OfficialEnglish version

HÓA HỌC: NGHỆ THUẬT, KHOA HỌC VÀ NHỮNG BẤT NGỜ THÚ VỊ
BÀI THI LÝ THUYẾT NGÀY 20 THÁNG 7, 2007

Bản dịch tiếng Anh sẽ được phát khi có yêu cầu

-
Các em chỉ có thể vào phòng vệ sinh khi được sự cho phép của giám thị

-
Sau khi kết thúc bài thi thì hãy cho tất cả các tài liệu bao gồm đề thi và phiếu trả
lời vào phong bì và dán kín lại.

-
Ngồi yên tại chỗ cho đến khi được phép ra khỏi phòng thi.

OfficialEnglish version

Các hằng số và công thức hữu ích
Hằng số khí

R = 8.314 J.K
–1
.
mol
–1

Hằng số Avogadro N
A

= 6.022·10
23

mol


2

Năng lượng Gibbs ở một pha ngưng
tụ ở áp suất pG = pV + const

Áp suất nội gây ra bởi sức căng bề mặt
∆P
in

= 2σ / r

Mối tương quan giữa hằng số cân bằng
và biến thiên năng lượng Gibbs

RTlnK = -∆
r
G
o

Năng lượng Gibbs khi đẳng nhiệt

∆
G

=


Phương trình Arrhenius

Áp suất thẩm thấu của dung dịch

p
= cRT

Định luật Lambert – Beer
V(hình trụ) = πr
2
h

S(hình cầu) = 4πr
2V(hình cầu) =
3
3
4
r
π
được quan sát thấy trong các tiểu phân phức tạp có liên kết hydro (DNA, protein, etc.).
Propandial (malonandehit) là một trong số những phân tử đơn giản nhất có thể xảy ra sự chuyển
proton nội phân tử.

1.1.1
Viết công thức cấu tạo của propandial và cấu trúc hai đồng phân của nó mà có thể tồn
tại trong một cân bằng với propandiall.1.1.2
Trong nước thì propandial là một axit yếu, độ mạnh của nó có thể so sánh được với axit
axetic.etic acid. Xác định nguyên tử hydro có tính axit. Giả thích tính axit của nó (chọn một
câu trả lời đúng trong phiếu trả lời)Giản đồ dưới đây biểu thị sự biến thiên năng lượng của bước chuyển proton nội phân tử (biểu
thị sự phụ thuộc giữa năng lượng vào khoảng cách chuyển động của proton (nm)). Đường
cong năng lượng có dạng giếng đôi (double-well)

Vẽ cấu trúc ứng với hai điểm cực tiểu của đường cong.Một proton sẽ bị bất định xứ giữa hai nguyên tử và dao động giữa hai cực tiểu
L
và
R
với tần số
góc là

= 6.48

10
11

s
–1
. Xác suất tìm thấy một proton phụ thuộc thời gian cho ở phương trình:
với hàm sóng
bên phải:

Ψ

L

(
x

L
Ψ
R

-
0,
06
-0,
04
-0,
02
0,
00
0,
02
0,
04
0,

hydro. Xác định độ bất định cực tiểu của tốc độ di chuyển proton. So sánh với giá trị đã tính được ở câu
1.3.3
và cho một kết luận về đường hầm proton (chọn một trong tờ phiếu trả lời
).

OfficialEnglish version

Bài 2. Hóa học nano
 
 
 
Kim loại ở phân nhóm sắt là những xúc tác hữu hiệu cho phản ứng hydro hóa СО (Phản ứng
Fischer-Тropsch)
CO
+3H
2

Fe
,
Co
CH
4

+

H
2


Bây giờ chúng ta sẽ xét sự hình thành các tiểu phân nano ảnh hưởng như thế nào đến cân bằng của
phản ứng (1). Phương trình sau sẽ được sử dụng. 2.1.1
Tính năng lượng Gibbs tiêu chuẩn ∆
r
G
o
(1) và hằng số cân bằng của phản ứng (1) ở
T = 500K

2.1.2
Tính hằng số cân bằng của phản ứng (1) khi xúc tác coban được phân tán ở dạng các
tiểu phân hình cầu (Hình 1) có bán kính
(a) 10
–8

m,

(b) 10
–9

m.

Sức căng bề mặt ở bề mặt tương tác Co-gas là 0.16 J/m
2
. CoO hình thành ở dạng kết khối


(a) kết khối
(b) tiểu phân nano hình cầu với r
a

= 1 nm (Hình. 1).2.2.2
Các em có đề xuất gì để bảo vệ tiểu phân Co nano tránh khỏi phản ứng oxy hóa tạo thành
khối CoO ở một tỉ lệ hằng định của p(H
2
O) / p(H
2

) và ở một nhiệt độ xác định:
(a) tăng r
a
;
(b) giảm r
a
;
(c) biến đổi r
a

không có kết qủa

Giả thiết rằng chất rắn coban oxit tạo thành một lớp hình cần xung quanh tiểu phân coban nano.
Trong trường hợp này thì tiểu phân nano chứa cả chất phản ứng (Co) và sản phẩm (CoO) (Hình. 2).
Trong các câu hỏi dưới đây các sức căng bề mặt được biểu thị ở
σ

o
(1, r
a
, r
b
) như một
hàm của
σ
C
oO-k
,
σ
Co
O-
Co
, r
a
, r
b
,V(Co); V(CoO) và ∆
r
G
o
(1)

2.3.4
Khi phản ứng oxy hóa Co xảy ra tự phát thì bán kính của hai lớp trong tiểu phân nano
(Hình 2) thì gần như bằng nhau, r
a
= r

o
(1, r
o
) vào r
o2.3.5
Các em sẽ chọn phương án nào để bảo vệ tiểu phân Co nano khỏi sự hình thành lớp CoO ở
bên ngoài ở cùng giá trị tỉ lệ
a) tăng r
o
b) giảm r
o
c) thay đổi r
o

không có kết qủa

Các giá trị tham khảo:
Chất ρ, g/cm
3

∆
f
G
500
o
kJ/mol