50 chuyên đề Olympiad Hóa học Tổng hợp hữu cơ Xác định cấu trúc Hợp chất thiên nhiên & Polymer 6 1 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Lời mở đầu Các bạn độc giả thân mến Trên tay bạn là[.]
50 chuyên đề Olympiad Hóa học Tổng hợp hữu Xác định cấu trúc Hợp chất thiên nhiên & Polymer 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 thơng chun 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 Chun đề 43: Hồn thành chuỗi phản ứng Bài Bài Bài 10 Bài 11 Bài 12 Bài 13 Bài 14 Bài 15 Chuyên đề 44: Tổng hợp hữu từ tác nhân cho trước 16 Bài 16 Bài 17 Bài 18 Bài 19 Bài 20 Bài 22 Bài 23 Bài 24 Bài 25 Bài 10 26 Bài 11 27 Bài 12 28 Bài 13 29 Bài 14 30 Bài 15 31 Bài 16 32 Bài 17 33 Bài 18 34 Bài 19 35 Bài 20 36 Bài 21 37 Bài 22 38 Bài 24 40 Bài 25 41 Bài 26 42 Chuyên đề 45: Biện luận xác định hợp chất hữu 44 Bài 44 Bài 45 Bài 46 Bài 47 Bài 48 Bài 49 Bài 51 Bài 52 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 10 57 Bài 11 58 Bài 12 59 Bài 13 60 Bài 14 61 Bài 15 62 Bài 16 63 Bài 17 64 Bài 18 65 Bài 19 66 Bài 20 67 Bài 21 68 Bài 22 69 Bài 23 70 Bài 24 71 Bài 25 72 Bài 26 73 Bài 27 75 Bài 28 76 Bài 29 77 Bài 30 78 Bài 31 79 Bài 32 80 Bài 33 82 Bài 34 83 Bài 35 85 Bài 36 87 Bài 37 88 Bài 38 89 Bài 39 90 Bài 40 92 Bài 41 93 Bài 42 94 Bài 43 95 Bài 44 96 Bải 45 97 Bài 46 98 Bài 47 99 Bài 48 101 Bài 49 103 Bài 50 104 Bài 51 105 Bài 52 106 Bài 53 107 Bài 54 108 Bài 55 109 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 56 110 Bài 57 111 Bài 58 114 Chuyên đề 46: Chuỗi chuyển hóa chưa biết chất đầu 115 Bài 115 Bài 116 Bài 118 Bài 121 Bài 123 Bài 124 Bài 125 Bài 127 Bài 129 Bài 10 131 Bài 11 132 Bài 12 133 Bài 13 134 Bài 14 136 Bài 15 139 Bài 16 140 Bài 17 141 Bài 18 143 Bài 19 144 Bài 20 145 Bài 21 146 Bài 22 147 Bài 23 148 Bài 24 150 Bài 24 152 Bài 25 154 Bài 26 155 Bài 27 157 Bài 28 159 Bài 29 161 Bài 30 162 Bài 31 163 Bài 32 165 Bài 33 167 Bài 34 169 Bài 35 171 Bài 36 173 Bài 37 174 Bài 38 176 Bài 39 178 Bài 40 180 Bài 41 182 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 42 185 Bài 43 187 Bài 44 191 Bài 45 192 Bài 46 193 Chuyên đề 47: Carbohydrate 196 Bài 196 Bài 197 Bài 198 Bài 199 Bài 200 Bài 201 Bài 202 Bài 203 Bài 204 Bài 10 205 Bài 11 207 Bài 12 208 Bài 13 210 Bài 14 211 Bài 15 212 Bài 16 213 Bài 17 214 Bài 18 215 Bài 19 216 Bài 20 217 Bài 21 218 Bài 22 221 Bài 23 223 Bài 24 224 Bài 25 226 Bài 26 227 Bài 27 228 Bài 28 229 Bài 29 230 Bài 30 233 Bài 31 234 Bài 32 235 Bài 33 236 Bài 34 237 Bài 35 238 Bài 36 239 Bài 37 240 Bài 38 241 Bài 39 242 Bài 40 244 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 41 245 Bài 42 247 Bài 44 249 Bài 45 250 Chuyên đề 48: Amino acid - peptide 251 Bài 251 Bài 252 Bài 253 Bài 254 