Bài thi thực hành IChO 50 2018

Bài thi thực hành IChO 2018 bản tiếng Việt. Nguồn: Ban tổ chức. international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018international chemistry olympiad 2018

Hướng dẫn chung

viết hoặc tính toán trong thời gian này, nếu không thí sinh sẽ bị loại

• Thí sinh có thể làm các bài theo thứ tự bất kì, nhưng khuyến nghị là Bài 1 nên làm trước tiên

• Tất cả phần kết quả và trả lời phải được viết rõ ràng bằng bút ở khu vực được thiết kế tương ứng trong tập đề thi và bài làm Các câu trả lời viết ngoài khu vực qui định sẽ không

được chấm điểm

• Không dùng bút chì hoặc bút đánh dấu để viết câu trả lời Chỉ sử dụng bút và máy tính được cung cấp

• Thí sinh được cung cấp 3 tờ giấy nháp Nếu cần nhiều hơn thì viết vào mặt sau của tập đề thi

và làm bài Lưu ý những phần viết vào giấy nháp và mặt sau tập đề thi và làm bài sẽ không được chấm điểm

• Thí sinh có thể yêu cầu Bản đề thi và bài làm chính thức bằng tiếng Anh để tham khảo

• Nếu thí sinh cần ra ngoài (để sử dụng nhà vệ sinh hoặc uống nước hay ăn nhẹ), cần báo với trợ lí phòng thí nghiệm Họ sẽ đi cùng với thí sinh

• Thí sinh phải tuân thủ các qui tắc an toàn theo qui định của IChO Nếu thí sinh không tuân thủ

qui định này, sẽ bị cảnh báo một lần duy nhất từ trợ lí phòng thí nghiệm Nếu tiếp tục vi phạm, thí sinh sẽ bị yêu cầu rời phòng thí nghiệm và phải nhận điểm 0 cho toàn bộ phần thi thực hành

• Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm, trừ khi có ghi chú khác, sẽ chỉ được thêm hoặc thay thế một lần duy nhất Mỗi sự lỗi tiếp theo sẽ bị trừ 1 điểm từ tổng điểm 40

• Trợ lí phòng thí nghiệm sẽ thông báo 30 phút trước khi có lệnh Stop

• Thí sinh phải dừng ngay lập tức khi có lệnh Stop Nếu không dừng hoặc chỉ viết thêm một

phút hay lâu hơn, bài thi thực hành của thí sinh sẽ bị loại bỏ

• Sau lệnh Stop, một trợ lí phòng thí nghiệm sẽ tới để kí vào tập bài làm Sau khi trợ lí phòng thí

nghiệm và thí sinh kí, đặt lại tập bài làm vào phong bì để gửi đi chấm điểm cùng với sản phẩm

và các tấm TLC của thí sinh

Các qui tắc và an toàn trong phòng thí nghiệm

• Thí sinh phải mặc áo thí nghiệm và cài cúc Giày dép phải che hoàn toàn bàn chân và gót chân

• Luôn đeo kính an toàn hoặc kính thuốc khi làm việc trong phòng thí nghiệm Không đeo kính

áp tròng

• Không ăn hoặc uống trong phòng thí nghiệm, kể cả kẹo cao su

• Chỉ làm bài trong khu vực qui định Giữ gìn vệ sinh chung

• Không được làm các thí nghiệm trái phép Không được phép sửa đổi thực nghiệm

• Không hút hóa chất bằng miệng Luôn sử dụng quả bóp

• Dọn sạch ngay lập tức dung dịch tràn và đồ thủy tinh vỡ ở cả bàn thí nghiệm và sàn nhà

• Tất cả chất thải phải được loại bỏ đúng cách để tránh nhiễm bẩn hoặc gây thương tích Chất thải không độc hại tan (hoặc tạo nhũ) trong nước được xử lý trong bồn rửa Chất thải khác phải được xử lý trong một thùng chứa có nắp đậy được đánh dấu

Định nghĩa các cảnh báo nguy hiểm theo GHS

Các cảnh báo nguy hiểm GHS (cụm từ H) được ghi trong các bài thi thực hành Ý nghĩa của chúng như sau

