Olympiad hóa học nga

Olympiad Hóa học Nga
Vịng Chung kết

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 237


Vòng 1 - Lớp 10
Câu 10.1

Hợp chất A của kim loại M thường được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng khoáng
vật màu xanh lục rất đẹp mà nhà văn Pavel Bazhov rất u thích. Khi nung A
trong khơng khí (phản ứng 1), có thể nhận được bột màu đen B (hàm lượng
oxygen là 20.11 %), có khối lượng nhẹ hơn 2.78 lần so với chất A ban đầu.
Chất B dễ tan trong các acid. Nếu cho B phản ứng với hydrobromic acid đặc thì
thu được một dung dịch màu đỏ. Thêm vào một lượng hợp thức cesium
bromide, sau đó làm bay hơi nước từ từ thì thu được các tinh thể màu đỏ của
hợp chất C, chất này không tan trong nước (phản ứng 2).
Khi hòa tan B trong dung dịch hydrochloric loãng, thu được dung dịch màu xanh
dương của chất G (phản ứng 3). Nếu thêm một lượng dư potassium chloride
bão hịa vào thì màu của dung dịch chuyển thành màu xanh lục nhạt và sáng và
các tinh thể hydrate D (có hàm lượng potassium 24.44 %) với màu như vậy có
thể được tách ra từ dung dịch (phản ứng 4). Dung dịch muối D bị mất màu nếu
phản ứng với các mảnh kim loại M, trong phản ứng này D chuyển thành F (phản
ứng 5). Nếu pha lỗng dung dịch F bằng nước dư thì một lượng nhỏ tinh thể màu
trắng của chất H tạo thành (phản ứng 6), chất này bị oxid hóa chậm bởi oxygen
khơng khí, tách ra khỏi dung dịch.
Phản ứng của ammonia đặc dung dịch G, tạo thành dung dịch E có màu xanh
dương-tím đậm (phản ứng 7). Thực hiện phản ứng của dung dịch đặc của E và
F với lượng dư NH4+ và Cl- ion dư trong khí quyển trơ, thu được các tinh thể màu
xanh dương lấp lánh của muối Z (hàm lượng M bằng 47.55 %) (phản ứng 8), chất
này dễ bị oxid hóa trong khơng khí.

1) Xác định tất cả các chất A-I. Viết tất cả các phương trình phản ứng.
2) Điều gì sẽ xảy ra khi thêm dung dịch potassium iodide vào G?

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 238


3) Vẽ cấu trúc các anion của C và D. Cho biết những khác biệt đáng kể về màu
sắc của các hợp chất này.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 239


Hướng dẫn
1) Công thức các chất:
A = (CuOH)2CO3

B = CuO

C = Cs2[CuBr4] G = CuCl2

D = K2[CuCl4(H2O)2]
K[CuCl2]

E = [Cu(NH3)4](OH)2 hoặc [Cu(NH3)4]Cl2

F

=

Z = [Cu(NH3)4][CuCl2] H = CuCl

Phương trình phản ứng:

2) Nếu thêm potassium iodide vào dung dịch muối copper(II) thì xảy ra phản
ứng oxid hóa-khử:
2CuCl2 + 4KI → 2CuI + 4KCl + I2
hoặc 2CuCl2 + 5KI → 2CuI + 4KCl + KI3
Trong KI dư, kết tủa CuI tạo thành bị hòa tan: CuI + KI → K[CuI2]
3) Cấu trúc các ion:

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 240


Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 241


Câu 10.2
Kim loại X được khám phá vào thế kỉ thứ 18. Tuy nhiên, trước đó từ lâu, những
người thợ mỏ Saxon đã biết về quặng chứa nó, trơng giống như đồng và được
sử dụng trong nghề thủy tinh để sơn kính màu xanh lục. X là kim loại tương đối
kém hoạt động, với sự trợ giúp từ các thiết bị và phản ứng thì có phản ứng với
fluorine và các tác nhân fluorine hóa có tính oxid hóa mạnh. Giản đồ dưới đây
biểu diễn chuyển hóa giữa các hợp chất của kim loại này ở những mức oxid hóa
khác nhau:

Cho biết:


Công thức của I chứa 5 nguyên tử, khối lượng giảm khi phân hủy I là 14.1
%.



