Đề thi kì thi hóa học olimpic quốc tế lần thứ 37

KỲ THI OLYMPIC HÓA HỌC QUỐC TẾ LẦN THỨ 37
BÀI THI LÝ THUYẾT
THỜI GIAN: 5 GIỜ
BÀI 1: HOÁ HỌC CỦA AMIT VÀ PHENOL:
Phản ứng ngưng tụ giữa axit cacboxylic và amin sinh ra amit. Ví dụ:
ngưng tụ axit fomic với dimetylamin sinh ra N,N-dimetylfomamit, nó có các
cấu trúc cộng hưởng sau:
H
C
O
N
CH
3
CH
3
H
C
O
N
CH
3
CH
3
1.1. Xếp các chất N,N-dimetylfomamit (A). N-metylaxetamit (B) và
propanamit (C) theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi.
1.2. Nhóm cacbonyl thường được nhận diện bằng dải hấp thụ mạnh trong
phổ hồng ngoại (IR). Vị trí vân hấp thụ phụ thuộc vào độ bền liên kết
C = O. Đối với amit thì độ bền của liên kết C = O có thể được xác
định dựa vào hình vẽ trên. Ví dụ: nhóm C = O của xiclohexanon cho
vân hấp thụ ở 1715cm
-1

. Để so sánh với xiclohexanon thì các giá trị
nào sau đây là phù hợp với nhóm C = O của propanamit?
a) 1660cm
-1
do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl.
b) 1660cm
-1
do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl.
c) 1740cm
-1
do độ dài liên kết ngắn của nhóm cacbonyl.
d) 1740cm
-1
do độ dài liên kết dài của nhóm cacbonyl.
1.3. Glyxin (H
2
N – CH
2
– COOH) là α - aminoaxit. Ba phân tử glyxin có
thể tạo ra tripeptit Gly – Gly – Gly thông qua phản ứng ngưng tụ tạo
thành amit và kèm theo sự tách loại hai phân tử nước. Hãy viết công
thức cấu tạo của tripeptit.
1.4. Khi α - aminoaxit chứa nhoam thế thìu lúc này sẽ xuất hiện hiện
tượng đồng phân quang học. Ví dụ: L – alanin và D – alanin là hai
enantiome. Như vậy đối với 3 peptit glyxin, L – alanin và D – alanin
ta có thể thu được bao nhiêu tripeptit?
OH
OH
OH
H

2
N
HH
H
H
3
C
CH
3
H
H
2
N
H
2
N
O
O
O
Glyxin (Gly) L - Alanin (L - Ala) D - Alanin (D - Ala)
1.5. Tổng cộng có bao nhiêu đồng phân quang học từ các tripeptit trên?
Hiện nay, “polyacrylamide gel with electrophoresis” (PAGE) được sử
dụng rộng rãi trong việc phân tích protein và axit nucleic. Tuy nhiên một
trong số những ứng dụng của keo polyamit là phân lập các hợp chất phenol
bằng sắc ký bản mỏng. Các phenol có chứa các nhóm thế khác nhau thì có
tính axit khác nhau. Tính axit khác nhau thì liên kết với keo PAGE càng
mạnh.
1.6. Sắp xếp các chất sau: phenol (D), 4 – metylphenol (E) và 4–
nitrophenol (F) theo thứ tự giảm dần khả năng liên kết với PAGE.
Khả năng hấp thụ một chất trong phổ tử ngoại - khả kiến (UV – Vis)

phụ thuộc vào số liên kết đôi liên hợp trong phân tử đó. Một hợp chất có từ 5
nối đôi liên hợp trở lên thì có xu hướng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả
kiến nên kết qủa là chúng có màu. Ví dụ phenolphtalein là một chất chỉ thị
axit – bazơ thông dụng. Trong dung dịch có tính axit và trung tính nó không
có màu còn trong dung dịch bazơ nó có màu đỏ tím (pH: 8,3 – 10,0)
G + 2
OH
H
2
SO
4
dac; 180
o
C, 5h
O
O
HO
OH
phenolphtalein
H
-
OH
H
+
1.7. Viết công thức cấu tạo của H.
1.8Phenolphtalein có thể được điều chế bằng cách cho chất G phản ứng với
hai mol phenol. G phải là chất nào trong số các chất dưới đây để phản
ứng đạt hiệu suất cao nhất.

H

H
H
H
O
O
O
O
(a)
H
OH
O
(b)
O
O
(c)
O
O
O
(d)
(e)
BÀI 2: TỔNG HỢP HỮU CƠ VÀ HÓA HỌC LẬP THỂ:
Các cacbohydrat thiên nhiên đều được tạo thành từ phản ứng quang
hợp trong thực vật. Tuy nhiên một số cacbohydrat không gặp trong thiên
nhiên có thể được tổng hợp nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Sau đây sẽ
trình bày sơ đồ điều chế L – ribozơ (hợp chất I):
O
+
CO
2
Me

CO
2
Me
100
o
C
ong han kin
A
OsO
4
O
HO
HO
CO
2
Me
CO
2
Me
B
Me
2
C(OMe)
2
H
+
, CH
3
COCH
3

O
O
CO
2
Me
CO
2
Me
C
O
enzym pig liver
O
O
CO
2
Me
CO
2
H
D (spc)
O
O
O
CO
2
H
CO
2
Me
E (spp)

O
+
O
3
; MeOH
O
CO
2
Me
O
MeO
2
C
O
O
F
MCPBA
O
O
CO
2
Me
O
O
CO
2
Me
O
G
O

HO
CH
2
OH
OH
OH
I
H
3
O
+
H
1) MeOH/H
+
2) LiAlH
4
sau do H
2
O
2.1. Hợp chất A có công thức phân tử C
10
H
10
O
5
. Viết công thức cấu tạo A.
2.2. Trong các mệnh đề liên quan đến việc chuyển hoá từ A thành C sau
đây thì mệnh đề nào đúng, mệnh đề nào sai?
a) OsO
4

là tác nhân oxy hóa trong phản ứng chuyển A thành B.
b) MeOH là sản phẩm phụ trong phản ứng chuyển hóa B thành C.
c) Proton đóng vai trò xúc tác trong phản ứng chuyển hóa B thành C.
d) C có thể được tạo thành với hiệu suất thấp khi không có Me
2
C(OMe)
2
.
Enzym pig liver esteraza có thể thủy phân este thành axit cacboxylic.
Thuỷ phân C bằng enzym pig liver esteraza sinh ra hỗn hợp D và E trong đó
E là sản phẩm chính. Góc quay cực của hỗn hợp là: [α]
D
20
= -37,1
o
còn của E
tinh khiết là [α]
D
20
= -49,0
o
.
2.3 Tính tỉ lệ D/E (theo số mol) trong hỗn hợp phản ứng.
2.4. Phản ứng của F với axit m – clopebenzoic (MCPBA) sinh ra từ sản
phẩm G. Chỉ ra rằng các mệnh đề sau đây là đúng hay sai:
a) Bản chất của phản ứng là sự oxy hóa F.
b) Nguyên tử oxy thêm vào có nguồn gốc từ MCPBA.
c) Tỉ lệ của hai hợp chất C
1
– (R) và C

1
– (S) trước và sau phản ứng
không thay đổi.
Công thức phân tử của H là C
9
H
16
O
5
. Các gía trị phổ NMR của H cho
dưới đây:
1
HNMR (CDCl
3
) δ 1,24 (s, 3H); 3,24 (m, 1H); 3,35 (s, 3H); 3,58
(m, 2H); 4,33 (m, 1H); 4,50 (d, J = 6Hz, 1H); 4,89 (s, 1H).
2.5. Viết công thức cấu tạo của H.
2.6. Xác định cấu hình tuyệt đối của C
1
; C
2
; C
3
: C
4
của hợp chất I.
2.7. Trong công thức chiếu Fischer của I (L – ribozơ) thì các chữ cái P, Q,
R, S, T và U đại diện cho những nhóm chức nào?
CHO
QP

SR
UT
CH
2
OH
Disaccarit là hợp chất được tạo thành từ hai đơn vị monosaccarit bởi
liên kết glycozit. Polisaccarit chứa từ 10 đến vài ngàn đơn vị monosaccarit.
Ví dụ về disaccarit cho dưới đây:
O
H
HO
OH
H
H
O
OH
H
H
OH
O
H
OH
H
H
H
OH
H
OH
OH
lien ket glycozit

2.8. Có bao nhiêu đồng phân dia tạo thành từ pentasaccarit J nếu nó được
tạo thành từ 5 đơn vị D – glucozơ:
O
H
O
OH
H
H
H
OH
H
O
OH
H
H
5
BÀI 3: QUANG LÝ VÀ QUANG HOÁ HỮU CƠ:
Ete crown có thể tạo được liên kết với các ion kim loại kiềm. Ví dụ
các hằng số liên kết của hai azacrown (ete vòng chứa nitơ) với Na
+
, K
+
, Cs
+

được cho ở bảng dưới:
Hằng số liên kết (lg
10
K)
Ion km loại Bán kính (pm) Hợp chất A Hợp chất B

Na
+
98 2,49 3,57
K
+
133 1,83 5,00
Cs
+
165 1,37 3,39
Antraxen cho sự phát quang mạnh với bước sóng phát xạ trung tâm là
325nm. Kết hợp với sự liên kết chọn lọc của các azacrown đối với ion kim
loại kiềm và sự phát quang mạnh của antraxen, một ion kim loại phát quang
chọn lọc E đã được phát triển.
O
O
O
O
O
N
O
O
O
N
O
H
2
C
CH
2
A

B
3.1. Cho biết các chất C và D trong qúa trình tổng hợp sau:
OH
HO
O
O
O
H
O
C
D
O
O
O
O
O
N
CH
2
1) NaBH
4
2) PCl
5
/benzen
1)
SO
2
Cl
pyridin
2) t - BuO

-
K
+
HO(CH
2
)
2
NH(CH
2
)
2
OH
Để so sánh, thì dẫn xuất thế antraxen của F và G cũng đã được tổng
hợp. Các hợp chất E, F, G đều không có tính phát quang ở các điều kiện
trung tính do hiệu ứng chắn sự di chuyển của electron (photoinduced
electron transfer – PET) do cặp electron không phân chia của nguyên tử nitơ
nằm ở phía hoạt động của antraxen:
N
O
O
O
O
H
2
C
F
OH
OH
N
H

2
C
G
3.2. Khi thêm dung dịch HCl hợp chất nào sẽ phát quang?
a) Không có.
b) E và F.
c) Chỉ G
d) Tất cả.
3.3. Khi thêm một lượng tương đương kali axetat vào dung dịch loãng của
E, F và G trong metanol thì hợp chất nào sẽ phát quang mạnh nhất?
a) E
b) F
c) G
3.4. Khi thêm một lượng tương đương axetat kim loại vào dung dịch loãng
của F thì axetat kim loại nào sẽ phát quang mạnh nhất?
a) CH
3
COONa
b) CH
3
COOK
c) CH
3
COOCs
d) Không có.
Trong qúa trình chiếu xạ với tia cực tím trans – stinben chuyển hoá
thành một chất trung gian H, H chịu sự vòng hoá quang hoá để sinh ra
dihydrophenantren I. Oxy hoá tiếp I cho ta phenantren.
hv
nhiet

H
hv
nhiet
H
H
oxy hoa
3.5. Viết công thức cấu tạo H
3.6. Hoá lập thể của hai nguyên tử H trong hợp chất I là gì (cis hay trans)?
Dẫn xuất của Dihydroazulen J có tính chất quang hoá học rất thú vị.
Khi chiếu xạ thì thì chất J không màu sẽ chuyển vị thành vinylheptafulven
K. Đun nóng K thì ta lại thu được J:
CN
CN
CH
3
nhiet
hv
CH
3
CN
CN
1
2
3
4
J
K
5
6
7

