Bộ đề HSG hóa học việt nam đề quốc gia (vòng 1) từ 1994 2018 đề olympiad hóa học quốc tế (IChO) từ 2002 2011 (có đáp án)

Họ tên Số báo danh Với polime hóa có số mol hai monome, chiều dài mạch trung bình Pn , độ chuyển đổi p, tổng số mạch Nt tổng số monome ban đầu U0 Giả sử cân phản ứng polime hóa diễn tả đầy đủ bởi: C + A Am + H2O Trong C để nhóm –COOH bất kì, A để nhóm –NH2 Am để nhóm amit II-3-2 Hãy tính độ chuyển đổi cần để thu chiều dài mạch trung bình 500 Trả lời: Tính: II-3-3 Xét khả sau để tổng hợp PPTA Phản ứng xảy được? Đánh dấu hay nhiều câu trả lời HO2C CO2H O O Cl Cl O O MeO O + H2N NH2 + H2N NH2 + H2N NH2 PPTA bazơ OMe dung mô i cócực  (120 °C) dung mô i cócực O 30 °C + Me3CO 25 °C dietyl ete OCMe3 H2N NH2 dung mô i cócực PPTA PPTA PPTA II-3-4 Có thể điều chế loại aramit khác cách nung nóng axit 4-aminobenzoic (axit 4aminobenzen-cacboxylic) (a) Hãy viết cấu tạo aramit (n = 4) (b) Hãy tính chiều dài mạch trung bình cân (phản ứng tiến hành bình kín) Hằng số cân K = 576 Trả lời: Tính: Phần III - Hóa học phân tử chức tự nhiên Bản thức 10 Họ tên Số báo danh Một thách thức cho hóa học khám phá tự nhiên liên quan cấu trúc phân tử có hoạt tính sinh học với tính chất chúng Bài III-1 Photpholipit màng tế bào Điểm: điểm Marks 20 20 20 20 20 Màng tế bào sinh học tổ hợp chức phức tạp có phân tử khơng cộng hóa trị, gồm phần lớn lipit protein Chức chúng quan trọng sống với trình sống Chúng ngăn chia tế bào khỏi môi trường xác định chiều lưu chuyển thông tin đặc trưng phần bên tế bào với môi trường Photpholipit thành phần quan trọng màng tế bào Xét ví dụ hợp chất A R R O C CH2 O O C CH O H2C O P O O - O H2 C C H2 + NMe3 R = n-C17H35 A Khi phân tán nước (trên nồng độ tới hạn nhỏ) hợp chất A tạo cấu trúc hai lớp kín, gọi liposom, dùng làm hợp chất kiểu mẫu cho hóa học màng tế bào có cấu trúc phức tạp nhiều Liposom tích tụ thành hình khối cầu với nhóm đầu phân cực tích điện tiếp xúc với nước với ankyl cô lập lõi kị nước Cấu trúc hai lớp chứa đựng lớp nước bên khơng Chất có hoạt tính bề mặt tổng hợp có hai tạo dạng tích tụ hai lớp kín tương tự liposom gọi bọng Một ví dụ di-n-dodecyldimetylamoni clorua (DDAC) Cl - H3C + CH3 N ion đố i nghòch nhó m đầ u đuô i DDAC Bản thức 11 Họ tên Số báo danh III-1-1 (a) Hợp chất A có đồng phân lập thể? (b) Triphosphate B có đồng phân lập thể? R R O C CH2 O O C CH O H2C O P O O O H2 C C H2 Cl + NMe3 R = n-C17H35 CH3 B Tiền thân tổng hợp chất A axetonit C dẫn xuất từ glyxerin Một phần phổ 1H-NMR hợp chất C nêu III-1-2 Tín hiệu phổ 1H-NMR ứng với proton Hc ? OH Ha Hb Hc Hd He O O C Hc = Hai lớp liposom đặc trưng V (thể tích mạch hidrocacbon), a0 (diện tích bề mặt cắt ngang tối ưu nhóm đầu photpholipit lớp tích tụ) lc (chiều dài mạch tối đa nhóm ankyl có) Phép tính xấp xỉ ankyl khơng phân nhánh có chứa n nguyên tử cacbon