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 Áo 31 tháng Năm, 2018 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 64 Bài Việc xác định nồng độ lead(II) thập niên 1950 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/cm3) trộn với 3.00 mL dung dịch potassium cyanide (10.00 %, khối lượng riêng 1.07 g/cm3) 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 / cm3) 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 lead-dithizone 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: = [ ( [ ) ] ] ∙[ ∙[ ] ] = 5,60 Giá trị pKa Hydrochloric acid -6,00 Ammonium-Ion 9,25 Hydrocyanic acid 9,40 1) Tính thể tích hydrochloric acid cần thêm vào để đạt pH 9.50 Trong tính tốn, bỏ qua ảnh hưởng potassium cyanide lead (II) ion Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 65 2) Xác định pH có tạo thành đáng kể hydrocyanic acid (có nghĩa, nồng độ hydrocyanic acid vượt q 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+ = Pb2+ + H2O ⇌ Pb(OH)2 + H+ = Pb2+ + H2O ⇌ HPbO2- + H+ = [ ]∙[ ] [ [ ( [ [ ) ]∙[ ] ]∙[ [ ] ] ] ] = 3,00 ∙ 10 = 3,00 ∙ 10 = 7,00 ∙ 10 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 khơng thay đổi q trình chiết bỏ qua nồng độ tiểu phân Pb(OH)2 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 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 66 Hướng dẫn 1) 9.50 = 9.25 − + = ∙ = ∙ , ∙ = 0.5623 = 0.4745 mol = 0.5623 = ∙ = = 0.171 mol = 0.171 mol = = 0.171 = 0.02846 L 2) 9.40 = 0.00005 ∙ 7.5 3) = = = = 4) ( ( ) ) = = = = ∙ ∙ ∙ ) ) mol mol/L = 4.936 ∙ 10 = 4.936 ∙ 10 = 1.234 ∙ 10 0.01 = 5.98 ∙ 10 = 2.33 ∙ 10 256.36 = 1.17 ∙ 10 ( ( 5.98 ∙ 10 = 1.17 ∙ 10 0.01 ∙ 1.594 mol ∙ 0,025 L = 1.234 ∙ 10 mol mol/L 5) [Pb2+] = b [PbOH+] = b1 [Pb(OH)2] = b2 [HPbO2–] = b3 (I) (II) ⇒ (III) b + b1 + b2 + b3 = c(Pb2+)ges ∙ = ∙ 10 b1 = b∙949 ∙ = ∙ 10 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 67 ⇒ b2 = b∙30.0 ∙ (IV) ⇒ = ∙ 10 b3 = b∙2.21 (Ia) b + b∙949 + b∙30.0 + b∙2.21 = c(Pb2+)ges b∙ 982.21 = c(Pb2+)ges Pb2+: ∙ 100 = 0.10% PbOH+: ∙ 100 = 96.62% Pb(OH)2: ∙ 100 = 3.05% HPbO2-: ∙ 100 = 0.23% 6) [Pb2+] = b [PbOH+] = b1 [H2DZ]org = d [Pb(HDz)2]org = k1 = c(H2Dz)ges= c(Pb2+)ges = ∙ 10 ∙ ∙ = 8.81 ∙ 10 , c(H2Dz)ges ≫ c(Pb2+)ges ⇒ d + 2k1 = 9,33∙10-5 ⇒ d ≈ 9,33∙10-5 + + ∙ (III) ⇒ ∙ / mol/L d ≫ k1 (I) (II) = 9.33 ∙ 10 , , = 8.81 ∙ 10 = ∙ 10 b1 = b∙949 ⇒ ∙ (IV) ∙ = ∙ (IIa) ∙ ( ∙ ) = 5.60 = b + b∙949 + ∙ 4.87 ∙ 10 ∙ 4.87 ∙ 10 ∙ = 8.81 ∙ 10 b = 8.21∙10-19 mol/L b1 = b∙949 = 7.79∙10-16 mol/L b + b1 = 7,80∙10-16 mol/L = 8,21 ∙ 10 ∙ 4,87 ∙ 10 = 4,00 ∙ 10 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 68 d = 9,33∙10-5 – 2k1= 9,247∙10-5 ≈ 9,33∙10-5 ⇒ Giả định xác ! Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 69 Câu Chromium hợp chất chromium: Điện hóa học động học A Mạ điện chromium Việc phủ kim loại chromium thực cách điện phân dung dịch chromic acid (H2CrO4) Quá trình điện phân thực với dịng điện 1500 A 7.00 Anode trơ không thay đổi Ở cathode tạo thành sản phẩm phụ 4.15 m3 hydrogen tạo thành trạng thái chuẩn (25 o C, 1.00 bar), làm giảm hiệu suất dòng điện trình mạ chromium Ở anode có khí 1) 2) 3) 4) Viết phương trình tương ứng với điện cực Tính hiệu suất dịng (%) q trình mạ chromium cathode Tính khối lượng chromium mạ lên Tính thể tích khí tạo thành anode trạng thái chuẩn (25 oC, 1.00 bar) B Điện hóa học chromium hợp chất Tên gọi chromium (tiếng Hi Lạp nghĩa “màu sắc”) bắt nguồn từ tính đa dạng màu sắc hợp chất, ion Dưới giản đồ Latimer cho số ion có màu pH = Tất giá trị tính theo đơn vị volt 5) Tính giá trị x, y cịn thiếu 6) Chứng minh tính tốn Cr(VI) dị phân (tự oxid hóa-khử) thành Cr(III) Cr(VI) 7) Tính số cân phản ứng dị phân 25 oC 8) Cr(II) có xu hướng dị phân thành Cr(III) Cr(0) không? Minh họa qua giản đồ Frost Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 70 Bằng cách đồ thị hóa giá trị oxid hóa-khử tất tiểu phân chromium theo pH, có giản đồ Pourbaix Giản đồ dựa vào giả định hoạt độ tất tiểu phân tham gia vào cân với H+(H3O+) lên tới a = 9) Xác định hai tiểu phân từ giản đồ mà chúng xảy phản ứng oxid hóa khử khơng phụ thuộc pH, khoảng pH xác định Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 71 10) Xác định hai tiểu phân từ giản đồ mà chúng xảy phản ứng chuyển proton không phụ thuộc vào Hệ oxid hóa-khử dichromate/chromium (III) thường sử dụng hóa phân tích Thế chuẩn cặp E0(Cr2O72-/Cr3+) = +1.33 V 11) Trong khoảng pH Cr2O72- bị chuyển thành Cr3+? 12) Viết bán phản ứng cặp oxid hóa-khử Cr2O72-/Cr3+ 13) Dẫn phương trình E = f(pH) cho đường tiểu phân Cr2O72và Cr3+ 298 K (Giả sử: Hoạt độ tất tiểu phân chromium không thay đổi.) 14) Sử dụng phương trình dẫn ra, tính giá trị E pH = C Động học - Chromium với ethanol Trước đây, phản ứng oxid hóa ethanol chromium(VI) sơ cho phép đo nồng độ cồn thở sử dụng hóa phân tích Một dung dịch K2Cr2O7 mơi trường acid mạnh (ở HCl 3.6 M) cung cấp ion HCrO4- tác nhân oxid hóa phản ứng 15) Viết phương trình phản ứng HCrO4- với ethanol tạo thành Cr3+ ethanoic acid Dưới điều kiện đề cập, biểu thức động học phản ứng tổng có dạng vi phân (với số nguyên x bậc phản ứng): =− [ ] = ∙[ ] Sau thời gian phản ứng t khác nhau, [HCrO4-]t đo chuẩn độ iodine Iodine phản ứng với thiosulfate (c = 0.020 mol/L) theo 2S2O32- + I2 2I+ S4O62-, điểm cuối xác định rõ thị hồ tinh bột Trước đó, iodine tạo thành phản ứng HCrO4- dư với iodide Từ lượng sodium thiosulfate dùng cho chuẩn độ, tính [HCrO4-]t Mỗi thí nghiệm dùng 10.0 mL dung dịch Các giá trị đo lường tính tốn cho bảng sau: Thời gian t / phút 10 20 30 40 Thể tích chất chuẩn V(S₂O₃2-) / mL - 11.7 9.10 7.15 5.60 0.0100 0.0078 0.0061 0.0048 0.0037 - 4.61 -4.85 -5.10 -5,35 -5.59 [HCrO₄-]t / mol/L ln[HCrO₄-]t Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 72 [HCrO₄ ] 100 128 165 210 268 16) Lấy ví dụ thể tích chất chuẩn V(S2O32-) = 10.3 mL, tính nồng độ [HCrO4-]t tương ứng 17) Xác định bậc phản ứng x cách vẽ đồ thị nồng độ-thời gian 18) Tính số tốc độ k xác định đơn vị xác Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 73 14) Z1 = N2H4, H2O2, Cu2+; Z2 = LDA 15) Phản ứng Friedel-Crafts / SE 16) Một trục thủ tính tâm thủ tính 17) (aR)-, S- Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 86 Câu Nitrogen hợp chất nitrogen Bài tập nitrogen số hợp chất Tính chất, cấu trúc phân tử khía cạnh nhiệt động động học làm sáng tỏ A Phân tử nitrogen Không giống oxygen phân tử, nitrogen phân tử trơ Tính trơ giải thích so sánh giản đồ MO Hình biểu diễn giản đồ N2, O2 NH3 - hợp chất nitrogen quan trọng 1) Điền kí hiệu ngun tố cơng thức phù hợp vào ô trống Bổ sung electron (mũi tên) vào giản đồ 2) Xác định tính chất từ bậc liên kết nitrogen oxygen phân tử B Ammonia Ammonia hóa chất quan trọng với sản lượng hàng năm giới khoảng 180 triệu Hầu toàn ammonia sản xuất theo phương pháp Haber-Bosch: N2(g) + H2(g) → NH3(g) (R 4.1) Dưới số kiện nhiệt độ 298 K cho tính tốn: N2 (g) ∆fH° / kJ/mol S° / J/molK Cp° / J/molK 191,6 29,1 Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 87 H2 (g) NH3 (g) 130,7 -45,9 192,8 28,8 3) Tính nhiệt lượng tổng Q1 (theo joule) giải phóng sản xuất ammonia điều kiện đẳng áp 298 K Những đồn đoán kế hoạch film : "Star Wars: Episode XIX - The Power of Chemistry" cho biết có Death Star (Ngơi tử thần) Trong vũ khí khổng lồ có chứa 180 triệu ammonia chế tạo bom nhiệt lượng lớn sử dụng để tiêu diệt hành tinh mục tiêu 4) Tính nhiệt lượng tổng Q2 giải phóng nạp ammonia bom nhiệt lượng kế 298 K 5) Tính khối lượng nguyên liệu đầu mà Death Star cần hấp thụ cho lần nạp ammonia Bây trở lại với khoa học phi-viễn tưởng Quá trình Haber-Bosch thường thảo luận giáo trình cân hóa học 6) Tính Kp phản ứng tạo thành ammonia theo phương trình R4.1 298 K 7) Để tốc độ phản ứng nhanh hơn, tổng hợp ammonia thực nhiệt độ khoảng 400 oC Tính Kp phản ứng tạo thành ammonia 400 oC, giả sử ∆RH ∆RS giống 298 K Thực tế enthalpy phản ứng dĩ nhiên phụ thuộc vào nhiệt độ Các giá trị sau số cân xác định với phản ứng R4.1 nhiệt độ khác T Kp 500 K 1.14 ⋅ 10-1 600 K 2.11 ⋅ 10-3 700 K 1.12 ⋅ 10-4 8) Sử dụng giá trị này, tính giá trị có ∆RH650 9) Tính Cp NH3 Giả sử giá trị Cp H2, N2, NH3 không phụ thuộc vào nhiệt độ C Phân cắt liên kết nitrogen hiệu ứng động học đồng vị Một vấn đề tổng hợp ammonia - khơng có xúc tác - lượng hoạt hóa cao Giá trị ước tính qua enthalpy phản ứng phân li N2 H2 phase khí: Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 88 N2 + H2 → N + 3H 2 ∆RH = EA Cho giá trị enthalpy sau: N + H → NH ∆RH = -314 kJ/mol NH + H → NH2 ∆RH = -389 kJ/mol NH2 + H → NH3 ∆RH = -460 kJ/mol 10) Tính EA Hãy kiểm tra nhanh xem liệu hiệu ứng động học đồng vị (KIE) đóng vai trị việc phân cắt liên kết nitrogen Xét phân tử N2 dao động điều hịa Có đồng vị bền nitrogen, khối lượng chúng cho tính tốn sau: Khối lượng (amu) Hàm lượng 14 14.0031 99.634 % 15 15.0001 0.366 % N N 11) Tính hàm lượng phân tử sau theo %: 14 N-14N 14 N-15N 15 N-15N 12) Hãy so sánh 14N-14N 14N-15N: Tính khối lượng rút gọn μ phân tử cho theo amu kg với chữ số có nghĩa Trong phân tử 14N-14N, số sóng dao động kéo căng 2456 cm-1 13) Tính số lực k liên kết N-N phân tử khí nitrogen 14) Tính lượng điểm không E0 14N-14N 14N-15N theo J 15) Tính tỉ lệ số tốc độ k1414/k1415 cuả phản ứng phân cắt liên kết 14 N-14N 14N-15N D Xúc tác Từ ngày lịch sử tổng hợp ammonia, Alwin Mittasch sử dụng sắt nhiều cho nghiên cứu Phải tới thập niên 1980, Gerhard Ertl (Nobel Hóa học 2007) làm sáng tỏ chức xác Những giai đoạn riêng biệt xúc tác dị thể phức tạp mà vai trò then chốt hấp phụ nitrogen bề mặt sắt Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 89 Biểu đồ (Ertl, Angew Chem 102 (1990) 1258-1266) biểu diễn nitrogen hấp phụ bề mặt xúc tác qua nhiều bước cuối xảy phân cắt (α → β) Liên kết nitrogen bề mặt xúc tác mạnh liên kết N-N yếu Do đó, q trình hấp thụ, dao động kéo căng phân tử N-N đo hai số sóng khác Hãy gán chúng với trạng thái xác: 16) Dao động … cm-1 thuộc trạng thái: 1500 cm-1 ☐ khí ☐α ☐β ☐γ 2100 cm-1 ☐ khí ☐α ☐β ☐γ Giản đồ lượng trình tổng hợp ammonia xúc tác tóm lược (đơn giản hóa) sau: 17) Tính lượng hoạt hóa phản ứng 18) Tính enthalpy tạo thành NH3(ad) Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 90 E Phản ứng cực nhanh ammonia dung dịch Cân sau thiết lập nhanh: NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) (25° ) = 1.78 ∙ 10−5 −1 Trong thí nghiệm, nồng độ cân NH3(aq) 0.15 mol dm-3 Một bước nhảy nhiệt độ làm tăng nồng độ NH4+(aq) OH-(aq) lượng nhỏ Sau thời gian phục hồi = 7,61 ns, độ lệch cân x giảm xuống 1/e giá trị x0 ban đầu chúng: = Nồng độ nước [H2O] số khơng xuất phương trình 19) Viết biểu thức tốc độ theo biến thiên NH3 20) Viết biểu thức dx/dt biết x độ lệch tức thời từ nồng độ cân 21) Tính số tốc độ k1 k-1 F Các hợp chất N-H khác Ngồi ammonia, cịn có hợp chất N-H Một số chúng - mà bạn nghe qua - hydrazine, sử dụng làm nhiên liệu tên lửa Nếu có liên kết σ tồn chúng gọi azane Cũng có hợp chất N-H không no với nhiều liên kết đôi N=N, chúng gọi azene Số nguyên tử N cho kí hiệu độ bội quen thuộc (di, tri, …) Với triazene N3H3, vẽ đồng phân: (1) (2) đồng phân cấu hình nhau, cịn (3) đồng phân cấu tạo 22) Bổ sung thêm nguyên tử H hồn thành cơng thức Lewis sau Nếu cần thiết, rõ điện tích hình thức 23) Một triazne có cơng thức N3H3 Hãy vẽ cơng thức cấu tạo hợp chất Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 91 Hướng dẫn 1) 2) N2 - nghịch từ, O2 - thuận từ 3) M (NH3) = 17.04 g / mol 180 triệu = 1.80 ⋅ 1014 g tương ứng với 1.056 ⋅ 1013 mol Q1 = 45.9 ⋅ 1.056 ⋅ 1013 = 4.85 ⋅ 1017 J 4) Với ½ N2 + 3/2 H2 → NH3, ∆U = ∆H - ∆nRT ∆n = -1 ∆U = -45.9⋅103 + 8.314 ⋅ 298 = -43.42 kJ mol-1 5) 180 triệu 6) ∆RS = –198.1 Jmol–1K-1 ∆RH = –91.8 kJmol–1 ∆RG = –91800 + 198.1 ⋅ 298 = -32766.2 Jmol–1 Kp = exp(32766.2/(8.314 ⋅ 298) = 5.54⋅ 105 7) ln = = ln − (554000) + − − = −7.42 K673 = 5.99⋅10-4 8) = / / ⋅ = −102.5 kJ mol-1 9) Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 92 10) ½ N2 + 3/2H2 → N + 3H EA N + 3H → NH + H ∆RH = -314 kJ/mol NH + 2H → NH2 + H ∆RH = -389 kJ/mol NH2 + H → NH3 ∆RH = -460 kJ/mol NH3 → ½ N2 + 3/2 H2 ∆RH = - ∆fH = 45,9 kJ/mol Tổng → 0 EA = 314 + 389 + 460 – 45.9 = 1117 kJ/mol 11) 14N-14N: 99.634 % ⋅ 0.99634 = 99.269 % 14 N-15N: ⋅ 99.634 % ⋅ 0.00366 = 0.7294 % 15 N-15N: 0.366 % ⋅ 0.00366 = 0.00134 % 12) = = ⋅ = 7.2422 µ(14N-14N) = 7.0016 amu = 1.1630 ⋅ 10–26 kg µ(14N-15N) = 7.2422 amu = 1.2026 ⋅ 10–26 kg 13) 14) 14N-14N = 14 ℎ = ℎ ̃ = 2,439⋅10-20 J N-15N Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 93 1 ℏ = ℏ 2 = 2,400 ⋅ 10 J = / = 0,5 ⋅ 1,055 ⋅ 10 ⋅ (2489/1,2026 ⋅ 10 ) 15) Phương trình Arrhenius: ln k = ln A – EA/RT mit EA = ln = ( ( )– ( = ‡ − )) ⋅ (2,439 − 2,400) ⋅ 10 8,314 ⋅ 298 ⋅ 6,022 ⋅ 10 = 0,094836 = 1,099 16) 1500 – α, 2100 - γ 17) kJ/mol 18) -95.9 kJ/mol [ 19) − ] [ = ]− [ ] 20) [ ]=[ ] − , [ ] − = =− − ( − + [ [ ] ] +[ ( ]=[ ] + )([ − − = −{ + ,[ = + + ) [ + ] ] − ] )} + [ ] − [ ] − bỏ qua ≈ −{ + ( [ ] +[ [ = ] ] )} 21) Liên hệ số tốc độ [ ] [ = = [ ] = ] = 1.78 ∙ 10 , nhận kτ = k số tốc độ phục hồi Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 94 = ∙ = = ∙ = + 2( ( +2∙ +[ ( =[ + ] [ =( ] ) [ ]) = ]) { / + 2( [ ]) } = [ ]) = 7.61 ∙ 10 1.78 ∙ 10 + 2(1.78 ∙ 10 ∙ 0.15) = ∙ = 22) ∙ = 1.78 ∙ 10 ∙ 4.0 ∙ 10 = ∙ 23) Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 95 Câu Chromium hợp chất A Kim loại chromium Chromium kết tinh dạng mạng tinh thể lập phương tâm khối Khối lượng riêng ρ = 7.14 g cm-3 1) Biểu diễn nguyên tử Cr dạng cầu vào ô mạng sở lập phương tâm khối rõ số nguyên tử ô mạng 2) Tính số mạng a theo pm Nguyên tố chromium có nhiều loại hạt nhân khác với số khối từ 41 đến 68 Các đồng vị bền Cr, Cr, Cr Cr Đồng vị bền 51Cr tiêm vào tĩnh mạch dạng thuốc có tính phóng xạ để chẩn đốn, ví dụ xác định thể tích khối lượng tế bào hồng cầu 51Cr bị phân hủy phóng xạ kiểu chụp K có khối lượng mol M = 50.945 g mol-1 Một mẫu có khối lượng 2.0000 g có hoạt độ A = 6.84701∙1015 Bq 3) Viết phương trình phản ứng phân hủy kiểu chụp-K hoàn chỉnh 4) Từ kiện cho, tính chu kì bán hủy Cr theo Hòa tan 1500 mg hợp kim chứa bạc, đồng chromium Dung dịch tạo thành, có chứa Ag+, Cu2+, Cr3+ ion, pha loãng tới 500 cm3 1/10 dung dịch dùng cho thí nghiệm sau: Sau loại bạc đồng, chromium dung dịch OH- bị oxid hóa thành chromate hydrogen peroxide Sau acid hóa thêm vào 25.00 cm3 dung dịch muối ferrous 0.100 M Chromate bị khử hoàn toàn iron(II) thành chromium(III), tạo thành iron(III) Tất lượng iron(II) chưa bị oxid hóa chuẩn độ với 17.20 cm3 dung dịch KMnO4 0.0200 M 5) Viết phương trình phản ứng dạng ion của: a) Phản ứng oxid hóa chromium(III) hydrogen peroxide b) Phản ứng khử chromate iron(II) c) Phản ứng oxid hóa iron(II) permanganate 6) Tính phần trăm khối lượng chromium hợp kim B Chromium phức chất mạng ion Chromium có nhiều trạng thái oxid hóa Chromium(III) tạo thành phức chất tris-glycinato-chromium (III) với glycinate ion (NH2-CH2-COO-) - phối tử hai Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 96 7) Gọi tên đa diện phối trí phức chất vẽ cấu trúc phức chất, rõ nguyên tử nhường (donor), phối tử cần vẽ khung cơng thức 8) Xác định số đồng phân hình học (đồng phân dia) có với phức trisglycinato-chromium (III) ghi rõ kí hiệu lập thể chúng Nhớ phân tử phối tử có nguyên tử donor khác Các chromium(III) ion thể màu đỏ chúng ngọc ruby 9) Xác định phổ hấp thụ ngọc ruby Công thức thực nghiệm phức chromium