Bài 255 Bài 256 Bài 257 Bài 258 Bài 259 Bài 10 260 Bài 11 262 Bài 12 264 Bài 13 265 Bài 13 266 Bài 14 267 Bài 15 268 Bài 16 271 Bài 17 274 Bài 18 278 Bài 19 279 Bài 20 280 Bài 21 284 Bài 22 286 Chuyên đề 49: Hóa sinh 287 Bài 287 Bài 290 Bài 292 Bài 293 Bài 296 Bài 297 Bài 300 Bài 301 Bài 303 Bài 10 306 Bài 11 308 Bài 12 310 Bài 13 312 Bài 14 316 Bài 15 318 Bài 16 321 Bài 17 324 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 18 328 Bài 19 329 Chuyên đề 50: Polymer 331 Bài 331 Bài 337 Bài 338 Bài 339 Bài 341 Bài 343 Bài 344 Bài 346 Bài 347 Bài 10 348 Bài 11 350 Bài 12 353 Bài 13 355 Bài 14 358 Bài 15 360 Bài 16 361 Bài 17 363 Bài 18 365 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chun đề 43: Hoàn thành chuỗi phản ứng Bài Viết tác nhân, điều kiện phản ứng (nếu có) thay cho dấu chấm hỏi (?) viết công thức cấu tạo hợp chất hữu F, G, H, I, J để hồn thành sơ đồ chuyển hóa sau: | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài Tổng hợp polymer loại polyacetylene có tính dẫn truyền với hệ liên hợp electron pi lớn cho phép vật liệu polymer trở thành “kim loại tổng hợp” “mảnh nhựa electron” Tính dẫn truyền polyacetylene pha tạp với iod tương tự kim loại đồng, ứng dụng rộng rãi vật liệu quang dẫn, vật liệu quang học phi tuyến tính, tế bào quang điện lĩnh vực khác Tuy nhiên polyacetylenee có đặc tính khó tan dung mơi hữu cơ, khơng tan chảy đốt nóng, khơng bền khơng khí, làm giới hạn ứng dụng chúng Những nghiên cứu chuyển hoá cấu trúc phân tử polyacetylelene trở thành vấn đề quan trọng lĩnh vực Dưới đường tổng hợp vật liệu polyacethylene đơn vị tinh thể lỏng Hãy hoàn thành tác chất cần thiết thiếu dãy chuyển hố | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Các sản phẩm B, C tìm thấy thực tế đánh số (1) Trong A3, số nguyên tử O H (tương đương với phần mol nhau.) Khung sườn cấu trúc A3 (ngoài hai nhóm chức X) chứa 352 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 12 Phản ứng trùng hợp mô lại lắp ráp phân tử Quá trình bao gồm việc kết nối thành phần kéo dài mạch vào thành phần lõi để tạo thành đại phân tử với cấu trúc khối lượng định Thành phần lõi phân tử đơn chức đa chức (phải tương đồng hồn tồn), cịn thành phần kéo dài mạch phân tử nhỏ có (và một) nhóm chức có khả ngưng tụ với thành phần lõi Chẳng hạn monoalcohol ROH đóng vai trị thành phần lõi, H2NCH2CH2CN đóng vai trị thành phần kéo dài mạch Sơ đồ tổng hợp loại polime sau: (a) ROH + CH2=CHCN →ROCH2CH2COCl → ROCH2CH2CN → ROCH2CH2COOH (b) ROCH2CH2COCl + H2NCH2CH2CN → ROCH2CH2CONHCH2CH2CN (c) lập lại n lần: ROCH2CH2CO(NHCH2CH2CO)nNHCH2CH2CN (d) Cuối phản ứng thuỷ giải, ester hoá để tạo thành loại polymer bền Để làm tăng khối lượng phân tử polymer, người ta sử dụng thành