Kỳ thi olympic hóa học quốc tế lần thứ 32 copenhagen – đan mạch

ân lập thể của Shikonin có cùng nhiệt độ nóng chảy không?
Đây là một phần trong qúa trình tổng hợp Shikonin:
Viết công thức cấu tạo A.
Gọi tên A.
Viết công thức cấu tạo C
Lượng lớn những hợp chất tương tự Shikonin được tổng hợp để nhận được các chất có hiệu lực hơn. Một chuỗi phản ứng được dẫn ra dưới đây
Viết công thức cấu tạo của E.
E có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể.
Một cách khác để điều chế những dẫn xuất có ích của Shikonin là:
Viết công thức cấu tạo F.
Viết công thức cấu tạo G.
BÀI 2: CẦU NỐI GIỮA ĐAN MẠCH VÀ THỤY ĐIỂN:
Vào ngày 1-7 năm 2000, đường hầm và cầu nối giữa Đan Mạch và Thụy Điển chính thức được mở cửa. Nó bao gồm một đường hầm từ Copenhagen đến một hòn đảo nhân tạo và một chisc cầu từ hòn đảo đó đến Malmo ở Thụy Điển. Vật liệu chính dung để xây dựng là thép và bêtông. Bài này sẽ đề cập đến việc sản xuất và thoái hóa của từng vật liệu.
Bêtông được hình thành từ một hộn hợp của ximăng, nước, cát và đá nhỏ. Ximăng chứa chủ yếu canxi silicat và canxi aluminat được sinh ra bằng cách đun nóng và nghiền nhỏ hỗn hợp đất sét và đá vôi. Bước tiếp theo trong việc sản xuất ximăng là thêm một lượng nhỏ thạch cao CaSO4.2H2O để làm tăng cường độ cứng của bêtông. Bước cuối cùng ta nâng nhiệt độ lên nhưng có thể nhận được sản phẩm không mong muốn hemihydrat CaSO4.0,5H2O theo phản ứng:
CaSO4.2H2O(r) → CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O
Các gía trị nhiệt động cho ở bảng sau: (biết p = 1,00bar)
 ∆Hosinh(kJ/mol) So(J.K-1.mol-1).
CaSO4.2H2O9(r) -2021,0	 194,0
CaSO4.0,5H2O(r) -1575,0	 130,5
H2O(h) -24,1,8	 188,6
R = 8,314J.mol-1K-1 = 0,08314bar.mol-1.K-1.
0oC = 273,15K
2.1. Tính ∆Ho (kJ) cho phản ứng chuyển 1,00kg CaSO4.2H2O(r) thành CaSO4.0,5H2O(r). Phản ứng này thu nhiệt hay tỏa nhiệt?
2.2. Tính áp suất cân bằng (bar) của hơi nước trong bình kín chứa CaSO4.2H2O(r), CaSO4.0,5H2O(r) và H2O(h) ở 25oC.
2.3. Tính nhiệt độ để p(H2O)(cb) = 1,00 bar trong hệ ở câu 2.2. Giả sử ∆Ho và ∆So là hằng số.
Ăn mòn kim loại thường đi kèm với các phản ứng điện hóa. Việc ăn mòn rỉ sắt trên bề mặt cũng theo cơ chế này. Phản ứng điện cực ban đầu thường là:
Fe(r) → Fe2+(aq) + 2e
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-(aq)
Tế bào điện hóa ứng với các phản ứng trên được biểu diễn như sau (t=25oC): Fe(r)│Fe2+(aq)║OH-(aq), O2(k)│Pt(r).
Thế chuẩn ở 25oC:
Fe2+(aq) + 2e → Fe(r) Eo = 0,44V.
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-(aq) Eo = 0,40V.
Cho biết:
RTln10/F = 0,05916V (ở 25oC).
F = 96485C.mol-1.
2.4. Tính Eo của phản ứng ở 25oC.
2.5. Viết phản ứng xảy ra ở hai nửa pin và toàn bộ phản ứng.
2.6. Tính K của phản ứng.
2.7. Phản ứng xảy ra trong 24 giờ và I = 0,12A. Tính khối lượng Fe chuyển thành Fe2+ sau 24 giờ. Biết oxy và nước dư.
2.8. Tính E của phản ứng biết:
[Fe2+] = 0,015M; pHnửa pin phải = 9,00, p(O2) = 0,700bar.
BÀI 3: HÓA SINH VÔ CƠ.
Phức vuông phẳng cis-diaminodicloroplatin (II) là một dược phẩm quan trọng để điều trị ung thư.
3.1. Viết các đồng phân cis và trans của phức.
Một số ion cũng có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2.
3.2. Viết tất cả công thức có thể có của ion trên nhưng phải thỏa mãn các điều kiện sau:
Có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2.
Anion và cation phải được viết rõ và tất cả phải có cấu trúc vuông phẳng.
Anion và cation phải thể hiện được sự tồn tại của mỗi phức platin (II) riêng biệt của mỗi hợp chất.
