Tuyển tập đề thi thử HSG Quốc gia OlympiaVN 2020 OlympiaVNChemistryChallenge OCC

Tuyển tập đề thi
thử HSG Quốc gia
OlympiaVN 2020
#OlympiaVNChemistryChallenge #OCC

Tài liệu lưu hành nội bộ


Mục lục
Lời nói đầu .......................................................................................................2
Các hằng số và cơng thức cần thiết ..................................................................3
Bảng tuần hoàn và khối lượng nguyên tử ..........................................................4
Năm 2020 ........................................................................................................5

Đề thi số 20.0A .................................................................................... 5
Đề thi số 20.0B .................................................................................. 15
Đề thi số 20.1A .................................................................................. 27
Đề thi số 20.1B .................................................................................. 40
Đề thi số 20.2A .................................................................................. 51
Đề thi số 20.2B .................................................................................. 61
Đề thi số 20.3A .................................................................................. 78
Đề thi số 20.3B .................................................................................. 93
Đề thi số 20.4A ................................................................................ 108
Đề thi số 20.4B ................................................................................ 126
Đề thi số 20.5A ................................................................................ 139
Đề thi số 20.5B ................................................................................ 153

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 1


Lời nói đầu

Các bạn độc giả thân mến. Trên tay bạn là bản cập nhật 2020 của cuốn
sách thứ hai trong bộ sách kỉ niệm thành lập box Hóa học OlympiaVN
(tiền thân của website: www.tapchikem.com và Tạp chí Olympiad Hóa
học KEM).
Tuyển tập đề thi bao gồm các đề thi thử HSG quốc gia của các (cựu) quản
trị viên box Hóa học OlympiaVN từ năm 2009 - 2020, trừ năm 2013 do
một số yếu tố khách quan nên bị gián đoạn. Với khoảng 100 đề thi, tương
đương hơn 1000 trang tài liệu có độ khó tăng dần cùng với bảng cơng
thức phụ lục, đây là tài liệu tham khảo bổ ích cho các bạn học sinh
chun Hóa, các thầy cơ giáo, sinh viên ngành Hóa cũng như những độc
giả u thích bộ môn này. Cấu trúc các đề thi được phân bố trải đều bao
gồm đầy đủ các phần liên quan đến cấu tạo chất, nhiệt động lực học,
động hóa học, điện hóa học, hóa phân tích, hóa vơ cơ. Phần hóa hữu cơ
chúng tơi vẫn giữ quan điểm ra đầy đủ các phần từ cấu tạo-hoạt tính,
hydrocacbon, hợp chất carbonyl, cơ chế phản ứng, tổng hợp hữu cơ và
carbohydrate, amino acid.
So với độ khó của đề thi quốc gia hiện nay, các đề thi từ năm 2009 - 2011
hơi nhẹ, nhưng nó là tài liệu tham khảo phù hợp cho việc ôn luyện và
tuyển chọn ở cấp trường, thành phố hay tỉnh. Các đề thi từ năm 2012 trở
về sau có độ khó tương đương thi HSG quốc gia hiện nay. Một số đề thi
trong năm 2017-2020 đã được sử dụng cho cuộc thi online OCC
(OlympiaVN Chemistry Challenge) và nhận được nhiều phản hồi tích cực
từ các thí sinh tham gia.
Vì tài liệu được biên soạn bởi nhiều tác giả và qua nhiều giai đoạn khác
nhau nên phần Danh pháp Hóa học chưa thực sự thống nhất - mong
quý độc giả sẽ thông cảm. Hi vọng rằng, cuốn tài liệu này sẽ thực sự hữu
ích và giúp bạn có thêm nhiều cảm hứng trong hành trình khám phá tri
thức hóa học.
Trân trọng.
Tháng 11/2020

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 2


Các hằng số và công thức cần thiết
Hằng số
Avogadro:

NA = 6,022 x 1023
mol–1

Phương trình
trạng thái khí
lý tưởng:

pV = nRT

Hằng số khí:

R = 8,314 J K–1
mol–1

Năng lượng
Gibbs:

G = H – TS

Hằng số
Faraday:

F = 96485 C mol–1

o
rGo = −RTlnK = nFEpin

Hằng số
Planck:

h = 6,626 x 10–34 J
s

Phương trình
Nernst:

E = Eo +

Vận tốc ánh
sáng:

c = 2,998 x 108 m
s–1

Năng lượng
photon:

E=

0o Celcius:

273,15 K

Định luật
Lambert-Beer:

A = log10

RT cox
ln
zF ckh

hc
= h

I0
=  cl
I

Trong tính tốn hằng số cân bằng các giá trị nồng độ phải được chuẩn hóa
với 1 mol L-1. Coi tất cả các khí là lý tưởng.

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 3


Bảng tuần hoàn và khối lượng nguyên tử
1

18

1
H

1.01

2

13

14

15

16

17

2
He
4.00

3
Li
6.94

4
Be
9.01

5
B
10.81

6
C
12.01

7
N
14.01

8
O
16.00

9
F
19.00

10
Ne
20.18

11
Na
22.99

12
Mg
24.30

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13
Al
26.98

14
Si
28.09

15
P
30.97

16
S
32.06

17
Cl
35.45

18
Ar
39.95

19
K
39.10

20
Ca
40.08

21
Sc
44.96

22
Ti
47.87

23
V

50.94

24
Cr
52.00

25
Mn
54.94

26
Fe
55.85

27
Co
58.93

28
Ni
58.69

29
Cu
63.55

30
Zn
65.38

31
Ga
69.72

32
Ge
72.64

33
As
74.92

34
Se
78.96

35
Br
79.90

36
Kr
83.80

37
Rb
85.47

38
Sr

87.62

39
Y
88.91

40
Zr
91.22

41
Nb
92.91

42
Mo
95.96

43
Tc
-

55
56
57Cs
Ba
71
132.91 137.33
87
Fr

-

88
Ra
-

89103

44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe

101.07 102.91 106.42 107.87 112.41 114.82 118.71 121.76 127.60 126.90 131.29

72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
178.49 180.95 183.84 186.21 190.23 192.22 195.08 196.97 200.59 204.38
104
Rf
-

105
Db
-

106
Sg
-

107
Bh
-

57
58
59
60
La
Ce
Pr
Nd
138.91 140.12 140.91 144.24
89
Ac
-

90
91
92
Th
Pa
U
232.04 231.04 238.03

108
Hs
-

61
Pm
93
Np
-

109
Mt
-

110
Ds
-

82
Pb
207.2

83
Bi
208.98

84
Po
-

85
At
-

86
Rn
-

111
Rg
-

62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm

Yb
Lu
150.36 151.96 157.25 158.93 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97
94
Pu
-

95
Am
-

96
Cm
-

97
Bk
-

98
Cf
-

99
Es
-

100
Fm
-

101
Md
-

102
No
-

103
Lr
-

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 4


Năm 2020
Đề thi số 20.0A
Câu 1
1) Hình bên biểu diễn
ơ mạng cơ sở của
barium
titanate,
trong đó tinh thể
bên trái kết tinh
theo kiểu cấu trúc
perovskite (ô mạng
lập phương, a =
3.996 Å). Tinh thể bên phải biểu diễn ô mạng cơ sở của barium
titanate với các nguyên tử loại A ở các đỉnh. Biết rằng bán kính

của anion O2- là 1.40 Å
a) Gắn mỗi quả cầu trong hình với loại ngun tử chính xác - Ba,
Ti hay O? Xác định công thức của barium titanate, dựa vào
cấu trúc ô mạng cơ sở của nó. Xác định số phối trí của các
ngun tử barium, titanium và oxygen, cũng như số oxi hóa
của titanium.
b) Xác định bán kính cation Ti4+ trong perovskite, sử dụng bán
kính O2- ion được cho trong bảng dữ kiện bán kính ở cuối bài.
c) Viết phương trình phản ứng tạo thành barium titanate từ
barium carbonate và titanium dioxide. Các muối barium nào
khác dễ dàng được nung kết với TiO2 để tạo thành barium
titanate? Viết phương trình phản ứng.
d) Cấu trúc perovskite rất bền, khơng tan trong dung dịch lỗng
của các acid mạnh. Ở dạng phân tán đều, barium titanate chỉ
có thể được hịa tan bằng cách đun sơi HCl đặc. Viết phương
trình phản ứng. Tại sao barium titanate khơng tan trong nitric
acid đặc?
2) Hình dưới đây biểu diễn các giản đồ của N2, O2 và NH3 - một
trong những hợp chất nitrogen quan trọng nhất. Hãy điền kí hiệu

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 5


nguyên tố hoặc công thức phù hợp vào các ô trống dưới đây. Bổ
sung các electron (mũi tên) vào giản đồ.

