Bài thi thực hành - ICHO 2017 · Mã thí sinh VNM-1 Bài thi thực hành (Bản tiếng Việt chính thức), IChO lần thứ 49 năm 2017 tại Thái Lan 6 Bài 1A 13% a

Mã thí sinh VNM-1

Bài thi thực hành (Bản tiếng Việt chính thức), IChO lần thứ 49 năm 2017 tại Thái Lan 1

Bài thi thực hành

"Hoá học kết nối thế giới" KỲ THI OLYMPIC HOÁ HỌC

LẦN THỨ 49 Nakhon Pathom, Thái Lan

Mã thí sinh VNM-1


Chỉ dẫn chung

o Số trang: Bài thi gồm 35 trang bao gồm cả phần trả lời. Tổng cộng có 3 bài: bài 1A, 1B và bài 2.

o Đọc đề bài: Thí sinh sẽ có 15 phút để đọc trước khi bắt đầu làm thực hành. Thí sinh có thể đề nghị phiên bản tiếng Anh với mục đích làm rõ thêm phần tiếng Việt.

o Thời gian: Thí sinh có tổng cộng 5 giờ để hoàn thành 3 bài thực hành. Khi lên kế hoạch làm bài, chú ý rằng có những bước cần 20-30 phút để hoàn thành.

o Bắt đầu/kết thúc: Thí sinh bắt đầu làm thực hành ngay khi có hiệu lệnh “Start” và phải dừng lại ngay lập tức khi có hiệu lệnh “Stop” - Giám thị sẽ thông báo hiệu lệnh còn 30 phút trước khi hết giờ làm thực hành. - Tiếp tục làm sau hiệu lệnh “Stop” sẽ bị hủy bài thi dù chỉ làm thêm 1 phút. - Sau hiệu lệnh “Stop”, cho tờ làm bài vào phong bì và ngồi đợi tại chỗ. Giám thị

sẽ đến thu bài thi và kiểm tra đồ dùng thí nghiệm.

o Qui tắc an toàn: Thí sinh phải tuân thủ các qui tắc an toàn theo qui định của IChO. Trong phòng thí nghiệm, thí sinh phải đeo kính bảo hộ, có thể dùng găng tay bảo hộ được cung cấp khi xử lí với hóa chất. - Nếu thi sinh vi phạm qui tắc về an toàn đã được IChO qui định, sẽ nhận được 1

cảnh báo. Nếu tiếp tục vi phạm sẽ bị rời khỏi phòng thí nghiệm và nhận điểm 0 cho toàn bộ phần thực hành.

- Không được ăn và uống trong phòng thí nghiệm. - Nghiêm cấm hút pipet bằng miệng. - Hỏi trợ lí phòng thí nghiệm hoặc giám thị nếu có bất cứ vấn đề gì liên quan đến an

toàn phòng thí nghiệm. Thông báo với giám thị nếu cần đi vệ sinh hoặc ăn nhanh.

o Không gian làm việc: Thí sinh chỉ được làm thực hành trong khu vực đã qui định. Khu vực và dụng cụ dùng chung phải được làm sạch sau khi sử dụng.

o Xin thêm/thay thế dụng cụ hóa chất: Hóa chất và dụng cụ đã được cung cấp đầy đủ. Nhưng có thể được cung cấp thêm nếu xảy ra sự cố mà không bị trừ điểm với lần đầu tiên. Mỗi sự cố tiếp theo sẽ bị trừ 1 điểm trong tổng số 40 điểm thực hành.

o Xử lí chất thải: Để tất cả các hóa chất, dụng cụ thí nghiệm trong không gian của bạn. Chất thải hóa học phải được cho vào các bình chứa chất thải ở mỗi bài thí nghiệm.

o Phiếu trả lời: Tất cả các kết quả và câu trả lời phải được viết rõ ràng trong ô trả lời để chấm điểm. Chỉ những câu trả lời viết bằng bút mới được chấm điểm. - Phải viết mã thí sinh vào từng trang.

Mã thí sinh VNM-1


- Chỉ được dùng bút được cung cấp. - Viết ngoài ô trả lời sẽ không được chấm điểm. Có thể sử dụng mặt sau của phiếu

trả lời để làm giấy nháp. - Chỉ được sử dụng máy tính được cung cấp.

o Đồ uống và đồ ăn nhẹ được cung cấp bên ngoài phòng thí nghiệm.

o Máy quang phổ UV được sử dụng chung với 1 thí sinh khác

- Trong 2 giờ đầu tiên, sử dụng máy khi nó rảnh rỗi. Cần phải đợi cho đến khi thí sinh khác sử dụng xong. Thí sinh không được dùng máy UV quá 1 giờ (nếu lâu hơn, sẽ bị yêu cầu dừng lại để nhường cho thí sinh khác). Thí sinh có thể sử dụng lại máy UV nếu máy đó rảnh rỗi. Lên kế hoạch thực hiện công việc để tránh lãng phí thời gian chờ đợi.

Time 0900-1000 1000-1100 1100-1200 1200-1300 1300-1400 Slot Free Free L R Free

L = Sinh viên bên phía trái của máy.

R = Sinh viên bên phía phải của máy.

Thí sinh được phép làm các bài thực hành theo thứ tự bất kì

Mã thí sinh VNM-1



Bài 1A

Mã thí sinh VNM-1


Các hoá chất và dụng cụ (Bài 1A).

I. Các hoá chất (chữ được in đậm là chữ ghi trên nhãn) Các mối nguy hạia Instrument check solution là dung dịch kiểm tra máy đo, có thể tích 80 cm3 chứa trong chai nhựa.

Methyl orange là dung dịch chất chỉ thị Metyl da cam 2,00.10−4 mol dm−3 có thể tích 30 cm3 chứa trong bình thuỷ tinh miệng rộng.

H301

Bromothymol blue là dung dịch chất chỉ thị Bromothymol xanh 1,00.10−3 mol dm−3 có thể tích 30 cm3 chứa trong bình thuỷ tinh miệng rộng.