Nguy hiểm vật lí

H225 Hơi và chất lỏng có nguy cơ cao dễ cháy

H226 Hơi và chất lỏng dễ cháy

H228 Chất rắn dễ cháy

H271 Có thể là nguyên nhân gây cháy và nổ; chất oxi hóa mạnh

H272 Có thể gây cháy mạnh hơn; chất oxi hóa

H290 Có thể ăn mòn kim loại

Nguy hiểm sức khỏe

H301 Độc nếu nuốt

H302 Gây hại nếu nuốt

H304 Có thể gây tử vong nếu nuốt hoặc qua đường thở

H311 Độc khi tiếp xúc với da

H312 Gây hại khi tiếp xúc với da

H332 Gây hại nếu hít phải

H333 Có thể gây hại nếu hít phải

H334 Có thể gây dị ứng hoặc các triệu chứng hen suyễn hoặc khó thở nếu hít phải

H335 Có thể gây kích ứng đường hô hấp

H336 Có thể gây buồn ngủ hoặc chóng mặt

H351 Nghi ngờ gây ung thư

H361 Nghi ngờ gây tổn thương khả năng sinh sản hoặc thai nhi

H371 Có thể gây tổn thương các cơ quan

H372 Gây tổn thương các cơ quan do phơi nhiễm kéo dài hoặc lặp đi lặp lại việc tiếp xúc

H373 Có thể gây tổn thương các cơ quan do phơi nhiễm kéo dài hoặc lặp đi lặp lại việc tiếp xúc

Nguy hiểm môi trường

H400 Rất độc với các loài thủy sinh

H402 Gây hại với các loài thủy sinh

H410 Rất độc đối với các loài thủy sinh với các ảnh hưởng lâu dài

H411 Độc đối với các loài thủy sinh với các ảnh hưởng lâu dài

H412 Gây hại đối với loài thủy sinh với các ảnh hưởng lâu dài

Cho Bài 1 (trong giỏ trắng nếu không ghi chú gì thêm)

Khoảng 0,002 g trong lọ thủy tinh, chất chuẩn cho TLC

0,500 g trong lọ thủy tinh

H411

Reactant A 2,4-Dinitrophenylhydrazine, chứa 33% nước (w/w),

0,300 g trong lọ thủy tinh. DNPH H228, H302

Dung dịch thuốc tẩy, 4.7% NaClO, 13,5 cm3 trong chai

thủy tinh sẫm màu. Bleach H290, H314, H400

Dung môi cho sắc kí bản mỏng, hexan/etyl axetat 4:1

(v/v), 5 cm3 trong chai thủy tinh sẫm màu. TLC eluent

H225, H304, H315, H336, H4112

Dung dịch Na2 CO 3 5%, 20 cm3 trong chai nhựa 5% Na 2 CO 3 H319

Dung dịch HCl 20%, 15 cm3 trong chai nhựa 20% HCl H290, H314, H319,

dm−3, 50 cm3 trong chai nhựa.

Luminol

Dung dịch CuSO4 2,00 mmol dm−3, 25 cm3 trong chai

2,00 mol dm−3 H 2 O 2, dung dịch nước, 12 cm3 trong chai

nhựa nhỏ. H 2 O 2 conc. H302, H315, H318

0,100 mol dm−3 cysteine hydrochloride,dung dịch nước,

12 cm3 trong chai nhựa nhỏ. Cys conc Không nguy hiểm

1

2 The GHS hazard statements for hexanes.

Cho Bài 3 (trong giỏ xám nếu không ghi chú gì thêm)

nhãn

Cảnh báo nguy hiểm GHS

1

mặt bàn) Sample Không nguy hiểm

Dung dịch đệm NH4 Cl 3 mol dm−3 / NH 3 3 mol dm−3,

15 cm3 trong chai nhựa Buffer H302, H319, H314, H400

Dung dịch chuẩn EDTA 5,965 × 10−3 mol dm−3, 200 cm3

trong chai nhựa (đặt trên bàn) EDTA H302, H315, H319, H335Dung dịch chuẩn NaOH 0,2660 mol dm−3, 250 cm3 trong

