Tuyển tập đề Olympic hóa học Áo

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 1 Olympic Hóa học Áo OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 2 Muc̣ luc̣ Phụ lục 1 Hằng số và các công thức cần thiết 3 Phụ lục 2 Bảng tuần hoàn đơn giản 5 Năm 2001 6 Năm 2002 14 Năm 2003 22 Năm 2004 30.

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 1

Olympic Hóa học Áo

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 2

Mục lục

Phụ lục 1: Hằng số và các công thức cần thiết 3

Phụ lục 2: Bảng tuần hoàn đơn giản 5

Năm 2001 6

Năm 2002 14

Năm 2003 22

Năm 2004 30

Năm 2005 37

Năm 2006 46

Năm 2007 56

Năm 2008 65

Năm 2009 75

Năm 2010 86

Năm 2011 98

Năm 2012 108

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 3

Tích số ion của nước Kw = = 1,0×10-14 tại 250C

Áp suất khí quyển 1 atm = 1,013  105 Pa = 760 mm Hg = 760 torr

- 1 nanometer (nm) = 10–9 m

- 1 picometer (pm) = 10–12 m

- 1 N = 1 kg.m.s-1

- 1 electron volt (eV) = 1,602210–19 J = 96485 J∙mol–1

- Khối lượng electron, me = 9,10938215  10–31 kg

-

Năng lượng của một lượng tử ánh sáng có

bước sóng 

E = hc / 

Phương trình trạng thái khí lý tưởng pV = nRT

Công thức liên hệ giữa hằng số cân bằng

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 4

Công thức liên hệ giữa năng lượng Gibbs

chuẩn và sức điện động chuẩn (emf) G = nFE

=



Phương trình mô tả sự phụ thuộc của năng

lượng Gibbs của phản ứng vào nồng độ và

Phương trình tốc độ phản ứng bậc một ln [A] = ln [A]o - kt

Phương trình tốc độ phản ứng bậc hai (loại

1)

0

1 1

kt [A]  [A ] 

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 5

Phụ lục 2: Bảng tuần hoàn đơn giản

-OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 6

Năm 2001

Câu 1

Pha

A Giản đồ pha đơn giản

a) Trạng thái tập hợp nào là khả dĩ đối với CO2 ở áp suất thường?

b) Để CO2 chuyển sang trạng thái lỏng thì áp suất bé nhất là bao nhiêu ?

c) Đến nhiệt độ nào thì CO2 lạnh đến mức chuyển sang trạng thái ngưng tụ?

d) Ở nhiệt độ nào xảy ra sự cân bằng giữa nước đá khô (CO2(s)) và khí CO2(g) ở áp suất thường?

e) Một bình cứu hoả chứa CO2 lỏng Nhiệt độ cuối cùng mà bình cứu hỏa có thể đạt đến

là bao nhiêu?

Giản đồ pha của CO2

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 7

B Điểm sôi của etanol

Áp suất hơi của etanol ở 60.0°C là 46.7 kPa Nhiệt hóa hơi của etanol là HV = 862 J/g trong khoảng 60°C và điểm sôi của nó

a) Tính điểm sôi của etanol ở 1013 mbar

b) Tính entropy hóa hơi SV ở điểm sôi

Halogen tạo thành những hợp chất liên halogen có khả năng bền và kém bền Một trong

số những hợp chất đó là brom clorua (BrCl), chất này bị phân huỷ thành nguyên tố ở 500°C Hằng số cân bằng cho phản ứng ở nhiệt độ đó là KC = 32 nếu lúc đầu ta phân huỷ 2 mol BrCl

Bây giờ chúng ta sẽ xét hệ chứa 0,25 mol/L của tất cả các chất tham gia

a) Viết phương trình phản ứng phân huỷ

b) Sử dụng tính toán để chứng minh hỗn hợp mô tả ở trên không phải ở trạng thái cân bằng

c) Trong điều kiện này, cân bằng chuyển dịch theo chiều nào ?

d) Tính năng lượng cần thiết để hỗn hợp phản ứng đạt đến cân bằng ?

e) Cho biết giá trị KP và KX của phản ứng

f) Tính nồng độ cân bằng của các chất trong hỗn hợp nếu ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm với hỗn hợp đã cho ở trên

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 8

b) Viết biểu thức tốc độ phản ứng tương ứng với phương trình phản ứng đã cho

Cơ chế của phản ứng phân hủy như sau:

 

 

 

1 1 2

Năng lượng hoạt hóa của phản ứng phân hủy ở 300 K là EA = 103 kJ

d) Ở nhiệt độ nào thì tốc độ phản ứng tăng gấp hai lần ? Biết các chất lúc này có cùng nồng độ đầu, như vậy EA trở thành hằng số và thừa số trước mũ A không thay đổi

0(HCOO-Na+) = 90.5 Scm2mol-1

0(HCl) = 380.5 Scm2mol-1

0(NaCl) = 109 Scm2mol-1

a) Tính độ dẫn điện tới hạn 0 của axit metanoic

b) Viết phản ứng proton phân axit metanoic

c) Tính độ điện ly α của dung dịch đang khảo sát

d) Tính pKa của axit metanoic

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 9

B Điện tổng hợp phức chất

Hướng dẫn tổng hợp phức chất Triphenylphosphonitetraclorocobantat(II):

Trong một tế bào điện hóa có chứa 1g triphenylphosphin được hòa tan trong 40 mL axetonitrin và 2.5 mL dung dịch HCl bão hòa Một điện cực platin được sử dụng để làm catot Điện cực coban đã được cân và gắn vào tế bào điện hóa để làm anot Hai điện cực này được nối với nhau bằng dây dẫn có đi qua một ampe kế Qúa trình điện phân xảy ra trong vòng 90 phút Dung dịch màu xanh thu được khi kết thúc điện phân được cho bay hơi Chất màu xanh thu được thì được hoà tan vào một lượng nhỏ axetonitrin, sau đó cô bay hơi đến khi còn khoảng 5 mL thì kết tinh trong tủ lạnh Tinh thể thu được

có màu xanh sáng đã được lọc, rửa bằng ete và tiến hành làm khô sau đó đen cân Điện cực coban cũng được làm khô và đem cân

Một sinh viên đã làm thí nghiệm trên và thu được các số liệu sau:

Khối lượng anot trước khi điện phân: mtrước = 10.542 g

Khối lượng anot sau khi điện phân: msau = 10.440 g

a) Viết phản ứng xảy ra trên các điện cực (dạng ion)

b) Viết công thức của phức?

c) Tính hiệu suất của phản ứng dựa trên khối lượng sản phẩm và lượng coban sử dụng ban đầu

d) Tính hiệu suất dòng điện !

Câu 5

Phức của coban

A Thuyết Pauling

Thêm dung dịch KOH vào dung dịch muối Co2+ thì xuất hiện một kết tủa màu xanh Khi

sử dụng nồng độ cao của KOH thì một phức spin cao với số phối trí 6 đã được tạo thành a) Viết và cân bằng phản ứng ion của sự tạo thành kết tủa và phức chất

b) Tên hệ thống của phức là gì?

c) Viết cấu hình electron của phức dưới dạng ô lượng tử và cho biết kiểu lai hóa của nguyên tố trung tâm

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 10

B.Thuyết trường tinh thể

Phức ion bis(terpyridyl)coban(II)-ion tồn tại ở nhiệt độ phòng, một phần là phức spin cao, còn một phần là phức spin thấp tùy thuộc vào ion cầu ngoại ClO4-/Cl-/NCS-/Br-

a) Viết công thức hình học ba chiều của phức!

b) Dựa vào thuyết trường tinh thể hãy vẽ giản đồ các mức năng lượng thể hiện phức spin cao và spin thấp

c) Tính momen từ (đơn vị là manheton Bohr) đối với hai loại phức này

Xét phức sau: [Co(CN)6]3-, [Co(CO3)2(NH3)2]-, [Co(CO3)3]3- và [Co(NO2)6]3- Màu sắc của các phức này là: xanh, vàng nhạt, cam và xanh da trời (sắp xếp không theo thứ tự) d) Viết tên các phức và ghi màu tương ứng đối với phức đó và sử dụng bảng sau:

Công thức Tên Màu sắc

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 11

- Để tổng hợp B, este axetoaxetat (etyl-3-oxobutanoat) phản ứng với A trong sự có mặt của bazơ mạnh để tạo thành E Cho E phản ứng với NaOH, sau đó sản phẩm được đun nóng với HCl để tạo thành chất B:

- Bước cuối cùng là ghép mạch Một tiểu phân C2 (M = 26 g/mol) được sử dụng để phản ứng trước tiên với HBr (aq) để tạo F, chất này được chuyển hóa bằng cách cho tác dụng với Mg trong ete để cho G G phản ứng với B để cho sản phẩm H, từ H ta dễ dàng thu được Linalool khi thuỷ phân trong môi trường axit

a) Viết CTCT của A, B, C, D, E, F, G, H và linalool

b) Đối với các tín hiệu 1H NMR 1, 2 và 3 thì có thể tồn tại những vân nào ?

c) Viết tên IUPAC của B và linalool

d) Hợp chất G thuộc về nhóm hợp chất nào?

e) Cho biết tên của cơ chế phản ứng G + B

f) Bằng ngôn ngữ của tổng hợp hữu cơ hãy cho biết tên của hai giai đoạn chuyển từ E

về B

g) Vẽ trạng thái chuyển tiếp không ion trong bước chuyển hóa este axetoaxetat thành E

Câu 7

Hóa sinh học

Chất ức chế enzym trypsin lấy ở tủy lợn (BPTI)

BPTI là một polypeptide chứa 58 amino axit (AA)

Hình bên cho thấy một phần của cấu trúc xoắn  và cấu trúc lớp

-sheet, và cũng có phần có cấu trúc khung sườn không được ưu

tiên Điểm quan trọng trong cấu trúc của BPTI là sự có mặt của ba

liên kết cầu disunfua

A

a) Threonin là một AA có hai nguyên tử C bất đối Hãy vẽ tất cả

các cấu dạng có thể có của Threonin và gọi tên chúng theo danh

B

C F G H LinaloolHBr Mg

Ether

+ B H+/H2O

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 12

b) Đánh số các cấu trúc trên và hãy chỉ các cặp chất là đồng phân lập thể của nhau c) Tính điếm đẳng điện của AA glutamic và vẽ công thức của chất đó ứng với điểm đẳng điện này

pK (-COOH) = 2.2 pK (-NH3 ) = 9.7 pK (mạch nhánh) = 4.3

B Cấu trúc sơ cấp

Sự sắp xếp các aminoaxit của BPTI từ 1-37 được cho ở trang bên

Hãy tìm sự sắp xếp các AA 38 đến AA 58 khi sử dụng các thông tin sau:

Sau khi bẻ gãy các liên kết disunfua, trong một thí nghiệm thì BPTI bị phân cắt bởi enzym (cắt ở nhóm cacboxyl của lysin và arginin) Trong một thí nghiệm khác thì BPTI bị cắt mạch bởi 2-Nitro-5-thioxyanobenzoat (cắt ở nhóm amino của cystein) Sự sắp xếp các

AA trong các chuỗi bị cắt trên đã được xác định

Như vậy arginin và các dãy peptit sau đã được xác định:

(Hướng dẫn: AA 38 và 39 chỉ được tìm thấy một lần trong peptit Nó là một phần của các mảnh dài hơn đã được xác định ở trước đó)

Arg-1 Pro-2 Asp-3 Phe–4 Cys-5 Leu-6 Glu-7 Pro-8 Pro-9 Tyr-10

Thr-11 Gly-12 Pro-13 Cys-14 Lys-15 Ala-16 Arg-17 Ile-18 Ile-19 Arg-20

Tyr-21 Phe-22 Tyr-23 Asn-24 Ala-25 Lys-26 Ala-27 Gly-28 Leu-29 Cys-30

Gln-31 Thr-32 Phe-33 Val-34 Tyr-35 Gly-36 Gly-37 -38 -39 -40

-41 -42 -43 -44 -45 -46 -47 -48 -49 -50

-51 -52 -53 -54 -55 -56 -57 -58

a) Gọi tên các mảnh sinh ra khi phân cắt mạch (chỉ đối với AA 38-58)

b) Đặt các AA bị mất vào bảng trên

c) Vẽ CTCT của dipeptit Ala-Lys

d) Có bao nhiêu mảnh sinh ra khi cắt mạch bằng BrCN?

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 13

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 14

Năm 2002 Câu 1

Lớp phủ điện hóa

Nguyên lý cơ bản của việc tạo thành lớp phủ điện hóa của thiết bị là chọn thiết bị đó làm catot của bình điện phân Công ty Solutia có trụ sở ở Werndorf gần Graz ở Áo đã tổng hợp được một loại nhựa tan trong nước

Vật cần phủ đã mang sẵn loại nhựa tổng hợp và nước đã chứa 20% một polymer hữu

cơ mang nhóm RNH3 - Quá trình làm sạch catot trước khi phủ đã phân cực hóa catot Chỉ trong vòng vài phút đã tạo thành một lớp phủ đủ dày trên vật cần phủ

Trong một phòng thí nghiệm thì một tấm kim loại (10x20cm) được phủ bằng cách nhúng vào một bình điện phân 2 lít Trong một thí nghiệm điện phân thì người ta sử dụng hiệu điện thế 295 V trong vòng 2 phút để thu được một lớp phủ dày 20 µm pH lúc bắt đầu điện phân là 7.0 Điện lượng cần cho quá trình điện phân này là Q = 20 As

a) Viết phản ứng xảy ra ở catot (Cho rằng ion ankylamoni vẫn mang điện!)

b) Dựa vào câu a), hãy cho biết pH lúc kết thúc điện phân?

c) Ngạc nhiên thay pH không thay đổi! Giải thích

Câu 2

Giải phổ

Dưới đây là bản phổ 1H-NMR và phổ khối lượng của một chất X chưa biết

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 15

a) Vẽ cấu trúc chất này và gọi tên nó theo danh pháp IUPAC

b) Viết công thức các mảnh đã được xác định trên phổ khối lượng

c) Gắn các pic NMR cho những nguyên tử hydro tương ứng của chất này

Câu 3

Hóa học phong phú của hợp chất bo

1 Bo là một nguyên tố rất thú vị do cấu trúc đặc biệt của nó, hóa học phức tạp của nó và những ứng dụng khác nhau của nó (hợp chất bo được dùng nhiều trong bột giặt, trong thủy tinh và tơ bo trong công nghệ aviation)

Nguyên tố này có thể được tổng hợp theo nhiều cách khác nhau Bo vô định hình với độ tinh khiết chưa cao có thể nhận được bằng phản ứng giữa dibo trioxit với magie nguyên

tố Bo rất tinh khiết được điều chế bằng cách bốc hơi hóa học (CVD) hỗn hơp bo triclorua

và hydro ở 1300°C trên dây tungsten

a) Viết và cân bằng hai phản ứng tổng hợp đã mô tả

b) Nguyên tố hàng xóm nào (trên bảng tuần hoàn) có tính chất gần bo nhất? Giải thích điều đó!