H226

Methyl red là dung dịch chất chỉ thị Metyl đỏ có thể tích 10 cm3 chứa trong bình thuỷ tinh miệng rộng.

H225-H319-H371

30 cm3 HCl 1 mol dm−3 chứa trong bình nhựa. H290-H314-H335 30 cm3 NaOH 1 mol dm−3 chứa trong bình nhựa. H290-H314 solution A là dung dịch đệm A, có thể tích 110 cm3 chứa trong bình nhựa. solution X là dung dịch chưa biết X, có thể tích 50 cm3 chứa trong bình nhựa. solution Y là dung dịch chưa biết Y, có thể tích 50 cm3 chứa trong bình nhựa. solution Z là dung dịch chưa biết Z, có thể tích 50 cm3 chứa trong bình nhựa. aXem trang 34 cho các định nghĩa về kí hiệu cảnh báo sức khoẻ II. Các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

Thiết bị dùng chung Số lượng Máy đo quang phổ UV-VIS 1 máy cho 2 sinh viên

Các dụng cụ thí nghiệm cá nhân Số lượng Cốc, 25 cm3 2 Bình định mức, 25,00 cm3 9 Pipet chia vạch, 2,00 cm3 2 Ống đong chia vạch, 10,0 cm3 3 Công tơ hút 6 Đầu bóp cao su cho công tơ hút 6 Quả bóp cao su 3 van cho pipet 1 Khay đựng pipet 1 Ống nghiệm (13 x 100 mm) 6 Giá để ống nghiệm 1 Cuvet nhựa, có chiều dày 1,00 cm 1 Chai đựng chất thải, 1 dm3 1 Các nhãn để dán trong túi khoá zip. 1

Mã thí sinh VNM-1


Bài 1A 13%

a b c Tổng a1 a2 b1 b2 b3 c1 c2

Tổng 12 2 6 1 1 2 2 26 Điểm

Chiếm 13% tổng số điểm toàn bài thi thực hành

Bài 1A: Chất chỉ thị axit−bazơ và ứng dụng trong đo pH

Các chất chỉ thị axit−bazơ là các axit (hoặc bazơ) yếu, có màu của dạng axit và màu của dạng bazơ khác nhau tuỳ thuộc vào dạng tồn tại trong dung dịch là dạng axit (HIn, màu 1) hay dạng bazơ (In−, màu 2). Trong dung dịch loãng, tồn tại cân bằng sau.

HIn ⇌ H+ + In−

Khi pH của dung dịch chứa chất chỉ thị thay đổi, cân bằng trên sẽ chuyển dịch theo chiều tạo ra chất phản ứng (HIn), hoặc chất sản phẩm (In−), gây nên sự đổi màu tương ứng của dung dịch, tuỳ thuộc vào nồng độ của mỗi cấu tử có mặt. Trong dung dịch axit mạnh, chất chỉ thị tồn tại chủ yếu dưới dạng HIn (màu 1), và trong dung dịch bazơ mạnh, chất chỉ thị tồn tại chủ yếu dưới dạng In− (màu 2). Ở các giá trị pH trung gian, màu của dung dịch là tổ hợp của màu 1 (hấp thụ ở bước sóng 1) và màu 2 (hấp thụ ở bước sóng 2), tuỳ thuộc vào các lượng tương đối của HIn và In− có mặt trong dung dịch.

Bằng cách đo các giá trị độ hấp thụ quang ở hai bước sóng, các nồng độ của HIn và In− có thể được tính toán theo các phương trình sau đây.

Aλ1total = Aλ1HIn + Aλ1In-

= ε λ1HIn b[HIn] + ε λ1

In-b[In−]

Aλ2total = Aλ2 HIn + Aλ2In-

= ε λ2HIn b[HIn] + ε λ2

In-b[In−]

trong đó b là chiều dày lớp dung dịch và ε là hệ số hấp thụ mol.

Ở một giá trị pH bất kì, các lượng tương đối của HIn và In− trong dung dịch liên hệ với nhau qua hằng số phân li axit (Ka) của chất chỉ thị, như được chỉ ra trong phương trình sau đây.

𝐾! =[𝐻!][𝐼𝑛!][𝐻𝐼𝑛]

Vì thế, với giá trị pH cho trước, có thể tính được hằng số phân li axit (Ka) của chất chỉ thị nếu biết được các lượng tương đối nồng độ HIn và In− trong dung dịch.

Mã thí sinh VNM-1


Thiết lập thí nghiệm

Hướng dẫn sử dụng máy đo quang phổ

1. Thiết lập máy đo quang phổ để đo độ hấp thụ quang ở bước sóng mong muốn theo các bước trong sơ đồ sau đây.

2. Lau sạch phía bên ngoài cuvet chứa nước cất và lắp cuvet vào ngăn chứa mẫu.

3. Chỉnh độ hấp thụ quang về 0 khi tiến hành đo với nước cất.

4. Tháo cuvet ra, thay nước cất trong cuvet bằng dung dịch cần phân tích. Gõ nhẹ cuvet để loại bỏ bất kì bóng khí nào nếu có và lau phía ngoài cuvet trước khi lắp cuvet vào ngăn chứa mẫu.

5. Đọc các giá trị đo độ hấp thụ quang của mẫu.

Chú ý: Khi thay đổi bước sóng, phải chắc chắn điều chỉnh độ hấp thụ quang về 0 bằng cách đo lại với nước cất.

Spectrophotometer No.: Máy đo quang phổ Số. Sample Compartment: Ngăn chứa mẫu. Screen: Màn hình. Keypad: Bàn phím.

Spectrophotometer*No.*

Keypad*

Sample*Compartment* Screen*

Mã thí sinh VNM-1


Bước1:Ấn1

Ấnphím1trênbànphímđểchọnchếđộđoquang

Chúý:NếuMenuchínhkhônghiệnratrênMànhìnhnhưhìnhbêntrái,ấnnút[return]trênbànphím.

Bước2:Ấn1

Ấnphím1trênbànphímđểchọnchếđộđotạimộtbướcsóng.

Bước3:Thiếtlậpbướcsóng

Ấnphím[GOTOWL]trênbànphímđểthiếtlậpbướcsóng.

Ấnsốtrênbànphím.

Chúý:Vídụ,nếubướcsóngcầnchọnlà432,ấn432trênbànphím.

Ấn[ENTER]trênbànphím.

[GOTOWL]→ 432→ [ENTER]

Chúý:NếukíhiệuAbskhônghiệntrênmànhình,ấnphím[F1]trênbànphímđểchuyểnqualạigiữa%TvàAbs.

Bước4:Xácđịnhgiátrịđộhấpthụquang

Đặtcuvetchứanướcvàongănchứamẫuvàấnphím[AUTOZERO]trênbànphím

Đặtcuvetchứamẫudungdịchvàongănchứamẫuđểđođộhấpthụquang.

Lặplạicácbước3và4đểđođộhấpthụquangởbướcsóngkhác

1 Press%[1]%%Press [1] icon on the touchscreen to select Photometric mode

Note : If the main menu as shown in the left picture is not displayed on the screen, press [return] on the keypad.

2 Press%[1]%%Press [1] on the touchscreen to select Photometric single wavelength mode

3 Set%the%wavelength%Press [GOTO WL] on the keypad to set the wavelength

Press number on the keypad Note : For example, if the desired wavelength is 432 nm, press 4 3 2 on the keypad.

Press [ENTER] on the keypad

Note : If the Abs is not displayed on the screen, press [F1] on the keypad to switch between %T & Abs.��

Rinse)with)water)1)/)2)0me))

Fill)the)solu0on))around)¾))of)cuve;e)height)&)Wipe)with)paper)

4 Get%the%Absorbance%value%

Place cuvette containing water in the sample compartment and press [AUTO ZERO] on the keypad

Place cuvette containing sample solution in the sample compartment to measure the absorbance

Repeat&Step&3)4&to&measure&the&absorbance&at&another&wavelength&


































































Trángrửavớinướckhửion

Đổdungdịchvàotớikhoảng¾chiềucaocuvetvàlaubênngoàivớigiấy

Mã thí sinh VNM-1


Các thông tin chung

Trong HCl 0,1 mol dm−3, các chất chỉ thị chỉ tồn tại dưới dạng axit (HIn).

Trong NaOH 0,1 mol dm−3, các chất chỉ thị chỉ tồn tại dưới dạng bazơ (In−).

Không tính điểm với câu trả lời ghi trong bảng có khung đứt đoạn.

CHÚ Ý:

Thí sinh cần kiểm tra máy đo quang phổ trước khi sử dụng bằng cách thử đo các giá trị độ hấp thụ quang của dung dịch dùng để kiểm tra thiết bị ở hai bước sóng khác nhau, ví dụ, 430 và 620 nm.

Máy đo quang phổ Số. được sử dụng trong toàn bài thí nghiệm này.

Ghi lại các giá trị đo độ hấp thụ quang của dung dịch kiểm tra thiết bị

Độ hấp thụ quang A (tại 430 nm)

Độ hấp thụ quang A (tại 620 nm)

Giá trị đo được

________________

________________ Giá trị tham khảo 0.220 – 0.260 0.450 – 0.510

Trường hợp các giá trị đo được nằm trong khoảng các giá trị tham khảo tương ứng, thí sinh có thể tiến hành các thí nghiệm tiếp theo luôn. Nếu không, thí sinh hỏi cán bộ phòng thí nghiệm để giúp đỡ.

Phần a

Đo độ hấp thụ quang của chất chỉ thị axit−bazơ (metyl da cam) trong axit mạnh và bazơ mạnh

1. Dùng pipet lấy 1,50 cm3 dung dịch chất chỉ thị metyl da cam, methyl orange 2,00.10−4 mol dm−3 vào bình định mức 25,00 cm3, thêm 2,5 cm3 HCl 1 mol dm−3 vào bình và thêm nước cất tới vạch mức. Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang ở 470 và 520 nm.

2. Dùng pipet lấy 2,00 cm3 dung dịch chất chỉ thị metyl da cam, methyl orange 2,00.10−4 mol dm−3 vào bình định mức 25,00 cm3, thêm 2,5 cm3 NaOH 1 mol dm−3 vào bình và thêm nước cất tới vạch mức. Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang ở 470 và 520 nm.

3. Tính các hệ số hấp thụ mol ở 470 và 520 nm của các dạng axit và bazơ của metyl da cam.

Mã thí sinh VNM-1


a1) Ghi các giá trị độ hấp thụ quang của metyl da cam trong các dung dịch axit và bazơ.

(Không nhất thiết phải điền hết cả bảng.)

a2) Tính các hệ số hấp thụ mol (theo đơn vị dm3 mol−1 cm−1) của dạng axit và dạng bazơ của metyl da cam.

Ô để tính toán

metyl da cam ở dạng axit A (ở 470 nm) A (ở 520 nm) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3

Giá trị trung bình (3 chữ số sau phần thập phân)

_____________

_____________

metyl da cam ở dạng bazơ A (ở 470 nm) A (ở 520 nm) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3

Giá trị trung bình (lấy 3 chữ số sau phần thập phân)

_____________

_____________

Mã thí sinh VNM-1


Hệ số hấp thụ mol (theo đơn vị dm3 mol−1 cm−1) của metyl da cam như sau:

dạng axit (HIn) dạng bazơ (In−) metyl da cam

ε470HIn ε520

HIn ε470In- ε520

In-

____________

____________

____________

____________

Phần b

Đo độ hấp thụ quang của chất chỉ thị axit−bazơ (bromothymol xanh) trong dung dịch đệm

Bromothymol xanh là một chất chỉ thị axit−bazơ, có màu vàng khi tồn tại ở dạng axit (HIn) và có màu xanh da trời khi tồn tại ở dạng bazơ (In−). Các cực đại hấp thụ của bromothymol xanh ở dạng axit xuất hiện tại 430 nm và ở dạng bazơ xuất hiện tại 620 nm. Các hệ số hấp thụ mol của bromothymol xanh ở dạng axit là 16600 dm3 mol−1 cm−1 tại 430 nm và 0 dm3 mol−1 cm−1 tại 620 nm. Các hệ số hấp thụ mol của bromothymol xanh ở dạng bazơ là 3460 dm3 mol−1 cm−1 ở 430 nm và 38000 dm3 mol−1 cm−1 ở 620 nm.

1. Dùng pipet lấy 1,00 cm3 dung dịch chất chỉ thị bromothymol xanh, bromothymol blue 1,00.10−3 mol dm−3 vào bình định mức 25,00 cm3, định mức tới vạch bằng dung dịch A. (Chú ý: Dung dịch A là dung dịch đệm có pH = 7,00).

2. Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang ở 430 và 620 nm.

3. Tính các nồng độ của các dạng axit và dạng bazơ của dung dịch chất chỉ thị bromothymol xanh trong bình định mức.

4. Tính hằng số phân li axit của bromothymol xanh.

b1) Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang của bromothymol xanh trong dung dịch đệm.

(Không nhất thiết phải điền hết cả bảng.)

bromothymol xanh trong dung dịch đệm A (ở 430 nm) A (ở 620 nm) Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3

Giá trị trung bình (lấy 3 chữ số sau phần thập phân)

_____________

_____________

Mã thí sinh VNM-1


b2) Tính các nồng độ của các dạng axit và bazơ của chất chỉ thị bromothymol xanh trong dung dịch thu được.


Các nồng độ của dạng axit và dạng bazơ của bromothymol xanh trong dung dịch thu được như sau:

[HIn], mol dm-3 [In−], mol dm-3

___________________ (3 chữ số có nghĩa)

___________________

(3 chữ số có nghĩa)

b3) Tính hằng số phân li axit của bromothymol xanh trong thí nghiệm này.


Hằng số phân li axit của bromothymol xanh từ thí nghiệm này có giá trị như sau:

Hằng số phân li axit = (3 chữ số có nghĩa)

Mã thí sinh VNM-1


Phần c

Xác định pH của dung dịch bằng cách sử dụng chỉ thị axit−bazơ (metyl đỏ)

Metyl đỏ là một chất chỉ thị axit−bazơ có màu hồng hơi đỏ khi tồn tại dưới dạng axit (HIn) và có màu vàng khi tồn tại dưới dạng bazơ (In−). Các hệ số hấp thụ mol của metyl đỏ khi tồn tại ở dạng axit là 9810 dm3 mol−1 cm−1 ở 470 nm và 21500 dm3 mol−1 cm−1 ở 520 nm. Các hệ số hấp thụ mol của metyl đỏ khi tồn tại ở dạng bazơ là 12500 dm3 mol−1 cm−1 ở 470 nm và 1330 dm3 mol−1 cm−1 ở 520 nm. pKa của metyl đỏ là 4,95.

Chú ý: Không nhất thiết đo chính xác các thể tích dùng trong phần này, vì không gây ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả thu được.

1. Đổ dung dịch X chưa biết pH tới ¼ ống nghiệm. Thêm ba giọt metyl đỏ vào dung dịch và trộn đều. Ghi lại màu dung dịch.

2. Đổ dung dịch Y chưa biết pH tới ¼ ống nghiệm khác. Thêm ba giọt metyl đỏ vào dung dịch và trộn đều. Ghi lại màu dung dịch.

3. Đổ dung dịch Z chưa biết pH tới ¼ ống nghiệm khác. Thêm ba giọt metyl đỏ vào dung dịch và trộn đều. Ghi lại màu dung dịch.

Ghi lại sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị trong các dung dịch mẫu (không có điểm phần này)

chỉ thị Màu quan sát thấy trong mẫu X trong mẫu Y trong mẫu Z

Metyl đỏ

c1) Chọn một trong ba dung dịch, mà pH có thể được xác định bằng phương pháp đo quang phổ bằng cách sử dụng metyl đỏ làm chất chỉ thị

¨ Mẫu X ¨ Mẫu Y ¨ Mẫu Z

4. Sử dụng ống đong chia vạch để chuyển 10 cm3 dung dịch chưa biết đã chọn ở trên vào một cốc. Thêm ba giọt chất chỉ thị metyl đỏ vào dung dịch và trộn đều. Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang ở 470 và 520 nm.

5. Tính tỉ lệ nồng độ của dạng bazơ và dạng axit của metyl đỏ trong dung dịch.

6. Tính pH của dung dịch chưa biết đã chọn.

Mã thí sinh VNM-1


Ghi lại các giá trị độ hấp thụ quang của dung dịch thu được

Dung dịch chưa biết đã chọn A (ở 470 nm) A (ở 520 nm)

c2) Tính tỉ lệ nồng độ của dạng bazơ và dạng axit của chất chỉ thị metyl đỏ trong dung dịch chưa biết đã chọn và giá trị pH của dung dịch chưa biết đó.


Tỉ lệ nồng độ của dạng bazơ và dạng axit của chất chỉ thị metyl đỏ trong một dung dịch chưa biết và giá trị pH của dung dịch chưa biết như sau:

mẫu [In−]/[HIn] pH

_________________ (2 chữ số sau phần thập phân)

_____________

(2 chữ số sau phần thập phân)

Mã thí sinh VNM-1



Bài 1B

Mã thí sinh VNM-1


Hóa chất và thiết bị, dụng cụ (Task 1B) I. Hóa chất và vật liệu (Được dán nhãn như dòng chữ in đậm) Cảnh báo sức khỏea Solution A (KIO3 10.7042 g in 5.00 dm3), 60 cm3 trong chai nhựa

H272-H315-H319-H335

Solution B (dung dịch Ca(IO3)2 bão hòa), 50 cm3 trong chai nhựa

H272-H315-H319-H335

Solution C (Ca(IO3)2 bão hòa trong dung dịch KIO3 loãng chưa biết nồng độ), 50 cm3 trong chai nhựa

H272-H315-H319-H335

Dung dịch Na2S2O3 200 cm3 trong chai nhựa KI 10% (w/v), 100 cm3 trong chai nhựa H300+H330-H312-H315-H319-

H335 HCl 1 mol dm-3, 100 cm3 trong chai nhựa H290-H314-H335 Starch solution 0.1% (w/v)/hồ tinh bột, 30 cm3 trong chai thủy tinh nhỏ giọt

Distilled water, 500 cm3 nước cất trong wash bottle

Distilled water, 1000 cm3 nước chất trong gallon nhựa.

a Xem trang 34 để biết chi tiết về cảnh báo. II. Thiết bị và dụng cụ

Dụng cụ cá nhân Số lượng Cốc, 100 cm3 2 Cốc, 250 cm3 1 Bình nón, 125 cm3 9 Pipet, 5.00 cm3 2 Pipet, 10.00 cm3 1 Ống đong chia độ, 10.0 cm3 1 Ống đong chia độ, 25.0 cm3 2 Công tơ hút 1 Đầu bóp cao su cho công tơ hút 1 Phễu thủy tinh, đường kính 7.5 cm 2 Phễu nhựa, đường kính 5.5 cm 1 Giấy lọc (đựng trong túi) 3 Burette, 50.0 cm3 1 Giá Buret và kẹp 1 Giá đỡ chữ O 2

Mã thí sinh VNM-1


Bài 1B a b c Tổng a1 a2 a3 b1 b2 b3 c1 c2 c3 Tổng 1 5 1 6 1 2 6 1 3 26 Điểm

Chiếm 13% tổng số điểm

Bài 1B: Canxi iodat

Canxi iodat Ca(IO3 )2 là muối vô cơ ít tan trong nước. Cân bằng được thiết lập giữa dạng không hòa tan và dung dịch bão hòa của muối như sau:

Ca(IO3)2 (r) Ca2+(dd) + 2 IO3

- (dd)

Số liệu chuẩn độ sẽ được dùng để xác định nồng độ của ion iodat trong một dung dịch bão hòa Ca(IO3)2 và sau đó để xác định giá trị Ksp của Ca(IO3)2.

Nồng độ của ion iodat sẽ được xác định bằng phép chuẩn độ với dung dịch chuẩn natri thiosunfat (Na2S2O3), khi có mặt kali iodua (KI). Hồ tinh bột sẽ được dùng làm chất chỉ thị.

Nội dung phần a là chuẩn hóa Na2S2O3. Phần b là xác định Ksp của Ca(IO3)2. Trong phần c chất rắn Ca(IO3 )2 được hòa tan trong dung dịch KIO3 pha loãng chưa

biết nồng độ. Sau khi để yên trong 3 ngày, cân bằng cũng được thiết lập giữa muối không hòa tan và dung dịch bão hòa của muối. Nồng độ của ion iodat sẽ được xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích tương tự như trên, và sau đó được dùng để tính nồng độ của dung dịch KIO3 pha loãng.

Phần a

Chuẩn hóa dung dịch Na2S2O3

1. Rót đầy dung dịch Na2S2O3 vào buret.

2. Dùng pipet lấy 10,00 cm3 dung dịch chuẩn KIO3 (từ lọ có nhãn ghi solution A (KIO3 10.7042 g in 5,00 dm3)) vào một bình tam giác. Thêm 10 cm3 KI 10% (khối lượng/thể tích) và 10 cm3 dung dịch HCl 1 mol.dm-3 vào bình. Dung dịch chuyển sang màu nâu sẫm khi I2 được hình thành.

3. Chuẩn độ hỗn hợp thu được bằng dung dịch Na2S2O3 đến khi dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt. Thêm 2 cm3 dung dịch hồ tinh bột 0,1% (khối lượng/thể tích). Dung dịch chuyển sang màu xanh đậm. Chuẩn độ thật cẩn thận đến khi dung dịch mất màu thì dừng lại. Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.

Mã thí sinh VNM-1


a1) Cân bằng các phương trình hóa học dưới đây.

…… IO3-

(dd) + …… I-(dd) + …... H3O+

(dd) → …… I2(dd) + …… H2O(l)

……I2 (dd) + …… S2O32-

(dd) → …… I-(dd) + …… S4O6

2-(dd)

a2) Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.

(Thí sinh không cần phải điền toàn bộ bảng)

Phép chuẩn độ thứ

1 2 3 Thể tích của dung dịch Na2S2O3 đọc được trên buret trước khi chuẩn độ, cm3

Thể tích của dung dịch Na2S2O3 đọc được trên buret khi dừng chuẩn độ, cm3

Thể tích của Na2S2O3 đã dùng, cm3

Thể tích trung bình, cm3 ; V1 =

a3) Tính nồng độ của dung dịch Na2S2O3.

Nồng độ của Na2S2O3, mol.dm-3: (kết quả ghi với 4 chữ số sau dấu phảy)

(Nếu thí sinh không tính được nồng độ Na2S2O3, hãy sử dụng nồng độ 0,0700 mol.dm-3 để tính tiếp.)

Mã thí sinh VNM-1


Phần b

Xác định Ksp của Ca(IO3)2

1. Thí sinh được cung cấp nước lọc của dung dịch bão hòa Ca(IO3)2 (có nhãn solution B).

2. Dùng pipet lấy 5,00 cm3 nước lọc (dung dịch B) vào một bình tam giác. Thêm 10 cm3 dung dịch KI 10% (khối lượng/thể tích) và 10 cm3 HCl 1 mol.dm-3 vào bình.

3. Chuẩn độ hỗn hợp thu được bằng dung dịch Na2S2O3 đến khi dung dịch có màu vàng nhạt. Thêm 2 cm3 dung dịch hồ tinh bột 0,1% (khối lượng/thể tích). Dung dịch chuyển sang màu xanh đậm. Chuẩn độ cẩn thận cho đến khi dung dịch mất màu thì dừng lại. Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.

b1) Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.







b2) Tính nồng độ của IO3- trong dung dịch B.

Nồng độ của IO3-, mol.dm-3: (Ghi kết quả với 4 chữ số sau dấu phảy)

Mã thí sinh VNM-1


b3) Tính giá trị Ksp của Ca(IO3)2.

Ksp của Ca(IO3)2= (ghi kết quả với 3 chữ số có nghĩa)

(Nếu thí sinh không tính được Ksp, hãy sử dụng giá trị 7x10 -7 để tính tiếp.)

Phần c

Xác định nồng độ của dung dịch KIO3 pha loãng chưa biết.

1. Thí sinh được cung cấp nước lọc của dung dịch bão hoà Ca(IO3)2 đã được hòa tan trong KIO3 pha loãng chưa biết (có nhãn solution C).

2. Dùng pipet lấy 5,00 cm3 nước lọc (dung dịch C) vào một bình tam giác. Thêm 10 cm3 dung dịch KI 10% (khối lượng/thể tích) và 10 cm3 HCl 1 mol.dm-3 vào bình.

3. Chuẩn độ hỗn hợp bằng dung dịch Na2S2O3 đến khi dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt. Thêm 2 cm3 dung dịch hồ tinh bột 0,1% (khối lượng/thể tích). Dung dịch chuyển sang màu xanh đậm. Chuẩn độ cẩn thận đến khi dung dịch mất màu thì dừng lại. Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.

Mã thí sinh VNM-1


c1) Ghi thể tích của dung dịch Na2S2O3.







c2) Tính nồng độ của IO3- trong dung dịch C.

Nồng độ của IO3-, mol.dm-3: (ghi kết quả với 4 chữ số sau dấu phảy)

Mã thí sinh VNM-1


c3) Tính nồng độ của mẫu KIO3 pha loãng chưa biết

Nồng độ của KIO3, mol.dm-3: (ghi kết quả với 4 chữ số sau dấu phảy)

Mã thí sinh VNM-1



Bài 2

Mã thí sinh VNM-1


Hóa chất và dụng cụ (Bài thực hành số 2).

I. Hóa chất và nguyên liệu

Hóa chất Ghi trên nhãn Cảnh báo an toàn a

3-Pentanon (Khối lượng phân tử 86,13); khoảng 0,86 gb đựng trọng lọ A H225-H319-H335-H336

p-clorobenzanđehit (khối lượng phân tử 140,57); khoảng 3,5 gc đựng trọng lọ B H302-H315-H319-H335

Etanol, 200 cm3 đựng trong chai Ethanol H225-H319

Dung dịch NaOH 2 mol dm-3 trong nước (ghi trên nhãn 2N NaOH), 25 cm3 đựng trong chai

2N NaOH H290-H314

a Xem trang 34 về cảnh báo nguy hiểm b Cần tiến hành cân tổng khối lượng của lọ và 3-pentanon ngay trước khi dùng. Khối lượng chất được tính chính xác dựa theo các giá trị ghi trên nhãn. c Giá trị chính xác được ghi trên nhãn.

Mã thí sinh VNM-1


II. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Thiết bị dùng chung Số lượng Cân Mỗi phòng 12 chiếc Máy lọc hút chân không sử dụng bơm nước Mỗi bàn 2 chiếc Thùng xốp đựng đá Mỗi dãy một thùng (Có thể yêu cầu thêm)

Dụng cụ dùng riêng Số lượng Máy khuấy từ gia nhiệt có đầu dò nhiệt độ 1 Giá đỡ 1 Kẹp bình cầu và sinh hàn 2 Bình cầu đáy tròn 100-cm3 1 Ống đong, 25 cm3 1 Ống đong, 50 cm3 1 Sinh hàn không khí 1 Chậu thuỷ tinh, 250 cm3 1 Bình tam giác, 125 cm3 2 Bình lọc hút, 250 cm3 1 Phễu lọc Buchner, 25 cm3 1 Mặt kính đồng hồ 1 Công tơ hút (Dùng để nhỏ giọt) 5 Đầu bóp cao su cho công tơ hút 2 Vòng đệm cao su sử dụng để lọc hút 1 Vòng đệm cao su đỡ bình cầu 1 Con từ 1 Giấy lọc 3 (Ba tờ trong một túi zipbag) Thìa nhỏ lấy chất 1 Đũa khuấy thủy tinh 1 Kẹp nhíp dài 1 Kẹp nhựa để giữ bình cầu với sinh hàn 1 Chai (Chứa EtOH) 1 (Có thể yêu cầu thêm) Găng tay bảo hộ bằng nhựa nitrile 2 (Có thể đổi kích cỡ nếu không vừa tay) Khăn 2 Ghim kẹp giấy 1 “Bình đựng chất thải cho bài thực hành số 2”, chai thuỷ tinh 500 cm3

1

Lọ có ghi “Mã thí sinh” đựng sản phẩm giao nộp

1

Kính bảo hộ 1

Mã thí sinh VNM-1


Bài thực hành số 2

a b Điểm tổng

a1 a2 a3 b1

Tổng 2 2 2 18 24

Điểm bài làm

Chiếm 14% Điểm toàn bài thi

Bài thực hành số 2: Xây dụng bộ khung cacbon

Cấu trúc cơ bản của hợp chất hữu cơ dựa trên bộ khung cabon-cabon. Sự hình thành liên kết cabon-cabon có vai trò quan trọng để tạo nên cấu trúc phức tạp từ các nguyên liệu đầu đơn giản. Do đó, tổng hợp hữu cơ trên cơ sở tạo liên kết cabon-cabon đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu. Trong bài thực hành này, thực hiện chuyển hóa các hợp chất p-chlorobenzanđehit và 3-pentanon thành hợp chất có cấu trúc phức tạp hơn.

Các chú ý quan trọng:

• Không bị trừ điểm nếu xin bổ sung thêm etanol.

• Tất cả giá trị khối lượng cân phải được giám thị xác nhận. Giám thị phải k í vào bài làm của thí sinh để làm cơ sở đánh giá cho điểm. Không cho điểm các giá trị thiếu chữ kí của giám thị.

• Tổng điểm phần này là 18 được đánh giá dựa vào khối lượng và chất lượng của sản phẩm giao nộp. Không cho điểm phần này nếu không nộp sản phẩm.

• Phổ 1H-NMR và điểm chảy được giám khảo xác định để đánh giá chất lượng của sản phẩm giao nộp.

Phần a

1. Lấy lọ mẫu chứa 3-pentanon (A) (Kí hiệu Axxx, Ví dụ: A305) và tháo gỡ màng bọc parafilm. Cân khối lượng lọ mẫu có cả nút. Ghi khối lượng vào tờ bài làm của câu hỏi a1.

2. Lắp bộ đun cách thủy bằng cách đổ nước vào chậu thuỷ tinh 250 cm3 và đun nóng đến 55±2°C. Cho ghim giấy vào chậu thuỷ tinh này, nhiệt được phân bố đều do chuyển động của ghim giấy.

3. Cho con từ vào bình cầu đáy tròn 100-cm3. Cho 3-pentanon đã được giám thị xác nhận khối lượng (có nhãn là A) và p-clorobenzandehit (có nhãn là B) vào bình cầu. Đổ thêm 50 cm3 etanol vào hỗn hợp và khuấy đến khi hỗn hợp tan hết.

Mã thí sinh VNM-1


4. Dùng ống đong lấy 15 cm3 dung dịch NaOH 2 mol dm-3 (có nhãn là 2N NaOH) và đổ vào hỗn hợp phản ứng. Thật cẩn thận, không để dung dịch NaOH dính vào cổ trong của bình cầu.

5. Lắp bộ phản ứng theo chỉ dẫn trên hình 1. Bình phản ứng được nhúng trong chậu thuỷ tinh có nước và duy trì nhiệt độ của nước là 55±2°C. Lắp sinh hàn không khí vào bình cầu có sử dụng kẹp nối bằng nhựa màu xanh giữa cổ bình cầu và sinh hàn (Plastic joint clips). Hỗn hợp phản ứng được khuấy thêm 30 phút trong chậu nước thuỷ tinh.

Hình 1: Lắp bộ phản ứng cách thủy.

6. Tháo bình phản ứng khỏi chậu thuỷ tinh cách thủy. (Rất cẩn thận! Bình cầu nóng.) Đặt bình cầu lên vòng đệm bình cầu bằng cao su.

7. (Thao tác quan trọng) Bỏ đầu dò nhiệt độ của khuấy từ để tránh quá nhiệt trong các thao tác kết tinh lại. Sau khi bỏ đầu dò nhiệt độ thì thông báo để giám thị kiểm tra và nộp đầu dò nhiệt độ cho giám thị.

8. Đổ nước nóng đi và cho đá lạnh vào chậu thuỷ tinh 250 cm3, thêm một lượng nhỏ nước. Đặt bình cầu vào chậu chậu thuỷ tinh chứa đá để làm lạnh hỗn hợp phản ứng. Chất rắn sẽ được hình thành. (Gợi ý: Nếu không thấy kết tủa xuất hiện trong vòng 5 phút thì sử dụng đũa khuấy thủy tinh cọ vào thành bình cầu. Thao tác này nhằm tạo mầm kết tủa.)

9. Giữ hỗn hợp trong điều kiện lạnh thêm 20 phút để kết tủa hoàn toàn.

10. Lắp bộ lọc theo chỉ dẫn trên (hình 2). Nối bình lọc hút vào máy lọc hút chân không sử dụng bơm nước. Lắp phễu lọc Buchner qua vòng đệm cao su vào bình lọc hút. Đặt giấy lọc vào chính giữa phễu lọc Buchner. Lọc kết tủa qua bộ lọc hút và rửa bằng một

Mã thí sinh VNM-1


lượng rất ít etanol đã được làm lạnh. Giữ máy lọc hoạt động để hút khí qua kết tủa trong 2-3 phút làm cho sản phẩm được khô.

Hình 2: Cách lắp bộ lọc hút chân không

11. Ngắt bơm hút chân không (trước khi tắt máy bơm nước). Mang các dụng cụ về chỗ và giữ sạch sẽ khu vực làm chung. Thu kết tủa thô trên giấy lọc và chuyển sang bình tam giác. Chú ý không cạo giấy quá mạnh sẽ dẫn đến sản phẩm bị lẫn tạp chất là mẩu giấy nhỏ. Thí sinh có thể sử dụng etanol để rửa phễu lọc Buchner.

12. Lấy etanol vào bình tam giác khác và đun nóng nhẹ trên khuấy từ. (Thí sinh có thể đặt nhiệt độ khuấy từ 100-120°C). Trước khi đun, đảm bảo chắc chắn đầu dò nhiệt độ được bỏ ra khỏi khuấy từ.

13. Kết tinh lại sản phẩm bằng etanol nóng. Thí sinh có thể tham khảo quy trình sau. Thêm lượng nhỏ etanol nóng vào bình chứa sản phẩm thô và khuấy lắc. Tiếp tục thêm etanol nóng (Khuấy lắc sau mỗi lần thêm) đến khi chất rắn tan hoàn toàn. Trong suốt quá trình hòa tan, bình được giữ nóng bằng cách đặt lên đĩa gia nhiệt của khuấy từ. Cẩn thận với bình nóng. Thí sinh có thể sử dụng giấy hoặc khăn lau để quấn bình khi cầm. Khi quá trình hòa tan hoàn toàn, để yên hỗn hợp trong bình trên mặt bàn, hỗn hợp được làm nguội về nhiệt độ phòng. Nếu không thấy xuất hiện kết tủa thì sử dụng đũa khuấy thủy tinh cọ vào thành bình để tạo mầm tinh thể. Làm lạnh bình bằng đá lạnh để kết tủa được hoàn toàn.

