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 Hóa phân tích & Điện hóa học 4 3 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olym[.]
| Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 50 chuyên đề Olympiad Hóa học Hóa phân tích & Điện hóa học | 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 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 28: Cân ion dung dịch: acid base Bài Bài 10 Bài 11 Bài 13 Bài 14 Bài 15 Bài 16 Bài 17 Bài 18 Bài 10 19 Bài 11 20 Bài 12 22 Bài 13 23 Bài 14 24 Bài 15 25 Bài 16 26 Bài 17 28 Bài 18 29 Bài 20 31 Bài 21 32 Bài 22 33 Bài 23 35 Chuyên đề 29: Phản ứng tạo phức chuẩn độ 37 Bài 37 Bài 38 Bài 39 Bài 41 Bài 43 Bài 44 Bài 45 Bài 46 Chuyên đề 30: Phản ứng kết tủa chuẩn độ 49 Bài 49 Bài 50 Bài 51 Bài 52 Bài 53 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 54 Bài 55 Bài 56 Bài 57 Bài 10 58 Bài 11 59 Bài 12 60 Bài 13 62 Bài 14 63 Bài 15 64 Bài 16 65 Bài 17 66 Bài 18 68 Bài 19 69 Bài 20 70 Bài 21 71 Bài 22 72 Bài 23 74 Bài 24 76 Chuyên đề 31: Phản ứng oxid hóa-khử chuẩn độ 78 Bài 78 Bài 79 Bài 80 Bài 81 Bài 82 Bài 83 Bài 84 Bài 85 Bài 86 Bài 10 87 Bài 11 89 Bài 12 90 Bài 13 91 Bài 14 93 Bài 15 94 Bài 16 95 Bài 17 96 Bài 18 97 Bài 19 99 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 20 101 Bài 21 102 Bài 22 104 Bài 23 105 Bài 24 107 Chuyên đề 32: Pin điện - Sự điện phân .109 Bài 109 Bài 110 Bài 111 Bài 112 Bài 113 Bài 114 Bài 118 Bài 120 Bài 121 Bài 10 122 Bài 11 123 Bài 12 124 Bài 13 125 Bài 14 126 Bài 15 127 Bài 16 128 Bài 17 129 Bài 18 132 Bài 19 134 Bài 20 135 Bài 21 136 Bài 22 137 Bài 23 138 Bài 24 139 Bài 25 140 Bài 26 142 Bài 27 143 Bài 28 145 Bài 29 147 Bài 30 152 Bài 31 156 Bài 32 157 Bài 34 160 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 35 162 Bài 36 163 Bài 37 165 Bài 38 166 Bài 39 167 Bài 40 168 Bài 41 169 Bài 42 171 Bài 43 175 Bài 44 176 Bài 45 178 Bài 46 180 Bài 47 183 Bài 48 184 Bài 49 185 Bài 50 186 Bài 51 187 Bài 53 189 Bài 54 191 Bài 55 193 Bài 56 194 Bài 57 195 Chuyên đề 33: Chuẩn độ điện lượng đo độ dẫn điện .197 Bài 197 Bài 199 Bài 200 Bài 205 Bài 207 Bài 208 Bài 211 Bài 213 Bài 214 Bài 10 215 Chuyên đề 34: Phân tích quang .217 Bài 217 Bài 219 Bài 220 Bài 224 Bài 229 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 230 Bài 232 Bài 234 Bài 236 Bài 10 237 Bài 11 239 Chuyên đề 35: Bài tập tổng hợp kiến thức hóa phân tích .241 Bài 241 Bài 244 Bài 246 Bài 247 Bài 248 Bài 250 Bài 253 Bài 255 Bài 256 Bài 10 258 Chuyên đề 36: Chiết sắc kí 262 Bài 262 Bài 263 Bài 265 Bài 266 Bài 268 Bài 269 Bài 270 Bài 272 Bài 274 Bài 10 276 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 28: Cân ion dung dịch: acid base Bài Axit xyanhydric axit yếu có số phân ly Ka = 4.9310–10 a) Tìm pH dung dịch HCN 1.00 M b) 10 L nước tinh khiết bị lẫn NaCN tai nạn pH dung dịch xác định 7.40 Xác định nồng độ tiểu phân Na + , H+ , OH-, CN–, HCN từ tính khối lượng NaCN thêm vào | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM thay đổi nào? Xét với 100 mL dung dịch chứa PhCOOH 0.100 M HCl 0.100 M Chú ý HCl khơng bị chiết benzene 7) Tính lượng benzene cực tiểu để chiết 90 % benzoic acid từ dung dịc nước có chứa HCl 0.100 M 264 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Penicillin V số sản phẩm Sandoz Kundl (Tyrol) Một cơng đoạn quan trọng q trình sản xuất penicillin chiết tách từ hỗn hợp lên men Dịch chiết tách cách dùng butyl axetat Nó có hệ số phân bố KD = 48.00 Penicillin (chính xác axit penicillanic nấc HP) bị điện ly dung dịch nước với pKA = 2.75 Như tỉ lệ phân bố D phụ thuộc vào pH dung dịch a) Đưa mối quan hệ tỉ lệ phân bố D với nồng độ H+ b) Tính tỉ lệ phân bố D giá trị pH 1.00, 2.00, 3.00, 4.00 5.00 c) Vẽ đồ thị thể mối tương quan D vùng pH từ 1-5 d) Nồng độ penicillin dung dịch nước thùng lên (250 m3) 3.00 kg/m3, pH đo 2.00 Tính thể tích butyl axetat cần thiết biết 99.0% lượng penicillin cần phải tách vịng giai đoạn Nếu khơng tính giá trị D câu b), sử dụng giá trị KD thay cho D e) Tính tổng thể tích butyl axetat, 99.0% lượng penicillin chiết tách vòng bước lượng thể tích f) Để đạt đến giá trị pH cần thiết pH = 2.00 người ta dùng axit sunfuric đặc Cần mol H2SO4 để thêm vào 1L nước thu giá trị này? Có thể bỏ qua tự phân ly nước cho tất lượng H2SO4 chuyển hóa thành HSO 4- (H2SO4: pKA1 = -3, pKA2 = 1.92) g) Axit sunfuric dùng để axit hóa hỗn hợp lên men (250 m3) có nồng độ 96% ( = 1830 g/l) Cần thể tích axit sunfuric để đạt đến giá trị pH = 2.00 dựa vào kết tính câu f) Có thể bỏ qua tất phản ứng phụ xảy thùng lên men 265 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Trong thập niên 1950, phương pháp thú vị để xác định nồng độ lead(II) ion dung dịch phát triển Phương pháp mô tả sau: 10.00 mL mẫu để xét nghiệm hàm lượng Pb2+ chuyển vào phễu chiết 250 mL Thêm 75.00 mL dung dịch cyanide vào mẫu để che chắn ion gây nhiễu Điều chế dung dịch cyanide: Trộn 35.00 mL dung dịch ammonia đặc (35.0 %, khối lượng riêng 0.880 g/cm 3) trộn với 3.00 mL dung dịch potassium cyanide (10.00 %, khối lượng riêng 1.07 g/cm 3) pha loãng tới 100 mL pH hỗn hợp phễu chiết hạ xuống 9.50 cách bổ sung thêm hydrochloric acid (6.00 M) Sau đó, thêm 7.50 mL dung dịch tác nhân tạo phức dithizone tetrachloromethane (0.00500%, khối lượng riêng 1.594 g / cm 3) vào, tiếp 17.50 mL carbon tetrachloride ("carbon tetrachloride") Trong trường hợp này, dithizone tạo thành phức chất màu đậm với lead(II) ion, chất dễ tan tetrachloromethane Lắc hỗn hợp để phase tách Phức leaddithizone qua phase hữu gần hoàn toàn Tiến hành đo độ hấp thụ phase hữu (trắc quang) bước sóng 515 nm, hệ số tắt phức lead-dithizone 66450 L∙mol -1∙cm-1 Tác nhân tạo phức dithizone (H2Dz) phối tử hai với cấu trúc sau: Phương trình tạo phức: H2Dz + Pb2+ ⇌ Pb(HDz)2 + H+ Phương trình sau áp dụng với chiết: 𝐾𝐸𝑥 = 5,60 Giá trị pKa Hydrochloric acid -6,00 266 