Câu 2
Hiệu ứng động học đồng vị (kinetic isotope effect - KIE) là sự biến
đổi tốc độ phản ứng khi thay thế đồng vị một trong các tác nhân
phản ứng. Hiệu ứng này được thể hiện rõ nhất khi thay thế hydrogen

bởi deuterium. Mức độ ảnh hưởng của hiệu ứng được ước tính từ tỉ
lệ hằng số tốc độ kH/kD của các phản ứng với sự tham gia của ác
tác nhân thông thường và tác nhân đã-thế-deuterium.
Hãy nghiên cứu KIE qua ví dụ về phản ứng bromine hóa toluene theo
cơ chế gốc. Lấy 6.230 gam (0.0350 mol) N-bromosuccinimide cho
vào bình 200 mL, rồi thêm vào 50 mL CCl4 và 4.642 gam hỗn hợp
chứa 16.0 % mol C6H5CH3 và 84.0 % mol C6H5CH2D. Hỗn hợp phản
ứng được chiếu tia UV ở nhiệt độ 70 oC trong 1 giờ cho đến khi phản
ứng diễn ra hoàn toàn. Từ hỗn hợp phản ứng, lượng toluene chưa
phản ứng được cơ lập; trong đó deuterotoluene có số mol gấp 8 lần
số mol toluene.
1) Tính số mol toluene trong hỗn hợp ban đầu và hỗn hợp cuối.
2) Kí hiệu hằng số tốc độ phá vỡ liên kết C-H và C-D dưới tác động
của gốc Br là kH và kD. Viết các phương trình động học biểu diễn
tốc độ phản ứng của mỗi toluene với gốc Br.
3) Sử dụng các câu trả lời của ý 1 và 2, hãy xác định giá trị KIE,
kH/kD. Cần thêm dữ kiện thực nghiệm nào để xác định giá trị
tuyệt đối của kH và kD?

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 6


Câu 3
Calcium carbonate được tìm thấy ở nhiều dạng đa hình: calcite,
aragonite, vaterite, ikaite. Ba dạng đa hình đầu tiên là calcium
carbonate khan. Ikaite là calcium carbonate ngậm nước - khống
chất được tìm thấy trong các vùng biển lạnh của Ikka Fjord tại
Greenland.
1) Khi đun nóng, ikaite CaCO3·xH2O dễ mất khoảng 52% khối lượng
ban đầu của nó. Khi đun nóng mạnh (1000 oC) nó mất thêm

khoảng 21% khối lượng ban đầu. Xác định giá trị x trong cơng
thức CaCO3·xH2O. Trình bày các tính tốn của bạn.
2) Dạng đa hình nào - calcite hay aragonite - bền hơn ở nhiệt độ 298
K và áp suất 1 bar?
3) Các khoáng chất calcium carbonate phổ biến trong tự nhiên và
dẫn đến sự tạo thành nước cứng. Viết phương trình hóa học chỉ
rõ điều gì đã xảy ra với calcium carbonate khi nước cứng được
tạo thành.
4) Tính hằng số cân bằng của phản ứng CaCO3(s, calcite) ⇌ CaO(s)
+ CO2(g) ở 25 oC.
5) Tính hằng số cân bằng của phản ứng CaCO3(s, calcite) ⇌ CaO(s)
+ CO2(g) ở 1070 K.
Trong phịng thí nghiệm, lắp một bình phản ứng kín đặc biệt có khả
năng đun nóng mẫu. Bình phản ứng này được trang bị một cơ chế
đặc biệt cho phép đưa các mẫu chất rắn vào mà khơng làm rị rỉ khí.
Thể tích bình phản ứng là 5.0 dm3. Ban đầu, bình phản ứng chứa đầy
argon (25 oC, p = 1.0 bar).
6) Tính áp suất (theo bar) trong bình phản ứng, khi nhiệt độ được
tăng đến 1070 K.
Câu 4
Pin galvanic đầu tiên được A. Volta chế tạo vào năm 1800, dựa vào
những thí nghiệm của L. Galvani. Sau này, các pin galvanic đã được
ứng dụng rộng rãi trong khoa học, công nghệ và cuộc sống thường
ngày.
Nửa bên trái của pin chứa một điện cực sắt (dư) bị oxid hố trong
q trình hoạt động và dung dịch sắt(III) nitrate có nồng độ 0.01 M.
Nửa bên phải của pin chứa điện cực than chì và hỗn hợp sắt(II) và

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 7

(III) nitrate với nồng độ lần lượt là 0.05 M và 0.30 M. Thể tích của
mỗi nửa pin là 1 L.
1) Xác định điện cực nào là cathode, điện cực nào là anode. Chỉ rõ
các điện cực này thuộc loại nào.
2) Viết sơ đồ pin theo dạng (-) … | … || … | … (+)
3) Viết các bán phản ứng ở mỗi điện cực và phản ứng tổng.
µ0, m2V-1s-1·109

Cation

25 oC

Anion

µ0, m2V-1s-1·109
25 oC

Ca2+(aq)

61.6

F-(aq)

51.5

K+(aq)

73.5

CO32-(aq)

70.3

NH4+(aq)

76.1

NO3-(aq)

74.1

H+(aq)

205

Br-(aq)

81.8

4) Sử dụng các thơng tin về độ linh động ion (μ0), chọn ra (các) hợp
chất ion phù hợp nhất làm cầu muối.
Từ dữ kiện nhiệt động, biết rằng entropy chuẩn của Fe(s), Fe2+(aq),
Fe3+(aq) ở 25oC là 27.3, -137.7 và -316.0 kJ/mol. Tăng nhiệt độ thêm
20oC sẽ làm giảm hằng số cân bằng K 85 lần.
5)
a) Chỉ ra ion có entropy chuẩn trong dung dịch nước được giả
định là bằng 0.
b) Chỉ ra nguyên nhân tại sao entropy của ion có trị số điện tích
bằng 3 lại thấp hơn nhiều so với ion có trị số điện tích bằng

2.
c) Tính entropy, enthalpy và năng lượng Gibbs (ở 25oC) của
phản ứng tổng. Chú ý rằng ∆rHo và ∆rSo là các hằng số trong
khoảng nhiệt độ này, R = 8.314 J/mol.K, F = 96485 C/mol
(hằng số Faraday).
6) Tính (theo volt, tới độ chính xác là 3 chữ số thập phân) suất điện
động (EMF) ban đầu của pin và các thế ban đầu của cathode,
anode ở 25oC. Biết E0(Fe2+/Fe) = -0.447 V.
Pin hoạt động trong 3 giờ 20 phút cho đến khi kiệt hồn tồn.
7) Tính cường độ trung bình của dịng.
Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 8


Câu 5
Hợp chất A, tạo thành từ các nguyên tố X và Y, là sản phẩm hóa học
quan trọng có thể được sử dụng để làm chất bôi trơn, thuốc trừ sâu
và những hóa chất tương tự. A có thể được điều chế bởi phản ứng
của FeP2 - là sản phẩm phụ của quá trình điều chế X - với pyrite.
Trong phản ứng này, cũng thu được một hợp chất B lưỡng ngun
tố. B hịa tan trong sulfuric acid lỗng tạo thành khí C, cịn phản ứng
với sulfuric acid đặc thì giải phóng sulfur dioxide. Chất C tạo kết tủa
với rất nhiều ion kim loại. Chất A tinh khiết có màu vàng, bền nhiệt,
nhưng trong khơng khí ẩm dễ bị phân hủy, gây ra mùi trứng thối. A
bị thủy phân trong ethanol, thu được hợp chất diester D (phân tử có
1 nguyên tử X ở trung tâm) và giải phóng khí C. Phản ứng giữa D với
Cl2 dùng để chế tạo E (là nguyên liệu cho thuốc trừ sâu), đồng thời
giải phóng acid khí F và đơn chất Y (tỉ lệ mol sản phẩm 1:1:1). Trộn
lẫn rồi đun nóng hỗn hợp phosphorus pentoxide thu được hai hợp
chất G1 và G2 có cấu trúc đối xứng.
1) Viết cơng thức các chất A, C - F, G1, G2.

2) Viết phương trình điều chế A từ phản ứng giữa pyrite với FeP2.
3) Viết phương trình phản ứng của B với sulfuric acid đặc.

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 9


Hướng dẫn
Câu 1
1) a) Barium là quả cầu xanh lục (A), titanium là quả cầu xanh
dương (B), oxygen là quả cầu đỏ (C). Cơng thức barium titanate:
BaTiO3. Số phối trí CN(Ba2+) = 12, CN(Ti4+) = 6, CN(O2-) = 6, số oxi
hóa của titanium +4.
b) Tính bán kính Ti4+:

r(Ti4 + ) =

1
1
 {a − 2  r(O2 − )} =  (3.996 − 2  140) = 0.60 Å
2
2

c) BaCO3 + TiO2 → BaTiO3 + CO2
Sẽ tiện lợi nếu sử dụng các muối barium có thể phân hủy thành
oxide kèm theo giải phóng chất khí để chuyển dịch cân bằng theo
chiều tạo thành sản phẩm. Ví dụ oxalate:
BaC2O4 + TiO2 → BaTiO3 + CO + CO2
d) BaTiO3 + 8HCl (đặc) → BaCl2 + H2[TiCl6] + 3H2O
Phản ứng này xảy ra được là do có sự tạo thành phức titanium
(hexachlorotitanic acid), làm cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo

thành sản phẩm. Nitric acid đặc có thể hịa tan nhiều kết tủa do
phản ứng oxi hóa-khử. Trong barium nitrate, các kim loại đã ở trạng
thái oxi hóa cao nhất và phức chất bền của titanium(IV) với nitrate
anion khơng được tạo thành, do đó phản ứng với nitric acid không
diễn ra.