3.3. Lớp 5d của platin có bao nhiêu electron?
Sự tách mức năng lượng trong giản đồ năng lượng obitan d của phức vuông phẳng liên quan đến phức bát diện do lien kết kim loại – ligand: Nếu các ligand nằm trên trục z biến mất mà liên kết kim loại – ligand với các ligand nằm trên trục x và y trở nên mạnh hơn.
3.4. Trong số 5 obitan 5d của platin, trong phức Pt vuông phẳng thì obitan nào có mức năng lượng cao nhất.
Transferin (Tf) - một loại huyết thanh - là một đơn protein có chức năng chính là tham gia qúa trình vận chuyển sắt (III) trong cơ thể người. Mỗi phân tử transferin có thể vận chuyển hai ion Fe3+ theo phản ứng:
FeIII + Tf ® (FeIII)Tf 	K1 = 4,7.1020M-1.
FeIII + (FeIII)Tf ® (FeIII)2Tf K2 = 2,4.1019M-1.
Ở phân tử (FeIII)2Tf 2 ion Fe3+ lien kết tương tự nhau nhưng không ở cùng một phía và 2 phân tử sắt monotransferin (FeIII)Tf có thể được biểu thị bằng {FeIII.Tf} và {Tf.FeIII}. Biết K = [{Tf.FeIII}].[{FeIII.Tf}] = 5,9.
Tính gía trị của K’1 = [{FeIII.Tf}].[FeIII]-1. [Tf]-1 và K”1=[{Tf.FeIII}].[FeIII]-1. [Tf]-1.
Tính giá trị của K’2 = [(FeIII)2Tf].[FeIII]-1.[{FeIII.Tf}]-1 và K”2=[(FeIII)2Tf].[FeIII]-1.[{Tf.FeIII}]-1.
Liên kết giữa sắt (III) ở mỗi phía của liên kết được bao quanh bởi 6 nguyên tử nhận từ các ligand khác nhau. Theo cách này, 2 nguyên tử oxy của anion CO32- phối trí với kim loại và mỗi aminoaxit ở cấu trúc bậc 1 của protein là: 1 Aspartic, 1 Histidin, 2 Tyrosin cùng phối trí với sắt (III).
Có bao nhiêu nguyên tử oxy xung quanh một ion sắt (III) trong transferin.
BÀI 4: MỘT HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN:
Hợp chất thiên nhiên A chứa C, H, O có % mỗi nguyên tố theo khối lượng như sau: C: 63,2%; H: 5,3%; O: 31,5%.
Phổ khối của A:
4.1. Xác định công thức nguyên của A.
4.2. Viết công thức phân tử chất A.
Dung dịch chất A trong ete được lắc với dung dịch NaOH trong ete. Sau phản ứng thấy A không còn trong ete. Lại lắc kỹ dung dịch A trong ete với dung dịch NaHCO3 rồi để yên thấy A vẫn còn trong ete.
4.3. A có thể có những nhóm chức nào?
A phản ứng được với thuốc thử Tollens.
4.4. A có nhóm chức nào?
Phổ HNMR của A ghi ở tần số 300MHz cho ở hình sau (dung môi CDCl3). Cho vạch ở 7,27ppm và 3 vạch đơn ở 3,9; 6,3 và 9,8ppm.
Hình sau là sự cụ thể hóa hình phổ trong khu vực từ 6,9 đến 7,6ppm:
 Tín hiệu ở 6,3ppm mất đi khi nhỏ D2O vào:
4.5. Thông tin nào sau đây đúng: 
+ Trao đổi liên kết giữa C và H.
+ Trao đổi liên kết giữa O và H.
+ Hiệu ứng pha loãng.
+ Sự thủy phân.
Khi them CDCl3 thì vạch này xuất hiện ở tín hiệu thấp hơn.
4.6. Thông tin nào sau đây đúng:
+ Tăng mức độ liên kết hydro.
+ Giảm mức độ liên kết hydro.
+ Có liên kết hydro liên phân tử.
+ Có liên kết hydro nội phân tử.
+ Không có liên kết hydro.
4.7. Viết 4 công thức cấu tạo có thể có của A.
4.8. Mảnh nào biến mất tại pic có khối lượng 137 và 123.
4.9. Hai trong số 4 đồng phân đã viết có pKa thấp hơn hai đồng phân còn lại. Xác định chúng. 
BÀI 5: PROTEIN VÀ ADN
ADN được tổ hợp từ 2’-deoxy-nucleotit chứa Adenin (A), Guanin (G), Xitozin (X) và Timin (T). Khối lượng mol của 2’-deoxy-nucleotit-5’-triphotphat cho ở bảng 2:
dATP
487g/mol
dGTP
503
dXTP
464
dTTP
478
5.1. Tính khối lượng của hai chuỗi ADN chứa 1000 cặp bazơ theo nguyên tắc bổ sung.
ADN này có thể được phân lập và nhân bản bằng phương pháp PCR (Polymerase chain reaction). Nhiều enzym polime hóa nhiều lần số phân tử ADN đặc trưng trong một chu trình kín. Dưới những điều kiện thích hợp hai mạch ADN lại được nhân đôi sau mỗi chu trình.
