Đề thi lý thuyết và đáp án ICHO 39

Đề thi lý thuyết và hướng dẫn giải olympic hóa học quốc tế lần thứ 39

Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu với các bạn "Bài thi lý thuyết đáp án và thang điểm Olympic hóa học ( ICHO lần thứ 39) ngày 20 tháng 7, 2007 MATXCVA, NGA. Tải đề thi ICHO số 39

Nội dung đề thi ICHO lần thứ 39 lần này gồm có các câu sau:

Câu 1. Hiệu ứng đường hầm đối với proton
Câu 2. Hóa học nano
Câu 3. Các phản ứng hóa học không bền vững
Câu 4. Xác định nước bằng phương pháp chuẩn độ Fischer
Câu 5. Một hỗn hợp bí ấn (trò chơi trốn tìm trong hóa hữu cơ)
Câu 6. Silicat là một thành phần cơ bản trong vỏ Trái đất
Câu 7. Chứng tích mỡ làm dày thành động mạch và các hợp chất trung gian trong qúa trình sinh tổng hợp cholesterol
Câu 8.. Phương pháp ATRP cho phép tổng hợp các polymer mới

Sơ bộ nội dung đề thi ICHO lần thứ 39:

Hướng dẫn chung

-Viết tên và số báo danh ở tất cả các trang của phiếu trả lời

-Làm bài thi trong 5h.

-Viết đáp án và các tính toán cần thiết vào các ô có sẵn

-Chỉ được phép sử dụng bú và máy tính theo quy định

-Có 18 trang đề thi và 22 trang phiếu trả lời

-....

Câu 1. Hiệu ứng đường hầm đối với proton

Đường hầm proton xuyên qua các hàng rào năng lượng là một hiệu ứng quan trọng, nó có thể được qun sát thấy trong các tiểu phân phức tạp có liên kết hydro(DNA, protein,..).

Propandial (malonandehit) là một trong những phân tử đơn giãn nhất có thể xảy ra sự chuyển proton nội phân tử.

1.1.1 Viết công thức cấu tạo của propandial và cấu trúc hai đồng phân của nó mà có thểtồn tại trong một cân bằng với propandiall.

1.1.2 Trong nước thì propandial là một axit yếu, độ mạnh của nó có thể so sánh được với axit axetic.etic acid. Xác định nguyên tử hydro có tính axit. Giải thích tính axit của nó (chọn một câu trả lời đúng trong phiếu trả lời).

Giản đồ dưới đây biểu thị sựbiến thiên năng lượng của bước chuyển proton nội phân tử(biểu thị sự phụ thuộc giữa năng lượng vào khoảng cách chuyển động của proton (nm)). Đường cong năng lượng có dạng giếng đôi (double-well)

1.2.1 Vẽ cấu trúc ứng với hai điểm cực tiểu của đường cong.
Một proton sẽ bị bất định xứ giữa hai nguyên tử và dao động giữa hai cực tiểu L và R với tần số góc là = 6.48.10s^–1. Xác suất tìm thấy một proton phụ thuộc thời gian cho ở phương trình:

ψ²(x,t)=½[ψ²_L(x) + ψ²_R(x) + (ψ²_L(x) - ψ²_R(x)).cos(ωt)]

với hàm sóng ψL+ ψR mô tả sự định xứ của proton tương ứng ở giếng bên trái và bên phải:

1.3.1 Viết phương trình tính xác suất ở ba thời điểm: (a) t = 0, (b) t = π/(2ω), (c) t = π/ω. Vẽ đồ thị ứng với mỗi thời điểm đó.

1.3.2 Không cần tính toán, hãy xác định xác suất tìm thấy proton ở giếng bên trái ở thời điểm t = π/(2ω)

1.3.3 Cần bao nhiêu thời g ian đ ể một proton có thể di chuyển từ mộ t g iếng sang một giếng khác ? Tốc độ của proton lúc này là bao nhiêu ?

1.3.4 Từ các đường cong năng lượng, hãy ước lượng độ bất định vị trí của proton tạo thành liên kết hydro. Xác định độ bất định cực tiểu của tốc độ di chuyển proton. So sánh với giá trị đã tính được ở câu

1.3.3 và cho một kết luận về đường hầm proton (chọn một trong tờ phiếu trả lời).

Bài 2. Hóa học nano

Kim loại ở phân nhóm sắt là những xúc tác hữu hiệu cho phản ứng hydro hóa СО (Phản ứng Fischer-Тropsch)

Xúc tác (ví dụ coban) thường được dùng ở dạng rắn kích thước nano có cấu trúc hình cầu (Hình

1). Phản ứng khử xảy ra ở kích thước này của xúc tác làm tăng hoạt tính xúc tác lên đáng kể. Tuy

nhiên phản ứng phụ sau xúc tiến cho quá trình oxy hóa xúc tác, làm xúc tác mất hoạt tính:

Coban oxit rắn (dạng kết khối) được sinh ra trong thiết bị phản ứng. Điều này gây ra sự mất mát

không thuận nghịch khối lượng chất xúc tác. Coban oxit rắn cũng có thể được sinh ra trên bề mặt

của Co(r). Trong trường hợp này thì sẽ hình thành một lớp hình cầu mới bao quanh lớp hình cầu

được hình thành quanh bề mặt xúc tác (xem hình 2) và hoạt tính xúc tác sẽ giảm.

Bây giờ chúng ta sẽ xét sự hình thành các tiểu phân nano ảnh hưởng như thế nào đến cân bằng của phản ứng (1). Phương trình sau sẽ được sử dụng.

G^o_(r) = G^o_(khối) + 2(σ/r).V

2.1.1 Tính năng lượng Gibbs tiêu chuẩn ΔrG^o (1) và hằng số cân bằng của phản ứng (1) ở T = 500K

2.1.2 Tính hằng số cân bằng của phản ứng (1) khi xúc tác coban được phân tán ở dạng các tiểu phân hình cầu (Hình 1) có bán kính

(a) 10^–8 m,

(b) 10^–9 m.

Sức căng bề mặt ở bề mặt tương tác Co-gas là 0.16 J/m². CoO hình thành ở dạng kết khối

Hỗn hợp các khí tham gia vào phản ứng Fischer-Tropsch (CO, CН₄, Н₂, Н₂O) được đưa vào một thiết bị phản ứng chứa xúc tác coban. Áp suất chung là р = 1 bar, nhiệt độ là T = 500 K. Phần mol của hydro (%) trong hỗn hợp là 0.15%.

2.2.1 Xác định phần mol nhỏ nhất của nước (%) trong hỗn hợp khí để cho phản ứng oxy hóa xúc tác không mong muốn có thể xảy ra được để cho chất rắn CoO có thể xuất hiện trong hệ ?

Tính toán với giả thiết rằng xúc tác coban tồn tại ở các dạng

(a) kết khối

(b) tiểu phân nano hình cầu với ra = 1 nm (Hình. 1).

2.2.2 Các em có đề xuất gì để bảo vệ tiểu phân Co nano tránh khỏi phản ứng oxy hóa tạo thành khối CoO ở một tỉ lệ hằng định của p(H₂O)/p(H₂) và ở một nhiệt độ xác định:

(a) tăng ra;

(b) giảm ra;

Giả thiết rằng chất rắn coban oxit tạo thành một lớp hình cần xung quanh tiểu phân coban nano.

Trong trường hợp này thì tiểu phân nano chứa cả chất phản ứng (Co) và sản phẩm (CoO) (Hình. 2).

Trong các câu hỏi dưới đây các sức căng bề mặt được biểu thị ở σ_CoO-k, σ_CoO-Co, bán kính là r_a, r_b,

thể tích mol là V(Co); V(CoO).

2.3.1 Viết biểu thức thể hiện thế đẳng áp mol Gibbs phụ thuộc vào các đại lượng của CoO.

2.3.2 Viết biểu thức thể hiện thế đẳng áp mol Gibss phụ thuộc vào các đại lượng của Co.

Hướng dẫn: Nếu bề mặt giao giữa hai mặt cầu bao quanh một tiểu phân nano thì áp suất nội ở

phần trung tâm được cho bởi phương trình:......................

( xem chi tiết trong file tải về nhé)...

Chuyên mục Olympic hóa học quốc tế -ICHO hóa lần 39

Nếu bạn muốn Download Tài liệu "Đề thi lý thuyết và đáp án ICHO 39" , các bạn Click vào nút Download phía dưới để tải tài liệu về nhé.

Mời các bạn truy cập vào "Olympic hóa học" của Blog "Chemistry Study guide" để tải những tài liệu hay có liên quan và vào Trang chủ để xem nhiều tài liệu khác.

Có thể bạn quan tâm: Chuyên mục Hóa học quốc gia tại blog Chemistry Study Guide

Nếu bạn thấy tài liệu có ích , hãy like và chia sẽ với bạn bè của mình.

Cùng thảo luận các vấn đề về Olympic hóa học- ICHO 39 trên facebook: https://www.facebook.com/Chemistry.and.pharmacy

Về đáp án đề thi hóa (icho lần thứ 39), các bạn cùng comment để thảo luận nhé.

Tải về ICHO 39

Tải tài Liệu :"Đề thi lý thuyết ICHO số 39"