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 10


2)

Câu 2
1) Đặt x là số mol tổng của toluene, khi đó: 920.16x + 930.84x =
4.642 gam  x = 0.05.
Số mol ban đầu của các toluene lớn hơn (dư) so với Nbromosuccinimide.
n0(C6H5CH3) = 0.050.16 = 0.008 mol, n0 (C6H5CH2D) = 0.042 mol
Sau phản ứng, còn lại 0.0500 - 0.0350 = 0.0150 mol toluene, trong
đó có 1/9 toluene thơng thường và 8/9 dẫn xuất thế deuterium:
n(C6H5CH3) = 0.015/9 = 0.00167 mol, n(C6H5CH2D) = 0.0133 mol
2) Trong mạch nhánh của toluene, có 3 liên kết C-H, trong khi đó
dẫn xuất deuterium có 2 liên kết C-H và 1 liên kết C-D. Do đó:

dC6H5CH3 
= 3kH C6H5CH3 Br 
dt
dC6H5CH2D
−
= 2kH C6H5CH2DBr  + kD C6H5CH2DBr 
dt

−

3) Chia phương trình thứ hai cho phương trình thứ nhất:
dC6H5CH2D 2kH + kD C6H5CH2D
=

dC6H5CH3 
3k H
C6H5CH3 

 [C H CH D]  2k + k  [C H CH ] 
ln  6 5 2 d  = H D ln  6 5 3 d 
3kH
 [C6H5CH2D]c 
 [C6H5CH3 ]c 

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 11


0.008
 0.042  2kH + kD
ln 
ln
=
3kH
0.00167
 0.0133 
kH / kD = 4.95
Câu 3
−52 g H2O

−21 g CO2
→ 48 g CaCO3 ⎯⎯⎯⎯
→ 27 g CaO
1) 100 g CaCO3·xH2O ⎯⎯⎯⎯

n(CaCO3) = 48 g / 100 g/mol = 0.48 mol
M(CaCO3·xH2O) = 100 g/0.48 g/mol ≈ 208 g/mol
m(H2O) = 208 g - 100 g = 108 g
x = 108 g/18 g/mol = 6 mol
CaCO3·6H2O
2) Calcite
3) CaCO3 + CO2 + H2O ⇌ Ca(HCO3)2
4) ∆G° = [−394.4 – 604.0 + 1128.8] kJ/mol = 130.4 kJ/mol
K298 = exp(−∆G°/RT) = 1.39·10−23
5) ∆H° = [−393.5 – 635.1 + 1206.9] kJ/mol = 178.3 kJ/mol
ln (

K2
ΔH° 1
1
) = −
( − )
K1
R T2
T1

K1070 = 0.50
6) p1/T1 = p2/T2
p2 = 1 bar·1070 K/298 K = 3.59 bar
Câu 4

1) Điện cực sắt bị oxi hóa, do đó nửa pin bên trái là anode, nửa bên
phải là cathode. Nửa đầu tiên gồm một kim loại (Fe) và dung dịch
chứa ion của kim loại đó (Fe3+), đây là điện cực loại 1. Điện cực thứ
hai là graphite, không tham gia vào phản ứng, dung dịch có một cặp
oxi hóa khử Fe3+/Fe2+ nên đây là điện cực loại 3.
2) (-)Fe|Fe3+||Fe2+ , Fe3+|C(+)
3) (A) Anode (oxi hóa): Fe → Fe3+ + 3e
(B) Cathode (khử hóa): Fe3+ + e → Fe2+

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 12


(C) Phản ứng tổng: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
4) Với cầu muối, thuận lợi nhất lớn nhất là sử dụng các muối có
cation và anion có độ linh động tương tự để đảm bảo khơng có thế
khuếch tán trong vùng biên nửa pin. Do đó các muối phù hợp nhất
là KNO3 và NH4NO3.
5) a) Ion là H+.
b) Điện tích ion càng lớn thì trường tĩnh điện càng mạnh, do đó các
phân tử dung môi gần ion càng sắp xếp tốt.
c) Biến thiên entropy của phản ứng Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+.
S0 = 3S0(Fe3+) - S0(Fe) - 2S0(Fe3+) = 191.6 J/mol·K
Hãy tính enthalpy phản ứng ∆rH0:

rG0 = −RTlnK  lnK =

K1 rH0  1 1 
1  rH0
0
−

+

S

ln
=
 − 


r
R
T
K2
R  T2 T1 


Chúng ta tìm được:

rH0 = R

T1T2
K
298.15  318.15
ln 1 = 8.314 
 ln85 = −175182 J/mol
T1 − T2 K 2
20

Năng lượng Gibbs ở 25 oC:

rG0 (298.15) = rH0 − TrS0 = −175182 − 298.15  191.6 = 232308 J/mol
6) Các bán phản ứng:
(1) Fe2+ + 2e = Fe