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM [𝑃𝑏 ( 𝐻𝐷𝑧) ]𝑜𝑟𝑔 ∙[𝐻 +]2 [𝐻2 𝐷𝑧]2𝑜𝑟𝑔 ∙[𝑃𝑏 2+ ] = Ammonium-Ion 9,25 Hydrocyanic acid 9,40 1) Tính thể tích hydrochloric acid cần thêm vào để đạt pH 9.50 Trong tính toán, bỏ qua ảnh hưởng potassium cyanide lead (II) ion 2) Xác định pH có tạo thành đáng kể hydrocyanic acid (có nghĩa, nồng độ hydrocyanic acid vượt cyanide ion) khơng nên bỏ qua 3) Tính nồng độ cực đại lead ion mẫu (theo mol/L) xác định quy trình 4) Tính nồng độ lead ion mẫu độ hấp thụ cuvette cm 0.328, giả sử trình tạo phức chiết diễn hoàn toàn Ở pH 9.50, lead ion tồn nhiều dạng Các cân sau cần phải xét đến: Pb2+ + H2O ⇌ PbOH+ + H+ 𝐾1 = Pb2+ + H2O ⇌ Pb(OH)2 + H+ 𝐾2 = Pb2+ + H2O ⇌ HPbO2- + H+ 𝐾3 = [𝑃𝑏𝑂𝐻 +]∙[𝐻 + ] [𝑃𝑏 2+] = 3,00 ∙ 10−7 [𝑃𝑏 ( 𝑂𝐻) ]∙[𝐻 + ]2 [𝑃𝑏 2+ ] [𝐻𝑃𝑏 𝑂2−]∙[𝐻 + ]3 [𝑃𝑏 2+ ] = 3,00 ∙ 10−18 = 7,00 ∙ 10−29 5) Tính phần trăm phân bố tiểu phân chứa chì pH 9.50 Với tiếp đây: Nếu bạn khơng nhận kết ý 1.1 giả định 25 mL hydrochloric thêm vào Cũng giả định pH dung dịch không thay đổi trình chiết bỏ qua nồng độ tiểu phân Pb(OH) HPbO2- tính tốn Nếu bạn đưa thêm giả định kết phải thể giả định xác (sai số < %) 6) Tính tổng nồng độ tiểu phân chì riêng biệt phase nước sau chiết với lượng dithizone carbon tetrachloride đề cập trên, biết nồng độ ban đầu chì mẫu 1.00∙10-6 mol/L 267 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Vàng(III) chiết từ dung dịch HCl vào 1,2-dichloroethane dạng cặp ion tetrachloroaurate ion với cation thuốc nhuộm, có màu xanh rực rỡ (BG+ ) Hằng số phân li cặp ion thành ion riêng lẻ phase hữu xác định phép đo độ dẫn Kd = 2.0 · 10-6 mol/L Bằng phương pháp thị phóng xạ thấy nồng độ đầu vàng(III) phase nước (dung dịch 1) c1 = · 10-6 mol/L 90 % kim loại chiết 1,2-dichloroethane có thể tích Độ hấp thụ phần chiết 650 nm (A1) 0.11 (chỉ tiểu phân chứa vàng chiết ra, ion kim loại khác cuả thuốc nhuộm không qua phase hữu được) 1) Viết phương trình phản ứng cân chiết Tính phần trăm chiết vàng (R2, %) từ dung dịch nước có nồng độ BG giống nồng độ vàng ban đầu c2 = · 10-5 mol/L (dung dịch 2) Thuốc nhuộm lấy dư nhiều so với kim loại 2) Tính nồng độ vàng c3 mẫu dung dịch 3, độ hấp thụ phase hữu sau chiết A3 0.19 Giả sử hệ số hấp thụ mol thuốc nhuộm dạng ion dạng cặp-ion (với kim loại) 3) Dữ liệu sau thu chiết platinum(IV) dạng hexachloroplantinate với thuốc nhuộm xanh rực rỡ Nồng độ platinum ban đầu phase nước Độ hấp thụ phần chiết c4 = 1.0 · 10-6 M A4 = 0.050 c5 = 2.2 · 10-5 M A5 = 0.15 Viết phương trình chiết platinum Xác định nồng độ kim loại c6 để hoàn thành (> 99 %) phép chiết (R6) Giá trị Kd phức platinum chưa biết 268 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Chiết 100 gam tảo nâu nước chiếu xạ dung dịch thu với tia cực tím bình phản ứng kín, khơng loại bỏ oxygen chuyển hồn tồn iodide thành đơn chất iodine 1) Viết phương trình phản ứng tạo thành iodine từ iodide vô Chú ý khơng có tạo thành kết tủa iodine dung dịch