Hàm lượng các nguyên tố trong H là: ω(Xe) = 42.00 %; ω(F) = 48.62 %;
ω(X) = 9.38 %.



Khối lượng giảm khi phân hủy chất D là 67.88 %.



Chất A là hexahydrate với ω(Cl) = 29.83 %.



Trong các hợp chất E, G số phối trí của kim loại X bằng 4, trong G thì ω(X)
= 27.31 %.



Trong phản ứng F → G, potassium được đưa vào nhanh và ammonia
lỏng là dung môi.

1) Xác định các hợp chất A-J và kim loại X.
2) Viết các phương trình phản ứng 1-10.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 242


Hướng dẫn

1) Cơng thức các hợp chất:

2) Phương trình phản ứng:

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 243


Câu 10.3
Hợp chất màu đỏ-cam A là chất oxid hóa mạnh, được dùng trong cho các mục
đích phân tích và tổng hợp. Trong phịng thí nghiệm, sơ đồ điều chế A sau đây
đã được thực hiện: hòa tan B (muối không màu của kim loại M) vào nước rồi
thêm một lượng dư sodium hydroxide vào dung dịch tạo thành, thu được kết tủa
C (phản ứng 1). Sau đó, huyền phù C được xử lí với dung dịch sodium
hypochlorite, màu sắc của kết tủa chuyển thành màu vàng do tạo thành G (phản
ứng 2). Lọc tách kết tủa, rửa với nước rồi hòa tan vào dung dịch nitric acid đặc
(phản ứng 3). Chất A được kết tủa bằng cách thêm ammonium nitrate vào dung
dịch tạo thành (phản ứng 4).
Khi nhiệt phân 1.000 gam A (phản ứng 5) thì 0.314 gam D, khơng có sản phẩm
rắn nào khác, được tạo thành. Tỉ khối của hỗn hợp khí tạo thành so với hydrogen
là 16.96. Khi hỗn hợp này được dẫn qua dung dịch NaOH (phản ứng 6) thì thể
tích giảm đi 11 lần. D cũng được tạo thành khi nhiệt phân B và G (phản ứng 7, 8)
trong khơng khí. Cần 2.523 gam B hoặc 1.209 gam G để điều chế 1 gam D. D
không tan trong các dung dịch acid và kiềm nhưng dễ tan trong hỗn hợp HNO3H2O2 (phản ứng 9) tạo thành dung dịch B.
Hàm lượng M trong các chất B và D lần lượt là 32.25 % và 81.41 %.
1) Xác định kim loại M.
2) Xác định công thức các chất A-D.
3) Viết các phương trình phản ứng 1-9.
4) Xác định cấu trúc anion của A.
5) Tại sao M(IV) nitrate khan khơng bền khi lưu giữ trong khơng khí. Q trình
nào diễn ra khi hịa tan nó trong nước?

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 244


Hướng dẫn
1) Kim loại M là Ce.
2) А - (NH4)2[Ce(NO3)6], B - Ce(NO3)3·6H2O, C - Ce(OH)3, G - Се(ОН)4, D - СеО2.
3) Phương trình phản ứng:

4) Cấu trúc anion của A:

5) Cerium(IV) nitrate khan, giống như đa số các muối khan của cation điện tích
cao khác, khơng bền do sự thủy phân trong khơng khí của Ce4+ cation.
Ce4+ + H2O → [CeOH]3+ + H+
Trong nước, xảy ra sự phân li sau: Ce(NO3)4 + aq → Ce4+·aq + 4NO3-·aq
Thủy phân: Ce4+·aq + H2O = [CeOH·aq]3+ + H+
Oligomer hóa và polymer hóa:
Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 245


[CeOH·aq]3+ + [CeOH·aq]3+ → [aq·Ce(μ-OH)2Ce·aq]6+
Tạo phối tử cầu:
6[CeOH·aq]3+ + 2H2O → [Се6О4(ОН)4]12+ + 6H+ + aq

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 246


Câu 10.4
Một trong những phương pháp công nghiệp để sản xuất hydrocarbon A là
dehydrogen hóa xúc tác (Pt, 500 oC) của hydrocarbon không phân nhánh B với

hàm lượng carbon 84.0 %. Một phương pháp khác để điều chế A là dùng phản
ứng của hydrocarbon C với hợp chất G khi có mặt ferric(III) bromide. C và G lần
lượt chứa 7.7 % và 2.1 % hydrogen, nhưng khi sử dụng phương pháp này thì
ngồi A cịn tạo thành các sản phẩm phụ khác. Hydrocarbon B là acid rất yếu
(pKa 43). Tuy nhiên, khi có mặt hỗn hợp đẳng mol của 2 base, n-C4H9-Li+ và tertC4H9O-K+ thì B bị deproton hóa, tạo thành muối D chứa 33.6 % kim loại X. Khi cho
D phản ứng với carbon dioxide, sau đó acid hóa thì thu được chất E có tính acid.
Ở nhiệt độ phòng, A cũng phản ứng với hỗn hợp các base, tạo thành muối F màu
đỏ ở dạng kết tủa, chứa 30.0 % X. Phản ứng giữa muối F trong môi trường
hydrocarbon A với muối vô cơ Z (đốt cháy bằng đèn cồn cho ngọn lửa màu đỏ
son) tạo thành dung dịch màu vàng của chất I và kết tủa chứa muối K, hàm
lượng của X trong đó là 32.8 %. Phản ứng của I với trimethylchlorosilane
(CH3)3SiCl, tạo thành chất cực độc L, chỉ chứa carbon, hydrogen và silicon.
Xác định các chất được kí hiệu trong bài và vẽ cấu trúc của chúng. Giả sử tất cả
các phản ứng xảy ra hồn tồn. Các giá trị khối lượng ngun tử có thể xem là
bằng giá trị số khối.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 247


Hướng dẫn
Dựa vào hàm lượng hydrocarbon B, có thể xác định cơng thức của nó là C7H14.
Đây là hydrocarbon khơng phân nhánh nên nó là n-heptane. Khi dehydrogen hóa
xúc tác trên platinum thì n-heptane bị tạo thành sản phẩm thơm là toluene (A).

Tiếp tục với các phản ứng được mô tả sau đó:

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 248


Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 249

Câu 10.5
Một mẫu phenol (C6H5OH) có khối lượng 1.30 gam được hịa tan trong 100 gam
tribromomethane (CHBr3). Điểm nóng chảy của dung dịch này so với của dung
môi tinh khiết giảm 1.27 K.
1) Tính phần mol, nồng độ molal và nồng độ mol của phenol monomer và dimer
trong dung dịch ở điều kiện thí nghiệm. Tính mức độ dimer hóa của phenol.
2) Giaier thích tại sao trong dung dịch phenol bị dimer hóa.
3) Nếu phenol khơng tan trong tribromomethane mà là trong nước thì điều này
ảnh hưởng như thế nào đến độ polymer hóa của phenol? Nó sẽ tăng, giảm
hay khơng thay đổi? Giải thích.
4) Các giá trị ∆H và ∆S của phản ứng dimer hóa phenol thì > 0, <0 hay ≈ 0? Giải
thích.
5) Việc tăng nhiệt độ sẽ ảnh hưởng như thế nào đến độ dimer hóa phenol? Nó
sẽ tăng, giảm hay khơng thay đổi? Giải thích.
6) Cần hòa tan bao nhiêu gam phenol vào 100 gam tribromomethane để 60 %
phenol bị dimer hóa?
7) Nhiệt độ nóng chảy của dung dịch này sẽ giảm bao nhiêu độ so với dung
mơi ngun chất?
Cho biết: Sự giảm nhiệt độ nóng chảy của dung dịch so với dung môi nguyên
chất được xác định bởi công thức  T  K K  m trong đó KK là hằng số nghiệm
lạnh của dung môi, m là nồng độ mol hoặc molal (số mol chất tan trong 1 kg
dung môi). Hằng số nghiệm lạnh của tribromomethane là 14.1 K·kg/mol. Khối
lượng riêng của tribromomethane là 2.90 gam/cm3. Khối lượng riêng của tất cả
các dung dịch được cho là bằng khối lượng riêng dung môi.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 250

Hướng dẫn
1) Từ công thức ∆T = KK · m ta có: m   T 
KK

1.27 K
 0.090 mol/kg
14.1 K  kg/mol

Khối lượng dung môi là 0.100 kg. Khối lượng mol trung bình của phenol trong
dung dịch là:
M* 