phần lõi thành phần kéo dài mạch đa hướng Chẳng hạn: Thành phần lõi hai hướng: (CH2OCH2CH2COCl)2 Thành phần kéo dài mạch hai hướng: HN(CH2CH2OCH2CH2CN)2 1) Hãy viết công thức polymer tạo thành từ thành phần lõi hai hướng ngưng tụ lần, lần n lần với thành phần kéo dài mạch đơn hướng 2) Xác định nguyên liệu thích hợp để điều chế thành phần kéo dài hai hướng sau: HN(CH2CH2OCH2CH2CN)2 3) Hãy viết công thức polymer tạo thành từ thành phần lõi kéo dài mạch hai hướng cho: (CH2OCH2CH2COCl)2 HN(CH2CH2OCH2CH2CN)2 sau ngưng tụ lần lần 4) Hãy cho biết nghĩa từ “kéo dài” thành phần kéo dài 5) Tại trùng hợp đa hướng lại cần điều kiện thành phần lõi thành phần kéo dài có nhóm chức “tương đồng hồn tồn” mặt hố học Cho biết glycerol đóng vai trị thành phần lõi 353 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Beta-glucosamine đóng vai trò thành phần kéo dài phản ứng trùng hợp đa hướng không ? 6) Trong phản ứng trùng hợp đa hướng, khối lượng phân tử tăng nhanh Hiện nay, việc tiến hành trùng hợp thành phần lõi hướng thành phần kéo dài hướng, người ta thu polimer có trọng lượng phân tử lên tới 60604 Hãy cho biết công thức thành phần lõi hướng thành phần kéo dài hướng, sơ đồ điều chế chúng từ hợp chất hữu đơn giản ( k2 > k3 làm giảm hiệu ứng nhóm kề 1) Tính tỉ lệ (%) mảnh AA, AB BB ứng với độ chuyển hố 50 % (khi ½ số nhóm A chuyển thành nhóm B) khơng có hiệu ứng nhóm kề 2) Những nghiên cứu biến đổi hoá học tương tự polymer tương đồng cấu trúc cho phép tìm phụ thuộc động học nồng độ nhóm chức ban đầu (cA) vào thời gian Xác định hiệu ứng nhóm kề kèm theo chuyển hoá polymer 361 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Sự phụ thuộc nồng độ nhóm chức ban đầu (cA) vào thời gian 3) Xét hai phản ứng, số đặc trưng làm tăng hiệu ứng nhóm kề (1), phản ứng làm giảm (2) Cả hai phản ứng diễn theo sơ đồ ban đầu Trình tự bảng phù hợp trường hợp (1) (2) độ chuyển hoá khác Độ chuyển hóa Độ chuyển hóa Độ chuyển hóa 25 % 50 % 75 % (AABBAAAA)n (BAAAABBB)n (BBBBABAB)n (BAAAAAAB)n (ABABABAB)n (BBBBAABB)n (AABABAAA)n (ABBBBAAA)n (ABBBBBBA)n 4) Phản ứng chlorine hoá 20.0 gam polyethylene tạo thành 44.6 gam polymer X Xác định độ chuyển hoá phản ứng chlorine hố polyethylene mà polymer X tạo thành Hiệu ứng nhóm kề kèm theo phản ứng tạo thành X? 5) Vẽ công thức cấu tạo mắt xích sản phẩm X 6) Vẽ cơng thức cấu tạo polymer Y tạo thành phản ứng chlorine hoá polyethylene với độ chuyển hoá 50 % (giả sử hiệu ứng nhóm kề giống phản ứng tạo thành X) 362 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 17 Biến tính hóa học polymer phương pháp tiện lợi để giúp chúng có tính chất cần thiết, để phân tích cấu trúc để nhận vật liệu polymer Chuỗi chuyển hóa có tham gia polymer có sản lượng lớn B Y mô tả đây: Các phản ứng trùng hợp gốc monomer chứa halogen A (tỉ khối so với hydrogen 31.00) tạo thành B - nguyên liệu polymer sử dụng rộng rãi Những đặc tính hữu hiệu B phụ thuộc vào độ điều hòa cấu trúc đại phân tử Để xác định công thức, B chuyển thành D cách đun nóng với bột kẽm dung mơi trơ Polymer D chứa nhiều mắt xích khác nhau, số cho giản đồ 1) Xác định công thức phân tử A 2) Vẽ cấu trúc “cặp đơi (diad) có B (các cặp mắt xích) khác cấu trúc (khơng cần quan tâm đến hóa lập thể) Mắt xích D hình tạo từ cặp monomer nào? 3) Xác định mắt xích cịn lại có D Khi đun nóng B khí trở, polymer C có màu đậm khí khơng màu C1 có mùi hăng tạo thành 4) Xác định cấu trúc C C1 Monomer Z (88.82 % carbon khối lượng) tạo thành từ ethanol đun nóng có mặt nhơm zinc oxide Trùng hợp Z có mặt lithium ether dầu hỏa tạo thành polymer Y điều hịa lập thể có cấu cao su thiên nhiên 5) Viết phương trình tổng hợp Z từ ethanol 6) Xác định cấu trúc Y 363 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Chlorine hóa hồn tồn Y bóng tối, sau xử lí với kẽm tạo thành sản phẩm W khơng điều hịa lập thể đồng phân Y Đun nóng hỗn hợp C W (200 oC) dẫn dến tạo thành sản phẩm N có liên kết chéo 7) Xác định cấu trúc liên kết chéo chuỗi polymer cấu trúc N 8) Tính khối lượng lưu huỳnh cực tiểu cần để chuyển 100 gram mẫu Y thành polymer có liên kết disulfide chéo biết khối lượng mol trung bình 54090 gram/mol 364 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM Bài 18 Bên cạnh polymer truyền thống, cịn có polymer phối trí chuỗi polymer tạo thành tham gia liên kết phối trí kim loại-phối tử Những polymer tạo thành, ví dụ, tương tác chất X với nickel acetylacetonate Ni(acac) với HgBr2 1) Vẽ cấu trúc đơn vị mắt xích polymer phối trí X·HgBr X·Ni(acac)2 với đa diện tạo thành phối tử xung quanh nguyên tử kim loại 2) Các polymer phối trí tạo thành từ chất sau không: a) 2,2'-bipyridyl; b) 4,4'-bipyridyl? Dung dịch methanol copper(II) hexafluoroacetylacetonate đổ lên bề mặt dung dịch X chloroform Một polymer phối trí tạo thành dạng màu xanh lục Theo kết phân tích nguyên tố, sản phẩm chứa 47.92 % carbon, 6.50 % đồng 1.96 % hydrogen 3) Xác định công thức phân tử hợp chất tạo thành Để thu hợp chất X, phản ứng Sonogashira sử dụng, bao gồm tương tác aryl halide ArHal với acetylene đầu mạch HC≡CR có mặt base lượng xúc tác muối copper(I) phức palladium(II) Trong trường hợp này, hoạt tính aryl halide mạnh liên kết C-Hal yếu 4) Hoàn thành sơ đồ tổng hợp chất X sau: 365 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM 5) Tính lượng polymer nhận từ 113.2 gam orthobromiodobenzene, tạo thành polymer phối trí X HgBr2 có hiệu suất 64 % 366 | Bản quyền thuộc Tạp chí Olympiad Hóa học KEM