Đang tải... (xem toàn văn)
Olympiad Hóa học Anh Quốc Olympiad Hóa học Ấn Độ Olympiad Hóa học Áo Olympiad Hóa học vùng Baltic Olympiad Hóa Học Ba Lan Olympiad Hóa học Trung Quốc Olympiad Hóa học Ukraine Trại huấn luyện Mùa Đông của Đội tuyển Nga cho IChO 50 (2018) Tranh tài Hóa học Hữu cơ Nga Olympiad Hóa học Nga Olympiad Hóa học Mendeleev Kì thi chọn Học sinh giỏi Quốc gia THPT Việt Nam Kì thi chọn Đội tuyển Olympiad Quốc tế Bài tập chuẩn bị Olympiad Hóa học thế giới 2018
Olympiad Hóa học Nga Vịng Chung kết Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 237 Vòng - Lớp 10 Câu 10.1 Hợp chất A kim loại M thường tìm thấy tự nhiên dạng khoáng vật màu xanh lục đẹp mà nhà văn Pavel Bazhov yêu thích Khi nung A khơng khí (phản ứng 1), nhận bột màu đen B (hàm lượng oxygen 20.11 %), có khối lượng nhẹ 2.78 lần so với chất A ban đầu Chất B dễ tan acid Nếu cho B phản ứng với hydrobromic acid đặc thu dung dịch màu đỏ Thêm vào lượng hợp thức cesium bromide, sau làm bay nước từ từ thu tinh thể màu đỏ hợp chất C, chất không tan nước (phản ứng 2) Khi hòa tan B dung dịch hydrochloric loãng, thu dung dịch màu xanh dương chất G (phản ứng 3) Nếu thêm lượng dư potassium chloride bão hịa vào màu dung dịch chuyển thành màu xanh lục nhạt sáng tinh thể hydrate D (có hàm lượng potassium 24.44 %) với màu tách từ dung dịch (phản ứng 4) Dung dịch muối D bị màu phản ứng với mảnh kim loại M, phản ứng D chuyển thành F (phản ứng 5) Nếu pha loãng dung dịch F nước dư lượng nhỏ tinh thể màu trắng chất H tạo thành (phản ứng 6), chất bị oxid hóa chậm oxygen khơng khí, tách khỏi dung dịch Phản ứng ammonia đặc dung dịch G, tạo thành dung dịch E có màu xanh dương-tím đậm (phản ứng 7) Thực phản ứng dung dịch đặc E F với lượng dư NH4+ Cl- ion dư khí trơ, thu tinh thể màu xanh dương lấp lánh muối Z (hàm lượng M 47.55 %) (phản ứng 8), chất dễ bị oxid hóa khơng khí 1) Xác định tất chất A-I Viết tất phương trình phản ứng 2) Điều xảy thêm dung dịch potassium iodide vào G? Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 238 3) Vẽ cấu trúc anion C D Cho biết khác biệt đáng kể màu sắc hợp chất Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 239 Hướng dẫn 1) Công thức chất: A = (CuOH)2CO3 B = CuO C = Cs2[CuBr4] G = CuCl2 D = K2[CuCl4(H2O)2] K[CuCl2] E = [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]Cl2 F = Z = [Cu(NH3)4][CuCl2] H = CuCl Phương trình phản ứng: 2) Nếu thêm potassium iodide vào dung dịch muối copper(II) xảy phản ứng oxid hóa-khử: 2CuCl2 + 4KI → 2CuI + 4KCl + I2 2CuCl2 + 5KI → 2CuI + 4KCl + KI3 Trong KI dư, kết tủa CuI tạo thành bị hòa tan: CuI + KI → K[CuI2] 3) Cấu trúc ion: Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 240 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 241 Câu 10.2 Kim loại X khám phá vào kỉ thứ 18 Tuy nhiên, trước từ lâu, người thợ mỏ Saxon biết quặng chứa nó, trơng giống đồng sử dụng nghề thủy tinh để sơn kính màu xanh lục X kim loại tương đối hoạt động, với trợ giúp từ thiết bị phản ứng có phản ứng với fluorine tác nhân fluorine hóa có tính oxid hóa mạnh Giản đồ biểu diễn chuyển hóa hợp chất kim loại mức oxid hóa khác nhau: Cho biết: Công thức I chứa nguyên tử, khối lượng giảm phân hủy I 14.1 % Hàm lượng nguyên tố H là: ω(Xe) = 42.00 %; ω(F) = 48.62 %; ω(X) = 9.38 % Khối lượng giảm phân hủy chất D 67.88 % Chất A hexahydrate với ω(Cl) = 29.83 % Trong hợp chất E, G số phối trí kim loại X 4, G ω(X) = 27.31 % Trong phản ứng F → G, potassium đưa vào nhanh ammonia lỏng dung môi 1) Xác định hợp chất A-J kim loại X 2) Viết phương trình phản ứng 1-10 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 242 Hướng dẫn 1) Công thức hợp chất: 2) Phương trình phản ứng: Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 243 Câu 10.3 Hợp chất màu đỏ-cam A chất oxid hóa mạnh, dùng cho mục đích phân tích tổng hợp Trong phịng thí nghiệm, sơ đồ điều chế A sau thực hiện: hòa tan B (muối không màu kim loại M) vào nước thêm lượng dư sodium hydroxide vào dung dịch tạo thành, thu kết tủa C (phản ứng 1) Sau đó, huyền phù C xử lí với dung dịch sodium hypochlorite, màu sắc kết tủa chuyển thành màu vàng tạo thành G (phản ứng 2) Lọc tách kết tủa, rửa với nước hòa tan vào dung dịch nitric acid đặc (phản ứng 3) Chất A kết tủa cách thêm ammonium nitrate vào dung dịch tạo thành (phản ứng 4) Khi nhiệt phân 1.000 gam A (phản ứng 5) 0.314 gam D, khơng có sản phẩm rắn khác, tạo thành Tỉ khối hỗn hợp khí tạo thành so với hydrogen 16.96 Khi hỗn hợp dẫn qua dung dịch NaOH (phản ứng 6) thể tích giảm 11 lần D tạo thành nhiệt phân B G (phản ứng 7, 8) khơng khí Cần 2.523 gam B 1.209 gam G để điều chế gam D D không tan dung dịch acid kiềm dễ tan hỗn hợp HNO3H2O2 (phản ứng 9) tạo thành dung dịch B Hàm lượng M chất B D 32.25 % 81.41 % 1) Xác định kim loại M 2) Xác định công thức chất A-D 3) Viết phương trình phản ứng 1-9 4) Xác định cấu trúc anion A 5) Tại M(IV) nitrate khan khơng bền lưu giữ khơng khí Q trình diễn hịa tan nước? Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 244 Hướng dẫn 1) Kim loại M Ce 2) А - (NH4)2[Ce(NO3)6], B - Ce(NO3)3·6H2O, C - Ce(OH)3, G - Се(ОН)4, D - СеО2 3) Phương trình phản ứng: 4) Cấu trúc anion A: 5) Cerium(IV) nitrate khan, giống đa số muối khan cation điện tích cao khác, khơng bền thủy phân khơng khí Ce4+ cation Ce4+ + H2O → [CeOH]3+ + H+ Trong nước, xảy phân li sau: Ce(NO3)4 + aq → Ce4+·aq + 4NO3-·aq Thủy phân: Ce4+·aq + H2O = [CeOH·aq]3+ + H+ Oligomer hóa polymer hóa: Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 245 [CeOH·aq]3+ + [CeOH·aq]3+ → [aq·Ce(μ-OH)2Ce·aq]6+ Tạo phối tử cầu: 6[CeOH·aq]3+ + 2H2O → [Се6О4(ОН)4]12+ + 6H+ + aq Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 246 6) Khi titanium cation, cơng thức perovskite “kép” biểu diễn Ba2BB’O6 B B’ cation vị trí titanium Tổng số oxid hóa B B’ phải +8 để giữ bảo tồn điện tích Xét điều kiện vê chênh lệch số oxid hóa B B’, ta có cặp: B+1 B’+7, B+2 B’+6 Theo đó, ta chọn Li2O Re2O7, FeO MoO3, bán kính cation chúng gần với Ti4+ Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 260 Câu 11.3 Thân rễ gừng (Zingiber officinale) sử dụng nhiều quốc gia làm phụ gia nấu ăn sản phẩm mứt kẹo, thứ gia vị cho sushi cuốn, số loại trà, bia, … Vị cay gừng gingerol (X) Khi làm khơ gừng khơng khí, gingerol chuyển thành chất Y Khi xử lí gừng với nhiệt gingerol tạo thành zingerone Z Năm 1975, nhà khoa học Nhật Bản đề xuất quy trình tổng hợp hợp chất từ vanillin [ванилин], thành phần tinh dầu vanilla Sơ đồ tổng hợp racemic X, Y, Z mô tả đây: 1) Xác định cấu trúc hợp chất chưa biết sơ đồ Năm 1992, nhà hóa học Mĩ đề xuất cách để tổng hợp Y Z từ nguồn nguyên liệu thương mại sẵn có khác: 4-hydroxy-3-methoxy cinnamic acid 2) Xác định cấu trúc hợp chất B-D Gừng bật loại gia vị khác khơng vị mà mùi hương Mùi gừng gây thành phần tinh dầu nó: zingiberene (W) Suốt thời gian dài, cấu trúc chất không xác định rõ Phải đến năm 1953, nhà khoa học thiết lập cấu trúc sau tổng hợp racemate nó: Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 261 3) Xác định cấu trúc hợp chất E-H W, biết F G đồng phân W chứa vòng; W tạo thành với dimethyl ether acetylene dicarboxylic acid (MeO2C-C≡C-CO2Me) sản phẩm cộng bị phân hủy đun nóng tạo thành 4-methylphthalic acid 3,7-dimethyloct-1,6-diene Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 262 Hướng dẫn 1) 2) 3) Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 263 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 264 Câu 11.4 Năm 1973, Fisher Wilkinson nhận giải Nobel Hóa học thiết lập cấu trúc ferrocene [ферроцен] ((C5H5)2X), ví dụ hợp chất “sandwich” Điều thú vị chất vơ tình tổng hợp lần Pauson Kealy từ phản ứng chất C chloride kim loại X Mục tiêu nhà nghiên cứu tổng hợp hydrocarbon D, có hàm lượng carbon 93.71 % Hợp chất C tổng hợp từ chất lỏng B có nhiệt độ sơi thấp, điều chế trực tiếp cách nhiệt phân hydrocarbon A (hàm lượng nguyên tố A B giống nhau) 1) Xác định cấu trúc hợp chất A-D kim loại X 2) Thiết lập công thức chloride XCln Pauson Kealy sử dụng Viết phương trình phản ứng với C, biết phản ứng này, với ferrocene cịn thu hydrocarbon có hàm lượng carbon lớn B bé D Ferrocene đặc biệt bền, bị thăng hoa không phân hủy thành chất màu vàng cam có tính chất tương tự benzene Ví dụ, phản ứng vơi đương lượng acethyl chloride có mặt chloride kim loại Y thu chất E Nếu chloride kim loại Z (hàm lượng Z 31.04 %) phản ứng với E tác nhân khử F (chứa 71.09 % Y khối lượng), sử dụng rộng rãi trọng hóa hữu cơ, thu sản phẩm khác tùy thuộc vào điều kiện phản ứng Ở nhiệt độ cao, hỗn hợp đồng phân dia G H tạo thành với hàm lượng X 26.34 % nhiệt độ phịng tạo thành hỗn hợp đồng phân dia I J có nhiều nguyên tố (so với G H) có hàm lượng tương ứng 6.98 % 3) Xác định cấu trúc hợp chất E-J chloride YCln ZCln 4) Đồng phân số G H chiếm ưu thế? Tại sao? Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 265 Hướng dẫn 1) 2) XCln FeCl3 Phương trình phản ứng: 6C5H5MgBr + 2FeCl3 → 2(C5H5)2Fe + C10H10 + 6MgBrCl 3) 4) Do nhóm ferrocenyl có kích thước lớn nên lí khơng gian mà đồng phân trans chiếm ưu đáng kể Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 266 Câu 11.5 Chất khí X đặt bình chân khơng 25 oC đun nóng tới 500 oC Q trình phản ứng diễn nhiệt độ không đổi giám sát cách đo áp suất tổng Khi độ chuyển hóa đạt 51.7 % khí bình có khối lượng riêng khơng khí (trong điều kiện) Sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào thời gian có dạng: Trong r tính theo bar/h, thời gian t (h) Khi thêm iodine vào, tốc độ phản ứng tăng lên 10000 lần, lượng hoạt hóa giảm 55 kJ/mol 1) Xác định chất X Điều xảy với đun nóng - kết hợp, phân hủy hay đồng phân hóa? Viết phương trình phản ứng biết (các) sản phẩm phản ứng nhẹ khơng khí 2) Đề xuất chế giai đoạn để giải thích tác động xúc tác iodine 3) Xác định bậc phản ứng, tính số tốc độ, áp suất đầu cuối bình, thời gian để ½ lượng chất đầu tham gia vào phản ứng 4) Các hệ số trước số mũ phương trình Arrhenius phản ứng có xúc tác không xúc tác khác lần? 5) Đơi khi, chất X tìm thấy thể người Nó đến từ đâu chuyển hóa thành gì? Thơng tin bổ sung phụ thuộc áp suất tác nhân P theo thời gian kt ln kt P0 với phản ứng bậc P 1 n1 n1 với phản ứng bậc n n 1 P P0 Phương trình Arrhenius: k A exp - E A RT Hướng dẫn Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 267 1) Một tác nhân phân li, phân hủy đồng phân hóa Trong trường hợp đầu tiên, khối lượng mol khí tăng, điều không phù Trong trường hợp cuối, khối lượng mol khơng thay đổi Vậy xảy phân hủy Hãy xét trường hợp đơn giản nhất, phân hủy thành sản phẩm: X → A + B Giả sử có mol X có 0.517 mol phân hủy hỗn hợp tạo thành có 0.483 mol X 0.517 mol A B, tổng 1.517 mol Khối lượng mol hỗn hợp là: M( X ) Mhh 29 gam/mol 1.517 M(X) = 44 gam/mol Dĩ nhiên với khối lượng mol có acetaldehyde bị phân hủy thành sản phẩm nhẹ khơng khí: CH3CHO → CO + CH4 2) CH3CHO + I2 → CO + CH3I + HI CH3I + HI → CH4 + I2 3) Từ biểu thức r(t), thấy rõ bậc phản ứng phản ứng bậc Hãy biểu diễn tốc độ qua áp suất tác nhân, sử dụng định luật tác dụng khối lượng: Từ đây: n n 1.5 n 1 Phản ứng có bậc 1.5 Hằng số tốc độ: k = 1/0.40 = 2.5 bar-1/2 h-1 Áp suất ban đầu: 1/P01/2 = 3.3, P0 = 0.092 bar Ở thời điểm phân hủy hồn tồn, số mol khí tăng gấp lần, áp suất cuối P∞ = 0.184 bar Hãy tìm chu kì bán hủy với phản ứng có bậc n = 1.5 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 268 4) 5) Acetaldehyde chất gây ung thư Trong thể khơng có chất tạo thành gan oxid hóa ethanol Sau bị oxid hóa thành acetic acid Cả hai phản ứng diễn tác động enzyme Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 269 Bảng bán kính ion, Å Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Ag+1 0.67 Cd+2 12 1.31 Cu+2 0.57 Ag+1 1.02 Ce+3 1.01 Cu+2 0.73 Ag+1 1.15 Ce+3 1.143 Cu+3 6(НС) 0.54 Ag+2 0.79 Ce+3 10 1.25 Dy+2 1.07 Ag+2 0.94 Ce+3 12 1.34 Dy+2 1.19 Ag+3 0.67 Ce+4 0.87 Dy+3 0.912 Ag+3 0.75 Ce+4 0.97 Dy+3 1.027 Al+3 0.39 Ce+4 10 1.07 Er+3 0.89 Al+3 0.535 Ce+4 12 1.14 Er+3 1.004 As+3 0.58 Cl- 1.81 Eu+2 1.17 Au+1 1.37 Co+2 4(ВС) 0.58 Eu+2 1.25 Au+3 0.68 Co+2 6(ВС) 0.745 Eu+2 10 1.35 Au+3 0.85 Co+2 6(НС) 0.65 Eu+3 0.947 Au+5 0.57 Co+3 6(ВС) 0.61 Eu+3 1.066 Ba+2 1.35 Co+3 6(НС) 0.545 F-1 1.31 Ba+2 1.42 Cr+2 6(ВС) 0.8 F-1 1.33 Ba+2 10 1.52 Cr+2 6(НС) 0.73 Fe+2 4(ВС) 0.63 Ba+2 12 1.61 Cr+3 0.615 Fe+2 4(ВС) 0.64 Be+2 0.27 Cr+4 0.41 Fe+2 6(ВС) 0.78 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 270 Be+2 0.45 Cr+4 0.55 Fe+2 6(НС) 0.61 Bi+3 1.03 Cr+5 0.345 Fe+2 8(ВС) 0.92 Bi+3 1.17 Cr+5 0.49 Fe+3 4(ВС) 0.49 Bi+5 0.76 Cr+6 0.26 Fe+3 6(ВС) 0.645 Br1 1.96 Cr+6 0.44 Fe+3 6(НС) 0.55 Ca+2 Cs+1 1.67 Fe+3 8(ВС) 0.78 Ca+2 1.12 Cs+1 1.74 Fe+4 0.585 Ca+2 10 1.23 Cs+1 10 1.81 Fe+6 0.25 Ca+2 12 