chai nhựa (đặt trên bàn) NaOH H314

50 cm3, đã được ngâm trương trong nước đề-ion để trong

Khăn giấy 1 hộp cho 2 -4 thí sinh

Giỏ đựng giấy thải (trên bàn, gần bồn rửa) 1 hộp cho 4 thí sinh

Găng tay Nitrile (trong tủ hood) 1 hộp cho cả phòng

Dụng cụ cá nhân

Giá đỡ pipette (đặt trên mặt bàn) 1

Cốc thủy tinh, 100 cm3, chứa: đũa thủy tinh, thìa nhựa,

thìa gạt lấy chỉ thị rắn, nhíp, bút đánh dấu, bút chì,

thước kẻ

1 (cho mỗi người)

Cho bài 1 (trong giỏ màu trắng nếu không chú thích gì thêm)

Đèn UV (đặt trong tủ hood) 1 cho 12 người

Nguồn hút chân không (khóa nhựa với ống chân không, đặt

trên bàn) 1 cho 2 người

Dụng cụ cá nhân

Máy khuấy từ gia nhiệt (đặt trên bàn) với:

Đầu dò nhiệt độ,

Bát thuỷ tinh đun cách thuỷ, kẹp kim loại

1 (cho mỗi người)

Giá thí nghiệm (đặt trên bàn) với:

Khoá giữ kẹp và kẹp nhỏ

Khoá giữ kẹp và kẹp lớn

1 (cho mỗi người)

Chai nhựa đựng chất thải hữu cơ (đặt trên bàn, có nhãn

Vòng kim loại đỡ phễu chiết 1

Bình quả lê, 50 cm3, với con quay từ 1

Cốc chia độ, 10 cm3 1

Phễu chiết, 100 cm3, có nắp đậy 1

Vòng cao su cho phễu lọc 1

Phễu lọc thủy tinh xốp, độ xốp S2 (nhãn màu trắng) 1

Phễu lọc thủy tinh xốp, độ xốp S3 (nhãn màu cam) 1

Cốc thủy tinh, 50 cm3, có nắp đĩa Petri 1

Cốc thủy tinh, 150 cm3 1

Mao quản chấm TLC, 5 µL 3

Túi zip nilon với 5 dải chỉ thị pH và 1 thang màu pH 1

Túi zip nilon với 2 tấm TLC 1

Pipet thủy tinh Pasteur (công-tơ-hút thuỷ tinh) 4

Lọ thủy tinh có nhãn Student code B cho sản phẩm của

phản ứng haloform 1

Lọ thủy tinh có nhãn Student code C cho sản phẩm phản

ứng với thuốc thử Brady 1

Cho bài 2 (Trong giỏ màu xám nếu không chú thích gì thêm)

Nhiệt kế điện tử và một mẩu giấy với hằng số hiệu chỉnh 1

Bình định mức, 50 cm3 1

Pipet bầu, 5 cm3 (trên bàn, đặt trên giá đựng pipette) 1

Pipet chia độ, 5 cm3 (trên bàn, đặt trên giá đựng pipette) 3

Pipet chia độ, 1 cm3 (trên bàn, đặt trên giá đựng pipette) 2

Chai nhựa dán nhãn H 2 O 2 dil đựng dung dịch gốc H2O2 khi

pha loãng , 50 cm3 1

Chai nhựa dán nhãn Cys dil cho dung dịch gốc

cysteine.HCl khi pha loãng , 50 cm3 1

Ống nghiệm nhựa màu đen, 15 cm3 1

Ống nhựa li tâm không có nắp, 1,5 cm3 1

1 (cho mỗi người)

Pipet bầu, 50 cm3 (trên bàn, đặt trên giá đựng pipet) 1

Pipet bầu, 10 cm3 (trên bàn, đặt trên giá đựng pipet) 1

Pipet nhựa Pasteur, thân hẹp, không chia độ 2

Pipette nhựa Pasteur, thân dày, chia độ 1

Túi với 5 dải chỉ thị pH và 1 thang màu pH 1

Túi đựng 5 dải giấy thấm 1

Chai nhựa đựng chất thải catex (nhãn Waste catex) (đặt

Tổng

Điểm thành

Bài 1 Phản ứng haloform dùng tác nhân là chất tẩy trắng

Các phản ứng định tính đã được phát triển để xác định nhóm chức của các hợp chất chưa biết Trong thí nghiệm này, thí sinh sẽ khảo sát hai thí dụ dùng phản ứng định tính ở lượng điều chế

trong phòng thí nghiệm với chất phản ứng ban đầu là (naphthyl)ethanone (A,

2-acetonaphthone):