cho: V = (27,4 + 26,99 n) x 10–3 nm3 lc = (0,154 + 0,1265 n) nm Với trị số n lớn, tương tác qua lại đuôi lấn át lực đẩy nhóm đầu III-1-3 Hãy tính diện tích bề mặt cắt ngang nhỏ nhóm đầu với trị số n lớn Trả lời: Tính: Bản thức 12 Họ tên Số báo danh Các bọng tạo DDAC (trên nồng độ bọng tới hạn, viết tắt cvc) xúc tác de-cacboxyl hóa phân tử 6-nitro-benzisoxazol-3-cacboxylat (6-NBIC) CO2 CN k1 N + CO2 O ON ON O 2 6-NBIC Trong nước 25C k1 = 3,1 × 10–6 s–1 Tại nồng độ c1 DDAC mà 6-NBIC nối hoàn toàn với với bọng, k1 = 2,1 × 10–3 s–1 III-1-4 Phác họa đồ thị k1 theo [DDAC] với [DDAC] = → c1 10-2 10-3 10-4 k1 10-5 10-6 cvc × c1 III-1-5 Lí cho xúc tác hữu hiệu de-cacboxyl hóa 6-NBIC bọng DDAC là: ❑ Sự decacboxyl hóa xúc tác ion Cl– nối với bề mặt bọng ❑ Sự đáng kể khả hidrat hóa nhóm cacboxylat 6-NBIC nối với bọng ❑ Nối bền CO2 phía bọng ❑ Nối bền sản phẩm phản ứng hữu với bọng tương ứng với nối 6-NBIC Đánh dấu câu trả lời Bản thức 13 Họ tên Số báo danh Bài III-2 Glutathion, Mini-Peptit thiết yếu Điểm: điểm 1a 1b 2a 2b 2c Marks 10 24 18 25 15 Glutathion, viết tắt GSH, peptit nhỏ có hầu hết mơ động vật GSH thực nhiều chức sinh học quan trọng, giải độc hóa chất electrophin khử peoxit (hữu cơ) máu Một hợp chất electrophin phản ứng không thuận nghịch với GSH, đặc biệt gan, cho sản phẩm sơ cấp chuyển đổi chuỗi chuyển hóa sinh học thành axit mercapturic, tiết qua nước tiểu Chất oxi hóa phản ứng với GSH cho disunfit GSSG, enzim xúc tác quay trở GSH với enzim khử (reductaza) Tỉ lệ GSH/GSSG hầu hết tế bào ≥ 500 NH2 O H N HO OH N H O O SH O GSH III-2-1 Có gốc amino axit GSH? (b) Viết cấu trúc amino axit tương ứng đánh dấu tâm đối xứng gương dấu Một axit mercapturic A cô lập từ nước tiểu người tiếp xúc với acrylonitrin (H2C=CHCN) có cơng thức phân tử C8H12N2O3S Phổ 1H-NMR A (CD3)2SO nêu hình Khi sản phẩm xử lí trước với D2O, tín hiệu d 12,8 d 6,8 khơng tín hiệu đơn giản hóa 4/5 6 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 6.5 Bản thức 6.0 5.5 5.0 4.5 3.5 3.0 2.5 14 Họ tên Số báo danh 14 13 12 11 10 4/5 3 2 1 14 13 12 11 10 -1 Hình III-2-2 (a) Tín hiệu NMR tương ứng với proton nhóm sau: CH, CH2, CH3, OH NH Hãy định nhóm proton phù hợp với tín hiệu đến 4/5 Tín hiệ u Proton (b) Có nguyên tử cacbon hợp chất A không mang proton nào? (c) Viết cấu trúc hợp chất A Vitamin C (axit ascorbic) phản ứng với chất oxi hóa cho axit dehidro-ascorbic D OH OH O HO O oxi hó a H O HO O H khử HO OH vitamin C O O D III-2-3 Ăn hoa rau tươi có lợi cho sức khỏe ❑ vitamin C tạo phức với GSH ❑ vitamin C phản ứng với hợp chất electrophin ❑ vitamin C loại bỏ chất oxi hóa ngăn ngừa suy yếu khơng chờ đợi GSH ❑ nhiều lí do, chẳng có lí liên quan đến GSH Bản thức 15 Họ tên Số báo danh Phần IV - Hóa học ánh sáng lượng Hóa học giữ vai trò chủ yếu việc giải nhu cầu ánh sáng lượng Không thể tưởng