2 Ngày nay có hơn 200 hợp chất nhị nguyên bo – kim loại đã được biết rõ, nó có những tính chất thú vị không chỉ về hệ số tỉ lượng mà còn về cấu trúc Rất nhiều các borua có tính cứng cao, trơ hóa học và bền nhiệt nên được ứng dụng nhiều làm vật chịu nhiệt trong công nghiệp, để làm lớp phủ các tuabin, làm mũi cho tên lửa hay làm tấm chắn nhiệt đối với các điện cực làm việc ở nhiệt độ cao

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 16

Beri borua có cấu trúc florit ngược Nguyên tử bo lúc này kết tinh ở mạng lưới lập phương tâm mặt và trong đó tất cả các hốc tứ diện đã bị chiếm bởi các nguyên tử beri Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử bo là 329 pm

a) Vẽ nguyên tử bo vào ô mạng cơ sở ở bên phải Ngoài

ra hãy vẽ thêm vào ô một hốc tứ diện ở trung tâm mà ở

đó một nguyên tử beri đã chiếm chỗ

b) Có thể tồn tại bao nhiêu hốc tứ diện? Cho biết công

thức thực nghiệm của hợp chất này? Và cho biết trong ô

mạng cơ sở chứa bao nhiêu đơn vị có công thức thực

nghiệm đã nêu?

c) Số phối trí của bo và beri trong tinh thể này là bao

nhiêu?d) Tính hằng số mạng a0 của ô mạng cơ sở

e) Tính khối lượng riêng của borua!

f) Độ dài liên kết B và Be là bao nhiêu?

g) Một số borua chứa các đơn vị B2 Vẽ giản đồ MO của B2

3 Xét các hợp chất giữa bo và hydro, thường gọi là các boran, có thể phân loại các boran này dựa trên cấu trúc của chúng thành ba loại chính:

 closo: các đa diện phẳng xếp kín

 nido (từ chữ latin nidus = tổ): các đa diện phẳng hở

 arachno (từ chữ Hy lạp arachniou = mạng nhện): mạng lưới các đa diện

Sử dụng định luật Wade hãy tính số electron có trong mỗi kiểu cấu trúc Từ kết quả này

ta có thể xác định được kiểu cấu trúc

Tổng số electron =

Tổng số electron của nguyên tử tạo mạng (nguyên tử bo)

+ Số electron mà nhóm thế hay phối tử cho

+ Số electron gây ra do điện tích

– 2 electron đối với liên kết giữa các nguyên tử phân nhóm chính tạo mạng (ứng với liên kết ở nguyên tử đầu mạng hay cặp e không liên kết)

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 17

Viết vào bảng dưới tổng số electron tham gia vào mạng, tên cấu trúc nó mang và tên hệ thống của các boran tổng hợp này

b) Bạn có thể tìm thấy trong các boran tính chất liên kết như thế nào?

Câu 4

Nhiệt động học và cân bằng hóa học của sự tổng hợp axetandehit

Axetandehit (Etanal) có thể được tổng hợp bằng cách dehydro hóa etanal bằng xúc tác đồng ở nhiệt độ cao

a) Viết và cân bằng phản ứng xảy ra

Sử dụng các giá trị nhiệt động dưới đây để tính toán:

d) Liệu việc tăng áp suất có phải là một giải pháp tốt không? Giải thích

e) Tính KP của phản ứng ở pG = 1,0 bar, nếu 99% lượng etanol đã được chuyển hóa thành sản phẩm (hướng dẫn: Giả sử ban đầu chỉ có 1,0 mol etanol.)

f) Tính nhiệt độ mà ở đó 99% lượng etanol đã chuyển hóa hết Để đơn giản có thể cho rằng các giá trị nhiệt động không phụ thuộc nhiệt độ

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 18

g) Cho biết ở nhiệt độ đã xác định ở câu f) thì phản ứng xảy ra theo chiều nào nếu ban đầu ta có 1,0 mol mỗi chất tham gia Chứng minh bằng tính toán

Câu 5

Một phức chất thú vị của coban

Trong bài tập này chúng ta sẽ khảo sát ion phức [CoCl(NH3)5]2+

a) Cho biết số oxy hóa của Co

b) Đọc tên ion phức này theo danh pháp hệ thống

c) Vẽ cấu trúc của ion phức này

d) Viết công thức của phức nhận được khi thay thế hai phân tử amoniac bằng Cl-

e) Trong trường hợp sau chất này có thể có bao nhiêu đồng phân?

f) Gọi tên các đồng phân đó

Ion phức [CoCl(NH3)5]2+ tạo màu đỏ trong dung dịch (c = 0.0200 mol/L) với độ truyền qua

là T = 7.50% nếu tiến hành đo quang ở bước sóng 520 nm trong cuvet 1 cm

g) Tính hệ số hấp thụ mol của phức này

[Co(NH3)5Cl]2+ có thể bị khử bởi Fe2+ trong môi trường axit để cho Co2+

h) Viết và cân bằng phản ứng xảy ra

Phản ứng tuân theo quy luật động học bậc hai:

i) Trong trường hợp này bậc phản ứng có thay đổi Trường hợp này gọi là gì?

j) Viết biểu thức định luật phản ứng mới

Trong một thí nghiệm động học thì ta lấy 10.0 mL dung dịch [Co(NH3)5Cl]2+ đem trộn với 10.0 mL dung dịch [Fe(H2O)6]2+ (c = 0.300 mol/L, lấy rất dư) Người ta ghi lại các giá trị thực nghiệm sau:

k) Bằng tính toán hãy xác định bậc phản ứng mà bạn đã nêu ra ở câu i) là chính xác và tính hằng số vận tốc đối với biểu thức vận tốc đã viết ở câu j) và đối với phản ứng bậc hai Biết nồng độ của ion phức tỉ lệ tuyến tính với E - E

l) Tại sao phản ứng không bao giờ đạt đến độ hấp thụ 0?

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 19

Câu 6

Tổng hợp hữu cơ và hóa lập thể

Trong tinh dầu hoa nhài người ta tìm được rất nhiều chất có mùi, một trong số chúng là metyldihydrojasmonat X có cấu trúc như sau:

a) Phân tử này có bao nhiêu trung tâm bất đối?

b) Đánh dấu các trung tâm này bằng dấu hoa thị (*)

c) Vẽ tất cả các cấu hình có thể có

d) Xác định cấu hình tuyệt đối ở các tâm bất đối theo quy tắc CIP

e) Cho biết mối quan hệ giữa các đồng phân lập thể này

f) Proton nào sẽ có bước chuyển dịch hóa học lớn nhất (về phía trường thấp nhất) trên phổ 1H-NMR, và proton nào có độ chuyển dịch hóa học nhỏ nhất (về phía trường cao nhất) Có thể dự đoán các proton này sẽ bị tách thành bao nhiêu vạch?

Một con đường tổng hợp metyldihydrojasmonat được tiến hành như sau:

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 20

Câu 7

Hemoglobin

Một phân tử hemoglobin có thể vận chuyển được 4 phân tử oxy

Sự phân ly của Hb tuân theo phương trình Hill:

n 2

n 2

D 8.15 10

])O(Hb[

]O[]Hb[

Trong trường hợp của hemoglobin thì hệ số Hill có giá trị 2.80

Độ bão hòa  chỉ ra những trung tâm hấp phụ đã bị oxy chiếm giữ Nó được định nghĩa bằng biểu thức:

D

n O

n O

Kp

a) Tính độ bão hòa của hemoglobin trong máu ở tĩnh mạch và động mạch

Một lít máu chứa 150 g hemoglobin Hemoglobin có khối lượng phân tử vào khoảng

64500 g/mol

b) Sử dụng giá trị độ bão hòa hãy tính thể tích O2 có thể chứa trong một lít máu ở tĩnh mạch (nhiệt độ cơ thể là 37°C và áp suất 1 bar)

c) Có bao nhiêu phần trăm oxy được giải phóng trong cơ thể?