8
9
10
3.7. Hợp chất nào hấp thụ ánh sáng ở bước sóng dài hơn?
a) J
b) K
3.8. Hợp chất K có thể phản ứng với một lượng tương đương CF
3
CO
2
H để
tạo thành hệ thơm bền vững. Nguyên tử nào cacbon nào của K dễ bị
proton hóa nhất?
a) C – 2
b) C – 3
c) C – 4
d) C – 5
BÀI 4: THỦ ĐÔ VÀNG Ở CHÂU Á:
A:
Chiufen, thị trấn mỏ nằm ở trên đồi của miền Bắc Đài Loan, là một
nơi mà bạn có thể khám phá ra lịch sử Đài Loan. Đó cũng là một trong
những nơi có mỏ vàng lớn nhất châu Á. Chính vì vậy Chiufen thường được
gọi là thủ đô vàng của châu Á. KCN thường được dùng để chiết vàng từ
quặng. Vàng tan trong dung dịch xianua trong sự có mặt của không khí để
tạo thành Au(CN)
2
-
bền vững trong dung dịch nước.
4Au(r) + 8CN
-

(aq) + O
2
(k) + 2H
2
O(l) 4Au(CN)
2
-
(aq) + 4OH
-
(aq)
4A.1. Viết công thức cấu tạo của Au(CN)
2
-
, chỉ ra vị trí lập thể của từng
nguyên tử.
4A.2. Cần bao nhiêu gam KCN để chiết vàng từ quặng?
Nước cường thủy, là một hỗn hợp gồm HCl và HNO
3
lấy theo tỉ lệ 3:1
về thể tích, đã được tìm ra và phát triển bởi các nhà giả kim thuật để hoà tan
vàng. Qúa trình này là một phản ứng oxy hóa - khử xảy ra theo phương
trình:
Au(r) + NO
3
-
(aq) + Cl
-
(aq)
AuCl
4

-
(aq) + NO
2
(k)
4A.3. Viết hai nửa phản ứng và sử dụng nó để cân bằng phương trình trên.
4A.4. Chỉ ra qúa trình nào là oxy hóa, qúa trình nào là khử.
Vàng không hề phản ứng với axit nitric. Tuy nhiên vàng có thể phản
ứng với nước cường thủy vì tạo thành ion phức AuCl
4
-
. Cho biết các thế sau:
Au
3+
(aq) + 3e
-
→ Au(r) E
o
= +1,50V
AuCl
4
-
(aq) + 3e
-
→ Au(r) + 4Cl
-
(aq) E
o
= +1,00V
4A.5. Tính hằng số cân bằng K = [AuCl
4

-
]/[Au
3+
][Cl
-
]
4
.
4A.6. Vai trò của HCl là sinh ra Cl
-
. Đối với phản ứng trên thì Cl
-
có vai trò
gì?
a) Cl
-
là tác nhân oxy hóa.
b) Cl
-
là tác nhân khử.
c) Cl
-
là tác nhân tạo phức.
d) Cl
-
là chất xúc tác.
B: Các tiểu phân nano của vàng:
Sự tổng hợp và xác định tính chất của vàng ở kích thước nano là một
lĩnh vực đang rất phát triển. Phương pháp Bruff – Schiffrin để tổng hợp vàng
ở kích thước nano (AuNP) dựa vào sự bền nhiệt động và bền không khí của

