Chemistry Labs

Olympic Hoá học Quốc tế · Năm 2017

Các bài

  1. Bài 1Sản xuất propene bằng xúc tác dị thể. Propene là một trong những hóa chất quan trọng nhất của công nghiệp hóa dầu. Nó có thể được tổng hợp bằng đề hydro hóa trực tiếp propane trên xúc tác dị thể, CX3HX8(g)⇌CX3HX6(g)+HX2(g)\ce{C3H8(g) <=> C3H6(g) + H2(g)}, nhưng phản ứng không khả thi về kinh tế. Dùng các hệ thức entanpi liên kết trung bình sau: Hbond(C=C)=1.77 Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C=C}) = 1.77\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C}), Hbond(H−H)=1.05 Hbond(C−H)H_{\text{bond}}(\ce{H-H}) = 1.05\,H_{\text{bond}}(\ce{C-H}), và Hbond(C−H)=1.19 Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C-H}) = 1.19\,H_{\text{bond}}(\ce{C-C}). (a) Tính biến thiên entanpi của phản ứng đề hydro hóa propane, biểu diễn theo Hbond(C−C)H_{\text{bond}}(\ce{C-C}). (b) Khó tăng lượng propene bằng cách tăng áp suất ở nhiệt độ không đổi — định luật hay nguyên lý nào giải thích tốt nhất? (c) Với phản ứng ở cân bằng, dấu đúng của ΔH\Delta H, ΔS\Delta S và chiều biến thiên của ΔG\Delta G khi nhiệt độ tăng lên T∗T^* cao hơn so với nhiệt độ ban đầu là gì?Lời giải: 1
  2. Bài 2Hiệu ứng đồng vị động học (KIE) và năng lượng dao động điểm không (ZPE). Mô hình dao động điều hòa cho tần số dao động ν=12πkμ\nu = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{\mu}}, với kk là hằng số lực và μ=m1m2m1+m2\mu = \dfrac{m_1 m_2}{m_1 + m_2} là khối lượng rút gọn. Mức năng lượng dao động là En=(n+12)hνE_n = (n + \tfrac{1}{2})h\nu (n=0,1,2,…n = 0, 1, 2, \dots), và năng lượng điểm không là ZPE=12hν\text{ZPE} = \tfrac{1}{2}h\nu. (a) Tính khối lượng rút gọn μCH\mu_{\ce{CH}} và μCD\mu_{\ce{CD}} theo đơn vị khối lượng nguyên tử (u), lấy m(C)=12.00m(\ce{C}) = 12.00 u, m(H)=1.008m(\ce{H}) = 1.008 u và m(D)=2.014m(\ce{D}) = 2.014 u. (b) Cho kCH=kCDk_{\ce{CH}} = k_{\ce{CD}} và số sóng dao động hóa trị C−H\ce{C-H} là ν~CH=2900 cm−1\tilde{\nu}_{\ce{CH}} = 2900\ \text{cm}^{-1}, tính số sóng C−D\ce{C-D} ν~CD\tilde{\nu}_{\ce{CD}} (cm−1^{-1}). (c) Tính ZPECH\text{ZPE}_{\ce{CH}} và ZPECD\text{ZPE}_{\ce{CD}} theo kJ mol−1^{-1}. (d) Tính hiệu năng lượng phân li liên kết ΔBDE=BDECD−BDECH\Delta \text{BDE} = \text{BDE}_{\ce{CD}} - \text{BDE}_{\ce{CH}} (kJ mol−1^{-1}). (e) Giả sử Ea≈BDEE_a \approx \text{BDE} và thừa số Arrhenius như nhau, tính tỉ số tốc độ lý thuyết kCH/kCDk_{\ce{CH}}/k_{\ce{CD}} ở 25 ∘C25\ ^{\circ}\text{C}. (f) Trong phản ứng oxi hóa diphenylmetanol bằng axit cromic, các hằng số tốc độ bậc một đo được là kCH=0.012 phuˊt−1k_{\ce{CH}} = 0.012\ \text{phút}^{-1} và kCD=0.0018 phuˊt−1k_{\ce{CD}} = 0.0018\ \text{phút}^{-1}. So sánh tỉ số thực nghiệm này với lý thuyết và xác định xem bước cắt đứt liên kết C−H\ce{C-H} có phải là bước quyết định tốc độ phản ứng hay không.Lời giải: 1