Trung bình một người trưởng thành cần 8000 kJ năng lượng cho một ngày Sự oxy hóa sinh học mỡ tiêu tốn 400 kJ năng lượng cho mỗi mol oxy

d) Tính lượng máu mà tim cần phải bơm (lít/phút) nếu cho rằng tổng năng lượng sinh ra chỉ để oxy hóa chất béo Giả thiết rằng lượng máu trong động mạch và tĩnh mạch có thành phần như đã tính ở trên

Polypeptit Hemoglobin bao gồm bốn đoạn mạch ở dạng 22 Ở hai đoạn mạch - chứa

141 aminoaxit và hai đoạn mạch -chứa 146 aminoaxit

Thứ tự sắp xếp các aminoaxit trong hemoglobin đã được biết rõ Bằng cách sắp xếp một hemoglobin bệnh S thì người ta đã hiểu rõ nguyên do căn bệnh về tế bào

Sử dụng xian bromua để cắt đoạn mạch polypeptit - thì ta thu được hai phần tương ứng gồm 55 và 91 aminoaxit Trong phần tiếp theo ta sẽ nghiên cứu thứ tự sắp xếp các aminoaxit trong đoạn mạch nhỏ hơn

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 21

Mẫu đoạn mạch nhỏ hơn được chia thành bảy phân mảnh nhỏ và sử dụng một số tác nhân khác nhau thì bảy mảnh nhỏ này sẽ bị chia thành các mảnh nhỏ hơn Bằng cách dùng phương pháp thoái Edman thì mỗi mảnh nhỏ này đã cho ra thứ tự sắp xếp các aminoaxit Tuy nhiên phương pháp này chỉ cho phép nhận diện được 10 aminoaxit đầu tiên, còn đối với những mảnh có nhiều hơn 10 aminoaxit thì phần không nhận diện được được ký hiệu bằng các đường lượn sóng ở cuối mạch

Kết quả:

1) trypsin: FFESFGDLST~, LLVVYPWTQR, SAVTALWGK, VHLTPVEK, VNVDEVGGEA~ 2) S-proteaza: FFESFGDLST~, LLVVYPWTQR, VHLTPVEKSA~

3) chymotrypsin: ESF, F, GDLSTPDAVM, GKVNVDEVGG~, PW, TQRF, VHLTPVEKSA~

4) V8-proteaza: ALGRLLVVYP~, AVM, E, KSAVTALWGK~, LSTPD, SFGD, VGGE, VHLTPVE

5) Asp-N-proteaza: D, DAVM, DLSTP, EALGRLLVVY~, EKSAVTALWG~, ESFG, EVGG, VHLTPV 6) pepsin: F, FES, FGDLSTPDAV, VHLTPVEKSA~, WGKVNVDEVG~, WTQR, YP

7) endoproteinaza: SAVTALWGK, VHLTPVEK, VNVDEVGGEA~

Thủy phân hoàn toàn cho các aminoaxit với lượng như sau:

e) Aminoaxit nào phải nằm ở cuối mạch?

f) Mảnh nhỏ nào sẽ phải nằm ở đầu mạch? Giải thích

g) Sự thay đổi aminoaxit ở vị trí 6 được cho là nguyên nhân gây bệnh Hãy cho biết aminoaxit đó là aminoaxit nào và gọi tên nó

h) Cho biết thứ tự sắp xếp hoàn chỉnh các aminoaxit trong mạch này

Thông tin thêm: Các tác nhân cắt mạch:

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 22

Năm 2003 Câu 1

Lớp phủ điện hóa

Ion xianua thường gặp trong phức chất ở dạng phối tử một càng Trong bài này chúng

ta sẽ khảo sát phức phối trí sáu của Co3+ với phối tử CN-

a) Viết công thức và gọi tên phức

b) Vẽ giản đồ sự tách mức năng lượng trong phân tử phức

c) Phức này là phức spin cao hay spin thấp? Tính momen từ của phức ở đơn vị

manheton Bohr

d) Tính năng lượng bền hóa trường tinh thể LFSE! ( o = 401 kJ/mol; P = 251 kJ/mol) e) Khi thay thế ba phối tử bằng ba ion clo thì phức mới nhận được có tên gì và có công thức như thế nào?

f) Vẽ tất cả các đồng phân không đối quang có thể có của phức ở câu e) Thêm các tiếp đầu ngữ vào trước tên gọi để nhận biết

Câu 2

Quá trình sản xuất phân bón

Một khoáng chất A phân hủy ở 1000°C 44% (m/m) khối lượng khoáng chất ban đầu được chuyển hóa thành khí B (khối lượng riêng ở điều kiện thường là = 1.94 kgm-3) Chất rắn D phản ứng với than cốc trong lò điện để cho một chất rắn khác E và một chất khí

G, có cùng số electron với anion xianua

Sản phẩm E dễ dàng thủy phân tạo thành khí J dễ cháy Bên cạnh đó một sản phẩm phụ

K được tạo thành Nó dễ dàng chuyển hóa thành chất E bằng nitơ ở 1000 – 1100°C, phản ứng này thu nhiệt mạnh Như vậy nhiệt độ của phản ứng sẽ giảm xuống nếu quá trình này tiếp tục xảy ra Trong phản ứng đó ngoài cacbon nguyên tố ta còn thu được một chất rắn L chứa 15% (m/m) cacbon về khối lượng và 35% (m/m) nitơ về khối lượng cũng như một ion kim loại cho một đơn vị công thức

Thủy phân L cho hợp chất K và trung gian M, chất này phản ứng ngay với CO2 và nước

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 23

Chất Q được sử dụng để sản xuất phân bón Sự thủy phân nó dẫn đến sự tạo thành hợp chất R R được sử dụng làm phân bón Vào năm 1828 thì Friedrich Wöhler đã tổng hợp thành công chất này bằng cách nhiệt phân muối T Thủy phân R cho hai hợp chất khí B

và X Chất thứ hai có mùi đặc trưng

Một hướng khác để tổng hợp Q là phản ứng giữa một liên halogen giả Z và một hợp chất

X Sản phẩm phụ của phản ứng này là hydro clorua

a) Viết công thức phân tử tất cả các chất từ A đến Z!

b) Vẽ hai cấu trúc Lewis có thể có của chất Q và xác định chất nào tồn tại bền bằng cách khoanh tròn vào cấu trúc tương ứng!

c) Viết và cân bằng tất cả các phản ứng xảy ra

d) Chất E có cấu trúc kiểu NaCl, trong đó các cation chiếm vị trí của anion clo trong mạng tinh thể NaCl và anion của E chiếm cứ các hốc bát diện Khối lượng riêng của E được xác định là 2.22 gcm-3 Tính khoảng cách giữa hai cation trong E ở đơn vị pm!

Câu 3

Chiết tách penicillin

Penicillin V là một trong số các sản phẩm chính của Sandoz ở Kundl (Tyrol) Một công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất penicillin chính là chiết tách nó từ hỗn hợp lên men Dịch chiết này được tách ra bằng cách dùng butyl axetat Nó có hệ số phân bố KD

= 48.00 Penicillin (chính xác hơn là axit penicillanic một nấc HP) bị điện ly trong dung dịch nước với pKA = 2.75 Như vậy tỉ lệ phân bố D phụ thuộc vào pH của dung dịch a) Đưa ra mối quan hệ giữa tỉ lệ phân bố D với nồng độ H+

b) Tính tỉ lệ phân bố D khi giá trị pH lần lượt là 1.00, 2.00, 3.00, 4.00 và 5.00

c) Vẽ đồ thị thể hiện mối tương quan giữa D và vùng pH từ 1 đến 5

d) Nồng độ của penicillin trong dung dịch nước ở thùng lên (250 m3) bằng 3.00 kg/m3,

pH đo được là 2.00 Tính thể tích của butyl axetat cần thiết nếu biết rằng 99.0% lượng penicillin cần phải được tách ra chỉ trong vòng một giai đoạn Nếu không tính được giá trị D ở câu b), có thể sử dụng giá trị KD thay cho D

e) Tính tổng thể tích của butyl axetat, nếu 99.0% lượng penicillin được chiết tách trong vòng 5 bước bằng những lượng thể tích như nhau

f) Để đạt đến giá trị pH cần thiết là pH = 2.00 thì người ta dùng axit sunfuric đặc Cần bao nhiêu mol H2SO4 để khi thêm vào 1L nước thì thu được giá trị này? Có thể bỏ qua sự tự phân ly của nước và cho rằng đầu tiên tất cả lượng H2SO4 đã chuyển hóa thành HSO4- (H2SO4: pKA1 = -3, pKA2 = 1.92)

g) Axit sunfuric được dùng để axit hóa hỗn hợp lên men (250 m3) có nồng độ 96% ( =

1830 g/l) Cần bao nhiêu thể tích axit sunfuric để đạt đến giá trị pH = 2.00 dựa vào kết

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 24

quả tính ở câu f) Có thể bỏ qua tất cả các phản ứng phụ có thể xảy ra trong thùng lên men

Câu 4

A Nhiệt động học phản ứng phân hủy amoni clorua

Amoni clorua phân hủy ở nhiệt độ cao để cho ra hai chất khí

Trong một bình kín chứa chất rắn NH4Cl ở 427°C thì phản ứng đạt cân bằng, ở đó áp suất hơi đo được là 608 kPa Ở 459°C thì người ta xác định được áp suất cân bằng lúc này là

1115 kPa

a) Viết và cân bằng phản ứng phân hủy

b) Tính áp suất riêng phần của từng sản phẩm khí ở 427°C và 459°C

c) Tính giá trị KP tương ứng ở hai nhiệt độ

d) Giá trị năng lượng tự do chuẩn của phản ứng ở 427°C là bao nhiêu?

e) Tính entanpy và entropy chuẩn của phản ứng ở 427°C nếu cho rằng những giá trị này không phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng từ 400°C đến 500°C

B Entropy của cacbon oxit

Cacbon oxit là phân tử hai nguyên tử dị hạch có momen lưỡng cực nhỏ Ở 0K thì nó được xác định là có hai cấu trúc tinh thể khác nhau và như vậy nó có entropy điểm không Bảng sau cho một số dữ kiện về cacbon oxit:

a) Tính entropy ở điểm không của CO

b) Tính entropy của CO ở nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy CO

c) Tính entropy chuẩn của cacbon oxit ở 298 K, cho rằng giá trị nhiệt dung riêng không thay đổi trong khoảng nhiệt độ từ 10 đến 298 K Tổng lượng entropy giữa 0 và 10 K có thể được cho là bằng nhau và bằng 1.6 J/mol.K

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 25

Câu 5

Bệnh gout

Bệnh Gout thường có nguồn gốc từ chứng sỏi thận, vốn là sản phẩm của các tinh thể axit uric Lý do ở đây là nồng độ axit uric quá cao trong lượng urine của các bệnh nhân này

có liên quan đến môi trường pH thấp (5 – 6)

Lý do của chứng bệnh này có thể là do sự tăng lên sự sản xuất axit uric và (hay là) sự giảm lượng axit uric trong thận Để có một cái nhìn tốt hơn thì người ta tiến hành một thí nghiệm với axit uric đánh dấu Axit uric đánh dấu được tiêm vào máu của người bị bệnh gout (GP) và tiêm vào trong máu của người bình thường (NM) để đối chứng Axit uric có đánh dấu được trộn lẫn với axit uric trong cơ thể người và cả hai đều tham gia vào quá trình trong urine Lượng axit uric phóng xạ trong urine phụ thuộc vào quá trình lưu trú đã được ghi lại

20.0 mg axit uric đánh dấu được tiêm vào GP và NM, nó chiếm 1.00% tổng lượng axit uric trong GP và 2.50% trong NM

a) Tính lượng axit uric tự nhiên hiện diện trong GP và NM

Đồ thị sao đây chỉ ra sự giảm nồng độ của axit uric phóng xạ trong quá trình lưu trú:

a) Nhìn kỹ hơn vào đồ thị thì có thể xác định được bậc phản ứng Đánh dấu x vào ý đúng Phản ứng của chúng ta là

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 26

A Bậc 1, do sự giảm ở đây theo quy luật hàm mũ

B Bậc 2, do axit uric phản ứng với các chất khác

C Bậc 1, do thời gian bán hủy không phụ thuộc nồng độ

D Bậc không, do nồng độ chất phản ứng không thay đổi

b) Viết biểu thức định luật tốc độ phản ứng cho sự phóng xạ của axit uric

c) Tính hằng số tốc độ của phản ứng cho mỗi người

d) Tính tốc độ đầu của sự phóng xạ axit uric (mg/h) đối với mỗi người bệnh

e) Lý do tại sao lượng axit lại tăng ở GP? Chọn câu trả lời đúng:

A Sự sản xuất axit uric tăng lên, thận làm việc bình thường

B Sự phóng xạ axit uric giảm do chức năng của thận

C Sự sản xuất axit uric tăng và thận làm việc bất thường

D Không có sự khác biệt giữa GP và NM

Câu 6

Tổng hợp Haloperidol

Haloperidol là một loại thuốc an thần mạnh, đặc biệt được dùng nhiều trong việc điều trị chứng thần kinh phân liệt cũng như các chứng bệnh khác về thần kinh Nó được dùng

để giúp bệnh nhân cai rượu, hoặc cai nghiện

Để tổng hợp thành công thì cần có hai mảnh G và J, hai chất này sẽ kết hợp với nhau để cho ra sản phẩm cuối cùng

G được tổng hợp theo sơ đồ:

Để hoàn thành dãy chuyển hóa này thì cần có một số thông tin sau:

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 27

 Dữ kiện phổ 1H-NMR của A: s(3H) ở  = 2.35 ppm, d(2H) ở 6.95 ppm, d(2H) ở 7.2 ppm

 B có công thức phân tử C7H5ClO2

 Kết quả phân tích nguyên tố của D: M = 170.5; 56.3% C, 4.11% H, 20.8% Cl, còn lại

O

 Bước chuyển D – E: Phản ứng Grignard với 2 mol etenylmagiebromua

 Bước chuyển E – F: cộng 2 mol HBr trái Markovnikov

 Công thức phân tử F: C11H13Br2ClO

 Bưosc chuyển F – G: đóng vòng bằng NH3 để tạo thành dẫn xuất piperidine

Sự tổng hợp chất J và phản ứng giữa J với G xảy ra theo sơ đồ:

Để hoàn thành dãy chuyển hóa này cần có một số thông tin sau:

 H hấp thụ trên phổ IR trong vùng 1800 cm-1, trong phổ MS xuất hiện ba tín hiệu (ở vùng có khối lượng phân tử lớn nhất) với tỉ lệ cường độ 9:6:1, một ở m/e = 140, một

ở m/e = 142 và tín hiệu thứ ba ở m/e = 144 Phổ 1H-NMR cho các tín hiệu sau: t(2H)

ở 3.55 ppm, t(2H) ở 3.09 ppm, m(2H) ở 2.15 ppm

 Bước chuyển H – J: Sản phẩm chính là sản phẩm thế para J phản ứng được với dinitrophenylhydrazin và trơ với nước

2,4-Câu hỏi:

a) Viết cấu trúc các chất từ A đến J và haloperidol trong các ô tương ứng

b) Tại sao phải sử dụng benzoyl peroxit trong phản ứng từ E – F?

c) Nếu không có benzoyl peroxit trong phản ứng chuyển từ E – F thì cấu trúc sản phẩm thu được sẽ như thế nào?

d) Cho biết tên loại phản ứng của phản ứng G + J  haloperidol?

e) Ở phản ứng chuyển hóa D – E thì dung môi sử dụng phải có tính chất như thế nào?

F

AlCl3

+ G

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 28

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 29

Ala R1 = -CH3; Val R2 = -CH(CH3)2; Leu R3 = -CH2-CH(CH3)2

d) Vẽ công thức chiếu Fischer của một aminoaxit bất kỳ

e) Nếu chúng ta sử dụng serin (R4 = -CH2OH) làm nguyên liệu đầu thay cho leuxin thì sẽ gặp phải khó khăn nào?

A Serin phản ứng quá chậm trong điều kiện phản ứng

B Serin không thể đưa vào mạch do có dạng hình học không thuận lợi

C Nhóm OH trong Serin cần phải được bảo vệ từ trước

D Serin sẽ tách nước trong điều kiện phản ứng

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 30

Năm 2004 Câu 1

Một kim loại quan trọng trong kỹ thuật

Kim loại M trong tự nhiên chủ yếu chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất, chủ yếu là khoáng vật ortho silicate với công thức chung là Mx(SiO4)y, và còn ở dưới dạng oxit Oxit của nó có nhiều dạng thù hình và thường có kiểu mạng tinh thể đơn tà biến dạng với số phối trí

CNmetal = 7 Ở nhiệt độ cao hơn 1100°C thì mạng tinh thể của nó chuyển sang cấu trúc

tứ phương Ở nhiệt độ trên 2000°C thì nó lại mang cấu trúc lập phương biến dạng Cấu trúc mạng lưới của kiểu tinh thể sau cùng tương tự như kiểu florit, trong đó ion kim loại tạo ô mạng lập phương tâm diện với hằng số mạng a0 = 507 pm Anion oxit chiếm các hốc tứ diện Cấu trúc này có thể được bền hóa ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng CaO Khối lượng riêng của oxit kim loại tinh khiết (cấu trúc lập phương) trong câu hỏi này

là 6.27 g·cm-3

1.1 Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của oxit này

1.2 Cho biết công thức thực nghiệm của oxit

1.3 Cho biết số oxy hóa của kim loại trong oxit

1.4 Số oxy hóa của kim loại trong oxit thì đồng nhất với số oxy hóa của kim loại trong khoáng silicat Vậy công thức thực nghiệm của silicat là?

1.5 Ở trên đã đề cập đến kim loại nào? Tính toán chứng minh

1.6 Viết cấu hình electron của kim loại

1.7 Cho biết số phối trí của cation và anion trong oxit

1.8 Tính ái lực electron EAH° của oxy (O(g) + 2 e- → O

2-(g)) dựa trên các dữ kiện nhiệt động học dưới đây:

thăng hoaH°(M) = 609 kJ·mol-1; In(M/Mn+) = 7482 kJ·mol-1; phân lyH°(O2) = 498 kJ·mol-1;

tinh thểH°(M-oxit) = -10945 kJ·mol-1; sinhH°(M-oxit) = -1100 kJ·mol-1;

Để sản xuất kim loại này cần dùng hai phản ứng Ở phản ứng thứ nhất thì khoáng silicat

sẽ được cacbo – clo hóa, tức là xảy ra phản ứng giữa silicat và cacbon trong khí quyển clo ở nhiệt độ cao Như vậy sẽ tạo thành clorua kim loại (số oxy hóa của kim loại không đổ) cùng với cacbon oxit và silic tetraclorua Ở phản ứng thứ hai sau khi loại bỏ sản phẩm phụ thì clorua kim loại bị khử bằng magie Thủy phân clorua kim loại này sẽ cho oxit kim loại đã được mô tả kỹ ở trên

1.9 Viết các phản ứng xảy ra trong quá trình điều chế kim loại

1.10 Viết phương trình phản ứng thủy phân clorua kim loại này

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 31

Người ta đã biết một dãy các phức halogenua bền của kim loại M với các số phối trí lần lượt là 6, 7 và 8 Giờ chúng ta sẽ xem xét một phức phối trí 6 [MCl2F4]m+/-, trong đó kim loại có số oxy hóa giống như những chất đã được nói ở trên

1.11 Xác định điện tích và tên gọi của ion phức này

1.12 Với ion phức này thì có thể có bao nhiêu đồng phân (bao gồm đồng phân cấu tạo

và lập thể)? Vẽ cấu trúc của một cặp đối quang

Câu 2

Hợp chất SN có thể dùng làm chất dẫn điện một chiều và chất siêu dẫn

Polysunfupolynitrua (polythioazyl) (SN)x là một hợp chất có màu đỏ đồng, thể hiện khả năng dẫn điện rất tốt ở hướng song song với trục chính của tinh thể (tức là nó chỉ có thể dẫn điện theo một hướng) và ở nhiệt độ dưới 0,33 K nó trở thành chất siêu dẫn Chất này có thể được tổng hợp bằng con đường như sau:

Ở bước đầu tiên người ta điều chế disunfudiclorua bằng cách thổi khí clo qua lưu huỳnh nóng chảy ở 240°C Ở bước thứ hai disunfudiclorua phản ứng với clo và amoniac trong dung môi CCl4 ở khoảng nhiệt độ từ 20-50°C để tạo thành tetrasunfutetranitrua

2.1 Viết các phương trình phản ứng xảy ra

2.2 Tetrasunfutetranitrua có cấu trúc vòng Viết cấu trúc của nó

Tetrasunfutetranitua có dạng tinh thể màu cam, trên 130°C sẽ bị phân hủy nổ khi va đập

để tạo thành các nguyên tố Trong phản ứng đó có tạo thành trung gian sunfunitrua SN

có đời sống ngắn, chất này có thể đóng vai trò như một phối tử tạo phức, ví dụ [RuCl4(H2O)NS]-

2.3 Vẽ giản đồ obitan phân tử của SN!

2.4 Cho biết bậc liên kết và momen từ của phân tử này (đơn vị µB)!

2.5 Cho biết tên của phức đã được lấy làm ví dụ? (Phối tử SN tên là: thionitrosyl)

Nếu cho tetrasunfutetranitrua tiếp xúc với bột bạc ở nhiệt độ 300°C trong chân không thì

sẽ tạo thành disunfudinitrua Chất này chỉ bền vững ở nhiệt độ thấp và sẽ bị polymer hóa chậm ở nhiệt độ phòng để tạo thành (SN)x.