thu Sau thêm cetyltrimethylammonium bromide C 16H33(CH3)3NBr vào dung dịch, có muối A (chứa cation hữu cơ) tạo thành dạng kết tủa Rửa kết tủa, đem cân thấy nặng 1.205 gam Hoà tan kết tủa vào hỗn hợp ethanol-nước (tỉ lệ thể tích 1:1) bình định mức dung tích 100 mL định mức đến vạch; sau lấy 10.00 mL mẫu, đem chuẩn độ với dung dịch sodium thiosulfate 0.1000 M màu cần 3.9 mL dung dịch chất chuẩn 2) Tính lượng iodine chứa kết tủa A Đề nghị công thức phân tử có A viết phản ứng xảy 3) Tính hàm lượng iodine tảo theo gam/100 gam Thêm 8.0 mmol NaI vào 100 mL dung dịch sodium iodate 0.040 M HBr M, kết sau màu khoảnh khắc tạo thành dung dịch gần không màu hợp chất B 4) Viết phương trình phản ứng biết khơng có chất dư Chú ý thêm tiếp 12 mmol NaI rắn vào dung dịch lượng dư CTMA thu 12 mmol kết tủa A 5) Viết phương trình phản ứng chuyển B thành A 6) Viết phương trình phản ứng thuỷ phân B Điều kiện phản ứng (acid hay kiềm) xúc tiến cho phản ứng thuỷ phân? Chứng thực phương trình phản ứng 269 | 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, R = R2 = C 6H5) 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 không bền với tỉ lệ 1:1, cịn 𝛽-BDO khơng phản ứng với Ni2+ Với dimethylglioxime (DMG, R = 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 = 2.0·102 270 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 271 | 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 +CV 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 272 | 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 nnnnnC yHz 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 273 | 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 thông 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 3) Dựa vào bảng liệu sau, xác định hydrocarbon A nhiệt độ sơi [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 công thức: 4) 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 274 | 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) 5) 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 275 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 10 64 Cu 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 CuCl 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 276 | 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: V R = Dg × mnhựa, khơ, dạng OH + V 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 cm 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 cm cho tính tốn Sử dụng cơng thức thực nghiệm đơn giản, việc tách hai nhóm tiểu phân, A B, xem hồn tồn nếu: V 0.001 (A) - V 0.999(B) > 10V c 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 277 | 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 cơng suất (khối lượng) trao đổi ion cực đại nhựa khô dùng này, Q m,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 cm 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 q trình trao đổi ion 278 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM