung tâm) thành C xảy phản ứng I- CO; cịn từ C thành D có chuyển vị gốc methyl Xác định công thức cấu tạo C 239 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 24 Phản ứng muối kim loại chuyển tiếp alcohol với hydrocarbon có mặt chất khử phương pháp phổ biến để tổng hợp hợp chất kim, đóng vai trị quan trọng chuyển hoá xúc tác Năm 1964, G Wilkinson tổng hợp phức chất nghịch từ trung hoà A B, sử dụng phản ứng ethanol Số phối trí (CN) nguyên tử kim loại A B khác đơn vị: bXCl3 + bC nH2n-4 + bYCl2 ⎯⎯⎯→ A + bYCl2b (1) ethanol bNa2ZCl6 + 2bC nH2n-4 + 5YCl2 ⎯⎯⎯→ bB + 3YCl2b + 2bNaCl (2) ethanol Hydrocarbon C nH2n-4 sản phẩm khống chế nhiệt động phản ứng vịng hố alkadiene xúc tác có mũi tín hiệu phổ 1H NMR (𝛿 = 2.36 5.57 ppm) Với hydrocarbon ban đầu phức chất A, B tỉ lệ hàm lượng 𝜔(C) : 𝜔(H) ≈ n Hàm lượng X phức chất A 𝜔(X) = 41.73 % Trong phức chất B 𝜔(C) = 𝜔(Z) = 1.619 𝜔(Y) 1) Xác định cấu trúc hydrocarbon đưa cấu dạng bền 2) Xác định kim loại chuyển tiếp X, Z Các tính tốn có độ xác tới chữ số có nghĩa 3) Xác định kim loại Y mô tả vai trò YCl2 phản ứng (1), (2) 4) Xác định công thức A, B Xác định số oxide hố, số phối trí ngun tử kim loại vẽ cấu trúc hydrocarbon hợp chất 5) Xác định lai hoá X Z chất đầu phức chất 6) Mô tả cấu trúc A, B theo thuyết trường tinh thể 240 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM