IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi)

IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi) IChO 40 đáp án bài thi lí thuyết (vi)

K thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40 Bài t hi lý t huy t Ngày 17 tháng 7, 2008 Budapest , Hungary K thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40 Bàn quy n thu c v ban t ch c k thi Olympic Hóa h c Qu c T l n th 40 M t vài chi ti t đ B nđ • • Bài thi lý thuy t c b o h b n quy n Công vi c đ c ch ng nh n b i Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 xem m t b n c a ch ng nh n vui lòng truy c p đ a ch http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ hay g i m t b c th đ n Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA c t do: Chia s — đ c l i, đ c phân phát g i tài li u bao g m c vi c s d ng đ d y h c S a ch a — đ t o thành phiên b n khác thích h p cho công vi c Ph i tuân th cam k t sau: • • • • Quy n h n B n ph i xác đ nh rõ vi c tham kh o Bài thi lý thuy t th c c a k thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40, Budapest (nh ng không b ng cách mà nhà biên so n cho r ng b n vi ph m hay vi c làm c a b n vi ph m) Chia đ u N u b n bi n đ i hay xây d ng d a t p b n ph i phân b k t q a công vi c ch ng nh n c a b n t ng t phù h p i v i b t k s dùng l i hay phân b l i nên cơng b rõ b n đ c ch ng nh n làm vi c Cách t t nh t d n đ n trang web Nh ng u ki n có th đ c b qua n u nh b n đ c s đ ng ý c a ng i gi b n g c K thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40 Vi n Hóa Tr ng i h c Eötvös Loránd Pázmány Péter sétány 1/A H-1117 Budapest Hungary i n tho i: +36-1-372-29-10 Fax: +36-1-372-29-31 E-mail: info@icho.hu Web: www.icho.hu B n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn K thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40 H ng d n làm • Vi t tên mã thí sinh m i trang c a đ thi • Các em có gi đ hoàn thành đ thi Ch đ l nh START • Ch đ Bài thi lý thuy t c phép s d ng bút máy tính đ c phép b t đ u làm thi có hi u c quy đ nh • T t c k t qu ph i đ c vi t vào t ng ng có s n Nh ng vi t ch khác s khơng đ c tính m S d ng m t sau c a t p đ thi n u em c n dung gi y nháp • Vi t quy trình tính tốn vào t ng ng n u c n thi t N u ch đ a k t qu cho v n đ đ t s khơng tính m • Khi làm xong em ph i cho t phi u làm vào phong bì có s n Khơng đ c phép dán phong bì l i • Ph i d ng ti n đ làm c a l p t c sau có l nh STOP M t s trì hỗn vòng ba phút s d n đ n vi c h y thi c a em • Không đ c phép r i kh i ch ng i cho đ n đ c phép c a giám th • T p đ thi bao g m 26 trang • B n g c ti ng Anh c a đ thi s đ B n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn c phát cho nh ng yêu c u đ i chi u K thi Olympic Hóa h c qu c t l n th 40 Bài thi lý thuy t Các h ng s công th c H ng s Avogadro NA = 6.022·1023 mol–1 Ph ng trình tr ng thái khí lý t ng pV = nRT H ng s khí: R = 8.314 J K–1 mol–1 N ng l G = H – TS H ng s Faraday: F = 96485 C mol–1 o ∆ rG o = −RT ln K = −nFE pin H ng s Planck: h = 6.626·10–34 J s Ph ng trình Nernst E = Eo + V n t c ánh sáng c = 3.000·108 m s–1 N ng l photon E= ng Gibbs ng m t RT cox ln zF cred hc λ I nh lu t LambertA = log = ε cl Beer: I Khi tính tốn có s d ng h ng s cân b ng giá tr n ng đ đ u đ c quy chu n v mol/dm3 Xem t t c khí đ đ u lý t ng Không đ Celsius: 273.15 K B ng h th ng tu n hoàn v i giá tr nguyên t kh i t ng ng 18 1 H He 1.008 13 14 15 16 17 10 Li Be B C N O F Ne 6.94 9.01 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 11 12 13 14 15 16 17 18 Al Si P S Cl Ar 39.95 Na Mg 4.003 22.99 24.30 10 11 12 26.98 28.09 30.97 32.06 35.45 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Se Br Kr 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.38 69.72 72.64 74.92 78.96 79.90 83.80 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe K 39.10 Ca Sc 40.08 44.96 47.87 37 38 39 40 Rb Sr Y Zr 85.47 87.62 88.91 91.22 55 56 Cs Ba 132.91 137.33 87 88 Fr Ra - - 5771 89103 Nb Mo Ga Ge 92.91 95.96 - 72 73 74 75 101.07 102.91 106.42 107.87 112.41 114.82 118.71 121.76 127.60 126.90 131.29 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn - - - 69 70 178.49 180.95 183.84 186.21 190.23 192.22 195.08 196.97 200.59 204.38 207.2 208.98 104 105 106 107 108 109 110 111 Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg - - - - - - - - 60 61 62 63 57 58 59 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu 138.91 140.12 140.91 144.24 - 89 90 91 92 93 Ac Th Pa U Np - 232.04 231.04 238.03 B n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn - 64 65 66 67 68 Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 71 Lu 150.36 151.96 157.25 158.93 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97 94 95 96 97 Pu Am Cm Bk - - - - 98 Cf - 102 103 Es Fm Md No Lr 99 - 100 - 101 - - - Tên: Mã thí sinh: XXX- 6% T ng m Bài 1a 1b 1c 1d Bài 8 22 Nhãn c a m t bình ch a axit loãng b h h ng n ng Ch có th đ c đ c nh t giá tr n ng đ Bên c nh có m t pH k sau m t phép đo nhanh k t qu thu đ cho th y r ng n ng đ c a ion hydro ngang b ng v i giá tr nhãn a) a cơng th c c a lo i axit có th th a mãn u ki n n u pH thay đ i m t đ n v pha loãng 10 l n B t k axit m nh m t n c (HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4) c ng đ c ch p nh n, tr HF b) Có th dung d ch axit sunfuric lỗng đ c khơng ? Bi t axit sunfuric có: pKa2 = 1.99 Có Khơng N u có, tính tr pH (hay nh t cl ng đ c nó) ch cách làm Khơng, có th coi n c phân ly th nh t hoàn toàn dung d ch n c Nh v y [H+]>cacid Cho points n u tr l i ‘Khơng’ Nh ng vi t thêm vào hay tính tốn ch ng minh đ u khơng cho m pH: Bài thi lý thuy t IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn c Tên: c) Mã thí sinh: XXX- Có th dung d ch axit axetic loãng đ Bi t axit axetic có: c khơng? pKa = 4.76 Có Khơng N u có, tính tr pH (hay nh t cl ng đ c nó) ch cách làm Có, nh ng u ch x y dung d ch vơ lỗng, pt n u ch n có c = [HA] + [A–] = [H+] + – – [H ] = [A ] + [OH ] (1 pt) (1 pt) i u có ngh a [HA] = [OH–] Cơng th c: [H + ][A − ] [H + ]([H + ] − [OH − ]) [H + ]3 K= = = − [H + ] − Kw [HA] [OH ] T ng pts (2 pt) Dung d ch thu đ c ph i có pH axit, nh ng g n 6.5 m t d đốn khơng t i (1 pt cho c l ng – gi a 7) M t s g n t t là: [H + ] = ( KK w ) Ph + ng trình đ y đ có th đ c gi i d a vào ph ng pháp l p: + [H ] = ( K + [H ]) K w B t đ u v i giá tr c a dung d ch trung hòa, sau hai chu trình l p s cho tr n ng đ ch p nh n đ c là: 5.64·10–7 mol/dm3 V y giá tr pH xác 6.25 pts pH: Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn Tên: d) Mã thí sinh: XXX- Có th dung d ch EDTA (axit etylen diamino tetraaxetic) đ s d ng quy c g n ch p nh n đ c c không ? c phép EDTA: pKa1 = 1.70, pKa2 = 2.60, pKa3 = 6.30, pKa4 = 10.60 Có Khơng N u có, tính n ng đ EDTA Có (1 pt) Chúng ta có th cho r ng dung d ch có tính axit nên b c phân ly th ba th t có th b qua (1 pt) Nh v y ph ng trình sau s đ c s d ng: c = [H4A] + [H3A–] + [H2A2–] = [H+] + – 2– [H ] = [H3A ] + 2[H2A ] (1 pt) (1 pt) 2– i u có ngh a [H4A] = [H2A ] (1 pt) K1 K = [H + ]2 [H A 2− ] = [H + ]2 (or pH = (pK1 + pK2 ) / = 2.15) [H A] (2 pts) c = 0.0071 mol/dm3 (1 pt) cEDTA: Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn Tên: Mã thí sinh: XXX- 7% T ng m Bài Bài 18 Xác đ nh c u trúc h p ch t t A-H (không c n quan tâm l p th ) d a vào thông tin cho s đ ph n ng sau: radical Pd A + H2 ZnCl2 C B ( C10H18 ) oxidation (C10H18O) − H2O D O3 450°C Zn/H+ Pd/C, 350°C H H − H2O, − H Pd/H2 G NaBH4 Na2CO3, ∆ F − H2O E ng d n: • A m t hydrocacbon th m đ c bi t r t rõ • Dung d ch ch t C hexan ph n ng v i natri (quan sát th y khí), nh ng C khơng ph n ng v i axit cromic • Ph 13 C NMR ch r ng D E ch ch a hai lo i nhóm CH2 • Khi dung d ch ch t E đ c đun nóng v i natri cacbonat s t o thành đ u tiên m t trung gian khơng b n, ch t dehydrat hóa cho F A B C D OH H G F HO E O O O M i công th c pts, riêng F pts Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn Tên: Mã thí sinh: XXX- 6% T ng m Bài 3a 3b 3c Bài 14 Vinpocetine (Cavinton®, Calan®) m t s lo i d c ph m bán ch y nh t th gi i có ngu n g c phát tri n t Hungary Vi c t ng h p đ c b t đ u t ti n ch t thiên nhiên c a là, (+)-vincamine (C21H26N2O3) đ c phân l p t lo i thân bị có tên khoa h c vinca minor B c chuy n hóa t (+)-vincamine v vinpocetine qua hai b c sau H N N cat conc H2SO4 CH2Cl2 HO H3CO2C NaOH C2H5Br A C2H5OH B (Vinpocetine) C2H5 Vincamine T t c h p ch t (A t i F) đ u h p ch t tinh t quang h c • Thành ph n nguyên t A là: C 74.97%, H 7.19%, N 8.33%, O 9.55% • B cịn có đ ng phân l p th khác a) ngh c u trúc c a ti u phân trung gian A vinpocetine (B) A B H N MeO2C Et A H N N EtO2C N Et B Nh ng nghiên c u v chuy n hóa ch t t lo i d c ph m đ u công nh n vai trò quan tr ng c a chúng Có b n chuy n hóa ch t xu t phát t vinpocetine (B): C D đ c t o thành b ng ph n ng hydro phân hay ph n ng hydrat hóa, E F s n ph m oxy hóa Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn Tên: H Mã thí sinh: XXX- ng d n: • Tính axit c a chuy n hóa ch t gi m theo th t C >> E >> D F khơng ch a ngun t hydro axit • M i ch t C E đ u đ ng phân l p th khác, D F m i ch t đ u đ n đ ng phân l p th • F t n t i c u trúc vòng n m c nh l ng c c thành ph n nguyên t c a t ng t E: C 72.11%, H 7.15%, N 7.64%, O 13.10% • S t o thành E t B qua đ ng electrophin • S t o thành D t B v a ch n l c l p th v a đ c thù l p th b) ngh m t c u trúc h p lý đ i v i m i chuy n hóa ch t C, D, E F!! C D H N HO2C H N N HO EtO2C Et N Et D ethyl vincaminate C apovincaminic acid C hai đ ng phân l p th quanh trung tâm b t đ i m i đ u đ c ch p nh n E F HO H N H N N EtO2C EtO2C Et c) O – Et F vinpocetine N-oxide E 10-hydroxyvinpocetine E nhóm OH có th g n vịng th m N + b t k v trí V c u trúc c ng h ng c a ch t B mà có th gi i thích đ c s t o thành đ c thù l p th ch t D s v ng m t c a đ ng phân l p th l i H + N EtO2C – N Et Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 10 Tên: Mã thí sinh: XXX- 7% T ng m Bài 5a 5b Bài 67 33 100 A B tinh th màu tr ng C hai đ u tan nhi u n c có th đun nóng nh (đ n kho ng 200 °C) mà khơng thay đ i nh ng c hai đ u b phân h y nhi t đ cao h n N u ta có m t dung d ch ch a 20.00 g A (môi tr ng baz , pH ≈ 8.5-9) đ c thêm vào m t dung d ch khác ch a 11.52 g B (môi tr ng axit, pH ≈ 4.5-5) xu t hi n k t t a tr ng C có kh i l ng sau l c, s y cân 20.35 g D ch l c đ c trung hòa c n th n h n ng v i dung d ch KI đ c axit hóa xu t hi n màu nâu Khi đun nóng d ch l c bay h i mà khơng đ l i c n Ch t r n màu tr ng D có th đ c u ch b ng cách đun nóng A mơi tr ng khơng có khơng khí Ph n ng gi a ch t D n c t a nhi u nhi t cho dung d ch không màu Dung d ch n u đ ti p xúc m i môi tr ng s k t t a ch m m t ch t r n màu tr ng E lo i n c N u đ lâu khơng khí nhi t đ phịng ch t r n D s chuy n hóa hồn tồn thành E Tuy nhiên đun nóng D khơng khí 500°C t o thành m t ch t r n khác ch t F màu tr ng tan đ c n c có kh i l ng ch b ng 85,8% l ng ch t E t o thành t m t l ng D F cho ph n ng t o màu nâu v i dung d ch KI đ c axit hóa E có th b chuy n hóa ng c tr l i thành D nh ng đ đ t đ c c n có nhi t đ cao h n 1400 °C Ph n ng gi a B D n c d n đ n s t o thành k t t a C t o m t ch t khí có mùi khó ng i a công th c t t c ch t t A - F a) A D b) Ba(NO2)2 pts BaO pts B E (NH4)2SO4 pts BaCO3 pts C F BaSO4 BaO2 pts 14 pts 25 m th ng n u nh n xác c A l n B Vi t cân b ng t t c ph n ng đ c p (Không c n vi t ph n ng nhi t phân B) Ph n ng: Nh ng đ xu t n u có làm l ch kh i đáp án: N u h c sinh ch n Ca hay Sr cation A, gi i pháp có th coi g n nh ng l i mâu thu n v i giá tr h s t l ng Trong tr ng h p h c sinh s m t m đ i v i ti u phân ch a Ba nh ng cho tròn m n u vi t xác ph n ng ngo i tr ph n ng t o peroxit N u l a ch n kim lo i khác s không cho 2– m N u ch n anion c ng x lý t ng t B HPO4 Nh ng l i nh ph ng trình nh n tích, h s cân b ng… đ u b tr 1pt cho m t l i (nh ng không cho m âm) Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 13 Tên: Mã thí sinh: XXXBa(NO2)2 = BaO + NO + NO2 pts (NH4)2SO4 = NH4HSO4 + NH3 pts (Chú ý: NH4HSO4 sôi mà không phân h y 490 °C i u không ph bi n r ng rãi s h ng ki n th c v m không ph i l i c a h c sinh.) Ba2+ + SO42– = BaSO4 pts NO2– + I– + H+ = NO + I2 + H2O pts + NH4 + NO2– = N2 + H2O 2+ BaO + H2O = Ba + OH – pts pt Ba2+ + OH– + CO2 = BaCO3 + H2O pt BaO + CO2 = BaCO3 pt BaO + O2 = BaO2 pts BaO2 + I– + H+ = Ba2+ + I2 + H2O pts BaCO3 = BaO + CO2 pt + – NH4 + OH = NH3 + H2O pt H ng gi i chi ti t: Bài có nhi u d ki n đ nh n di n h p ch t Rõ rang r ng A, D, E, F đ u ch a m t nguyên t ; v i m t ch t r n màu tr ng tan n c b n v ng 1400 °C nguyên t ch c ch n kim lo i Dung d ch n c h p ch t ch a kim lo i ti p xúc v i khơng khí t o k t t a n c tinh t m t ch d n ch c ch n c a s t o thành mu i cacbonat K t lu n t ng t cho th y D oxit, vi c làm gi i h n s l a ch n kim lo i ch Sr Ba (Các ph ng án an tồn h n Li, Ca, hay Tl Ca(OH)2 tan đ tan c a Li2CO3 Tl2CO3 l n) N u E m t kim lo i ki m th kh i l ng phân t F có th MCa + 45.8, hay MSr + 39.05, ho c MBa + 32 Do F đ c t o thành b ng cách đun nóng oxit khơng khí hai kim lo i đ u tiên khơng th a ch t cu i t o BaO2 i u đ c xác nh n b i tính oxy hóa cao c a F Mùi khó ng i xu t hi n ph n ng c a B v i Ba(OH)2 cho th y r ng ch t ph n ng có th m t mu i amoni Cho r ng ph n ng gi a A B m t ph n ng t o k t t a đ n gi n gi a mu i bari mu i amoni s có đ ng l ng đ i v i anion t o k t t a 48 i u ng v i SO42- hay HPO42- nh ng tính axit c a B l i t ng t nh c a ch t ph n ng thêm vào (NH4)2HPO4 khơng cho k t t a BaHPO4 v i Ba(OH)2 nh v i Ba(NO2)2 N u ch p nh n r ng B (NH4)2SO4 s có đ c m t đ ng l ng 46 v i anion c a A i u hi n t ng hóa h c nêu kh ng đ nh r ng anion nitrit Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 14 Tên: Mã thí sinh: XXX- 7% T ng m Bài 6a 6b 6c 6d 6e 6f 6g Bài 6 12 10 45 Khi s c khí clo qua n c nhi t đ g n v i nhi t đ đông đ c c a ng i ta quan sát đ c m t k t t a nh màu l c nh t K t t a t ng t c ng có th đ c t o thành v i khí khác nh metan khí tr Các v t li u r t thú v b i l ng l n c a ch t g i metan-hydrat đ c gi thi t t n t i t nhiên (so v i l ng l u tr c a khí thiên nhiên khác) T t c k t t a đ u có c u trúc t ng t Phân t n c nhi t đ m đông t o m t c u trúc g m lien k t hydro Phân t khí làm b n hóa m ng c u trúc b ng cách l t vào l r ng kích th c l n c u trúc c a n c đ t o thành clatrat Tinh th clatrat c a clo metan đ u có c u trúc t ng t Tính ch t c a s t o thành m t hình 12 c nh đ u t 20 phân t n c Ô m ng c s c a tinh th có th cho r ng có c u trúc l p ph ng tâm kh i đ c s p x p l i t hình 12 c nh có c u trúc g n nh hình c u Các hình 12 c nh đ u liên k t đ c v i qua phân t n c n m m t c a ô m ng c s Hai phân t n c có th đ c tìm th y m i m t c a m ng c s Ơ m ng c s có đ dài c nh 1.182 nm Có hai ki u l r ng c u trúc M t kho ng khơng gian bên hình 12 c nh đ u (A) M t c u trúc l r ng khác nh h n (B), i v i m t m ng c s có l lo i Có l r ng lo i A đ a) c tìm th y m t ô m ng c s ? b) Có phân t n c m t ô m ng c s ? 46 = 20x2 (hình 12 c nh) + 6x2 /2 (m t) c) N u t t c l tr ng đ u ch a phân t khác t s gi a s phân t n phân t khách ? c s 46:8 = 5.75 d) Metan hydrat đ c t o thành v i c u trúc câu c) kho ng nhi t đ t Cho bi t kh i l ng riêng c a clatrat này? M t m ng c s có th tích 1.1823 nm3 = 1.651 nm3 Nó ch a metan 46 phân t n c v i kh i l ng 957 g mol–1/ NA = 1.589·10-21 g Kh i l ng riêng s 1.589/1.651 = 0.962 g/cm3 Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 0-10°C pt pt pt 15 Tên: Kh i l Mã thí sinh: XXX- ng riêng: Kh i l ng riêng c a clo hydrat 1.26 g/cm3 T s gi a s phân t n phân t khách tinh th bao nhiêu? e) c s Kh i l ng c a m t ô m ng c s v i kh i l ng riêng là: 1.651 nm3·1.26 g/cm3 = 2.081·10–21 g, t c 1253 g/mol cho toàn phân t Tr cho l ng n c l i giá tr 424.3 g/mol cho nguyên t clo, t c có 11.97 ngun t clo m t m ng c s pts T l lúc (5.98) phân t clo đ i v i 46 n c hay tr s t l 7.68 pts T ta có th bi t đ c r ng l r ng lo i B đ u ch a clo pts T l : L h ng đ c u tiên n vào tr có m t hay nhi u l a ch n Vài l A Vài l B c m t tinh th clo hydrat hoàn h o ? Có th T tc l A T tc l B Bán kính c ng hóa tr ph n nh kho ng cách gi a nguyên t nguyên t lien k t hóa tr v i Bán kính khơng liên k t hay bán kính van der Waals cho ta hình dung v kích th c nguyên t chúng không lien k t v i b ng liên k t hóa tr (bi u di n b ng kh i c u c ng nh c) Nguyên t H C O Cl Bán kính c ng hóa tr (pm) Bán kính khơng liên k t (pm) 37 120 77 185 73 140 99 180 Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 16 Tên: Mã thí sinh: XXX- f) D a vào bán kính c ng hóa tr bán kính không liên k t c a nguyên t c l ng c n c n d i đ i v i bán kính trung bình c a l h ng Nêu lý Metan l t vào đ c c hai l h ng Bán kính c a x p x 37 + 77 + 120 pm = 234 pm pts Phân t clo có bán kính 180 + 99 pm = 279 pm, ch l t vào đ c l h ng lo i B pts V y 234 pm < r(A) < 279 pm 279 pm < r(B) pts pts pts < r (A) < < r(B) Gi s xem xét trình sau H2O(l) H2O(r) x CH4(k) + H2O (l) g) (1) xCH4.1H2O (clatrat) (2) Cho bi t d u c a đ i l ng nhi t đ ng h c c a ph n ng cho ph n ng đ c ti n hành 4°C? S d ng ký hi u –, or + D u Gm(1) Gm(2) Hm(1) Hm(2) Sm(1) Sm(2) Sm(2) – Sm(1) Hm(2) – Hm(1) +, –, –, –, –, –, –, –, Trong u ki n có s t o thành metan clatrat b ng nóng ch y thành n c nên n ng l ng Gibbs bi t đ i ng c d u Q trình đơng đ c m t q trình t a nhi t v i s gi m entropy tr ng h p S gi m entropy trình t o thành clatrat s l n v tr s bao g m trình bi n đ i khí-r n M i liên quan gi a entanpy c a ph n ng có th đ c suy t d ki n sau: Gm(1) > Gm(2) Hm(1) – T Sm(1) > Hm(2) – T Sm(2) T ( Sm(2) – Sm(1) ) > Hm(2) – Hm(1) Giá tr âm l n > Hm(2) – Hm(1) M i ý pt, Ý cu i pts Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 17 Tên: Mã thí sinh: XXX- Bài 8% T ng m 7a 7b 7c 7d 7e 7f 7g 7h Bài 8 12 42 Ion dithionat (S2O62−) m t ion vơ c tr Nó có th đ c u ch b ng cách s c liên t c khí sunfu dioxit qua b n c l nh có m t mangan dioxit làm xúc tác.Trong u ki n s n ph m g m ion dithionate sunfat a) Vi t cân b ng ph ng trình ph n ng x y MnO2 + 2SO2 → Mn2+ + S2O62– MnO2 + SO2 → Mn2+ + SO42– M i ph n ng pt Sau ph n ng x y hoàn toàn Ba(OH)2 đ c thêm vào h n h p cho đ n ion sunfat k t t a hồn tồn Sau ng i ta them vào Na2CO3 b) Vi t cân b ng ph n ng x y sau thêm vào Na2CO3 MnS2O6+ Na2CO3 → Na2S2O6 + MnCO3 pt Natri dithionat sau đ c k t tinh l i b ng cách cho dung môi bay h i m t ph n Tinh th thu đ c tan hồn tồn n c không cho k t t a v i dung BaCl2 Khi đun nóng ch t r n nhi t đ 130°C, ng i ta quan sát th y kh i l ng hao h t 14.88 % Ch t r n màu tr ng s n ph m c ng tan hoàn toàn n c không cho k t t a v i dung d ch BaCl2 Khi m t m u khác c a tinh th ban đ u đ c gi 300°C vài gi quan sát th y kh i l ng hao h t 41.34 % Ch t r n màu tr ng thu đ c sau ph n ng tan đ c n c cho k t t a tr ng v i dung d ch BaCl2 c) Cho bi t thành ph n c a tinh th u ch r i vi t cân b ng ph n ng c a hai q trình đun nóng (Ch cho pts n u công th c) Công th c: Na2S2O6⋅2H2O Ph n ng (130 °C): Na2S2O6⋅2H2O → Na2S2O6 + 2H2O (1 pt) Ph n ng (300 °C): Na2S2O6 → Na2SO4 + SO2 or with H2O (1 pt) Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 18 Tên: Mã thí sinh: XXX- M c dù ion dithionate m t tác nhân kh t t v i thu n l i nhi t đ ng h c nh ng l i khơng cho ph n ng v i ch t oxy hóa nhi t đ phịng Tuy nhiên 75°C có th b oxy hóa mơi tr ng axit M t dãy thí nghi m đ ng h c đ c ti n hành v i ch t oxy hóa brom d) Vi t cân b ng ph n ng gi a brom ion dithionate S2O62− + Br2 + 2H2O → 2SO42− + 2Br− + 4H+ T c đ đ u (v0) c a ph n ng đ pts c xác đ nh d a thí nghi m ti n hành 75oC [Br2]0 [H+]0 [Na2S2O6]0 v0 3 (mmol/dm ) (mol/dm ) (mol/dm3) (nmol dm–3s−1) 0.500 0.0500 0.500 640 0.500 0.0400 0.500 511 0.500 0.0300 0.500 387 0.500 0.0200 0.500 252 0.500 0.0100 0.500 129 0.400 0.0500 0.500 642 0.300 0.0500 0.500 635 0.200 0.0500 0.500 639 0.100 0.0500 0.500 641 0.500 0.0500 0.400 511 0.500 0.0500 0.300 383 0.500 0.0500 0.200 257 0.500 0.0500 0.100 128 e) Xác đ nh b c c a ph n ng ng v i Br2, H+ S2O62−, bi u th c t c đ , giá tr c a h ng s v n t c đ n v c a Bi u th c v n t c: V i S2O62−: V i H+: B c c a Br2: (M i b c cho pts) v = k[S2O62−][H+] (1 pt) k = 2.56·10−5 dm3mol−1s−1 (1 pt: Không cho m n u sai đ n v ; s d ng đ n v không thu c h SI nh ng có th quy đ i t ng đ ng c ng cho tròn m) k: Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 19 Tên: Mã thí sinh: XXX- Trong m t thí nghi m t ng t ng i ta s d ng ch t oxy hóa nh clo, ion bromat, hydro peroxit ion 75°C Bi u th c v n t c c a trình c ng t ng t nh quan sát đ c v i brom, đ n v c a h ng s t c đ c ng t ng t v i giá tr t ng ng c a h ng s v n t c l n l t 2.53·10−5 (Cl2), 2.60·10−5 (BrO3−), 2.56·10−5 (H2O2), and 2.54·10−5 (Cr2O72−) Các thí nghi m c ng đ c ti n hành dung d ch natri dithionat đ c axit hóa mà khơng c n thêm ch t oxy hóa Khi theo dõi ti n trình ph n ng b ng ph ng pháp ph UV ng i ta quan sát th y s xu t hi n ch m c a m t d i h p th m i quanh khu v c 275 nm M c dù ng i ta xác đ nh đ c s có m t c a ion hydrosunfat s n ph m nh ng khơng cho h p th b c sóng cao h n 200 nm f) a công th c c a ti u phân gây nên d i h p th m i vi t ph n ng hóa h c (đã cân b ng) x y u ki n v ng m t ch t oxy hóa Ti u phân: Ph n ng: SO2 (hay H2SO3) 3pts (Cho pt đ i v i HSO3− hay SO32−) S2O62− + H+ → HSO4− + SO2 2pts (N u m t s n ph m l u hu nh (IV) khác nh ng phù h p v i câu tr l i tr c c ng cho pts) M t thí nghi m khác đ c ti n hành đ theo dõi d i h p th 275 nm v i n ng đ đ u t ng ng nh sau: [Na2S2O6] = 0.0022 mol/dm3, [HClO4] = 0.70 mol/dm3, nhi t đ ph n ng 75°C Lúc ng i ta tìm đ c m t đ ng cong đ ng h c ph n ng gi b c v i th i gian bán h y c a ph n ng 10 gi 45 phút g) Tính tốn giá tr h ng s v n t c c a ph n ng t½ = 10 gi 45 phút = 3.87·104 s kquan sát = ln2 / t½ = 1.79·10−5 s−1 pts + −5 −1 −1 k = kquan sát/[H ] = 2.56·10 dm mol s pts (Các đ n v t ng đ ng c ng đ c ch p nh n) k: ngh ph n ng hóa h c (đã cân b ng) c a b d ng ch t oxy hóa B c xác đ nh v n t c: c xác đ nh t c đ c a ph n ng s S2O62− + H+ → HSO4− + SO2 pts Khi s d ng ion peiodat (trong dung d ch n c t n t i d ng H4IO6−) làm ch t oxy hóa ion dithionat ng i ta quan sát đ c hai đ ng cong đ ng h c 75 °C u ki n thí nghi m hai giá tr b c sóng khác Các giá tr n ng đ đ u [H4IO6−] = 5.3·10−4 mol/dm3, [Na2S2O6] = 0.0519 mol/dm3, [HClO4] = 0.728 mol/dm3 465 nm, ch nh t I2 h p th h s h p th mol c a 715 dm3mol−1cm−1 350 nm, ch I3− ng quang h c c a tia h p th h s h p th mol c a 11000 dm3mol−1cm−1 sáng có đ dài 0.874 cm Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 20 Tên: Mã thí sinh: XXX- 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 A 465 nm 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 350 nm 0.00 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 time (s) h) Vi t cân b ng ph n ng hóa h c c a ph n ng x y khu v c đ h p th t ng 465 nm, vùng đ h p th gi m 465 nm T ng: Gi m: H4IO6− + S2O62− + H2O + H+ → 14 HSO4− + I2 pts I2 + S2O62− + H2O → HSO4− + I− + H+ pts Tính tốn th i gian c n thi t đ đ t đ h c kh o sát đ c 465 nm tmax = c giá tr h p th c c đ i đ ng cong đ ng [H4IO6 − ]0 7 × 5.3 × 10 −4 M = = 1900 k [S2O6 2− ]0 [H+ ]0 × 2.56 × 10−5 M−1s−1 × 0.0519 M × 0.728 M pts tmax: c l ng t l có th đ t đ c c a h s góc ng v i vùng t ng gi m đ cong đ ng h c kh o sát đ c 465 nm T l h s góc: 1: –7 (Nó ph n nh h s t l pts ng ng) T l h s góc: Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 21 Tên: Mã thí sinh: XXX- % T ng m Bài 8a 8b 8c 8d 8e 8f 8g 8h 8i Bài 3 32 Cô Z m t sinh viên gi i đ tài nghiên c u c a cô đo kh n ng t o ph c c a ion lantanit (III) v i ph i t m i đ c phát hi n M t ngày n cô ta quan sát s h p th t ngo i – kh ki n c a Ce(III) v i m t ph i t có kh n ng t o ph c y u quang ph k Sau 12h thí nghi m cuvet kín ta th y có m t vài b t khí nh đ c hình thành Ngay sau ta nh n r ng s hi n di n c a ph i t không c n thi t đ th y s t o thành b t khí, ti p t c thí nghi m v i dung d ch CeCl3 đ c axit hóa B t khí khơng h đ c t o thành cô ta đ dung d ch quang ph k mà không b t máy K ti p cô Z s d ng m t bình th ch anh nh có nhúng c c c ch n l c ion clorua c ng l y m u th ng xuyên đ đo quang i n c c ch n l c ion clorua đ c hi u chu n b ng dung d ch NaCl có n ng đ khác k t qu thu đ c cho b ng d i đây: cNaCl (mol/dm3) E (mV) 0.1000 26.9 1.000 −32.2 a) a m t công th c đ tính n ng đ ion clorua m t dung d ch ch a bi t d a vào giá tr th n c c đ c đ c (E) [Cl−] = [Cl− ] = 10 −( E +32.2mV )/59.1mV Cô Z c ng xác đ nh đ c h s h p th phân t gam c a Ce3+ ( = 35.2 dm3mol−1cm−1) 295 nm, đ đ phịng c ng ti n hành xác đ nh v i Ce4+ (ε = 3967 dm3mol−1cm−1) b) a m t cơng th c đ tính n ng đ c a Ce3+ t giá tr đ h p th đ c đ c 295 nm (A) kh o sát dung d ch ch ch a CeCl3 (bi t chi u dài cuvet: 1.000 cm) [Ce3+] = [Ce3 + ] = A295 nm 35.2 dm3mol−1 Cô Z chu n b m t dung d ch h n h p g m 0.0100 mol/dm3 CeCl3 0.1050 mol/dm3 HCl sau b t đ u ti n hành thí nghi m b ng cách b t đèn th ch anh Bi t HCl không h p th 295 nm c) Giá tr k v ng c a s c n đ ng đ h p th ban đ u bao nhiêu? 3+ A295nm= [Ce ] = 0.0100 mol/dm ⇒ A295nm= 0.352 E= [Cl−] = 3·0.0100 mol/dm3 + 0.1050 mol/dm3 = 0.1350 mol/dm3 ⇒ E = 19.2 mV Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 22 Tên: Mã thí sinh: XXX- Tr c ti n hành thí nghi m đ nh l ng, Z thu khí sinh vào dung d ch metyl da cam (ch th axit-baz oxy hóa-kh ) trung tính m t cách c n th n M c dù cô ta th y b t khí qua dung d ch nh ng màu c a khơng thay đ i hay nh t th m chí sau m t ngày d) a cơng th c c a hai khí, có thành ph n nguyên t có m u chi u x ban đ u không th hi n di n thí nghi m HCl, Cl2, (O3, ClO2) (khơng có ch th oxy hóa nào) Trong su t q trình đ nh l ng, ta ghi l i giá tr đ h p th s c n đ ng t ng ng v i kho ng th i gian làm thí nghi m Kho ng b t n c a phép đo quang ±0.002 đ c a n k s d ng ±0.3 mV Th i gian (ph) 120 240 360 480 A295 nm 0.3496 0.3488 0.3504 0.3489 0.3499 E (mV) 19.0 18.8 18.8 19.1 19.2 e) Xác đ nh t c đ trung bình c a vi c thay đ i n ng đ c a Ce3+, Cl−, H+ d[Ce3+]/dt = Khơng có d u hi u v s thay đ i n ng đ đ i v i Cl− hay Ce3+ [H+] = [Cl−] − [Ce3+], c ng khơng có s thay đ i n ng đ C ba giá tr đ u b ng M i giá tr cho pt d[Cl–]/dt = d[H+]/dt = Ngày ti p theo Z s d ng m t ngu n sáng đ n s c (254 nm) có c ng đ 0.0500 W Cô ta cho ánh sáng qua m t thi t b quang hóa b ng th ch anh dài 5-cm ch a đ y dung d ch CeCl3 đ c axit hóa mà ta dùng tr c Cơ ta đo h s h p th phân t gam c a Ce3+ (ε = 2400 dm3mol−1cm−1) 254 nm f) Cho bi t có % ánh sáng b h p th thí nghi m v a r i ? A = 2400 dm3mol−1cm−1 · cm · 0.0100 M = 120 ⇒ (100 − 10−118)% ≈ 100% D ng c có tay cho phép d n khí qua m t ng nghi m khơ đ lo i h t h i n c r i sau đ a vào m t bình kín có th tích 68 cm3 Bình kín đ c trang b m t áp k có đ nh y cao b ph n đánh l a u tiên cô ta làm đ y bình kín b ng khí argon khô cho đ n đ t áp su t 102165 Pa sau ta b t đèn Sau 18.00h áp su t đ t đ n giá tr 114075 Pa Nhi t đ c a bình 22.0 °C g) cl ng s mol khí có bình kính Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 23 Tên: Pđ u Mã thí sinh: XXX= psau − pđ u = 114075 Pa − 102165 Pa = 11910 Pa n = pđ uV/(RT) = 11910 Pa·0.000068 m3 /(8.314 J/mol/K·295.15 K) = 3.3·10−4 mol pts nkhí: Vào lúc Z t t đèn r i b t b ph n đánh l a Sau làm l nh bình kín đ n nhi t đ đ u áp su t cu i đo đ c 104740 Pa ngh công th c ch t khí có th đ c t o thành xác đ nh đ cân b ng ph n ng x y u ki n chi u x c Hãy vi t Nh n di n khí: H2, O2 pts Các khí: hν 2H2 + O2 1pt Ph n ng: 2H2O ⎯⎯→ Ph n ng: h) Tính áp su t cu i sau đánh l a n u nh bi t bình kín s đ y sau 24 gi k t đánh l a ? Áp su t cu i: 104740 Pa (áp su t h i n c bão hòa) p= i) cl ng hi u su t l ng t c a s n ph m t o thành dung d