AuNP ta có thể điều chế AuNP ở dạng đa phân tán có kích thước nằm trong
khoảng từ 1,5 và 5,2nm. Phương pháp này có nội dung như sau: Dung dịch
HAuCl
4
được trộn lẫn với toluen trong dung môi tetra – n – octylamoni
bromua. Dung dịch thu được đem trộn lẫn với dodecanthiol và được đun
nóng với NaBH
4
. Những hạt AuNP màu tối được sinh ra và nằm ở pha hữu
cơ. Sau 24 giờ thì dung môi toluen sẽ được cho bay hơi và khối rắn thu được
được rửa với hỗn hợp dung môi etanol và hexan để tách thiol. Các hạt AuNP
có thể được phân lập và hoà tan trở lại trong dung môi hữu cơ thông thường
mà không bị phân hủy hay tổ hợp thuận nghịch (irrvesible aggregation).
4B.1. Phương pháp này cần sự tiếp cận từ trên xuống hay từ dưới lên?
a) Tiếp cận từ trên xuống để làm cho hạt nano có kích thước nhỏ nhất.
b) Tiếp cận từ dưới lên để có thể biến các phân tử và nguyên tử riêng lẻ
thành cấu trúc nano.
4B.2. Trimetyl – n – octylamin bromua còn có thể được sử dụng như là một
chất chuyển pha. Nó có thể chuyển AuCl
4
-
từ pha nước sang pha hữu
cơ. Tính chất nào đã giúp cho nó có thể làm được điều này?
a) Một phía của phân tử mang điện dương, đầu còn lại mang điện âm.
b) Một phía có tính ưa nước, một phía có tính kỵ nước.
c) Một phía mang tính axit, một phía mang tính bazơ.
4B.3. Vai trò của NaBH
4
trong qúa trình điều chế này là gì?
a) Tác nhân khử hóa.

b) Tác nhân oxy hóa.
c) Tác nhân trung tính.
d) Tác nhân tạo phức.
4B.4. Nếu đường kính trung bình của hạt vàng ở kích thước nano là 3nm
thì số nguyên tử vàng sẽ là bao nhiêu trong mỗi phần nano? (bán kính
nguyên tử của vàng là 0,144nm). Chỉ ra bằng tính toán
a) 10
2
b) 10
3
c) 10
4
d) 10
5
4B.5. Bằng tính toán hãy chỉ ra phần trăm số nguyên tử vàng trên bề mặt là
bao nhiêu và cho biết câu trả lời nào đúng.
a) 20 – 30%
b) 40 – 50%
c) 60 – 70%
d) 80 – 90%
BÀI 5: CẤU TRÚC LEWIS:
5.1. Vẽ công thức Lewis của mỗi phân tử sau:
a) N
2
.
b) NH
3
.
c) O
3

.
d) SO
3
.
5.2. Vẽ công thức Lewis của cacbon monoxit và xác định điện tích hình
thức, trạng thái oxy hóa của cacbon và oxy trong cacbon monoxit.
Thioure – S, S – dioxit có khung cấu tạo như sau:
O
S
O
C
N
N
H
H
H
H
5.3. Viết công thức Lewis cho Thioure – S, S – dioxit với điện tích hình
thức của tất cả các nguyên tố bằng không.
5.4. Dựa vào thuyết sức đẩy cặp electron (VSEPR). Hãy xác định dạng
hình học của nguyên tử lưu huỳnh, cacbon và nitơ dựa vào cấu trúc
Lewis đã đề ra ở câu 5.3.
5.4a. Dạng hình học của nguyên tử lưu huỳnh là dạng nào trong 3 dạng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác phẳng.
c) Chữ T
5.4b. Dạng hình học của nguyên tử cacbon là dạng nào trong 3 dạng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác phẳng.
c) Chữ T.

5.4c. Dạng hình học của nguyên tử Nitơ là dạng nào trong 3 dạng sau:
a) Tháp tam giác.
b) Tam giác phẳng.
c) Chữ T.
Cấu trúc phân tử ở trạng thái rắn thường được xác định bởi phương pháp
phổ tia X. Dựa vào phương pháp này thì cấu trúc của Thioure – S, S – dioxit
sẽ như sau:
S
O
O
C
N H
N H
H
H
65
o
Tất cả các nguyên tử N, H đều nằm trong cùng mặt phẳng với S, C và
góc nhị diện giữa mặt phẳng OSO và SC(NH
2
)
2
là 65
o
.
5.5. Viết công thức Lewis và các công thức cộng hưởng phù hợp với các
dữ kiện đã cho
BÀI 6: TÍNH KIỀM CỦA NƯỚC VÀ TÍNH TAN CỦA CO
2
.

