Chemistry Labs

Olympic Hoá học Vương quốc Anh · Năm 2025

Các bài

  1. Bài 1Thuốc súng cháy nhanh như nitrocellulose được dùng trong đạn bắn đĩa bay. Nitrocellulose chủ yếu gồm cellulose trinitrate, điều chế bằng cách cho cellulose (công thức thực nghiệm CX6HX7(OH)X3OX2\ce{C6H7(OH)3O2}) vào hỗn hợp HNOX3\ce{HNO3} và HX2SOX4\ce{H2SO4} đặc, tạo cellulose trinitrate (CX6HX7(ONOX2)X3OX2\ce{C6H7(ONO2)3O2}) và một sản phẩm nữa. Ion nitroni NOX2X+\ce{NO2+} sinh ra trong hỗn hợp axit sẽ nitro hoá các nhóm –OH. HNOX3\ce{HNO3} đóng vai trò bazơ Lewis, nhận proton từ HX2SOX4\ce{H2SO4} tạo trung gian HX2NOX3X+\ce{H2NO3+}, sau đó phân huỷ thành NOX2X+\ce{NO2+}. (a) Viết phương trình phản ứng của cellulose với HNOX3\ce{HNO3} tạo cellulose trinitrate. (b) Viết phương trình tạo HX2NOX3X+\ce{H2NO3+} và phương trình phân huỷ nó thành NOX2X+\ce{NO2+}. (c) Đốt cháy hoàn toàn cellulose trinitrate tạo COX2\ce{CO2}, nước và một đơn chất khí. Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn CX6HX7NX3OX11\ce{C6H7N3O11} và tính entanpi đốt cháy chuẩn với ΔfH∘(CO)=−110,5\Delta_f H^{\circ}(\ce{CO}) = -110{,}5, ΔfH∘(COX2)=−393,5\Delta_f H^{\circ}(\ce{CO2}) = -393{,}5, ΔfH∘(HX2O)=−285,8\Delta_f H^{\circ}(\ce{H2O}) = -285{,}8, ΔfH∘(cellulose trinitrate)=−653,1\Delta_f H^{\circ}(\text{cellulose trinitrate}) = -653{,}1 kJ mol−1^{-1}. (d) Khi đạn được bắn, không có đủ thời gian phản ứng với OX2\ce{O2} trong không khí; cellulose trinitrate phân huỷ hoàn toàn thành các sản phẩm khí (không tạo OX2\ce{O2}), sản phẩm đạt trên 200 ∘C200\ ^{\circ}\mathrm{C}. Viết phương trình phân huỷ và tính tổng thể tích khí tạo ra từ 5,00 g cellulose trinitrate ở 200 ∘C200\ ^{\circ}\mathrm{C}, theo m3^3.Lời giải: 1
  2. Bài 2Astatine là nguyên tố hiếm nhất trong vỏ Trái Đất, ước tính tổng cộng chỉ 30 g tại mọi thời điểm; giả sử toàn bộ là đồng vị bền nhất 219^{219}At. (a) Ước tính số nguyên tử At có trong tự nhiên tại một thời điểm. (b) Bitmut thu được như phụ phẩm của quá trình tinh chế chì; thêm Mg và Ca vào hỗn hợp Pb–Bi, bitmut tạo hợp kim A chứa 7,91 % Ca và 9,60 % Mg theo khối lượng, không có Pb. Xác định công thức thực nghiệm của hợp kim A. (c) Hợp kim A phản ứng với ClX2\ce{Cl2} tạo bitmut và hai hợp chất ion B, C theo tỉ lệ 2:1. Viết công thức của B và C. (d) Astatine được điều chế bằng cách bắn phá 83209^{209}_{83}Bi bằng hạt α\alpha; hạt nhân hợp nhất tạo yx^{x}_{y}At và hai nơtron. Viết số khối và số hiệu nguyên tử của đồng vị At. (e) Bitmut dư được loại bỏ bằng HNOX3\ce{HNO3} đặc, tạo bitmut(III) nitrate, nước và khí không màu có M=30,01M = 30{,}01 g mol−1^{-1}. Viết phương trình. (f) BrAt điều chế qua hai bước: BrX2\ce{Br2} + D chỉ tạo E; E + AtX2\ce{At2} tạo BrAt và D; phổ khối của E có hai đỉnh chính gần bằng nhau ở m/z 205,82 và 207,82. Viết công thức D và E. (g) Tổng hợp 3,60 g BrAt; chu kì bán rã của đồng vị At này là 433 phút. Sau bao lâu (giờ, làm tròn) chỉ còn 3,65 mg BrAt?Lời giải: 1