2.6 S2N2 có tính thơm Vẽ hai cấu trúc cộng hưởng của chất này

2.7 Vẽ giản đồ Frost-Musulin cho chất thơm này và xác định bậc liên kết π của nó!

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 32

Câu 3

Động hóa học

Vào năm 1824 nhà hóa học Đức Friedrich Wöhler đã lật đổ lý thuyết triết học “lực sống”,

là một lực bí ẩn của cuộc sống, luôn tồn tại trong các chất hữu cơ Lý thuyết này cho rằng con người không thể tổng hợp được chất hữu cơ từ chất vô cơ mà không có sự trợ giúp của thần thánh Thế nhưng Wöhler đã làm được điều đó bằng cách tổng hợp ure bằng cách đơn giản là đun nóng amonixianat:

NH OCN  H NCONH

Hơn 150 năm sau phản ứng này được nghiên cứu kỹ hơn trên khía cạnh động học Các

dữ kiện thực nghiệm cho ở bảng dưới cho biết thông tin về thời gian phản ứng Thực nghiệm được tiến hành bằng cách hòa tan 30.0 g amonixianat trong nước rồi pha loãng đến 1.00 L

3.1 Tính nồng độ của amonixianat ở từng thời điểm trên

3.2 Tính toán chứng minh phản ứng có bậc hai và tìm giá trị hằng số tốc độ

3.3 Hãy tính toán 30 phút khối lượng amonixianat còn lại là bao nhiêu?

Enzym là các protein có khả năng xúc tác đặc hiệu Bảng sau cho thấy tốc độ đầu của phản ứng hình thành oxy xúc tác enzym khi dùng những nồng độ đầu khác nhau của cơ chất

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 33

Câu 4

Nhiệt động học và cân bằng hóa học

ÖCW là một công ty của Áo (Weissenstein, Carinthia) chuyên sản xuất H2O2 theo phương pháp antraquinon Vấn đề quan trọng nhất của phương pháp này chính là sản xuất hydro rất tinh khiết từ metan và hơi nước Như vậy ở bước đầu tiên (quá trình cân bằng) thì tạo thành cacbon oxit, chất này sẽ phản ứng tiếp với hơi nước ở bước thứ hai

4.1 Viết các phương trình phản ứng xảy ra

Giờ chúng ta sẽ xét phản ứng tạo thành cacbon oxit và hydro Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch nên sẽ dẫn đến cân bằng hóa học

4.2 Sử dụng các giá trị nhiệt động hãy tính hằng số cân bằng KP (p: bar) ở 100°C, nước lúc này có thể xem là chất khí Cho rằng RHo và RSo sẽ không phụ thuộc nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ từ 298 đến 373 K

Bình phản ứng (V = 3.00 m3) được nạp đầy 6.40 kg metan, 7.20 kg hơi nước, 11.2 kg cacbon oxit và 2,4 kg hydro ở 100°C

4.3 Tính phần mol của từng khí trong hỗn hợp

4.4 Tính áp suất chung và áp suất riêng phần của từng khí trong bình phản ứng

4.5 Bằng tính toán hãy cho biết cân bằng dịch chuyển theo chiều nào Được sử dụng thêm kết quả ở câu 4.2

Một bình phản ứng khác được nạp đầy bằng metan và water theo tỉ lệ mol 1:1 Bình được đóng kín và đun nóng đến 900°C Trong sự có mặt của chất xúc tác thì cân bằng được xác lập và áp suất chung lúc đó là 20.0 bar

4.6 Sử dụng các giá trị nhiệt động hãy tính giá trị hằng số cân bằng KP (p: bar) ở 900°C Lưu ý rằng lúc này RHo và RSo phụ thuộc vào nhiệt độ nhưng nhiệt dung mol thì không 4.7 Sử dụng giá trị KP ở câu 4.6 hãy xác định % chuyển hóa của metan khi đạt đến cân bằng Nếu không làm được câu 4.6 thì có thể sử dụng giá trị KP = 4000 để tính toán

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 34

Câu 5

Hóa học hữu cơ

Hợp chất bixiclo C (81,82 % C, 6,06 % H) là một sản phẩm trung gian trong quá trình tổng hợp hai đồng phân cấu tạo E và K Sự tổng hợp C được biểu diễn bằng sơ đồ sau:

5.1 Viết cấu trúc của A,B và C vào các ô tương ứng trong phiếu trả lời

Con đường tổng hợp các đồng phân E và K được biểu diễn như sau:

C 1 CH3MgBr

2 H+,H2O

H2SO4-H2O

C

NH

NH

5.2 Viết cấu trúc của D, E, F, G, H và K vào các ô tương ứng trong phiếu trả lời

E tham gia vào một phản ứng hiếm gặp của một hydrocacbon: tạo muối natri khi có mặt NaNH2

5.3 Vẽ cấu trúc của anion tương ứng (L) vào ô tương ứng

5.4 Cho biết những ý sau đây đúng hay sai:

 E tuân thủ quy tắc Hückel

 L có tính thơm

 Giá trị pKA của E lớn hơn toluen

 E có màu

E tạo thành epoxit khi cho tác dụng với MCPBA (= axit m-cloperbenzoic), chất này sau

đó tác dụng với NaOH để chuyển thành diol N

5.5 Viết tất cả các đồng phân cấu hình có thể có của N và xác định cấu hình tuyệt đối ở các tâm quang hoạt dựa trên quy tắc CIP

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 35

Đánh dấu vào ô đúng trong phiếu trả lời về mối quan hệ của các đồng phân lập thể này Nếu E phản ứng với OsO4/H2O2 thì tạo thành diol O

5.6 Vẽ tất cả các đồng phân cấu hình có thể có của O vào ô tương ứng trong phiếu trả lời và chọn ý đúng về mối quan hệ giữa các đồng phân lập thể của O và N

E phản ứng với bazơ (ví dụ butylliti) và benzene cacbandehit rồi sau đó loại nước sẽ thu được sản phẩm P, chất này tồn tại ở hai đồng phân lập thể có nhiệt độ sôi khác nhau 5.7 Vẽ hai cấu trúc lập thể của P vào những ô tương ứng Ký hiệu chỉ dẫn lập thể đúng cho các đồng phân này

Có một phổ 1H-NMR như sau Tín hiệu ở  = 11.8 ppm biến mất khi thêm D2O

5.8 Phổ này của chất nào? (ghi câu trả lời vào ô tương ứng trong phiếu trả lời)

Câu 6

Lipit - một phần của màng tế bào và chất chuyển năng lượng quan trọng

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 36

Vai trò quan trọng của lipit là góp phần vào sự tạo thành màng tế bào và đóng vai trò chất tạo nhũ Lòng đỏ trứng được sử dụng nhiều làm chất tạo nhũ trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nó nhũ hóa cả pha ưa nước lẫn pha kị nước chẳng hạn như trong việc làm bánh mì cũng như thêm vào sơm tempera (để sơn biển quảng cáo) Chất có vai trò chính

ở đây là lecithin chiếm 1/10 trong lòng đỏ trứng

6.1 Một loại lecithin được tạo thành từ axit panmitic (axit hexadecanoic), axit linoleic ((9Z,12Z)-octadeca-9,12-dienoic) vàd cholin ((2-hydroxyetyl)-trimetylamoni) Đề nghị một cấu trúc có thể có của lecithin

6.2 Phân tử lecithin có dạng hình trụ với độ dài 1.7 nm Chất này có thể tạo thành dạng

tổ hợp nào? Chọn ý đúng trong tờ phiếu trả lời, lưu ý rằng có thể có nhiều hơn một đáp

án đúng

6.3 Axit linoleic acid cùng với lecithin được dùng để tổng hợp ATP trong quá trình trao đổi chất Đưa ra tất cả các phản ứng trong quá trình tạo thành 1 mol axetyl-CoA từ 1 mol axit linoleic Các phương trình buộc phải ghi rõ cấu trúc của các dẫn xuất của axit linoleic cũng như ghi rõ các ký hiệu viết tắt của ngành Hóa sinh đối với các chất khác

Một vai trò quan trọng khác của lipit là khả năng cung cấp năng lượng cho cơ thể, đặc biệt là lúc cơ thể đã sử dụng hết các nguồn năng lượng sẵn có Nghiên cứu một vận động viên chạy đường dài cho ta các dữ liệu sau:

 Anh ta sử dụng 7.50·1021 phân tử ATP / giây để tạo thành nguồn năng lượng cần thiết

 Cho rằng chất béo trong cơ thể vận động viên hoàn toàn là các triglyxerit Bên cạnh đó ta giả thiết rằng 30 % tổng số axit béo là axit panmitic, 15 % axit stearic (axit octadecanoic), 45 % axit oleic (axit Z-octadec-9-enoic) và 10 % axit linoleic (%mol/mol)

 Vận tốc trung bình của vận động viên là 12 km/h

 Sự chuyển hóa một mol glycerol tạo thành 18.5 mol ATP

6.4 Hoàn tất bảng thông tin về các axit béo đã cho trong tờ phiếu trả lời

6.5 Có bao nhiêu phân tử ATP được sinh ra trong quá trình chuyển hóa thoái phân 10.0

kg mỡ cơ thể có thành phần đã được đề cập ở trên?

