Q5 CAU TRUC HOAT TINH CO CHE OLYMPIAD (CÓ ĐÁP ÁN)

50 chun đề Olympiad Hóa học

5
Cấu trúc, hoạt tính
& Cơ chế phản ứng


Lời mở đầu
Các bạn độc giả thân mến. Trên tay bạn là bộ sách 50 CHUYÊN ĐỀ
OLYMPIAD HÓA HỌC - là tuyển tập các câu hỏi trong đề thi Olympiad quốc
tế và nhiều quốc gia trên thế giới trong những năm gần đây, được phân
chia chi tiết thành 50 chuyên đề nhỏ.
Từ cách đây 15 năm, các [cựu] quản trị viên box Hóa học OlympiaVN (nay
là Tạp chí KEM & website sachhoahoc.xyz) đã bắt đầu biên soạn các tài liệu
tương tự, được lưu hành nội bộ - gọi là các Compilation. Tuy nhiên, 3 bộ
Compilation trước đây bị giới hạn về mặt nội dung (chủ yếu là đề thi HSGQG
Việt Nam và IChO, cùng với đề thi Olympiad của khoảng 3, 4 nước), cũng
như nhân lực và thời gian có hạn nên sự phân chia các chuyên mục chưa
thực sự chi tiết, chỉ chia thành 7 phần lớn chứ chưa chia nhỏ thành các
mảng chun đề sâu hơn. Chính vì vậy, trong năm 2018-2019, chúng tôi
quyết định biên soạn lại bộ sách này, với cập nhật thêm đề thi từ rất nhiều
quốc gia trên thế giới (đặc biệt là những nước có truyền thống về Olympiad
Hóa học như Trung Quốc, Nga và các nước Soviet cũ, các quốc gia khu vực
Baltic, ... ) và quan trọng hơn là phân chia nội dung chi tiết hơn, với 6 lĩnh
vực, 50 chuyên đề - cố gắng bám sát khung chương trình IChO trong khả
năng có thể. Hi vọng rằng, với tuyển tập này, lời đáp cho câu hỏi: "Có những
gì trong đề thi Olympiad Hóa học?" mà rất nhiều độc giả, đặc biệt là những
bạn học sinh THPT, vốn thường thắc mắc - sẽ phần nào sáng tỏ.
Lưu ý rằng tuyển tập này chọn lọc những câu hỏi từ các đề thi Olympiad,
do đó bạn sẽ cần phải có một nền tảng kiến thức tương đối vững chắc về
Hóa học phổ thơng chuyên sâu để trước khi bắt đầu với hành trình chinh

phục kiến thức này. Ngoài ra, do tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu nên tuyển
tập chưa có được sự thống nhất về mặt danh pháp, mong bạn bỏ qua cho
sự bất tiện này.
Chúc bạn tìm thấy những niềm vui trong học tập.

1 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Mục lục
Chuyên đề 37: Cấu trúc hóa học ....................................................................................... 9
Bài 1.............................................................................................................................. 9
Bài 2............................................................................................................................ 11
Bài 3............................................................................................................................ 12
Bài 4 ........................................................................................................................... 17
Bài 5 ........................................................................................................................... 19
Bài 6 ........................................................................................................................... 20
Bài 7............................................................................................................................ 22
Bài 8............................................................................................................................ 23
Bài 9............................................................................................................................ 26
Bài 10 ......................................................................................................................... 27
Bài 11 ......................................................................................................................... 28
Bài 12 ......................................................................................................................... 29
Bài 13 ......................................................................................................................... 30
Bài 14 ......................................................................................................................... 31
Bài 15 ......................................................................................................................... 32
Bài 16 ......................................................................................................................... 36
Bài 17 ......................................................................................................................... 38
Bài 18 ......................................................................................................................... 39
Bài 19 ......................................................................................................................... 41
Bài 20 ......................................................................................................................... 44

Bài 21 ......................................................................................................................... 46
Bài 22 ......................................................................................................................... 47
Bài 23 ......................................................................................................................... 49
Bài 24 ......................................................................................................................... 52
Bài 25 ......................................................................................................................... 53
Bài 26 ......................................................................................................................... 54
Bài 27 ......................................................................................................................... 55
Bài 28 ......................................................................................................................... 59
Bài 29 ......................................................................................................................... 61
Bài 30 ......................................................................................................................... 64
Bài 31 ......................................................................................................................... 69
Chuyên đề 38: Ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất ................................................... 71
Bài 1 ........................................................................................................................... 71
Bài 2 ........................................................................................................................... 72
Bài 3 ........................................................................................................................... 73
Bài 4 ........................................................................................................................... 74
Bài 5 ........................................................................................................................... 76
Bài 6 ........................................................................................................................... 77
Bài 7 ........................................................................................................................... 80
Bài 8 ........................................................................................................................... 93
Bài 9 ........................................................................................................................... 96
Bài 10 ......................................................................................................................... 97
Bài 11........................................................................................................................ 103

2 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 12........................................................................................................................ 105
Bài 13........................................................................................................................ 107
Bài 14 ....................................................................................................................... 109

Bài 15 ....................................................................................................................... 112
Bài 16 ....................................................................................................................... 114
Bài 17 ....................................................................................................................... 116
Bài 18 ....................................................................................................................... 119
Bài 19 ....................................................................................................................... 120
Bài 20 ....................................................................................................................... 122
Bài 21 ....................................................................................................................... 129
Bài 22 ....................................................................................................................... 130
Bài 23 ....................................................................................................................... 131
Bài 24 ....................................................................................................................... 132
Bài 25 ....................................................................................................................... 134
Bài 26 ....................................................................................................................... 135
Bài 27 ....................................................................................................................... 136
Chuyên đề 39: Phổ học ................................................................................................. 137
Bài 1 ......................................................................................................................... 137
Bài 2 ......................................................................................................................... 141
Bài 3 ......................................................................................................................... 144
Bài 4 ......................................................................................................................... 151
Bài 5 ......................................................................................................................... 153
Bài 6 ......................................................................................................................... 161
Bài 7 ......................................................................................................................... 169
Bài 8 ......................................................................................................................... 173
Bài 9 ......................................................................................................................... 176
Chuyên đề 40: Cơ chế phản ứng................................................................................... 185
Bài 1.......................................................................................................................... 185
Bài 2.......................................................................................................................... 186
Bài 3.......................................................................................................................... 194
Bài 4.......................................................................................................................... 196
Bài 5.......................................................................................................................... 204
Bài 6.......................................................................................................................... 210

Bài 7.......................................................................................................................... 219
Bài 8 ......................................................................................................................... 221
Bài 9 ......................................................................................................................... 222
Bài 10 ....................................................................................................................... 227
Bài 11 ....................................................................................................................... 230
Bài 12 ....................................................................................................................... 232
Bài 14 ....................................................................................................................... 234
Bài 15 ....................................................................................................................... 235
Bài 16 ....................................................................................................................... 236
Bài 17 ....................................................................................................................... 238
Bài 18 ....................................................................................................................... 239
Bài 19 ....................................................................................................................... 241
Bài 20 ....................................................................................................................... 242

3 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 21 ....................................................................................................................... 244
Bài 22 ....................................................................................................................... 245
Bài 23 ....................................................................................................................... 247
Bài 24 ....................................................................................................................... 248
Bài 25 ....................................................................................................................... 249
Bài 26 ....................................................................................................................... 250
Bài 27 ....................................................................................................................... 252
Bài 28 ....................................................................................................................... 254
Bài 29 ....................................................................................................................... 255
Bài 30 ....................................................................................................................... 257
Bài 31 ....................................................................................................................... 258
Bài 33 ....................................................................................................................... 262
Bài 34 ....................................................................................................................... 265

Bài 35 ....................................................................................................................... 268
Bài 36 ....................................................................................................................... 269
Bài 37 ....................................................................................................................... 270
Bài 38 ....................................................................................................................... 271
Bài 39 ....................................................................................................................... 273
Chuyên đề 41: Xác định sản phẩm phản ứng ............................................................... 274
Bài 1 ......................................................................................................................... 274
Bài 2 ......................................................................................................................... 282
Bài 3 ......................................................................................................................... 285
Bài 4 ......................................................................................................................... 288
Bài 5 ......................................................................................................................... 295
Bài 6 ......................................................................................................................... 297
Bài 7 ......................................................................................................................... 311
Bài 8 ......................................................................................................................... 313
Bài 9 ......................................................................................................................... 314
Bài 10 ....................................................................................................................... 315
Bài 11 ....................................................................................................................... 316
Bài 12 ....................................................................................................................... 317
Bài 13 ....................................................................................................................... 318
Bài 14 ....................................................................................................................... 319
Bài 15 ....................................................................................................................... 320
Bài 16 ....................................................................................................................... 322
Bài 17 ....................................................................................................................... 324
Bài 18 ....................................................................................................................... 325
Bài 19 ....................................................................................................................... 326
Bài 20 ....................................................................................................................... 327
Bài 21 ....................................................................................................................... 329
Bài 22 ....................................................................................................................... 331
Chuyên đề 42: Chuỗi phản ứng từ chất đầu đã biết..................................................... 336
Bài 1 ......................................................................................................................... 336

Bài 2 ......................................................................................................................... 339
Bài 3 ......................................................................................................................... 341
Bài 4 ......................................................................................................................... 343

4 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 5 ......................................................................................................................... 345
Bài 6 ......................................................................................................................... 346
Bài 7 ......................................................................................................................... 348
Bài 8 ......................................................................................................................... 349
Bài 9 ......................................................................................................................... 351
Bài 10 ....................................................................................................................... 353
Bài 11 ....................................................................................................................... 354
Bài 12 ....................................................................................................................... 356
Bài 14 ....................................................................................................................... 360
Bài 15 ....................................................................................................................... 361
Bài 16 ....................................................................................................................... 363
Bài 17 ....................................................................................................................... 365
Bài 18 ....................................................................................................................... 367
Bài 19 ....................................................................................................................... 370
Bài 20 ....................................................................................................................... 371
Bài 21 ....................................................................................................................... 373
Bài 22 ....................................................................................................................... 374
Bài 23 ....................................................................................................................... 375
Bài 24 ....................................................................................................................... 377
Bài 25 ....................................................................................................................... 378
Bài 26 ....................................................................................................................... 379
Bài 27 ....................................................................................................................... 380
Bài 28 ....................................................................................................................... 381

Bài 29 ....................................................................................................................... 382
Bài 30 ........................................................................................................................ 383
Bài 31 ....................................................................................................................... 385
Bài 32 ....................................................................................................................... 392
Bài 33 ....................................................................................................................... 394
Bài 34 ....................................................................................................................... 395
Bài 35 ....................................................................................................................... 397
Bài 36 ....................................................................................................................... 398
Bài 37 ....................................................................................................................... 406
Bài 38 ....................................................................................................................... 408
Bài 39 ....................................................................................................................... 409
Bài 40 ....................................................................................................................... 411
Bài 41 ....................................................................................................................... 414
Bài 42 ....................................................................................................................... 415
Bài 43 ....................................................................................................................... 416
Bài 44 ....................................................................................................................... 418
Bài 45 ....................................................................................................................... 420
Bài 46 ....................................................................................................................... 421
Bài 47 ....................................................................................................................... 422
Bài 48 ....................................................................................................................... 424
Bài 49 ....................................................................................................................... 425
Bài 50 ....................................................................................................................... 428
Bài 51 ....................................................................................................................... 430

5 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 52 ....................................................................................................................... 431
Bài 53 ....................................................................................................................... 432
Bài 53 ....................................................................................................................... 433

Bài 54 ....................................................................................................................... 435
Bài 55 ....................................................................................................................... 437
Bài 56 ....................................................................................................................... 438
Bài 57 ....................................................................................................................... 439
Bài 58 ....................................................................................................................... 440
Bài 59 ....................................................................................................................... 441
Bài 60 ....................................................................................................................... 442
Bài 61 ....................................................................................................................... 443
Bài 62 ....................................................................................................................... 444
Bài 63 ....................................................................................................................... 445
Bài 64 ....................................................................................................................... 446
Bài 66 ....................................................................................................................... 448
Bài 67 ....................................................................................................................... 449
Bài 68 ....................................................................................................................... 450
Bài 69 ....................................................................................................................... 451
Bài 70 ....................................................................................................................... 452
Bài 71 ....................................................................................................................... 453
Bài 72 ....................................................................................................................... 454
Bài 73 ....................................................................................................................... 455
Bài 74 ....................................................................................................................... 456
Bài 75 ....................................................................................................................... 458
Bài 76 ....................................................................................................................... 460
Bài 77 ....................................................................................................................... 463
Bài 78 ....................................................................................................................... 465
Bài 79 ....................................................................................................................... 466
Bài 80 ....................................................................................................................... 467
Bài 81 ....................................................................................................................... 469
Bài 82 ....................................................................................................................... 470
Bài 83 ....................................................................................................................... 471
Bài 84 ....................................................................................................................... 472

Bài 85 ....................................................................................................................... 473
Bài 86 ....................................................................................................................... 474
Bài 87 ....................................................................................................................... 475
Bài 88 ....................................................................................................................... 476
Bài 89 ....................................................................................................................... 478
Bài 90 ....................................................................................................................... 482
Bài 91 ....................................................................................................................... 483
Bài 92 ....................................................................................................................... 484
Bài 93 ....................................................................................................................... 490
Bài 94 ....................................................................................................................... 491
Bài 95 ....................................................................................................................... 492
Bài 96 ....................................................................................................................... 493
Bài 97 ....................................................................................................................... 494

6 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 98 ....................................................................................................................... 498
Bài 99 ....................................................................................................................... 502
Bài 100 ..................................................................................................................... 511
Bài 101 ..................................................................................................................... 516
Bài 102 ..................................................................................................................... 521
Bài 103 ..................................................................................................................... 529
Bài 104 ..................................................................................................................... 532
Bài 105 ..................................................................................................................... 535
Bài 106 ..................................................................................................................... 542
Bài 107 ..................................................................................................................... 547
Bài 108 ..................................................................................................................... 549
Bài 109 ..................................................................................................................... 554
Bài 110 ..................................................................................................................... 560

Bài 111 ..................................................................................................................... 565
Bài 112 ..................................................................................................................... 571
Bài 113 ..................................................................................................................... 576
Bài 114 ..................................................................................................................... 582
Bài 115 ..................................................................................................................... 585
Bài 116 ..................................................................................................................... 592
Bài 117 ..................................................................................................................... 596
Bài 118 ..................................................................................................................... 606
Bài 119 ..................................................................................................................... 610
Bài 120 ..................................................................................................................... 613
Bài 121 ..................................................................................................................... 617
Bài 122 ..................................................................................................................... 620
Bài 123 ..................................................................................................................... 622
Bài 124 ..................................................................................................................... 624
Bài 125 ..................................................................................................................... 630
Bài 126 ..................................................................................................................... 633
Bài 127 ..................................................................................................................... 634
Bài 128 ..................................................................................................................... 636
Bài 129 ..................................................................................................................... 638
Bài 130 ..................................................................................................................... 641
Bài 131 ..................................................................................................................... 644
Bài 132 ..................................................................................................................... 647
Bài 133 ..................................................................................................................... 650
Bài 134 ..................................................................................................................... 653
Bài 135 ..................................................................................................................... 656
Bài 136 ..................................................................................................................... 658
Bài 137 ..................................................................................................................... 660
Bài 138 ..................................................................................................................... 665
Bài 139 ..................................................................................................................... 668
Bài 140 ..................................................................................................................... 670

Bài 141 ..................................................................................................................... 673
Bài 142 ..................................................................................................................... 675
Bài 143 ..................................................................................................................... 677

7 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 144 ..................................................................................................................... 679
Bài 145 ..................................................................................................................... 680
Bài 146 ..................................................................................................................... 683
Bài 147 ..................................................................................................................... 686
Bài 148 ..................................................................................................................... 689
Bài 149 ..................................................................................................................... 693
Bài 150 ..................................................................................................................... 695
Bài 151 ..................................................................................................................... 697
Bài 152 ..................................................................................................................... 699
Bài 153 ..................................................................................................................... 702
Bài 154 ..................................................................................................................... 704
Bài 155 ..................................................................................................................... 707
Bài 156 ..................................................................................................................... 710
Bài 157 ..................................................................................................................... 713
Bài 158 ..................................................................................................................... 717
Bài 159 ..................................................................................................................... 721
Bài 160 ..................................................................................................................... 726
Bài 161 ..................................................................................................................... 728
Bài 162 ..................................................................................................................... 732
Bài 163 ..................................................................................................................... 736
Bài 164 ..................................................................................................................... 738
Bài 165 ..................................................................................................................... 741
Bài 166 ..................................................................................................................... 743

Bài 167 ..................................................................................................................... 745
Bài 168 ..................................................................................................................... 747
Bài 169 ..................................................................................................................... 749
Bài 170 ..................................................................................................................... 752
Bài 171 ..................................................................................................................... 756
Bài 172 ..................................................................................................................... 758
Bài 173 ..................................................................................................................... 761
Bài 174 ..................................................................................................................... 764
Bài 175 ..................................................................................................................... 767
Bài 176 ..................................................................................................................... 770
Bài 177 ..................................................................................................................... 773
Bài 178 ..................................................................................................................... 777
Bài 179 ..................................................................................................................... 781
Bài 180 ..................................................................................................................... 783
Bài 181 ..................................................................................................................... 785
Bài 182 ..................................................................................................................... 787
Bài 183 ..................................................................................................................... 789

8 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Chuyên đề 37: Cấu trúc hóa học
Bài 1
Trong các bài giảng Hoá học ở trường, đa số hợp chất hữu cơ được vẽ
dưới dạng công thức cấu tạo. Tuy đây là phương án tốt để biểu diễn các
phân tử nhỏ, nhưng nó lại trở nên phức tạp với các phân tử lớn hơn. Với
những phân tử phức tạp, như Progesterone, thì nên biểu diễn chúng theo
cơng thức cấu tạo thu gọn (hay công thức khung sườn).