• Phản ứng haloform là chuyển hoá đặc thù của các methyl xeton Các xeton này phản ứng

với dung dịch kiềm hypohalite (hipohalogenit) tạo thành acid carboxylic (sản phẩm B) và

haloform (trihalomethan)

• Phản ứng của tác nhân Brady (dung dịch acid của 2,4-dinitrophenylhydrazine) với nhóm

carbonyl của aldehit hay keton tạo thành kết tủa hydrazon màu cam (sản phẩm C)

P1.1 Vẽ công thức cấu tạo của các sản phẩm B và C

Lưu ý:

sinh tự tính và ban giám khảo tính)

• Chất lượng của sản phẩm được chấm điểm dựa trên hình ảnh sắc ký bản mỏng và điểm chảy

• Lượng dung dịch hypochloride (hypoclorit) được cấp không đủ để chuyển hoá toàn bộ chất đầu

A thành sản phẩm B Thí sinh sẽ thu hồi phần dư chất A bằng cách chiết acid-base sau đó tách

A dưới dạng hydrazon C nhờ phản ứng với tác nhân Brady Điểm số được chấm dựa trên hiệu suất tổng của các sản phẩm B và C

Quy trình thực nghiệm

I Phản ứng haloform

1 Bật máy khuấy, chỉnh tốc độ khuấy về 540 rpm (vòng/phút) Gác dây đầu đo nhiệt vào kẹp phía

2 Chuyển toàn bộ lượng 2-acetonaphthone từ lọ chứa 0,500 g có nhãn Reactant A vào bình quả

lê 50 mL chứa sẵn con từ

Đong 3 mL etanol (từ bình tia trên bàn) bằng ống đong, đổ sang lọ còn sót chất A để hoà tan

Dùng công tơ hút thuỷ tinh (Pasteur pipette) để hút toàn bộ dung dịch này sang bình quả lê

3 Lắp bình phản ứng vào hệ và nhúng trong bát nước Lắp sinh hàn hồi lưu (không cần nối nước làm mát sinh hàn), và vặn kẹp to vừa đủ để giữ chặt sinh hàn như trong Hình 1 Khuấy để hoà tan

chất A

Hình 1 Lắp hệ thống đun nóng phản ứng với bát nước đun cách thuỷ

4 Khi nhiệt độ bát nước đạt 75 °C, rót từ từ toàn bộ dung dịch NaOCl (Bleach) vào hỗn hợp phản

ứng qua phễu thuỷ tinh nhỏ đặt phía trên sinh hàn Khuấy và đun hỗn hợp ở 75–80 °C trong 60 phút

5 Tắt phần nhiệt của máy khuấy từ gia nhiệt Mở kẹp phía trên và noa –khoá giữ kẹp vào giá-

phía dưới để nhấc hệ phản ứng lên khỏi bát nước rồi kẹp lại trên giá (Rất chú ý! Cầm vào cán kẹp

vì bình đang nóng.) Để nguội hỗn hợp phản ứng trong 15 phút

II Xử lý hỗn hợp phản ứng

1 Đặt phễu chiết lên vòng đỡ kim loại và hứng bình nón 50 mL không có cổ nhám phía dưới Rót hỗn hợp phản ứng đã nguội qua phễu thuỷ tinh vào phễu chiết Dùng kẹp gắp con từ khỏi phễu thuỷ tinh

Lấy 5 mL ethyl acetat (EtOAc) vào ống đong và dùng lượng este này để tráng bình phản ứng

Dùng công tơ hút thuỷ tinh chuyển lượng dung dịch tráng trong bình phản ứng vào phễu chiết

2 Thực hiện các thao tác của quá trình chiết, đợi các lớp chất lỏng tách khỏi nhau Hứng lớp dịch nước vào bình nón 50 mL không có cổ nhám

Rót lớp hữu cơ qua cổ nhám phía trên phễu chiết qua phễu thuỷ tinh nhỏ vào bình nón 25 mL Giữ

cả pha nước và pha hữu cơ!

3 Rót pha nước từ bình nón 50 mL qua phễu thuỷ tinh nhỏ vào lại phễu chiết Đong tiếp 5 mL dung môi chiết ethyl acetat và lặp lại các thao tác của quá trình chiết (bước II.2) Gộp các pha hữu

cơ vào bình nón 25 mL Giữ cả pha nước và pha hữu cơ!

4 Thí sinh chuẩn bị bản mỏng sắc ký Lưu ý kiểm tra bản trước khi dùng Thí sinh được đổi các bản mỏng bị hỏng nhưng chưa sử dụng mà không bị trừ điểm

Dùng bút chì kẻ nhẹ vạch xuất phát, chấm 3 điểm và đánh dấu A, O1 và O2 để đưa chất lên bản Ghi số 1, khoanh tròn và ghi mã thí sinh phía trên bản mỏng như trong Hình 2

Hoà tan chất chuẩn 2-acetonaphton trong lọ (Standard A) với khoảng 2 mL ethanol (cỡ khoảng 1 công tơ hút thuỷ tinh) Chấm lên bản 1 µL chất chuẩn A (một vạch trên ống mao quản 5 µL) lên chấm A, của hỗn hợp pha hữu cơ từ bước II.3 (O1) lên chấm O1 Thí sinh sẽ đưa chất lên chấm O2 sau (xem II.6)

Hình 2 Chỉ dẫn chuẩn bị bản mỏng sắc ký

bình nón 50 mL không có cổ nhám chứa pha nước từ quá trình chiết ban đầu

6 Rửa pha hữu cơ trong phễu chiết bằng 5 mL nước đề ion (deionized water) Gộp pha nước vào các pha nước đã chiết trước

Rót lớp hữu cơ (O2) qua cổ nhám phía trên của phễu chiết vào bình nón 50 mL có nhám Chấm 1 µL dung dich O2 lên bản mỏng chuẩn bị từ bước II.4 (Bản 1)

7 Thực hiện quá trình phân tích sắc ký bản mỏng Rót 2 mL dung môi sắc ký (TLC eluent)

vào cốc 50 mL Đặt bản mỏng vào, đậy đĩa Petri lên trên và để dung môi chạy lên đến vạch đích dự kiến cách phía trên bản mỏng khoảng 0,5 cm

Dùng kẹp gắp bản mỏng ra, dùng bút chì đánh dấu ngay lập tức vạch đích dung môi phía trên

và để khô trong không khí Đặt bản mỏng dưới đèn UV, đánh dấu khoanh tròn các vùng chất

hiện hình, tính các giá trj R f của chất phản ứng A và sản phẩm B Thí sinh bảo quản bản mỏng

trong túi zip nilon

Lưu ý 1: Vùng sản phẩm B có thể hiện hình đuôi kéo dài trên bản mỏng sau khi chạy sắc ký Vì

thế cần tránh việc đưa quá nhiều chất lên bản

Lưu ý 2: Trong một số trường hợp, hai sản phẩm phụ ứng với pha hữu cơ O1 và O2 có thể

cao nhất

Lưu ý 3: Nếu lớp hữu cơ O2 vẫn chứa đồng thời cả chất phản ứng A và sản phẩm B, lặp lại

thí sinh nộp cả bản mỏng thứ hai sau khi lặp lại quá trình chiết, chấm và chạy sắc ký (Bản 2)

Thí sinh chỉ chấm chất phản ứng A và pha hữu cơ O2 lên bản Đánh dấu, khoanh tròn số 2 và

mã thí sinh phía trên bản mỏng tương tự như Hình 2 Tráng cốc và sử dụng dung môi chạy sắc

ký mới để chạy bản mỏng 2

chuẩn A và sản phẩm B Ghi rõ kết quả được làm tròn đến 2 số sau dấu phảy

Trên cơ sở phân tích sắc ký bản mỏng, lớp hữu cơ O1 của thí sinh chứa:

III Phản ứng với tác nhân Brady

Chú ý: Đeo găng tay! Tác nhân Brady gây ố da và các bề mặt khác Rửa ngay lập tức tất cả vết

tác nhân nếu rơi vãi bằng etanol! Thí sinh thay găng tay nếu thấy cần

Đun nóng trước bát nước đến 80 °C Thả con từ vào bình nón 50 mL có nhám chứa pha hữu cơ

O2 từ bước II.6 Thêm tiếp 0,300 g 2,4-dinitrophenylhydrazine được cho sẵn trong lọ (DNPH) vào

bình Lấy 10 mL ethanol bằng ống đong, sau đó dùng công tơ hút thuỷ tinh tráng lọ chứa DNPH 5

lần, mỗi lần bằng 2 mL ethanol để chuyển toàn bộ DNPH vào bình nón

Đặt bình nón này vào bát nước nóng, rửa sinh hàn bằng ethanol rồi lắp vào bình nón (tương tự như Hình 1) Thêm 3 mL dung dịch HCl 20% vào hỗn hợp phản ứng qua phễu thuỷ tinh lắp trên đầu sinh hàn, sau đó đun và khuấy hỗn hợp ở 80 °C trong 2 phút Các tinh thể nhỏ màu cam của

sản phẩm C sẽ bắt đầu hình thành

Tắt bếp, mở kẹp phía trên và noa –khoá giữ kẹp vào giá- phía dưới để nhấc hệ phản ứng lên khỏi

bát nước rồi kẹp lại trên giá (Rất chú ý! Cầm vào cán kẹp vì bình đang nóng.) Để nguội hỗn hợp

phản ứng trong 15 phút rồi đặt vào bát nước lạnh (chuẩn bị bằng cách hứng nước vòi vào bình

150 mL)

IV Phân lập sản phẩm

1 Kiểm tra pH của dịch nước từ bước II.6 Acid hoá dịch nước này bằng cách cẩn thận nhỏ dung dịch HCl 20%, khuấy hỗn hợp bằng đũa thuỷ tinh Tốn khoảng 2 mL để đạt pH cuối bằng 2 (kiểm

tra pH bằng giấy chỉ thị pH) Kết tủa trắng của sản phẩm B sẽ hình thành

2 Lắp hệ thống hút chân không (Hình 3) với phễu lọc xốp thuỷ tinh S2 (có nhãn trắng) vào giá thí

nghiệm bằng kẹp nhỏ Nối bình lọc hút vào nguồn chân không

Rót huyền phù của sản phẩm B (bước IV.1) vào phễu lọc hút, đợi chất rắn lắng xuống rồi mới mở

van chân không Rất lưu ý: báo cho trợ lý phòng thí nghiệm trước khi thao tác với van chân không!

Rửa chất rắn 2 lần, mỗi lần bằng 6 mL nước đề-ion (deionization water) đến khi pH của giọt nước rửa ở cuống phễu đạt khoảng 6 Tiếp tục hút khan trong khoảng 5 phút để sơ bộ làm khô sản phẩm

Đóng khoá rồi ngắt nguồn chân không Dùng thìa để chuyển sản phẩm trắng B vào lọ dán nhãn Student code B và để mở nắp trên bàn cho khô Đổ dịch lọc vào bồn rửa và rửa bình lọc

Lưu ý: Cẩn thận, tránh cào xước xốp thuỷ tinh vào sản phẩm!

Hình 3 Lắp hệ thống lọc hút

3 Lắp hệ thống lọc hút với phễu lọc xốp thuỷ tinh S3 (có nhãn màu da cam) tương tự như bước IV.2 Rót huyền phù của sản phẩm C (bước III) vào phễu lọc, đợi khoảng 1 phút, sau đó mở van

chân không KHÔNG ĐƯỢC khuấy hoặc gạt chất rắn bằng thìa khi lọc và rửa, nếu không chất rắn

sẽ chui qua phễu lọc

Rửa kết tủa 3 lần, mỗi lần bằng 5 mL ethanol (tổng 15 mL) đến khi pH của giọt dịch lọc đạt trung tính Tiếp tục hút khan kết tủa trong 5 phút