1.34 Cs+1 12 1.88 Ga+3 0.47 Cd+2 0.78 Cu+1 0.46 Ga+3 0.62 Cd+2 0.95 Cu+1 0.6 Gd+3 0.938 Cd+2 1.1 Cu+1 0.77 Gd+3 1.053 Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Ge+2 0.73 Lu+3 0.861 Nb+5 0.48 Ge+4 0.39 Lu+3 0.977 Nb+5 0.64 Ge+4 0.53 Mg+2 0.57 Nb+5 0.74 Hf+4 0.58 Mg+2 0.72 Nd+2 1.29 Hf+4 0.71 Mg+2 0.89 Nd+3 0.983 Hf+4 0.83 Mn+2 0.96 Nd+3 1.109 Hg+1 1.19 Mn+2 4(ВС) 0.66 Nd+3 12 1.27 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 271 Hg+2 0.69 Mn+2 5(ВС) 0.75 Ni+2 0.55 Hg+2 0.96 Mn+2 6(ВС) 0.83 Ni+2 0.69 Hg+2 1.02 Mn+2 6(НС) 0.67 Ni+3 6(ВС) 0.6 Hg+2 1.14 Mn+3 6(ВС) 0.645 Ni+3 6(НС) 0.56 Ho+3 0.901 Mn+3 6(НС) 0.58 Ni+4 6(НС) 0.48 Ho+3 1.015 Mn+4 0.39 O-2 1.38 Ho+3 10 1.12 Mn+4 0.53 O-2 1.4 I-1 2.2 Mn+5 0.33 O-2 1.42 In+3 0.62 Mn+6 0.255 OH1 1.32 In+3 0.8 Mn+7 0.25 OH1 1.35 In+3 0.92 Mn+7 0.46 OH1 1.37 Ir+3 0.68 Mo+3 0.69 Os+4 0.63 Ir+4 0.625 Mo+4 0.65 Os+5 0.575 Ir+5 0.57 Mo+5 0.46 Os+6 0.545 K+1 1.38 Mo+5 0.61 Os+7 0.525 K+1 1.51 Mo+6 0.41 Os+8 0.39 K+1 10 1.59 Mo+6 0.59 Pb+2 0.98 K+1 12 1.64 N-3 1.46 Pb+2 1.19 La+3 1.032 Na+1 0.99 Pb+2 1.29 La+3 1.16 Na+1 1.02 Pb+2 10 1.4 La+3 10 1.27 Na+1 1.18 Pb+2 12 1.49 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 272 La+3 12 1.36 Na+1 12 1.39 Pb+4 0.65 Li+1 0.59 Nb+3 0.72 Pb+4 0.775 Li+1 0.76 Nb+4 0.68 Pb+4 0.94 Li+1 0.92 Nb+4 0.79 Pd+2 0.64 Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Ion CN* Bán kính Pd+2 0.86 Sm+2 1.27 Tl+1 1.59 Pd+4 0.615 Sm+3 0.958 Tl+1 12 1.7 Pr+3 0.99 Sm+3 1.079 Tl+3 0.75 Pr+3 1.126 Sm+3 12 1.24 Tl+3 0.885 Pr+4 0.85 Sn+4 0.55 Tl+3 0.98 Pr+4 0.96 Sn+4 0.69 Tm+2 1.03 Pt+2 0.6 Sn+4 0.81 Tm+3 0.88 Pt+2 0.8 Sr+2 1.18 Tm+3 0.994 Pt+4 0.625 Sr+2 1.26 V+2 0.79 Ra+2 1.48 Sr+2 10 1.36 V+3 0.64 Ra+2 12 1.7 Sr+2 12 1.44 V+4 0.58 Rb+1 1.52 Ta+3 0.72 V+4 0.72 Rb+1 1.61 Ta+4 0.68 V+5 0.355 Rb+1 10 1.66 Ta+5 0.64 V+5 0.54 Rb+1 12 1.72 Ta+5 0.74 W+4 0.66 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 273 Re+4 0.63 Tb+3 0.923 W+5 0.62 Re+5 0.58 Tb+3 1.04 W+6 0.42 Re+6 0.55 Tb+4 0.76 W+6 0.6 Re+7 0.38 Tb+4 0.88 Y+3 0.9 Re+7 0.53 Tc+4 0.645 Y+3 1.019 Rh+3 0.665 Tc+7 0.37 Yb+2 1.02 Rh+4 0.6 Tc+7 0.56 Yb+2 1.14 Ru+3 0.68 Te+4 0.66 Yb+3 0.868 Ru+4 0.62 Te+4 0.97 Yb+3 0.985 Ru+5 0.565 Te-2 2.21 Zn+2 0.6 Ru+8 0.36 Ti+2 0.86 Zn+2 0.74 S-2 1.84 Ti+3 0.67 Zn+2 0.9 Sb+3 0.76 Ti+4 0.42 Zr+4 0.59 Sc+3 0.745 Ti+4 0.605 Zr+4 0.72 Sc+3 0.87 Ti+4 0.74 Zr+4 0.84 Se-2 1.98 Tl+1 1.5 * CN số phối trí, BC spin cao, HC spin thấp, 1Å = 10-8 cm Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 274