14. Lọc thu sản phẩm tinh khiết qua bộ lọc hút chân không (Tham khảo các bước tiến hành giống giai đoạn thứ 10) và rửa sản phẩm bằng một lượng rất ít etanol đã được

Mã thí sinh VNM-1


làm lạnh. Giữ máy lọc hoạt động để hút khí qua kết tủa trong 2-3 phút. Tháo bơm chân không. Để khô sản phẩm tinh khiết bằng cách đặt trên bàn ít nhất 15 phút.

15. Cân lọ đựng sản phẩm (Không có nút) đã được dán mã thí sinh của mình. Đọc giá trị và điền vào bài làm của câu hỏi a1.

16. Chuyển sản phẩm tinh khiết vào lọ đựng mẫu đã được cân khối lượng trước. Xác định giá trị khối lượng sản phẩm tinh khiết và phải ghi vào tờ bài làm của câu hỏi a1.

17. Điền các thông tin vào nhãn của lọ đựng sản phẩm. Đặt lọ chứa sản phẩm lên bàn. Giám thị sẽ đến thu lọ sản phẩm và k í vào tờ bài làm trong câu hỏi b sau “Lệnh dừng”. Thí sinh phải kí vào tờ làm bài của câu hỏi b. Cả giám thị và thí sinh đều phải kí và đặt lọ đựng mẫu vào túi zip bag và nộp để chấm điểm.

Các vật sau thí sinh nên để trên bàn của mình: • Bài làm (tập bài này) được đặt trong phong bì thi. • Lọ dựng mẫu có nhãn “Mã thí sinh” đã điền đủ thông tin

Mã thí sinh VNM-1


Giám thị sẽ dán nhãn khi phát mẫu:

Axxx (Ví dụ: A567) = Mã của lọ đựng 3-pentanon

Bì (có nút): Khối lượng (lọ + nhãn + nút) trước khi thêm 3-pentanon

Bxxx (Ví dụ: B567) = Mã của lọ đựng p-clorobenzanđehit

Khối lượng tinh: Khối lượng của p-clorobenzanđehit

a1) Sử dụng các thông tin đã được cho trên nhãn bên trên, thí sinh tính toán các giá trị thực nghiệm của mình. Ghi lại các kết quả tính toán vào bảng sau:

Khối lượng của 3-pentanon và lọ được phát (Phải cân cả nút) = ________________

*Chữ kí của giám thị là yêu cầu bắt buộc để chấm điểm

Khối lượng của 3-pentanon = _____________________________

Khối lượng của p-clorobenzandehit (Chép lại trên nhãn): __________________

Khối lượng của vỏ lọ chưa chứa sản phẩm (Không chứa nút): ________________


Khối lượng của lọ đã đựng sản phẩm đã kết tinh lại (Không chứa nút): _________


Khối lượng của sản phẩm đã kết tinh lại:_____________________

Mã thí sinh VNM-1


a2) Vẽ cấu tạo 4 sản phẩm chứa vòng thơm có thể được tạo thành trong quá trình phản ứng. Không cần quan tâm đến hóa lập thể.

Mã thí sinh VNM-1


a3) Cho phổ 1H-NMR của sản phẩm sau được đo trên máy 400MHz (trong dung môi CDCl3), vẽ cấu tạo của sản phẩm này.

Đường tích phân được gán cho tất cả các proton trong phân tử.

H2OCHCl3TMS

Tần số

Đường tích phân 8 22

22

62

Mã thí sinh VNM-1


Phần b

b1) Sản phẩm của thí sinh sẽ được kiểm tra và cho điểm dựa theo hiệu suất và độ tinh khiết. Cung cấp các thông tin về sản phẩm thí sinh giao nộp.

Trạng thái: Chất rắn Chất lỏng

Chữ k í của giám thị: ___________________________(Kí khi nộp bài)

Chữ kí của thí sinh: _____________________________ (Kí khi nộp bài)

Mã thí sinh VNM-1


Cảnh báo nguy hiểm

H225 Chất lỏng dễ cháy và bay hơi

H272 Có thể làm tăng sự cháy; Chất oxi hóa

H290 Có thể gây ăn mòn kim loại

H300 Gây chết người theo đường miệng

H301 Gây độc theo đường miệng

H302 Có hại theo đường miệng

H314 Gây tổn hại cho da và mắt

H315 Gây dị ứng da

H319 Gây dị ứng mắt

H330 Gây chết người theo đường hô hấp

H335 Gây kích ứng hô hấp

H336 Gây buồn ngủ và chóng mặt

H371 Gây hại cho các nội quan

Mã thí sinh VNM-1


Độ chuyển dịch hóa học trên phổ 1H NMR

Loại hiđro (R=Alkyl, Ar=Aryl)

Độ chuyển dịch hóa học (ppm) Loại hiđro

(R=Alkyl, Ar=Aryl) Độ chuyển dịch hóa học (ppm)

(CH3)4Si 0 (Định nghĩa)

RCH3 0.9 RCH=O 9.5-10.1

RCH2R 1.2-1.4 RCOOH' 10-13

R3CH 1.4-1.7 RCOCH3 2.1-2.3

RCH2I 3.2-3.3 RCOCH2R 2.2-2.6

RCH2Br 3.4-3.5 RCOOCH3 3.7-3.9

RCH2Cl 3.6-3.8 RCOOCH2R 4.1-4.7

RCH2F 4.4-4.5 R2C=CRCHR2 1.6-2.6

RCH2NH2 2.3-2.9 R2C=CH2 4.6-5.0

RCH2OH 3.4-4.0 R2C=CHR 5.0-5.7

RCH2OR 3.3-4.0 RC≡CH 2.0-3.0

RCH2CH2OR 1.5-1.6 ArCH3 2.2-2.5

R2NH 0.5-5.0 ArCH2R 2.3-2.8

ROH 0.5-6.0 ArH 6.5-8.5

Mã thí sinh VNM-1


Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Documents

Bài thi thực hành - ICHO 2017 · Mã thí sinh VNM-1 Bài thi thực hành (Bản tiếng Việt chính thức), IChO lần thứ 49 năm 2017 tại Thái Lan 6 Bài 1A 13% a