Bảng 1 dưới đây là những cách biểu diễn khác nhau của một số phân tử

hữu cơ:

Những phân tử nào ở bảng 1 giống với các phân tử sau?
i)
ii)

Ethane
Butane

iii)

9 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


iv)

trans-but-2-ene

Hướng dẫn
i) Ethane: khơng có
ii) Butane: 3 và 5
iii)
4, 6 và 9
iv) trans-but-2-ene:1 và 8

10 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 2
Do khí propane khơng có mùi nên cần bổ sung thêm một lượng nhỏ hợp

chất khác, có mùi để nhận biết sự rị rỉ khí gas. Hợp chất thường dùng là
ethyl mercaptan (hay ethanethiol, C2H5SH). Chất này được chọn dùng bởi
mũi người có thể phát hiện sự có mặt của nó ở hàm lượng chỉ khoảng
0.02 ppb (ppb = phần tỉ).
i)
ii)

Vẽ cấu trúc của ethyl mercaptan và dự đoán góc liên kết quanh
ngun tử lưu huỳnh.
Tính khối lượng ethyl mercaptan cần thêm vào 13 kg propane để
thu được tỉ lệ 0.02 phân tử ethyl mercaptan trên 1 tỉ phân tử
propane.

Hướng dẫn
i)

ii)

m(ethyl mercaptan) = 295 · 0.02 · 10–9 · 62.1 = 3.66 · 10–7 g

11 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 3
Nhiều học sinh lầm tưởng rằng các cấu tạo hố học chỉ được xác định
chính xác sau khi các thiết bị và cơng cụ phân tích hiện đại ra đời. Sẽ thật
bất ngờ khi biết rằng tới năm 1910, đã xác định được cấu tạo của hơn
200,000 hợp chất hữu cơ! Một trong những hợp chất hữu cơ có lịch sử
thú vị nhất là benzene (C6H6), có cấu tạo như dưới đây. Benzene là một
hydrocarbon vịng thơm, trong đó tất cả các liên kết carbon-carbon đều

bằng nhau.

a) Xác định công thức thực nghiệm của benzene.
Michael Faraday đã phát hiện benzene và cơng bố khám phá của mình với
Hiệp hội Hố học Hồng gia Anh vào 16 tháng Sáu, 1825. Ông đã phân lập
được một chất gọi là “bicarburet of hydrogen” từ một sản phẩm phụ tạo
ra khi sản xuất “khí thắp sáng”. Sau khi tinh chế hợp chất này bằng cách
chưng cất phân đoạn và kết tinh, ông đã tiến hành một số thí nghiệm để
xác định nó.
Để xác định cơng thức thực nghiệm, Faraday đã phân tích các sản phẩm
đốt cháy by weight khi dẫn hơi benzene qua đồng(II) oxide nung nóng.
Đồng(II) oxide có thể được tạo thành bằng cách đốt nóng đơn chất đồng
trong oxygen tinh khiết, nhưng phương pháp này cũng có thể tạo thành
một lượng đồng(I) oxide.
b) Viết các phương trình phản ứng tạo ra đồng(I) oxide và đồng(II) oxide
từ các đơn chất.
Dưới đây là một đoạn trích từ bài báo của Faraday, trong đó ông đã cho
hợp chất chưa biết phản ứng hoàn toàn với đồng(II) dioxide, chỉ thu được
carbon dioxide và nước.
0.776 grain chất này tạo ra 5.6 inch3 khí carbonic (ở 60 oC và áp
suất 29.98 inch) và 0.57 grain nước.

12 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Khí carbonic là tên cũ của carbon dioxide, do nó tan trong nước tạo thành
carbonic acid. “grain” là một đơn vị đo lường cũ, và trong bài tốn này
cũng khơng cần quy đổi nó về đơn vị SI.
c) Tính hàm lượng hydrogen trong nước.
d) Trong hợp chất phân tích có bao nhiêu grain hydrogen?

5.6 inch3 khí tạo thành trong thí nghiệm tương đương với 0.761704 grain
carbon.
e) Tính tỉ lệ khối lượng carbon : hydrogen trong mẫu chất này.
f) Công thức thực nghiệm của benzene được xác định theo phương
pháp này là gì?
Faraday cũng xác nhận những kết quả của mình bằng cách cho nổ hơi
benzene trong oxygen.
g) Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn (i) carbon, (ii) hydrogen, (iii) hơi
benzene trong oxygen dư.
Dưới đây là ghi chép của Faraday về thí nghiệm nổ hỗn hợp 1 phần hơi
benzene với 19.6 phần khí oxygen. Khơng phải tồn bộ oxygen đều được
dùng tới, bởi 19.6 phần oxygen là quá dư. Dưới đây là một trích dẫn khác:
7 đơn vị thể tích hỗn hợp này được kích nổ trong một ống nghiệm
bởi một tia lửa điện, và tổng khối lượng giảm còn 6.13 đơn vị thể
tích. Hỗn hợp khí tạo thành được dẫn vào bồ tạt thì lượng chất khí
giảm tiếp cịn 4 đơn vị thể tích. Lượng khí cịn lại này chính là
oxygen tinh khiết.
Nước lỏng được tạo thành trong phản ứng này và khơng được tính vào
thể tích khí. Bồ tạt (potash) là tên gọi gọi cũ của potassium hydroxide,
chất này phản ứng với carbon dioxide tạo thành potassium carbonate rắn.
h) Có bao nhiêu đơn vị thể tích carbon dioxide tạo thành trong phản ứng
đốt cháy này?
i) Phản ứng này cần dùng bao nhiêu đơn vị thể tích oxygen?
Thể tích khí tỉ lệ thuận với số mol chất.
j) Từ dữ kiện phản ứng đốt cháy, tính tỉ lệ khối lượng của carbon và
hydrogen trong hợp chất chưa biết này. Từ tỉ lệ này xác định công thức
thực nghiệm của hợp chất.

13 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

Ở thời kì của Faraday, hydrogen chưa được biết tới là một chất khí lưỡng
phân tử, mà được xem là khí đơn nguyên tử. Nghĩa là carbon được gắn
với khối lượng mol 6.00, còn oxygen là 8.00 so với hydrogen – chất có khối
lượng mol 1.00.
k) Faraday đã xác định được khối lượng mol benzene bằng bao nhiêu
nếu chỉ sử dụng dữ kiện phản ứng đốt cháy.
Sau khi xác định được khối lượng mol benzene, thử thách tiếp theo của
các nhà hố học là hiểu được cấu tạo của nó. Do cấu trúc có độ bất bão
hồ cao và hoạt tính hố học bất thường, nên đã có rất nhiều tranh cãi về
cấu tạo hoá học thật sự của benzene. Nhiều cấu trúc đã được đề xuất cho
benzene, như dưới đây, và tất cả đều thoả mãn hoá trị carbon.

l) Vẽ một trong các cấu tạo khác của C6H6 cũng thoả mãn các quy tắc
hoá trị của carbon.
Một trong những cơ sở xác định cấu tạo chính xác là số lượng đồng phân
tạo thành khi thay thế các nguyên tử hydrogen bởi các nguyên tử chlorine.
Các nhà nghiên cứu thấy rằng khi thay thế 1 hydrogen trong benzene bởi
1 chlorine thì chỉ tạo ra duy nhất 1 cấu tạo mới. Nghĩa là tất cả các nguyên
tử hydrogen trong benzene là tương đương nhau.
m) Cấu tạo nào ở trên chỉ tạo ra một sản phẩm thế mono duy nhất?
Sự thay thế 2 nguyên tử hydrogen bởi 2 nguyên tử chlorine sẽ tạo thành
3 sản phẩm thế. Quan sát này cho thấy rằng chỉ có cấu tạo Kekulé và
prismane có khả năng là cấu tạo thật.
n) Vẽ các đồng phân hai lần thế với mỗi cấu tạo Kekulé và prismane.
Ngày nay, chúng ta đã biết cấu tạo Kekulé là chính xác, bởi Van’t Hoff đã
chỉ ra rằng một trong những cấu tạo ở trên có tính quang hoạt, và phản
ứng thế vào benzene thì chẳng có sản phẩm nào có tính quang hoạt cả.
Có thể xem rằng một hợp chất quang hoạt thơng thường thì sẽ có 1

14 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


nguyên tử carbon với 4 liên kết đơn, và mỗi liên kết đó gắn với các nhóm
khác nhau.
o) Đồng phân nào bạn vẽ ở trên có tính quang hoạt?
Hướng dẫn
a) CH
b) 2Cu(s) + O2(g) → 2CuO(s)
4Cu(s) + O2(g) → 2Cu2O(s)
c)
d)
e)
f)
g)