Khả năng nhận ion H
+
của nước được gọi là tính kiềm. Tính kiềm rất
quan trọng đối với việc xử lý nước, tính chất hoá học và sinh học của nước.
Nói chung, các thành phần chủ yếu ảnh hưởng đến tính kiềm của nước là
HCO
3
-
, CO
3
2-
và OH
-
. Ở gía trị pH dưới 7 thì H
+
trong nước làm giảm tính
kiềm của nước. Chính vì vậy, phương trình nêu độ kiềm của nước khi có mặt
các ion HCO
3
-
, CO
3
2-
và OH
-
có thể được biểu diễn bởi:
độ kiềm = [HCO
3
-
] + 2[CO

3
2-
] + [OH
-
] - [H
+
].
Các cân bằng và hằng số cân bằng (ở 298K) được cho sau đây:
CO
2(k)
⇌ CO
2(aq)
K(CO
2
) = 3,44.10
-2
.
CO
2
+ H
2
O ⇌ H
2
CO
3
K(H
2
CO
3
) = 2,00.10

-3
.
H
2
CO
3
⇌ HCO
3
-
+ H
+
K
a1
= 2,23.10
-4
.
HCO
3
-
⇌ CO
3
2-
+ H
+
K
a2
= 4,69.10
-11
CaCO
3

⇌ Ca
2+
+ CO
3
2-
K
sp
= 4,50.10
-9
.
H
2
O ⇌ H
+
+ OH
-
K
w
= 1,00.10
-14
6.1. Nước tự nhiên (nước sông hay hồ) luôn chứa CO
2
hoà tan. Tỉ lệ
[H
2
CO
3
] : [HCO
3
-

] : [CO
3
2-
] = a : 1,00 : b. Xác định a, b trong nước có
nồng độ [H
+
] = 1,00.10
-7
M.
6.2. Khí CO
2
trong khí quyển có thể liên quan tới tính kiềm của nước do
nó nằm cân bằng với hàm lượng CO
2
tan trong nước. Tính nồng độ
của CO
2
(mol/L) tròn nước tinh khiết nằm cân bằng với không khí
không bị ô nhiễm ở áp suất 1,01.10
5
Pa và 298K chứa 0,0360% (về số
mol) CO
2
. Giả sử áp suất tiêu chuẩn là 1,01.10
5
Pa.
Nếu bạn không làm được câu này thì có thể giả sử rằng nồng độ
CO
2(aq)
= 1,11.10

-5
M.
Độ tan của CO
2
trong nước có thể được định nghĩa bằng biểu thức
S=[CO
2(aq)
] + [H
2
CO
3
] + [HCO
3
-
] + [CO
3
2-
]. Độ tan của khí CO
2
trong nước
nằm cân bằng với không khí không bị ô nhiễm ở 298K và 1,01.10
5
Pa luôn
khác với độ kiềm
6.3. Tính độ tan của CO
2(k)
tring nước tinh khiết (mol/L). Bỏ qua sự phân li
của nước.
6.4. Khi trong nước có 1,00.10
-3

M NaOH thì độ tan của CO
2(k)
lúc này sẽ
là bao nhiêu?
Ở 298K, 1,01.10
5
Pa thì khí không ô nhiễm sẽ nằm cân bằng với nước
thiên nhiên chứa CaCO
3
hoà tan. Cân bằng sau đây có thể tồn tại:
CaCO
3(r)
+ CO
2(aq)
+ H
2
O ⇌ Ca
2+
+ 2HCO
3
-
.
6.5. Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên.
Nếu không tính được thì ta có thể giả sử K = 5,00.10
-5
để tính toán cho
câu tiếp theo.
6.6. Tính nồng độ Ca
2+
(mg/L) trong CaCO

3
hoà tan trong nước nằm cân
bằng với CO
2
trong khí quyển.
Nếu không tính được thì ta có thể giả sử rằng nồng độ của Ca
2+
(aq)
là
40,1mg/L để tính toán.
6.7. Tính độ kiềm của dung dịch trên.
6.8. Ở một hồ nước ngầm chứa CaCO
3
hoà tan thì nước có lượng CO
2
rất
cao. Nồng độ của Ca
2+

trong hồ cao đến 100mg/L. Giả thiết rằng hồ
nước và không khí bên trên là một hệ kín, tính hoạt áp của CO
2
(Pa)
trong không khí nằm cân bằng với Ca
2+
trên.
BÀI 7: ĐỘNG HỌC CỦA OZON:
Ozon (O
3
) là một dạng thù hình của oxy. Nó là một thành phần tự

nhiên của tầng bình lưu là tầng có tác dụng như một cái khiên chắn trái đất
khỏi tác dụng phá hủy của tia tử ngoại. Khi hấp thụ bức xạ trong vùng này
thì ozon bị chuyển hoá thành oxy.
Phương trình phản ứng phân hủy ozon: 2O
3
→ 3O
2
.
Một trong số các cơ chế đề nghị có thể được biểu diễn như sau:
O
3
O + O
2
(1)
k
1
k
-1
O
3
+ O 2O
2
(2)
k
2
Với k
1
, k
-1
và k

2
là các hằng số tốc độ.
7.1. Dựa vào cơ chế trên viết phương trình tốc độ hình thành (hay tốc độ
tiêu thụ) O
3
, O
2
và O ở thời điểm t ở dạng vi phân, giả sử bước 2 của
cơ chế là không thuận nghịch.
7.2. Ta có thể nhận được phương trình động học có dạng đơn giản hơn
bằng cách lập các tính chất thích hợp. Giả sử rằng nồng độ của O tiến
đến cân bằng rất nhanh nên nồng độ của nó có thể gán cho giá trị là
hằng số cân bằng của phản ứng (1). Bước thứ hai là bước xác định tốc
độ phản ứng. Dưới các điều kiện gần đúng của cân bằng đã thiết lập
trên hãy viết phương trình tốc độ tiêu thụ O
3
(dạng vi phân) phụ thuộc
vào nồng độ O
2
và O.
7.3. Một phương pháp gần đúng thông dụng hơn là gỉa sử tốc độ phản ứng
hình thành oxy nguyên tử là một hằng số (trạng thái dừng). Ở điều
kiện này thì d[O]/dt = 0. Hãy chứng minh phương trình tốc độ phản
ứng là:
[ ] [ ]
[ ] [ ]
3221
2
3213
2

OkOk
Okk
dt
Od
+
=−
−
Một cách khác làm phân hủy ozon ở trên tầng cao của khí quyển được
xúc tác bởi Freon. Khi đưa CCl
2
F
2
(Freon – 12) lên tầng cao của khí quyển
thì tia tử ngoại sẽ quang phân CCl
2
F
2
thành nguyên tử Cl theo phản ứng:
ClClCFFCCl
hv
+→
222
(3)
7.4. Nguyên tử clo có thể đóng vai trò như là một chất xúc tác trong phản
ứng phân hủy ozon. Giai đoạn chậm đầu tiên của phản ứng phân hủy
ozon dưới tác dụng của xúc tác clo là: Cl
(k)
+ O
3(k)
→ ClO