ch Ce(III) Hi u su t l ng t : Có 3.3·10−4 mol khí đ mol O2 c t o thành lúc g m: 2.2·10−4 mol H2 1.1·10−4 C ng đ ánh sáng 0.0500 Js−1 ⇒ 0.0500 J/s λ = 1.06 ⋅ 10 −7mols−1 photon hcN A T ng th i gian 18.00 h = 64800 s T ng s photon h p th : 64800 s·1.06·10−7 mols−1 = 6.87·10−3 mol Hi u su t l 0.032 Hi u su t l 0.016 ng t cho s t o thành H2: Φ = 2.2·10−4 mol / 6.87·10−3 mol = ng t cho s t o thành O2: Φ = 1.1·10−4 mol / 6.87·10−3 mol = M t giá tr khác c a hi u su t l ng t (0.048) c ng đ tốnh gi i thích đ c s xác đánh c a Hi u su t l c ch p nh n tính ng t : Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 24 Tên: Mã thí sinh: XXX- % T ng m Bài 9a 9b 9c 9d Bài 12 21 15 57 Tali t n t i hai tr ng thái oxy hóa khác là: Tl+ Tl3+ Ion iodua có th k t h p v i phân t iot đ t o thành d ng ion triiodua (I3–) dung d ch n c, Th chu n c a m t s ph n ng liên quan nh sau: Tl+(aq) + e– Tl(s) Eº1 = – 0.336 V 3+ – Tl (aq) + 3e Tl(s) Eº2 = + 0.728 V I2(s) + 2e– 2I–(aq) Eº3 = + 0.540 V H ng s cân b ng c a ph n ng I2(s) + I–(aq) I3–(aq): K1 = 0.459 Trong tồn T=25 °C Tính tốn th kh chu n c a ph n ng sau: a) Tl3+(aq) + e– E4 o = Tl+(aq) 3E2o − E1o = 1.26 V Eº4 pts Eº4 = I3–(aq) +2 e– I–(aq) Eº5 Eº5 = Eº3 + 0.059/2 lg(1/K1) = 0.550 V pts Eº5 = b) Vi t công th c h p th c c a h p ch t trung tính có ch a m t nguyên t tali nhi u anion iodua hay triiodua mà có th t n t i v m t lý thuy t TlI, TlI3, TlI5, TlI7, TlI9 M i công th c pt Có m t cơng th c h p th c có th thu c v hai lo i khác ó công th c ? TlI3 có th đ c xem nh Tl3+(I–)3 or Tl+(I3–) pts Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 25 Tên: Mã thí sinh: XXX- D a vào giá tr th chu n cho bi t đ ng phân hai đ ng phân t n t i u ki n chu n ? Vi t ph n ng hóa h c cho ph n ng chuy n hóa đ ng phân c a tali iodua D ng b n h n: ng phân hóa Tl+(I3–) Eº4 > Eº5 hay Eº3, Tl3+ + 3I– = Tl+ + I3– pts Cho pts n u vi t TlI3 = Tl(I3); pts n u vi t Tl3+ + 3I– = Tl+ + I2 S t o ph c có th d n đ n d ch chuy n cân b ng H ng s b n t ng c ng c a trình t o ph c Tl3+ + 4I– TlI4– = 1035.7 c) Vi t ph n ng x y dung d ch mu i b n h n c a tali iodua đ d KI Tính toán h ng s cân b ng cho ph n ng Ph n ng: Tl++ I3– + I– TlI4– c x lý v i l ng pts Có th xem ph n ng t ng c a ba trình sau: Tl+(aq) Tl3+(aq) + 2e– –Eº4 = –1.26 V, v y ∆rG4º = nFE4º = 243.1 kJ/mol 3I–(aq) Eº5 = 0.550 V, v y ∆rG5º = –nFE5º = –106.1 kJ/mol I3–(aq) + 2e– 3+ – – 35.7 Tl + 4I TlI4 v y ∆rG6º = –RT ln 4= –203.8 kJ/mol 4= 10 Bi n thiên n ng l ng t do: ∆rG7º = ∆rG4º + ∆rG5º +∆rG6º = –66.8 kJ/mol ⎛ ∆G ⎞ V y K = exp ⎜ − r ⎟ = 4.96 ⋅ 1011 ⎝ RT ⎠ Cho pts đ i v i ∆rGº(4-6) cho K2 K2: N u dung d ch mu i b n h n đ c x lý v i baz m nh ta quan sát th y m t k t t a màu đen Sau lo i b n c kh i k t t a l ng ch t r n l i 89.5% tali v kh i l ng d) Cho bi t công th c h p th c c a h p ch t ch ng minh b ng tính tốn.Vi t cân b ng ph n ng t o thành Cho r ng h p ch t ch a Tl m t anion, công th c c a h p ch t s có d ng TlaXb t ta có ph ng trình sau: a ⋅ 204.4 = 0.895 a ⋅ 204.4 + bM X T giá tr b = 1, a = 1, 2, ch c p giá tr b = 3, a =2 cho giá tr MX = 16.0 g/mol X oxy pts Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 26 Tên: Công th c: Ph n ng: Mã thí sinh: XXXTl2O3 pts TlI3 + OH– Tl2O3 + I– + H2O pts Chi pts n u vi t H+ hay H3O+ phía ph i c a ph Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn ng trình 27 ... Cl Bán kính c ng hóa tr (pm) Bán kính khơng liên k t (pm) 37 120 77 185 73 140 99 180 Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 16 Tên: Mã thí sinh: XXX- f) D a vào bán... toánh gi i thích đ c s xác đánh c a Hi u su t l c ch p nh n tính ng t : Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 24 Tên: Mã thí sinh: XXX- % T ng m Bài 9a 9b 9c 9d Bài. .. Hm(1) M i ý pt, Ý cu i pts Bài thi lý thuy t c a IChO 40, b n d ch ti ng Vi t c a Olympiavn 17 Tên: Mã thí sinh: XXX- Bài 8% T ng m 7a 7b 7c 7d 7e 7f 7g 7h Bài 8 12 42 Ion dithionat (S2O62−) m t ion