khác CrCl3H12O6 Hòa tan 0.533 g chất vào 100 cm3 nước thêm vào 10 cm3 nitric acid (nồng độ mol dm-3) Sau thêm silver nitrate vào tới dư, lọc tách kết tủa, rửa sạch, sấy khơ đem cân mkết tủa = 0.287 g Khi đun nóng nhẹ đến 100 oC dịng khơng khí khơ, 1.06 g mẫu bị 0.144 g 10) Xác định cấu trúc hợp chất Nhiều hợp chất kiểu AB2O4 kết tinh dạng tinh thể cấu trúc spinel Trong spinel thông thường, ion O2- tạo thành mạng tinh thể lập phương đặc khít có 1/8 số hốc tứ diện bị chiếm ion A mang điện tích +2 1/2 số hốc bát diện bị chiếm ion B mang điện tích +3 Các spinel nghịch (spinel ngược) có cơng thức AB2O4 mạng tương tự Tuy nhiên, ion A chiếm 1/4 số hốc bát diện ion B chiếm 1/4 số hốc bát diện 1/8 số hốc tứ Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 97 diện Do đó, tổng thể, số hốc bát diện bị chiếm 1/2 số hốc tứ diện bị chiếm 1/8 Việc spinel thuận hay nghịch dự đốn cách so sánh lượng bền hóa trường phối tử LFSE spinel thuận nghịch Với spinel FeCr2O4, có hai khả năng: spinel thuận FeTCrOCrOO4 spinel nghịch FeOCrTCrOO4, O T biểu diễn hốc bát diện (octahedral) tứ diện (tetrahedral) Fe2+ có d elecron Cr3+ có d electron Trong tất trường hợp, phức spin cao ưu tiên phức spin thấp 11) Hoàn thành sơ đồ d orbital hốc tứ diện bát diện Cr3+ Fe2+ cách điền thêm mũi tên biểu diễn electron Cr³⁺ Tetraederlücke t2 e Cr³⁺ Oktaederlücke Fe²⁺ Tetraederlücke eg t2g t2 e Fe²⁺ Oktaederlücke eg t2g 12) Xác định liệu FeCr2O4 spinel thuận hay nghịch Tính LFSE cho Fe2+ Cr3+ theo hai dạng hốc theo đơn vị ∆0 Sau tính LFSE cho dạng spinel thuận nghịch đưa dự đốn bạn Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 98 Hướng dẫn 1) đơn vị 2) ρ= m V ∙ = = 2.8920 ∙ 10 cm = 289.20 ∙ +e- ⟶ 3) 4) Nguyên tử/EZ ∙ M N ∙a = = = +νe = 0.039258 (0) = 0.039258 ∙ = ( ) ( ) = = ∙ ∙ = 2.3641 ∙ 10 = 2.8962 ∙ 10 = 2.39330 ∙ 10 = 664.80ℎ 5) 10 OH- + Cr3+ + H2O2 ⟶ + H2O H+ + Fe2+ + ⟶ Fe3+ + Cr3+ + H2O 8H+ + Fe2+ + ⟶ Fe3+ + Mn2+ + H2O 6) 17.20 ∙ 0.020 = 0.344 ∙ 0.344 = 1.72 Phản ứng: 25 ∙ 0.1 − 1.72 = 0.78 0.78 = 0,26 150 ( ) = 2.6 ∙ 52,0 = 135.2 ( 1500 ) = 9.013% 7) Phối trí bát diện Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 99 8) Fac, mer 9) 10) [CrCl2(OH2)4]Cl 2H2O 11) Cr³⁺ Tetraederlücke Cr³⁺ Oktaederlücke t2 e Fe²⁺ Tetraederlücke eg t2g Fe²⁺ Oktaederlücke t2 e eg t2g 12) Fe2+ Tứ diện Fe2+ Bát diện Cr3+ Tứ diện Cr3+ Bát diện Spinel thuận (FeTCrOCrOO4): LFSE = 0,266 ∆0 +2∙1,2 ∆0 =2,666 ∆0 Spinel nghịch (FeOCrTCrOO4): LFSE = 0,4∆0 + 0,356 ∆0 +1,2 ∆0 =1,956 ∆0 Vậy spinel thuận Olympiad Hóa học quốc gia giới 2018 ▪ 100