11.19 %
0.064 grain hydrogen
m(C) : m(H) = 11.9
CH
C(s) + O2(g) → CO2(g)

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)
2C6H6(g) + 15O2(g) → 6H2O(l) + 12CO2(g)
h)
i)
j)
k)
l)

2.13 đơn vị thể tích là CO2
V(O2) = 2.66 đơn vị thể tích
CH
MW(benzene) = 40.68 g mol-1
Có rất nhiều phương án (khoảng 217 cấu tạo và trên 300 nếu tính cả
đồng phân lập thể). Ví dụ:

m) Chỉ có cấu tạo Kekule và prismane
n)

15 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


o)

16 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 4
1) Khi các phân tử polyacetylene gắn với các thuốc, amino acid, đường
hoặc các phân tử nhỏ khác thì nó sẽ có các hoạt tính sinh học nhất
định. Dưới đây là một vài dẫn xuất của polyacetylene được tổng hợp
trong những năm gần đây:

a) Hãy viết cấu trúc của phân tử thuốc carboxylic acid trong A và gọi tên
theo danh pháp.
b) Hãy viết cấu trúc của amino acid trong B và gọi tên theo danh pháp.
c) Hãy viết công thức hình chiếu Fischer cho phân tử đường trong C và
gọi tên theo danh pháp.
2) Liên kết C-O nào dài nhất trong số 4 chất sau. Giải thích.

3) Năm 1995, nhà hóa học Pháp Remi Chauvin - con trai của Yves Chauvin
(chủ nhân giải Nobel Hóa học 2005) - đã đề ra thuật ngữ “carbobenzene1”. Carbobenzene là những phân tử được mở rộng, tạo thành
bằng cách chèn các đơn vị C(sp)-C(sp) giữa các liên kết của benzene
mà vẫn duy trì sự đối xứng của phân tử. Các phân tử này đã thu hút
được nhiều sự chú ý của các nhà hóa học, vật lí, sinh học do tiềm năng

1

chính xác “carbomer” - thuật ngữ mang ý nghĩa rộng hơn.

17 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


ứng dụng trong lĩnh vực quang học phi tuyến tính và quang động học
trị liệu.
a) Viết công thức cấu tạo của hai đồng phân carbobenzene (C18H6) thế
hệ đầu tiên.
b) Trong mỗi phân tử carbobenzene này có bao nhiêu π-electron?
Hướng dẫn
1) Công thức các chất và tên gọi:

2) C là hợp chất có liên kết C-O dài nhất để tránh tương tác giữa hai
nguyên tử H ở hai vị trí C2 và C2’ bất lợi.
3) a) Có hai cách để đưa 6 mảnh C(sp)-C(sp) vào phân tử benzene mà vẫn
giữ được tính đối xứng của phân tử: cách 1) giữa 2 nguyên tử carbon;
cách 2) vào liên kết C-H.

b) Carbobenzene có 6 nguyên tử carbon lai hóa sp2 và 12 nguyên tử
carbon lai hóa sp. Mỗi nguyên tử C-sp2 đóng góp 1 π-electron, cịn mỗi Csp đóng góp 2 π-electron. Vậy cả phân tử sẽ có (6 + 12 ∙ 2) = 30. Cách khác

để tính số 2 π-electron là dự vào độ bất bão hòa của phân tử (k = 16).
Carbobenzene là phân tử đơn vịng, do đó phần cịn lại (15) là do sự có
mặt của các liên kết đơi và ba. Do đó, phân tử có 30 π-electron.

18 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 5
Khung cacbon của các hợp chất
tecpen được tạo thành từ các phân
tử isopren kết nối với nhau theo quy
tắc «đầu – đi». Ví dụ, nếu tạm quy
ước: (đầu) CH2=C(CH3)-CH=CH2 (đi)
thì phân tử -myrcen (hình bên) được
kết hợp từ 2 đơn vị isopren.
Dựa vào quy tắc trên, hãy cho biết các
chất nào sau đây là tecpen và chỉ ra các đơn vị isopren trong khung cacbon
của các tecpen này.
OH
O
O