1.30 g
 144 g/mol
0.090 mol/kg  0.100 kg

Khối lượng mol trung bình M* của phenol trong dung dịch có thể được biểu diễn
theo các khối lượng mol của dạng monomer và dimer (M1 và M2) và phần mol
của chúng (x1 và x2):
M* = M1·x1 + M2·x2
Do đó 144 = 94·x1 + 188·x2. Do x1 + x2 = 1, nên x1 = 0.468, x2 = 0.532
Các nồng độ molal của dạng monomer (m1) và dimer (m2) bằng:
m1 = m·x1 = 0.090·0.468 = 0.0421 mol/kg
m2 = m·x2 = 0.090·0.532 = 0.0479 mol/kg
Khối lượng của dung dịch phenol có 1 kg dung mơi là 1.013 kg. Thể tích dung
dịch này bằng 1.013/2.90 = 0.349 lít. Do đó, nồng độ mol của monomer (c1) và
dimer (c2) là
c1 = 0.0421 / 0.349 = 0.121 mol/L
c2 = 0.0479 / 0.349 = 0.137 mol/L
Mức độ dimer hóa của dung dịch phenol là:

x 2M2 0.532  188 gam/mol

 69.5 %
M*
144 gam/mol

2) Sự dimer hóa diễn ra do tạo thành liên kết hydrogen giữa các phân tử.
3) Trong dung dịch nước, các phân tử phneol sẽ tạo thành liên kết hydrogen với
các phân tử nước. Do các phân tử nước trong dung dịch lớn hơn nhiều so với
các phân tử phenol nên sự dimer hóa phenol sẽ giảm.
4) Sự tạo thành các liên kết hydrogen là quá trình tỏa nhiệt, do đó ∆H <0. Khi
dimer tạo thành thì sự mất trật tự giảm xuống, do đó ∆S <0.
5) Do phản ứng dimer hóa có ∆H < 0 nên theo nguyên lí Le Chatelier thì độ dimer
hóa phenol giảm khi nhiệt độ tăng.
Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 251


6) Một cân bằng được thiết lập giữa dạng monomer và dimer của phenol trong
dung dịch:
2C 6 H 5 OH  (C 6 H 5 OH) 2

Hằng số cân bằng Kc của phản ứng dimer phenol biểu diễn qua nồng độ mol là:

Kc 

c2
0.137

 9.36 gam/mol
2

c1  0.1212

Đặt nồng độ mol của phenol là c. Nếu 60 % phenol bị dimer hóa thì nồng độ mol
của monomer là 0.4c, của dimer là 0.6c/2 = 0.3c. Do đó:

Kc 

0.3c

0.4c

2

 9.36 gam/mol

Trong đó c = 0.200 mol/L. Khối lượng phenol bị hịa tan là
0.200 mol/L  0.100 kg  94 gam/mol
 0.648 gam
2.90 kg/L

7) ∆T = 0.685 độ.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 252


Vòng 1 - Lớp 11
Câu 11.1
Kim loại chuyển tiếp X thuộc nhóm nguyên tố phân tán rải rác. Mặc dù có hàm
lượng tương đối cao trong vỏ trái đất nhưng việc cơ lập ngun tố này rất khó
khăn. Đáng chú ý là sản lượng kim loại d này là khoảng 50 kg mỗi năm, khiến