E10 = -0.447 V

(2) Fe3+ + 3e = Fe

E20  Ean0

(3) Fe3+ + e = Fe2+

E30  Ecat0

(3) = (2) - (1)

Suất điện động ban đầu của pin là chênh lệch giữa thế của cathode
và anode ở các nồng độ đầu (C là phản ứng sinh thế [xem ý 3]).Ta
có:

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 13


Ecat = E03 +

3+
RT Fe 
ln
= E03 + 0.046 V
2+

F Fe 

RT
ln Fe3+  = E02 − 0.039 V
3F 
EC = Ecat − Ean = E03 − E02 + 0.085 V

Ean = E02 +

Do (C) = 3∙(3) - (2), sử dụng cơng thức tổng qt ∆rG = -nFE, trong
đó n là số electron trong phản ứng, ta có thể viết:

−3FE03 + 3FE02 = rGC0  E03 − E02 = −

rG0
= 0.803 V
3F

Suất điện động EMF = EC = 0.803 + 0.085 = 0.888 V
Để tìm riêng thế cathode và anode, cần biết thế chuẩn của chúng.
Ngồi chênh lệch đã tính được ở trước E30 - E20 = 0.803 V, hãy sử
dụng phương trình ∆rG30 = ∆rG20 - ∆rG10 hoặc -FE30 = -3FE20 + 2FE10.
E03 − 3E02 = −2E10
Ta có hệ phương trình sau:  0
0
E3 − E2 = 0.803
Sử dụng giá trị đã cho E10 = -0.447 V, ta tìm được: E20 = -0.046 V, E30
= 0.758 V.
Bây giờ, chúng ta có thể tính các thế điện cực ban đầu:
Ecat = E30 + 0.046 = 0.804 V

Ean = E20 - 0.039 = -0.085 V.
7) I =

q
= 2.41 A
t

Câu 5
1) A: P4S10; C: H2S; D: S=P(OCH2CH3)2(SH); E: S=P(OCH2CH3)2Cl; F:
HCl; G1: P4O6S4; G2: P4S6O4
2) 2 FeP2 + 12FeS2 → 14FeS + P4S10
3) 2FeS + 10H2SO4 (đặc) → Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 14


Đề thi số 20.0B
Câu 1
1) Có cân bằng sau đây:
Trong mơi trường trung
tính hoặc kiềm yếu dạng A
chiếm ưu thế. Tuy nhiên
thêm acid lỗng sẽ khiến
cân bằng chuyển dịch về
phía tạo thành B. Hãy giải
thích điều này.
2) Hịa tan 1 mmol 2-(3-phenylpropylidene)malononitrile trong
DMF rồi sau đó thêm 1.2 mmol NaH ở 0 oC và thêm từ từ 1 mmol
BrCH2CH=CH-CH2OBoc (Boc = tert-butoxycarbonyl). Phản ứng
được tiến hành trong 6 tiếng thu được sản phẩm A. Nhiệt phân

A trong toluene ở 175 oC thu được B (C16H16N2O) cùng với hai
sản phẩm khí X và Y. Tiếp tục cho B phản ứng với allyl bromide
trong sự có mặt của K2CO3/DMF thu được C.
Đóng vịng C bằng phản ứng hốn vị
(metathesis) khi sử dụng 1 mol % xúc tác
Grubbs tạo thành sản phẩm có cơng thức như
hình bên. Xác định cấu trúc các chất chưa biết.
3) Giải thích kết quả khác nhau khi thay đổi tỉ lệ dung môi trong phản
ứng sau:

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 15


Câu 2
1) X (C6H8) là một hợp chất kém bền được tổng hợp lần đầu tiên
vào năm 1970 khi xử lý cyclopropene bằng Li/NH3 nhưng do hiệu
suất không cao (30%) nên các nghiên cứu về nó khơng được chú
ý nhiều. Các khảo sát về hóa tính của X cho thấy nó có thể cộng
được butadien ở nhiệt độ 180 oC trong 12 tiếng tạo thành sản
phẩm Y. Ozon phân Y bằng O3/H2O2 rồi xử lý sản phẩm thu được
với brom sẽ tạo thành 3,3,4,4-tetrakis(bromomethyl)hexanedioic acid. Ozon phân X ở nhiệt độ thấp sẽ tạo ra ba sản phẩm
có cấu trúc và thành phần như sau:

a) Xác định cấu trúc X.
b) Giải thích sự tạo thành 1, 2 và 3 bằng cơ chế phản ứng.
c) Đề nghị một sơ đồ tổng hợp X từ methyl cyclopropyl ketone.
2) Hãy đề nghị sơ đồ tổng hợp chất sau đây từ chất đầu cho trước.
Biết rằng các tác nhân và điều kiện cần thiết có đủ.

3) Bullvalene là một hydrocarbon đa vịng được tổng hợp theo sơ

đồ sau:

a) Xác định cấu trúc các chất chưa biết. Biết rằng D và E đều có
cùng cơng thức C10H10O và chỉ một trong hai có thể chuyển
hóa thành bullvalene.
b) Từ benzene hãy tổng hợp chất đầu của chuỗi phản ứng.
c) Một đặc tính kỳ lạ của Bullvalene là khi khảo sát phân tử bằng
phương pháp phổ cộng hưởng từ proton (1H NMR) chỉ xuất
hiện duy nhất một tín hiệu. Điều đó cho thấy tất cả các

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 16


nguyên tử hydrogen trong bullvalene là đồng nhất. Hãy giải
thích kết quả thực nghiệm trên.
Câu 3
1) Thuốc đặc trị SARS-CoV-2 remdesivir được tổng hợp theo sơ đồ
dưới đây:

a) Tìm X và xác định các chất chưa biết trong sơ đồ trên.
b) Từ alanine, 2-ethylbutan-1-ol và phenyl phosphorodichloridate hãy đề xuất sơ đồ tạo thành X. Cho rằng các hóa
chất và điều kiện cần thiết có đủ.
2) Đề nghị cơ chế các phản ứng sau :

Câu 4
1) Trong một nghiên cứu tìm ra một loại thuốc hữu hiệu chống HIV,
nhóm nghiên cứu của Wlodawer dự tính xây dựng một đoạn
protein mơ phỏng phân tử HIV có chứa Cys ở hai vị trí 87 và 95.
Tuy nhiên trong thực tế việc tạo ra một đoạn protein chứa Cys
chưa bao giờ là việc dễ dàng. Thế nên nhóm nghiên cứu đã đề

xuất sử dụng L--amino-n-butyric acid (Aba) để thay thế cho Cys.
1) Việc thay Cys bằng Aba có thể lý do chính khiến cho protein
HIV mất hoạt tính. Tuy nhiên thực nghiệm lại cho thấy đoạn
protein tổng hợp (đã thay Cys bằng Aba) vẫn thể hiện hoạt
tính của virus HIV. Hãy cho biết lý do chính đã nêu, và có thực
sự lý do ấy quan trọng hay khơng ?
Một nhóm nghiên cứu khác quyết định xây dựng HIV protease
từ các D-aminoacid thuần túy. Đặc tính quan trọng của protease

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 17


tổng hợp này là nó vẫn ổn định dưới tác dụng của enzyme
chymotrypsin có trong tuyến tụy.
2) Hãy giải thích tạo sao chymotrypsin không thể phân cắt được
liên kết peptide trong protease tổng hợp.
3) Tiến hành khảo sát hoạt tính của HIV protease tổng hợp này
trên một đoạn peptide có khả năng ức chế. Đoạn peptide ức
chế được tổng hợp cả ở dạng D lẫn L. Hãy cho biết protease
tổng hợp từ các aminoacid sẽ phản ứng như thế nào với cả
hai dạng của chất ức chế
2) Glucuronic acid được chuyển hóa thành monosaccharide 6deoxyhexopyranose (C7H14O5) theo sơ đồ 1:

Cũng có thể chuyển glucuronic acid thành một aminosaccharide
theo sơ đồ 2.

Hãy xác định cấu trúc các chất chưa biết trong cả hai sơ đồ trên.
Câu 5
1) Viết biểu thức động học phản ứng cho phản ứng R-X + Nu- → RNu + X- cho trường hợp phản ứng SN1 và SN2. Vẽ đồ thị ln
[RX]0/[RX] theo thời gian cho trường hợp phản ứng SN1.