OH

O
OH

O

O

O

O

O

O

Prostaglan®in PG-H2

O

Acoron

O

HO

O
Axit abi eti c

O
Po®ophyllotoxin

Hướng dẫn
Acoron và axit abietic là tecpen:
O

O

Acoron

O

O
O

Acoron
HO

O

Axit abietic

19 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

HO

Axit abietic


Bài 6
Xitral (CH3)2C=CHCH2CH2C(CH3)=CHCH=O có trong tinh dầu chanh, gồm 2
đồng phân a và b.
a) Cấu tạo phân tử xitral có tuân theo qui tắc isoprenoit hay không? Hai
chất a và b thuộc loại đồng phân nào? Hãy viết công thức cấu trúc và
gọi tên hệ thống hai đồng phân đó.
b) Để tách riêng hai đồng phân a và b, người ta sử dụng semicacbazit và
axit vô cơ. Hãy nêu vắn tắt q trình thực nghiệm đó.
Hướng dẫn

a) - Cấu tạo phân tử xitral tuân theo qui tắc isoprenoit:
CH3-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH=O
CH3

CH3

- Hai đồng phân của xitral là (a và b là hai đồng phân hình học (cis/trans)).
O
O

O
O

Đồng phân a

Đồng phân b

(E)-3,7-Đimetylocta-2,6-đienal

(Z)-3,7-Đimetylocta-2,6-đienal

b) Tách riêng hai đồng phân a và b:

20 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


21 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Bài 7

Fanezol (tách được từ hoa linh lan) và các đồng phân lập thể của nó
(C15H26O, tất cả kí hiệu là Pi với i: 1, 2, 3, …) khi bị ozon phân chế hóa khử
thì đều cho axeton, 2-hiđroxyetanal và 4-oxopentanal. Khi Pi bị đun nóng
với axit thì đều tạo ra hỗn hợp các chất có cơng thức C15H24 là sản phẩm
chính của mỗi phản ứng, gọi chung là Qi với i: 1, 2, 3, … Hãy vẽ công thức
cấu trúc các hợp chất Pi.
Hướng dẫn
Theo quy tắc izopren, xác định được công thức cấu tạo của Pi là:
Me2C=CHCH2CH2(Me)C=CH2CH2(Me)C=CHCH2OH. Pi là các đồng phân
hình học sau:
OH
OH
HO
OH
P1

P2

22 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM

P3

P4


Bài 8
Đặc trưng quan trọng nhất của một phân tử, do sự phân bố trong khơng
gian của điện tích các nguyên tử, là moment lưỡng cực của phân tử, μ.
Moment lưỡng cực được biểu diễn như một vector hướng từ tâm tất cả
các điện tích dương đến tâm tất cả các điện cực âm. Vector này có thể

được biểu diễn như tổng vector của các moment lưỡng cực của các liên
kết hóa học. Ví dụ (xem hình), phân tử CO2 không phân cực (μ = 0), trái
ngược với phân tử nước phân cực (μ ≠ 0).

1) Mỗi cột trong bảng sau đây liệt kê cấu trúc hoặc tên của 3 phân tử
phân cực (μ ≠ 0) hoặc không phân cực (μ = 0). Chỉ rõ chất nào trong số
chúng có moment lưỡng cực khác 0.

2) Với mỗi hợp chất dưới đây, hãy vẽ công thức cấu tạo của dẫn xuất
dichloro khơng phân cực hoặc chỉ rõ “0” nếu khơng có cấu trúc phù
hợp.

Để ước lượng tương đối moment lưỡng cực của phân tử, các giả định sau
đã được sử dụng: 1) thế một nguyên tử bằng một nguyên tử halogen
không làm thay đổi góc hóa trị trong phân tử; 2) moment lưỡng cực tổng
chỉ được cộng từ các moment lưỡng cực của các liên kết carbon-halogen.
3) Sử dụng các giả định này để so sánh moment lưỡng cực trong các cặp
chất sau: a) CHF3 và CH3F; b) 1,2-difluorobenzene và 1,3difluoropropa-1,2-diene. Câu trả lời được xác thực bằng cách tính giá
trị của μ, giả sử rằng moment lưỡng cực của liên kết C-F, bất kể vị trí
nào của nó trong phân tử, là a.

23 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM


Việc xác định bằng thực nghiệm moment lưỡng cực của một phân tử dựa
vào sự đo các tính chất điện của các hỗn hợp khí và dung dịch chứa chất
cần xác định.
4) Moment lưỡng cực đo được của các đồng phân dichloroethane phụ
thuộc chủ yếu vào nhiệt độ, và với các đồng phân khác sự phụ thuộc
ấy gần như biến mất. Xác định bản chất mối liên hệ này.

Hướng dẫn
1)

2)

24 | Bản quyền thuộc về Tạp chí Olympiad Hóa học KEM