tượng sống khơng có ánh sáng lượng nhân tạo để di chuyển Bài IV-1 Đèn thắp sáng Điểm: điểm Marks 10 25 25 35 Từ năm 1891 đèn thắp sáng chế tạo Hà Lan Sự cải tiến thật vĩ đại so với đèn đầu tiên, đặc biệt với đời đèn phóng Tuổi thọ đèn tăng lên nhiều Màu sắc mặt quan trọng Các hợp chất đất CeBr thêm vào để đạt đến nhiệt độ màu 6000K đèn Những hợp chất hợp chất rắn dạng ion nhiệt độ phòng, nung nóng chúng thăng hoa phần để tạo phân tử kim loại halogenua trung hòa Để đạt đến áp suất lớn, entanpi thăng hoa phải thấp tốt IV-1-1 Viết chu trình nhiệt hóa học (định luật Hess) cho thăng hoa CeBr3, qua ion đơn nhân (Hl = Hmạng ; He = Htĩnh điện ; Hs = Hthăng hoa; H tuyệt đối, mà DH) - Hl + + + He + + Hs ; Hs = - Hl + He Năng lượng mạng chất rắn tính cơng thức Born–Landé: Hl = f Z + Z − Ae (1 – ) r+ + r− n Thừa số fe2 (cần thiết để tính lượng mạng theo kJ mol–1) 139 thay bán kính ion theo nm Hằng số Madelung A mạng 2,985 Số mũ Born n 11 Điện tích ion Z+ Z– số nguyên (Z– âm) Để tính lượng CeBr3 dạng (khi tạo thành từ ion) dùng công thức Born-Landé không cần A Cấu trúc CeBr3 pha tam giác phẳng Bán kính Ce3+ 0,115 nm Br - 0,182 nm IV-1-2 Hãy tính entanpi thăng hoa CeBr3 (theo số ngun; coi chừng dấu!) Trả lời: Tính: Bản thức 16 Họ tên Số báo danh Nhiều cố gắng để làm đèn tốt tiến hành cách thêm lượng tỉ lượng CsBr vào CeBr3 đèn dẫn đến tạo chất rắn CsCeBr4 nhiệt độ phòng Khi nhiệt độ thăng hoa giảm, tuổi thọ – đèn tăng tương ứng Mạng CsCeBr có cấu trúc NaCl với cation Cs+ anion phức CeBr4 tứ diện CsCeBr4 thăng hoa dẫn đến gồm phân tử CsBr CeBr3 IV-1-3 Viết phương trình phản ứng chu trình nhiệt hóa học (định luật Hess) q trình này, – số bước có ion CeBr4 , ion đơn nhân và/hoặc phân tử trung hòa tham gia pha khí + H1 Bước 1: + H2 Bước 2: Bước 3: + Bước 4: + + + + H3 + H4 + Tổng: (CsCeBr4)mạng + Htổng (CeBr3)phân tử + (CsBr)phân tử IV-1-4 Hãy tính entanpi thăng hoa CsCeBr4 (theo số nguyên) Dùng công thức Born–Landé với bước trình nêu lượng riêng biệt (coi chừng dấu!) Hằng số Madelung NaCl 1,75 Khoảng cách Cs–Ce mạng 0,617 nm Anion – CeBr4 tứ diện tỉ lệ cạnh với khoảng cách đỉnh tứ diện trọng tâm (body-radius) (26)/3 = 1,633 Số mũ Born CsBr 11 Bán kính Cs+ 0,181 nm Trả lời Bước 1: H1 = Tính: Trả lời Bước 2: H2 = Tính: Bản thức 17 Họ tên Số báo danh Trả lời Bước 3: H3 = Tính: Trả lời Bước 4: H4 = Tính: Trả lời tổng: Htổng = Tính: IV-1-5 Kết luận ứng với câu trả lời trước: Thêm CsBr có lợi khơng? Đánh dấu câu trả lời ❑ ❑ ❑ ❑ Thêm CsBr làm giảm hiệu Thêm CsBr không gây ảnh hưởng gỉ Thêm CsBr có lợi Khơng thể trả lời rõ ràng từ số liệu Bài IV-2 Rubi đỏ Điểm: điểm Marks 20 20 20 20 20 Tinh thể rubi có màu đỏ thẫm dùng phổ biến để làm đồ trang sức Ít người biết tâm máy la-de đầu tiên, Maiman chế tạo năm 1960, tinh thể rubi lớn Màu đỏ rubi phát xuất từ hấp thụ ánh sáng