Sử dụng phương pháp PCR tiến hành 30 chu trình kín bắt đầu từ 1 phân tử chứa 2 dải ADN song song (dải đã cho ở câu 5.1).
Tính khối lượng phân tử trung bình của phân tử ADN sau 30 chu trình kín.
Vius bacteria-T4 hay enzym kinaza polinucleotit xúc tác cho qúa trình vận chuyển mạch photphat cuối cùng của ATP (γ-orthophotphat) thành 5’-hydroxy cuối mạch của ribo và poliribo nucleotit:
PNK thường được sử dụng để đánh dấu phân tử ADN. Nội dung của phương pháp này là việc thay thế nguyên tử γ-P ở ngoài cùng bằng đồng vị 32P. Tính được lượng 32P ta sẽ tính được lượng ADN.
10μL dung dịch chứa 2 dải ADN song song được đánh dấu 100% bởi [γ-32P]ATP bằng PNK. 37 ngày sau, độ phóng xạ của [γ-32P]ATP là 10Ci/mmol hày 370.109 Bq/mmol. Biết 32P có chu kỳ bán rã T=14,2 ngày và trong qúa trình này thì P phóng xạ β. Bây giờ mảnh ADN đánh dấu phân rã β 40000 lần/s.
Tính nồng độ của dung dịch ADN.
Ở một thí nghiệm khác. PNK được ủ với [γ-32P]ATP và 1 dải ADN, phản ứng có thể được giám sát bằng cách phân lập ADN đánh dấu và đo hàm lượng phóng xạ β.
Sử dụng phương pháp trên đã tính được lượng ADN trong 1mL hỗn hợp trên là 9nmol. PNK có hằng số xúc tác (số luân chuyển) là 0,05s-1 và MPNK=34620g/mol.
Tính nồng độ PNK trong hỗn hợp thí nghiệm.
Aminoaxit thơm Tryptopan, tyrosin và phenyalanin hấp thụ ánh sang UV ở bước song giữa 240 và 300nm.
Trong phân tử protein có chứa vài aminoaxit thơm thì tổng hệ số tắt phân tử ε của aminoaxit thơm và protein thì bằng nhau.
Hệ số tắt mol của aminoaxit ở 280nm đối với tyrosin, tryptopan và phenylalanin lần lượt là 14000M-1cm-1; 5600M-1cm-1 và 5M-1cm-1. Hệ số hấp thụ của 10μM dung dịch PNK là 0,644 ở 280nm và độ dày của cuvet là 1,00cm. Trong PNK có 14 phân tử tyrosin và 2 phân tử phenylalanin.
Tính số phân tử tryptopan không tham gia hấp thụ trong phân tử PNK.
BÀI 6: NƯỚC CỨNG.
Ở Đan Mạch phần dưới mặt đất chứa chủ yếu là đá vôi. Nó tiếp xúc với nước ngầm chứa CO2 nên một số phân tử CaCO3 chuyển thành Ca(OH)2. Kết qủa là nước ngầm trở thành nước cứng và khi sử dụng nó thì Ca(HCO3)2 sẽ gây ra kết tủa CaCO3.
Cacbon dioxit CO2 là axit 2 nấc trong dung dịch.Gía trị pKa ở OoC là:
CO2(aq) + H2O(l) ⇌ HCO3-(aq) + H+(aq) 	pKa1=6,630
HCO3-(aq) ⇌ CO32-(aq) + H+(aq) 	 	pKa2=10,640
Thể tích chất lỏng phụ thuộc vào sự hòa tan CO2 có thể bỏ qua trong toàn bài toán. Nhiệt độ xác định là OoC.
6.1. Nồng độ tổng cộng của CO2 trong nước nằm cân bằng với CO2 trong không khí quyển ở áp suất p=1,00bar là 0,0752M. Tính thể tích CO2 có thể hoà tan được trong một lít nước. 
Biết R=8,314J.mol1.K1=0,08314bar.L.mol-1K-1.
Tính nồng độ cân bằng của ion H+ và [CO2] trong nước bão hòa CO2 bên ngoài với áp suất p=1,00bar.
Tính nồng độ cân bằng của ion H+ trong dung dịch NaHCO3 0,0100M bão hòa CO2 bên ngoài với áp suất p=1,00bar.
Tính nồng độ cân bằng của ion H+ trong dụng dịch Na2CO3 0,0100M bão hòa CO2 bên ngoài với áp suất p=1,00bar.
Độ tan của CaCO3 trong nước ở OoC là 0,0012g/100mL. Tính nồng độ ion Ca2+ trong dung dịch bão hòa CaCO3 trong nước.
Nước cứng ngầm ở Đan Mạch được hình thành khi nước tiếp xúc với đá vôi và ở lớp đất dưới mặt. Đá vôi phản ứng với CO2 tan trong nước theo cân bằng:
CaCO3(r) + CO2(aq) + H2O(l) → Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq)
Ở OoC thì K=10-4,25M2
Tính nồng độ cân bằng của ion canxi trong nước trong p