cho nó có giá trị cao hơn vàng rất nhiều.
Thường thì X tồn tại ở dạng tạp chất trong các khống chất,
trong đó nó thay thế các ion Ca2+, Al3+, Fe3+ hoặc Fe2+, nhưng
cũng có những khống chất cực kì hiếm đã được biết đến,
chỉ chứa kim loại duy nhất là X, ví dụ như khống silicate A
(cơng thức có thể biểu diễn ở dạng C·SiO2) và khống
phosphate B (là hydrate tinh thể), trong đó hàm lượng
oxygen bằng 54.55 %. Oxide B là bột chịu nhiệt màu trắng,
hồn tồn khơng tan trong nước nhưng phản ứng được với
dung dịch đặc của các acid và kiềm. Các muối X bị thủy phân
trong dung dịch nước.
Khi hòa tan C vào dung dịch hydrochloric acid (phản ứng 1)
và làm bay hơi từ từ dung dịch thì thu được các tinh thể
không màu G. Tiến hành kết tinh lại G từ isopropanol thu
được các tinh thể D không chứa alcohol. Khi cho dung dịch
của muối G 1 M với dung dịch sodium bicarbonate phản ứng
với kết tủa này thì thu được kết tủa E (tỉ lệ nguyên tố X:O =
1:4) (phản ứng 2), chất này bị hòa tan trong sodium
bicarbonate dư (phản ứng 3). Làm bay hơi dung dịch tạo
thành ở 45 oC, thu được các tinh thể không màu F, chất này
khi đun nóng thì bị giảm khối lượng theo từng bước trong
khoảng từ 250 oC đến 700 oC. Tổng khối lượng giảm (phản
ứng 4) là 23.406 %.
Phản ứng ở nhiệt độ cao của chloride khan, bền Z với kim loại X tạo thành bột
màu đen của các hợp chất lưỡng nguyên tố I và K (các phản ứng 5, 6) có cùng
thành phần định tính. Ơ mạng cơ sở của chất K được cho trong bình bên. Trong
cấu trúc của chất I, có các cation Xn+ và anion mà trong đó X:Cl = 1:2.
1) Xác định nguyên tố X và các chất chưa biết ở trên. Cho biết hàm lượng
nguyên tố X trong các chất G, D, I lần lượt là 16.21 %; 18.66 % và 42.49 %.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 253


2) Có thể dự đốn điều gì nếu bã rắn sau khi phân hủy K được nung ở 700 oC
trong nhiều ngày (phản ứng 7)? Viết các phương trình phản ứng 1-7.
3) Với cation muối D, biết rằng nguyên tử X chỉ được bao xung quanh bởi các
nguyên tử oxygen: 5 liên kết O-X từ 2.175 Å đến 2.208 Å, 2 liên kết O-X ≈ 2.07
Å. Vẽ cấu trúc cation này.
4) Vẽ và mô tả cấu trúc anion của chất I.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 254


Hướng dẫn
1) A = Sc2Si2O7, B = ScPO4∙2H2O, C = Sc2O3, G = ScCl3∙7H2O, D = Sc(OH)Cl2∙6H2O,
E = Sc(OH)CO3, F = Na5[Sc(CO3)4]∙2H2O, Z = ScCl3, I = Sc7Cl12, K = ScCl.
2) Phương trình phản ứng:
1) Sc2O3 + 6HCl → 2ScCl3 + 3H2O;
2) Sc(OH)Cl2 + 2NaHCO3 → Sc(OH)CO3 + 2NaCl + H2O + CO2;
hoặc ScCl3 + 3NaHCO3 → Sc(OH)CO3 + 3NaCl + H2O + 2CO2;
3) Sc(OH)CO3 + 5NaHCO3 →Na5[Sc(CO3)4] + 2CO2 + 3H2O;
hoặc Sc(OH)CO3 + 5NaHCO3 →Na5[Sc(CO3)4]·2H2O↓ + 2CO2 + H2O
4) 2Na5[Sc(CO3)4]·2H2O → 5Na2CO3 + Sc2O3 + 4H2O + 3CO2
5) 4ScCl3 + 3Sc → Sc7Cl12;
6) ScCl3 + 2Sc → 3ScCl;
7) Na2CO3 + Sc2O3 → 2NaScO2 + CO2
3) Các phân tử nước và các nhóm OH có thể tạo phối trí với nguyên tử scandium,
5 liên kết dài hơn có thể tương ứng với chỉ các phân tử nước, các liên kết ngắn
hơn là với các nhóm OH.
[(H2O)5Sc(μ-OH)2Sc(OH2)5]4+

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 255


4) [Sc6Cl12]3-

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 256


Câu 11.2
Hình 1a biểu diễn ơ mạng cơ sở của barium
titanate, kết tinh theo kiểu cấu trúc perovskite
(ô mạng lập phương, a = 3.996 Å). Hình 1b biểu
diễn ơ mạng cơ sở của barium titanate với các
nguyên tử loại A ở các đỉnh.
1) Gắn mỗi quả cầu trong hình với loại
nguyên 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 nguyên
tử barium, titanium và oxygen, cũng như số oxid hóa của titanium.
2) 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.
3) 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.
4) Cấu trúc perovskite rất bền, khơng tan trong dung dịch loãng 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
không tan trong nitric acid đặc?
5) Titanium cation trong perovskite có
thể được thay thế bởi một cặp ion

có số oxid hóa khác nhau, tạo thành
các perovskite “kép”. Trong trường
hợp này, nếu chênh lệch số oxid hóa
của các ion lớn hơn hoặc bằng 3 thì
các mảnh mà tại đó các ion khác
nhau được đặt xen kẽ theo trật tự so
le (trong hình 2, các bát diện của
các màu khác nhau tương ứng với
mơi trường phối trí khác nhau của
các ion). Với sự thay thế như vậy,
các bán kính ion cần phải gần với
bán kính của titanium ion. Ước
lượng xem với sự thay thế như vậy, hằng số của ô mạng sơ sở sẽ biến đổi
xấp xỉ bao nhiêu lần?

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 257


6) Đề xuất ít nhất 2 cặp oxide mà trong phản ứng với BaO sẽ tạo thành
perovskite “kép” mong muốn. Sử dụng bảng bán kính ion để tham khảo.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 258


Hướng dẫn
1) 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 oxid hóa của titanium +4.
2) Tính bán kính Ti4+:

3) 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
4) 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 oxid hóa-khử.
Trong barium nitrate, các kim loại đã ở trạng thái oxid hóa cao nhất và phức chất
bền của titanium(IV) với nitrate anion khơng được tạo thành, do đó phản ứng với
nitric acid khơng diễn ra.
5) Ơ mạng cơ sở là mảnh lặp đi lặp lại nhỏ nhất trong một tinh thể. Sau khi thay
thế các titanium cation với cặp ion, mảnh lặp lại lớn hơn gấp 8 lần (xem hình),
nghĩa là thể tích tăng xấp xỉ 8 lần. Điều này có nghĩa hằng số mạng của ơ
3

mạng lập phương (cạnh lập phương) sẽ tăng xấp xỉ 2 lần (do 8  2 và “xấp
xỉ” là bởi vì bán kính của các cation mới khơng trùng khớp tuyệt đối với bán
kính của Ti4+ cation.)

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 259


6) Khi thế các titanium cation, công thức perovskite “kép” có thể được biểu diễn
là Ba2BB’O6 trong đó B và B’ là các cation mới ở vị trí titanium. Tổng số oxid hóa
của B và B’ phải bằng +8 để giữ được sự bảo tồn điện tích. Xét điều kiện vê
chênh lệch số oxid hóa của B và B’, ta có các cặp: B+1 và B’+7, B+2 và B’+6. Theo
đó, ta có thể chọn Li2O và Re2O7, FeO và MoO3, bởi bán kính các cation trong
chúng khá gần với Ti4+.

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 260


Câu 11.3
Thân rễ gừng (Zingiber officinale) được sử dụng ở nhiều quốc gia làm phụ gia
nấu ăn và các sản phẩm mứt kẹo, như một thứ gia vị cho sushi và các món cuốn,
hoặc trong một số loại trà, bia, … Vị cay của gừng là do gingerol (X). Khi làm khơ
gừng trong khơng khí, gingerol chuyển thành chất Y. Khi xử lí gừng với nhiệt thì
gingerol tạo thành zingerone Z. Năm 1975, các nhà khoa học Nhật Bản đã đề
xuất một quy trình tổng hợp cả 3 hợp chất trên từ vanillin [ванилин], thành phần
chính của tinh dầu vanilla. Sơ đồ tổng hợp racemic X, Y, Z được mô tả dưới đây:

1) Xác định cấu trúc các hợp chất chưa biết trong sơ đồ.
Năm 1992, các nhà hóa học Mĩ đã đề xuất một cách mới để tổng hợp Y và Z từ
nguồn nguyên liệu thương mại sẵn có khác: 4-hydroxy-3-methoxy cinnamic acid.

2) Xác định cấu trúc các hợp chất B-D.
Gừng nổi bật giữa các loại gia vị khác khơng chỉ bởi vị của nó mà cịn là bởi mùi
hương. Mùi gừng gây ra bởi thành phần chính của các tinh dầu của nó:
zingiberene (W). Suốt một thời gian dài, cấu trúc chất này không được xác định
rõ. Phải đến năm 1953, các nhà khoa học mới thiết lập được cấu trúc sau khi
tổng hợp được racemate của nó:

Olympiad Hóa học các quốc gia trên thế giới 2018 ▪ 261