ion Cr3+ kết hợp tinh thể nhôm oxit (Al2O3) không màu Ion Cr3+ có electron phân lớp 3d hấp thụ ánh sáng nhờ chuyển tiếp electron obitan 3d có lượng thấp cao Ghi chú: Ảnh màu tinh thể rubi có Phụ lục Bản thức 18 Họ tên Số báo danh IV-2-1 Hãy định phổ bốn phổ hấp thụ rubi Hình (Ghi chú: Wavelength: độ dài sóng, Ultraviolet: cực tím, Violet: tím, Blue: xanh, Green: lục, Yellow: vàng, Orange: cam, Red: đỏ, Infrared: hồng ngoại, Absorption: hấp thụ) Thanh dùng la-de rubi hình trụ dài 15,2 cm đường kính 1,15 cm Ion Cr3+ chiếm 0,050 % theo khối lượng Khối lượng riêng Al2O3 4,05 g cm–3 Khối lượng nguyên tử Cr = 52u (1u=1,67 × 10–27 kg) IV-2-2 Hãy tính xem có ion Cr3+ la-de Trả lời: Tính: Trong rubi, ion Cr3+ phối trí ion oxi thành bát diện Dạng năm obitan 3d cho Trong ô đây, chia năm obitan 3d thành nhóm gồm ba obitan lượng thấp (t2g) nhóm gồm hai obitan có lượng cao (eg) biểu thị IV-2-3 Hãy định ô obitan 3d (dz2, dxy, dyz, dx2-y2, dxz) thuộc nhóm t2g obitan thuộc nhóm eg Bản thức 19 Họ tên Số báo danh IV-2-4 Hãy mũi tên phân bố hướng momen spin từ ba electron 3d trạng thái lượng thấp Cr3+ năm obitan d Cr3+ eg 3d 5× t2g Đặt rubi lên cân (khơng có từ tính) Khi cân thăng (hình 2) đặt nam châm bên phía rubi B N Hình (B: Bắc, N: Nam) IV-2-5 Hãy cho biết điều xảy với rubi (Đánh dấu câu trả lời đúng) ❑ Nam châm hút rubi (rubi di chuyển xuống thấp) ❑ Nam châm khơng có ảnh hưởng rubi(rubi cố định) ❑ Nam châm đẩy rubi (rubi di chuyển lên trên) ❑ Nam châm gây hiệu ứng dao động lên rubi (rubi di chuyển lên, xuống) Bản thức 20 Họ tên Số báo danh Bài IV-3 Bình ắc quy chạy xe Điểm: điểm Marks 25 25 20 30 Xe điện chạy bình ắc quy (Electric Vehicles, viết tắt EV) ngày phổ biến 50 năm tới quan ngại khơng ngừng gia tăng ô nhiễm xe cộ dùng động đốt gây Nguyên thành cơng khiêm tốn EV tiêu chuẩn bình ắc quy phải có hiệu cao giá thành thấp so với xe thơng thường Bình ắc quy chì-axit sử dụng rộng rãi nguồn lượng di động cho xe cộ Một ắc quy chìaxit với khả nạp điện hữu hiệu có mật độ lượng 45 Wh/kg Trong phát triển ắc quy cho EV, cách giải lâu dài có triển vọng ắc quy ion liti nhẹ nạp điện Những ắc quy khảo sát rộng rãi khắp giới hứa hẹn tồn trữ điện từ pin mặt trời Chúng nặng 1/3 ắc quy chì-axit Liti dùng làm điện cực âm Nó có dung lượng riêng điện cực cao Một vật liệu làm điện cực dương thông dụng thân thiện với môi trường LiMn2O4 loại spinen Cấu trúc spinen bao gồm ma trận ion oxit lập phương đơn giản, làm bền nhờ ion liti vị trí tứ diện ion mangan vị trí bát diện Trong LiMn2O4 nửa ion mangan có hóa trị +3 nửa có hóa trị +4 Một ắc quy chì-axit biểu diễn bởi: Pb(r) | PbSO4(r) | H2SO4(aq) | PbSO4(r) | PbO2(r) | (Pb(r)) Một ắc quy liti biểu diễn bởi: Li(r) | Li+-dẫn điện (rắn) chất điện phân (r) | LiMn2O4(r) Khi phóng điện, tạo thành thêm sản phẩm Li2Mn2O4 Nạp điện bình ắc quy