(k)
+ O
2(k)
.
Giả sử cơ chế gồm hai bước, hãy viết bước thứ hai của cơ chế.
7.5. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng phân hủy ozon dưới tác dụng của
xúc tác clo là 2,1kJ/mol trong khi không có xúc tác thì năng lượng
hoạt hoá là 14kJ/mol. Tính tỉ số k
xúc tác
/k
không xúc tác
ở 25
o
C. Giả sử thừa
số tần số A là như nhau đối với mỗi phản ứng.
BÀI 8: SỰ GẤP NẾP CỦA PROTEIN.
Hầu hết tất cả các protein đều tồn tại ở hai dạng: dạng cơ bản (N) và
dạng không gấp nếp (U), dạng không gấp nếp chỉ tồn tại khi protein chịu sự
biến đổi bằng nhiệt độ hay bằng biến đổi hoá học nếu không tính đến nồng
độ của các dạng bền vững khác trung gian nằm cân bằng với dạng cơ bản và
dạng không gấp nếp. Đối với các protein, cân bằng giữa dạng gấp nếp và
không gấp nếp có thể được biểu thị bằng phương trình hoá học đơn giản:
N
U
K(T)
Với N và U biểu thị cho trạng thái gấp nếp (cơ bản) và không gấp nếp
(không cơ bản). K(T) là hằng số cân bằng của phản ứng ở nhiệt độ T bất kỳ.
8.1. Khi cả hai dạng cơ bản và không cơ bản hiện diện với lượng như
nhau tại thời điểm cân bằng thì hằng số cân bằng sẽ là bao nhiêu?
8.2. Khi dạng cơ bản và không cơ bản có lượng như nhau tại thời điểm cân

bằng thì năng lượng tự do (∆G
o
(T)) của quá trình này là bao nhiêu?.
8.3. Nếu (C
N
)
eq
và (C
U
)
eq
lần lượt là nồng độ của N và U trong dung dịch và
C là tổng nồng độ của protein thì phân số giữa nồng độ U và tổng
nồng độ protein dưới điều kiện cân bằng được cho bởi biểu thức f
U
=
(C
U
)
eq
/C. Chứng minh rằng f
U
chỉ phụ thuộc vào hằng số cân bằng K.
Khi protein bị biến tính khi tăng nhiệt độ của dung dịch thì f
U
cũng tăng
theo nhiệt độ. Điều này được chỉ ra trên đồ thị sau:
1
T
1/2

1/2
f
U
T
Điểm giữa của đường cong biến tính có toạ độ f
U
= ½ và T = T
1/2
. Ở
nhiệt độ cao hơn T
1/2
thì f
U
tăng vượt qúa ½ nhưng ở nhiệt độ thấp hơn thì f
U

giảm xuống dưới ½.
8.4. Dấu của (∆G
o
(T)) sẽ như thế nào khi nhiệt độ ở dưới và trên T
1/2
. Chọn
câu trả lời đúng.
a) Luôn luôn âm
b) Luôn luôn dương.
c) Âm khi nhiệt độ dưới T
1/2
, dương khi nhiệt độ trên T
1/2
.

d) Dương khi nhiệt độ dưới T
1/2
, âm khi nhiệt độ trên T
1/2
.
8.5. Năng lượng tự do Gibbs sẽ thay đổi như thế nào trong hai trường hợp
sau:
i) Nhiệt độ cao hơn T
1/2
.
ii) Nhiệt độ thấp hơn T
1/2
.
Chọn câu trả lời đúng:
a) Luôn giảm.
b) Luôn tăng.
c) Tăng khi nhiệt độ trên T
1/2
, giảm khi nhiệt độ dưới T
1/2
.
d) Giảm khi nhiệt độ trên T
1/2
, tăng khi nhiệt độ dưới T
1/2
.
Động học của qúa trình gấp nếp và tháo nếp của protein chỉ mới được
phát triển mạnh trong những năm gần đây. Chúng ta có thể viết lại phản ứng
hoá học như sau:
N U

K
f
K
b
Với K
f
và K
b
là hằng số tốc độ của phản ứng thuận và phản ứng
nghịch. Giả sử rằng cả phản ứng thuận và phản ứng nghịch có các bước cơ
sở đều tuân theo quy luật động học của phản ứng bậc 1.
8.6. Đối với phản ứng hoá học đơn giản và có các bước động học đơn giản
được sử dụng để mô tả qúa trình gấp nếp và tháo nếp trên, hãy chỉ ra
mối quan hệ giữa hằng số cân bằng K và hai hằng số tốc độ K
f
và K
b.
8.7. Viết biểu thức tốc độ phản ứng của phản ứng chung, trong đó dC
U
/dt
chỉ phụ thuộc vào hằng số tốc độ, C
U
và (C
U
)
eq
.