2) Xét phản ứng dung môi phân một tác chất R-X bằng một alcohol
R’-OH như sau: R-X + R’-OH → R-OR’ + H+ + X-. Chúng ta có thể
sử dụng biểu thức động học tiêu biểu cho phản ứng SN1 và SN2
để phân biệt phản ứng trên theo cơ chế SN1 hay SN2 được
khơng? Vì sao?
3) Đối với phản ứng SN1, giai đoạn hình thành carbocation trong
hầu hết trường hợp là giai đoạn thuận nghịch. Dùng giả thiết
trạng thái dừng, viết biểu thức tốc độ phản ứng thủy phân R-X.
Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 18


4) Hình dưới là đồ thị thủy phân 4,4’-dimethylbenzhydryl chloride
trong hệ nước/acetone hoặc
dung dịch muối (LiCl hoặc
LiBr)/acetone. Biểu thức thu
được ở 3 có thể dùng để giải
thích đường biểu diễn nào? Vì
sao? Đường biểu diễn nào khơng
thể giải thích bằng biểu thức
trên? Vì sao?

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 19


Hướng dẫn
Câu 1
1) Bình thường cấu trúc dạng phenol chiếm ưu thế do tồn tại liên
kết hydrogen giữa OH và N, tuy nhiên khi proton hóa thì N sẽ
thành NH+, lúc này dạng phenol sẽ chuyển thành keto để có thể
tạo được liên kết hydrogen với proton NH+ nhằm ổn định hệ

thống.

2) Cấu trúc các chất chưa biết như sau:

3) Có thể áp dụng thuyết HSAB để giải thích sự chọn lọc trong
trường hợp này. Anion MeS- mềm hơn nên sẽ ưu tiên tấn cơng
vào vị trí C4 trong hệ DMSO/H2O = 9:1. Cịn trong hệ DMSO/H2O
= 1:1 thì sự thủy phân MeSNa sẽ xảy ra tạo thành NaOH vốn là
một base cứng sẽ ưu tiên tấn công vào C2 (C=N+-CH3) tạo thành
sản phẩm thủy phân mở vòng.

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 20


Câu 2
1)

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 21


Do có 2 hướng tạo thành sản phẩm epoxide nên hàm lượng của nó
sẽ cao hơn so với chuyển vị mở rộng vòng (22 so với 11)
2) Một hướng tổng hợp được đề xuất như sau:

3) Cấu trúc các chất chưa biết:

Lý do các hydrogen trong bullvalene đồng nhất trên phổ cộng hưởng
từ vì phân tử liên tục chuyển đổi vị trí nối đơi thơng qua chuyển vị
Cope tạo nên hàng loạt cấu trúc tương đương về năng lượng
(shapeshifting molecules).

Câu 3
1) Năm 2017, Gilead Sciences đã công bố Remdesivir với cấu trúc
ribonucleoside như một liệu pháp hứa hẹn trong điều trị Ebola,
vốn đang là một đại dịch chết người ở thời điểm đó. Tuy nhiên các
thử nghiệm lâm sàng khơng cho kết quả hứa hẹn nên hãng cũng
ngưng việc nghiên cứu thuốc này… Cho đến cuối năm 2019, dịch
COVID-19 ở Vũ Hán nổ ra, và do mã gene của virus SARS-CoV-2
khá gần với Ebola nên Remdesivir được cho thử nghiệm trở lại, và
cho đến nay thuốc đã được duyệt điều trị bởi cơ quan an toàn
dược phẩm và thực phẩm Mỹ (FDA) cho việc điều trị bệnh nhân
COVID-19 ở mức độ nghiêm trọng, trong đó tổng thống Mỹ đương
nhiệm Donald Trump là một trong số các bệnh nhân được chữa
khỏi bằng thuốc Remdesivir.
Quy trình tổng hợp thuốc này của hãng dược Gilead Sciences
như sau:

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 22


2) Cơ chế các phản ứng xảy ra:

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 23


Câu 4
1) Aba không thể tạo liên kết disulfide như Cys, nhưng do protease
vẫn hoạt động bình thường cho thấy liên kết disulfide khơng đóng
vai trị quan trọng trong hoạt động của enzyme HIV protease.
Enzyme chymotrypsin chỉ hoạt động với aminoacid tự nhiên (Laminoacid) nên nó sẽ khơng tác dụng với protease tổng hợp chỉ

chứa D-aminoacid. Mặt khác sự tương tác của protease với chất ức
chế là đặc thù nên D-protease chỉ tương tác với dạng D của chất ức
chế mà thôi.
2) Cấu trúc các chất chưa biết.

Bản quyền tài liệu thuộc về KEM - Tạp chí Olympiad Hóa học • 24