dẫn đến tạo thành sản phẩm Li(r) LiMn2O4 IV-3-1 Viết phương trình điện hóa điện cực ắc quy chì-axit phóng điện Phản ứng điện cực âm: Phản ứng điện cực dương: IV-3-2 Viết phương trình điện hóa điện cực ắc quy ion-liti phóng điện Phản ứng điện cực âm: Phản ứng điện cực dương: IV-3-3 Hãy cho biết số phối trí ion liti ion mangan cấu trúc spinen LiMn2O4 ion Li: Bản thức ion Mn: 21 Họ tên Số báo danh Một xe ơtơ gia đình điển hình nặng 1000 kg cần lượng kWh để di chuyển 50 km, tương ứng với mức tiêu thụ khoảng 5,0 L hay 3,78 kg xăng Ơtơ thơng dụng có thùng xăng thể tích 50 L Khối lượng thùng 10 kg Mức tiêu thụ nhiên liệu 10 km L–1 IV-3-4 Hãy tính khối lượng dơi thay thùng xăng ắc quy tương đương EV dựa (a) ắc quy chì-axit (b) ắc quy liti Giả sử trường hợp động có hiệu (a) Khối lượng dơi với xe dùng ắc quy chì-axit: Trả lời: Tính: (b) Khối lượng dơi với xe dùng ắc quy liti: Trả lời: Tính: Bản thức 22 Họ tên Bản thức Số báo danh 23 Họ tên Số báo danh Scientific Committee of the 34th International Chemistry Olympiad Chairperson: Prof.dr B Zwanenburg University of Nijmegen Section Theory: Prof.dr.ir H van Bekkum Prof.dr H.P.J Bloemers Prof.dr F.B van Duijneveldt Prof.dr J.B.F.N Engberts Dr G.A van der Marel Prof.dr E.W Meijer Prof.dr A Meijerink Prof.dr A Oskam Prof.dr J Schoonman Prof.dr A.J Schouten Ms Prof.dr N.H Velthorst Prof.ir J.A Wesselingh Delft University of Technology University of Nijmegen University of Utrecht University of Groningen University of Leiden Eindhoven University of Technology University of Utrecht University of Amsterdam Delft University of Technology University of Groningen Free University, Amsterdam University of Groningen Section Practical: Prof.dr J.F.J Engbersen Dr E Joling Dr A.J.H Klunder Dr A.J Minnaard Dr J.A.J.M Vekemans Mr.Ing T van Weerd Dr W.H de Wolf Twente University of Technology University of Amsterdam University of Nijmegen University of Groningen Eindhoven University of Technology University of Nijmegen Free University, Amsterdam Consultants: Drs P de Groot Drs A.M Witte Drs W Davids Secretariat: Dr R Ruinaard J Brinkhorst Ms M.V Versteeg Bản thức University of Nijmegen 24 ... + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 – (0 + 4) = – (2 + 3) = – (0 + 4) = – (6 + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 – (4 + 2) = – (6 + 1) = -1 – (0 + 4) = – (2 + 3) = – (0 + 4) = – (6 + 1). .. dẫn chấm a) Phương trình hóa học phản ứng NH3 BF3: NH3 + BF3 → H3N–BF3 - Phản ứng thuộc loại phản ứng axit – bazơ Lewis, BF3 axit Lewis (có orbital p trống) NH3 bazơ Lewis (có cặp electron tự do,... 3) = – (0 + 4) = – (6 + 1) = -1 – (4 + 2) = – (6 + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 – (0 + 4) = – (2 + 3) = – (0 + 4) = – (4 + 2) = – (6 + 1) = -1 – (6 + 1) = -1 Kết tính FC cho dạng A, B, C, D hoàn toàn