6.6 Tính khoảng cách mà người vận động viên đã chạy được để sử dụng hết 10.0 kg

mỡ cơ thể có thành phần đã cho Giả thiết sự chuyển hóa chất béo chỉ xảy ra sau hai giờ

từ khi anh ta bắt đầu chạy và từ thời điểm đó toàn bộ năng lượng của anh ta chỉ được cung cấp bằng con đường chuyển hóa thoái phân chất béo

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 37

Năm 2005 Câu 1

Hóa học của nguyên tố "Nữ hoàng Sắc đẹp"

Nguyên tố Me, được đặt tên là Nữ hoàng Sắc đẹp do những hợp chất của nó có màu sắc sặc sỡ thì thuộc về nhóm các nguyên tố d

Người ta tổng hợp Me bắt đầu từ A là oxit của nó Quặng tương ứng chịu sự oxy hóa trong điều kiện nóng chảy và sau đó đun nóng với muối kim loại kiềm và cuối cùng Me được thu nhận bằng cách ngâm chiết nguyên tố

Oxit A chứa 43.98 % Oxy về khối lượng Trong hợp chất này thì Me thể hiện số oxy hóa

lẻ Me cũng được sinh ra khi cho oxit A phản ứng với Ca kim loại ở at 950°C

1.1 Đó là nguyên tố nào? Hãy chứng minh điều đó bằng cách tính toán

1.2 Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tố đó ở trạng thái cơ bản

1.3 Viết công thức và gọi tên oxit A

1.4 Viết và cân bằng phản ứng giữa oxit đó và Ca

Trong qúa trình tinh chế thì nguyên tố này được cho vào NaCl nóng chảy để làm một điện cực (dung dịch lỏng chứa ion Me3+ của nguyên tố đó) Sử dụng hiệu điện thế 60 V, kim loại tinh khiết được kết tủa lại trên điện cực tantan Khối lượng của điện cực kim loại trước khi điện phân là 500 g Sau 16.0 hours thì qúa trình điện phân xảy ra với cường độ dòng điện là 50.0 A

1.5 Cho biết kim loại làm anot và catot trong qúa trình tinh chế

1.6 Tính khối lượng kim loại kết tủa bằng cách sử dụng những giá trị cho ở trên, nếu hiệu suất qúa trình là 90.0%

1.7 Tính độ tinh khiết (%) của kim loại thô đã được sử dụng trong qúa trình điện phân Nguyên tố Me có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối Sử dụng phổ tia X để khảo sát cấu trúc phân tử thì khi ta sử dụng tia X có bước sóng λ = 71.1 pm thì nó sẽ bị nhiễu

xạ ở mặt phẳng (111) Góc nhiễu xạ bậc 1 này có giá trị là 11.7°

1.8 Tính hằng số mạng a0 của ô mạng cơ sở

1.9 Tính bán kính nguyên tử của nguyên tố Me

1.10 Tính khối lượng riêng của nguyên tố Me

Xử lý oxit lưỡng tính A với dung dịch natri hydroxit bão hòa, thì ta thu được một muối B, đồng hình với dạng orthophotphat và kết tinh ở dạng decahydrat

Thêm axit vào dung dịch rất loãng của muối này thì anion sẽ bị proton hóa để cho ta axit liên hợp của nó Thêm một proton khác thì sẽ dẫn đến sự tách ra hai phân tử nước Nếu tiếp tục thêm thì ta thu được một cation C có màu vàng nhạt

1.11 Viết công thức của muối B

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 38

1.12 Viết công thức của cation C?

Cation C có thể bị khử từng bước Lấy của nó một electron thì cation D màu xanh da trời được tạo thành, tiếp theo đó là cation E màu xanh lá cây và cuối cùng là cation F Trong trường hợp đầu thì có sự bứt ra một nguyên tử oxy Thế khử chuẩn cho tất cả các bước

đề cập đến ở trên và thế khử về kim loại Me là (trong môi trường axit):

E°(C/D) = 1.00 V

E°(D/E) = 0.359 V

E°(E/F) = -0.256 V

E° (F/Me) = -1.186 V

1.13 Viết CTCT của các cation D, E và F

1.14 Viết bán phản ứng cho cặp oxy hóa - khử C/D

1.15 Vẽ giản đồ Frost cho tất cả các dạng của nguyên tố Me đã đề cập đến ở trên 1.16 Trong số các dạng trên thì dạng nào bền vững nhất ?

1.17 Có bao nhiêu tiểu phân không bền vững khi bị deproton hóa?

Nguyên tố Me cho thấy nhiều số phối trí khác nhau và các số oxy hóa khác nhau trong các phức chất

1.18 Vẽ giản đồ MO của ligand hai càng là anion peroxo!

1.19 Cho biết bậc liên kết và tính chất từ của anion này

1.20 Cho biết tên hệ thống của phức số 2 và 3

1.21 Xác định số oxy hóa của nguyên tử trung tâm trong tất cả các phức Đồng thời sử dụng thuyết VSEPR để xác định dạng hình học của phân tử, đồng thời cho biết luôn phức nào là bất đối

1.22 Tìm nhóm đối xứng đối với phức có số phối trí 4 với cấu dạng bền nhất của nó

OLYMPIC HÓA HỌC ÁO 39

Câu 2

Sự tiến bộ trong Hóa lý

6.0 mol hydro được đun nóng đẳng tích Khí được nén lại từ áp suất 100 kPa ở 0.0°C đến áp suất gấp 2,5 lần Nhiệt dung đẳng tích của hydro là CV = 20.56 J/mol.K

2.1 Nhiệt độ đạt được sau khi nén ?

2.2 Tính biến thiên entropy trong qúa trình này

2.3 Tính nhiệt dung trong qúa trình đẳng áp

1.0 L argon được làm lạnh đẳng áp từ điều kiện thường xuống nhiệt độ thấp hơn 50 K

so với ban đầu Một biểu thức gần đúng đối với khí đơn nguyên tử: CV = (3/2)R J/mol.K 2.4 Lượng nhiệt khí đó hấp thụ là bao nhiêu ?

2.5 Tính thể tích cuối cùng sau khi làm lạnh

2.6 Tính biến thiên nội năng của hệ

Khảo sát phản ứng sau: CH3CHO(l) + ½ O2(g) → CH3COOH(l)

2.7 Tính nhiệt phản ứng ở 20°C sử dụng các giá trị sau cũng được xác định ở 20°C:

(2) 2 C(s) + 2 H2(g) + O2(g) → CH3COOH(l) ΔH = -486.0 kJ

(4) C2H2(g) + H2O(l) → CH3CHO(l) ΔH = -138.1 kJ

Entanpy tự do chuẩn của phản ứng đồng phân hóa borneol (C10H17OH) thành isoborneol

ở trạng thái khí ở 503 K bằng +9.4 kJ/mol Bạn có một hỗn hợp gồm 0.15 mol borneol và 0.30 mol isoborneol sau đó đun nóng đến 503 K

2.8 Xác định chiều của phản ứng

Đối với phản ứng: BrO3-(aq) + 5 Br-(aq) + 6 H+(aq) → 3 Br2(aq) + 3 H2O(l)

Tốc độ đầu được đo bằng bằng sự thay đổi nồng độ chất ban đầu Các giá trị của thí nghiệm được cho ở bảng dưới: