Sở GD ĐT TT Huế ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 12 Đơn vị Trường THPT An Lương Đông Thang điểm 20 điểm Tổ Hoá Câu 1 (3,625đ) 1 Y là đồng đẳng của benzen, CTPT là C8H10 Hãy viết công thức cấu tạo và gọi tên các đ[.]
Trang 1Sở GD-ĐT TT.Huế ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI 12
Tổ: Hoá
Câu 1: (3,625đ)
1 Y là đồng đẳng của benzen, CTPT là C8H10 Hãy viết công thức cấu tạo và gọi tên các đồng phân của Y Cho sơ đồ biến hoá:
A1 +NaOH A2 +CuO,t0 A3 A4 +H2SO4 loãng A5
A
B1 +NaOH B2 B3 trùng hợp Polime
Biết A là một trong các đồng phân của Y có CT là C6H5C2H5, tỉ lệ số mol A so với số mol Cl2 là 1:1, A5 là axít cacboxylic
Xác định A1, A2, A3, A4, A5, B1, B2, B3 Viết phương trình phản ứng minh hoạ
2 Oxi hoá rượu etylic thu hỗn hợp gồm andehit, axít tương ứng, rượu dư và nước Hãy tách riêng từng chất hữu
cơ ra khỏi hỗn hợp
Câu 2: (4đ)
1 Trong bình kín dung tích 2,112 lít chứa khí CO và một lượng hỗn hợp bột A gồm Fe3O4 và FeCO3 ở 27,30C
áp suất trong bình là 1,4atm (thể tích chất rắn không đáng kể) Nung nóng bình ở nhiệt độ cao để các phản ứng xảy ra hoàn toàn Hỗn hợp sau phản ứng có tỉ khối so với H2 là
27
554
Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp A trong dd HNO3 loãng, thu được
3
792 , 1
lít hỗn hợp khí gồm NO và CO2 ở đktc Tính thể tích dd HCl 2M để hòa tan hết hỗn hợp A
2 Dùng 16,8 lít không khí ở đktc (O2 chiến 20% và N2 chiếm 80% thể tích) để đốt cháy hoàn toàn 3,21 gam hỗn hợp A gồm 2 aminoaxít kế tiếp nhau có công thức tổng quát CnH2n+1O2N Hỗn hợp thu được sau phản ứng đem làm khô được hỗn hợp khí B, cho B qua dd Ca(OH)2 dư thu 9,5gam kết tủa Tìm CTCT và khối lượng của
2 aminoaxít
Nếu cho khí B vào bình dung tích 16,8 lít, nhiệt độ 136,50C thì áp suất trong bình là bao nhiêu? Cho biết aminoaxít khi đốt cháy tạo khí N2
Câu 3: (3,125đ)
Cho một mẫu thử axít fomic HCOOH có nồng độ 0,1M; Ka = 1,77 x 10-4
a) Tính pH của dd HCOOH
b) Cho vào mẫu thử trên 1 lượng axít H2SO4 có cùng thể tích, thấy độ pH giảm 0,344 so với pH khi chưa cho H2SO4 vào Tính nồng độ mà axít sunfuric cần phải có Biết rằng hằng số axít đối với nấc phân li thứ 2 của H2SO4 là K2=1,2 x 10-2 Giả thiết khi pha trộn thể tích dung dịch mới thu được bằng tổng thể tích các dd ban đầu
Câu 4: (4đ)
1 Cần thêm bao nhiêu NH3 vào dd Ag+0,004M để ngăn chặn sự kết tủa của AgCl khi [Cl-]=0,001M
Biết TAgCl = 1,8 x 10-10
, Kkb của [Ag(NH3)] + = 6 x 10-8
2 Độ tan của H2S trong dd HClO4 0,003M là 0,1mol/l Nếu thêm vào dd này các ion Mn2+ và Cu2+ sao cho nồng
độ của chúng bằng 2 x 10-4M thì ion nào sẽ kết tủa dạng sunfua? Biết TMnS = 3 x 10-14, TCuS = 8 x 10-37, KH2S
= 1,3 x 10-21
Câu 5: (2đ)
Có 200ml dd hỗn hợp gồm CuSO4 0,25M và CrCl2 0,6M Điện phân dd trên trong thời gian 1 giờ 36 phút 30 giây với I = 5A
a) Tính khối lượng kim loại bám vào catốt
b) Tính thể tích khí bay lên ở anốt
c) Dung dịch còn lại có những chất nào? Tính CM các chất còn lại gia sử thể tích dd không đổi
Câu 6 : (3,25đ)
1 Căn cứ vào cấu trúc phân tử CO và N2 hãy giải thích vì sao:
a) CO và N2 có nhiều tính chất vật lý giống nhau
b) CO có khả năng tạo phức cacbonyl với một số kim loại chuyển tiếp còn N2 không có khả năng này
2 Trong điều kiện thường NF3 không có khả năng thể hiện tính khử, tham gia phản ứng cọng như NH3
3 Giải thích tại sao N(CH3)3 có cấu trúc tháp còn N(SiH3)3 lại có cấu trúc phẳng
-Hết -+Cl2
askt
dd AgNO3 NH3 H2SO4đặc
1700C
Trang 2ĐÁP ÁN Câu 1:( 3,625đ)
1.* Các đồng phân: (0,5đ)
* Sơ đồ: (1,125đ) mỗi phản ứng đúng 0,125đ
+ HCl
+ Cl2
+ HCl
+NaOH + NaCl
+ CuO + Cu + H2O
+ 2AgNO3 + 3NH3 + 2Ag + 2NH4NO3
2 + H2SO4 + (NH4)2SO4
+ NaOH + NaCl
+ H2O
n
-CH-CH2-2 Tách riêng CH3-CHO, CH3-COOH, C2H5OH từ hỗn hợp gồm CH3CHO, CH3COOH, C2H5OH và H2O.(1,5đ)
- Cho hỗn hợp tác dụng với dd NaOH thu dd A:
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
dd A gồm: CH3COONa, CH3CHO, C2H5OH , H2O
- Đun nóng dd A: C2H5OH và CH3CHO bay hơi, còn lại CH3COONa
Ngưng hơi C2H5OH + CH3CHO tạo hh lỏng B
- Lấy muối CH3COONa tác dụng với H2SO4 loãng
2 CH3COONa + H2SO4 2CH3COOH + Na2SO4 Đun nóng, CH3COOH bay hơi, sau đó ngưng tụ thu CH3COOH lỏng
- Từ hỗn hợp B cho tác dụng dd NaHSO3 bão hoà
CH3-C-H + NaHSO3 CH3 - C - H
+ Đun nóng thu hơi C2H5OH
+ Lấy kết tủa tác dụng dd HCl: CH3 - C - H + HCl CH3-CHO + NaCl + SO2 + H2O
Cô cạn thu hơi CH3CHO
C2H5
etyl-benzen
CH3
ortho- đi metyl-benzen
CH3
meta- đi metyl-benzen
CH3 CH3
para- đi metyl-benzen
CH3
CH3
(A1) CH-CH2 (B1) Cl
CH2-CH2Cl
CH2-CH2OH
CH2-CH2OH CH2-CHO (A2)
(A3) (t0)
(A4) H2O
(A5) CH-CH3
Cl2
CH-CH3 OH
CH-CH3
(B2) CH-CH3
CH=CH2 (B3)
xúc tác
C[ ]6H5 n
SO3Na
OH SO
3Na
Trang 3Câu 2: (4đ) mỗi câu nhỏ 2 điểm.;
) 3 , 27 273 ( x 082
,
0
4 , 1 112 , 2
Gọi x, y là số mol Fe3O4, FeCO3 trong hỗn hợp A
Các ptpư:
Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4 CO2 (1)
x 4x 4x
FeCO3 + CO = Fe + 2 CO2 (2)
y y 2y
Hỗn hợp sau phản ứng (1) và (2): n hỗn hợp = n CO2 + n CO dư = 4x + 2y + 0,12 - (4x + y) = 0,12 + y
27
554 x 2
M CO2, NO
Hòa tan A trong HNO3 loãng: 3Fe3O4 + 28HNO3 = 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (3)
x x/3
3FeCO3 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 3CO2 + 5H2O (4)
y y/3 y
Từ (3) và (4):
3
08 , 0 y 3
y 3
x
nhhCO2,NO
Từ đó ta có hệ phương trình
) y 12 , 0 ( 41 ) y x 12 , 0 ( 28 ) y x ( 44 08 , 0 y x
Giải hệ, ta được:
015 , 0 y
02 , 0 x
Ptpư hòa tan A trong dd HCl là:
Fe3O4 + 8HCl = 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (5)
0,02 mol 0,16 mol
FeCO3 + 2HCl = FeCl2 + CO2 + H2O (6)
0,015 mol 0,03 mol
nHCl 0 , 03 0 , 16 0 , 19 mol
2
19
,
0
VddHCl
2 Số mol O2 và N2 trong không khí:
100
20 x 4
,
22
8
,
16
nO2
100
80 x 4
,
22
8
,
16
nN2
Gọi n là số nguyên tử C trung bình trong 2 phân tử aminoaxít CTPT chung là: CnH n 1O2N
2
1 O H 2
1 n CO n O 4
3 n N O H
x n x
Gọi x là số mol 2 aminoaxít, ta có: nCO2 x
Hỗn hợp khí B gồm: CO2, N2 cho B tác dụng với Ca(OH)2 dư:
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O (2)
100
5 , 9 n
nCO2 Ca(OH)2
Ta có hệ phương trình:
095 , 0 x n
21 , 3 x ) 47 n 14 (
Giải hệ ta có x = 0,04 n 2 , 375
CTPT của 2 aminoaxít: C2H5O2N CTCT : H2N-CH2-COOH
C3H7O2N CTCT: H2N-C2H4-COOH
Gọi a, b lần lượt là số mol 2 aminoaxít
21 , 3 b
89
a
75
04 ,
0
b
a
015 , 0 b
025 , 0 a
m C2H5O2N = 75 x 0,025 = 1,875 (g)
m C3H7O2N = 89 x 0,015 = 1,335 (g)
Hỗn hợp B sau phản ứng: nO2dư = x 0 , 0375 ( mol )
4
3 n 6 15 ,
t0
t0
Trang 4nN2 = 0 , 62 ( mol )
2
x 6 ,
0
nCO2 = 0,095(mol)
nB = 0,037 + 0,62 + 0,095 = 0,7525 (mol)
8 , 16 x 273
4 , 22 x ) 5 , 136 273 ( x 7525 , 0
Câu 3: (3,125đ)
a) (0,625đ) HCOOH HCOO- + H+ Ka
0,1
0,1 - a a a
Ta có: Ka 1 , 77 x 10 a 4 , 12 x 10 ( M )
a 1
,
0
pH = - lg [H+] = - lg 4,12 x 10-2 = 2 - lg 4,12 = 2,385
b) (2,5đ)
Giả sử lấy 1 lít dd H2SO4 x mol/l trộn với 1 lít H-COOH trên được dd mới có pH = 2,385 - 0,344 = 2,051 Nồng độ dd mới CHCOOH = 0,05 (M)
CH2SO4 = 0,5x (M)
Các pt điện li: HCOOH HCOO- + H+ Ka = 1,77 x 10-4 (1)
H2SO4 = H+ +
4
HSO (2)
4
HSO H+ + 2
4
SO Ka2 = 1,2 x 10-2
Vì pH = 2,051 [H+] = 10-2,051 = 8,89 x 10-3 (M)
Do [H+] = [HCOO-] +
4 2SO HSO (*)
4
HCOO
-0,05
O HCO H
10 x 77 , 1 OH HCO
SO H
Từ (2):
2
4 1 , 2 x 10 HSO
SO H
SO2 2,89x10 3M
4
HSO 2,14x10 3M
4
0,5x = HSO x 1,006x10 2(M)
4
Câu 4: (4đ) mỗi câu nhỏ 2 điểm
Cl
Ag AgCl
Để kết tủa không tạo thành trong dung dịch thì:
001 , 0
10 x 18 Cl
T
Mà Ag 2NH3
2
3) NH (
Ag Kcb = 6 x 10-8 Vậy phải thêm một lượng NH3 sao cho:
8 2
3
2
3 6x10 )
NH ( Ag
NH
Trang 5Trong đó: Ag(NH ) 0,004 1, x10 7 0,004
2
7
8 2
3 1 , 33 x 10
10 x 8 , 1
004 , 0 x 10 x 6
NH3 0,0365(M)
Mặt khác để tạo phức
2
3) NH (
Ag thì: NH3 2Ag2x0,0040,008(M) Vậy lượng NH3 cần thêm vào để ngăn chặn sự hình thành kết tủa AgCl là:
0,0365 + 0,008 = 0,0455 (M)
2 HClO4 H+ +
4
ClO
3x10-3M 3x10-3M
H2S 2H+ + S
17 2
3
21 2
2 S H
) 10 x 3 (
1 , 0 x 10 x , 1 H
S H x K
Vậy Mn 2 S 2 2 x 10 4 1 , 4 x 10 17 2 , 8 x 10 21
Cu 2 S 2 2 x 10 4 1 , 4 x 10 17 2 , 8 x 10 21 > TCuS nên kết tủa CuS
Câu 5: (2đ)
a)
SO Cu
CrCl2 = Cr2+ + 2Cl
H2O H+ + OH
Thứ tự ở catốt: Cu2+ + 2e = Cu
Cr2+ + 2e = Cr
Thứ tự ở anốt: 2Cl- - 2e = Cl2
H2O - 2e = O 2
2
1
+ 2H+ nCuSO4 = 0,2 x 0,25 = 0,005 (mol)
nCrCl2 = 0,2 x 0,6 = 0,12 (mol)
Gọi t1 là thời gian để khử hết Cu2+
5 x 64
96500 x x 64 x 05 , 0 AI
F n m t nF
1 1
Thời gian còn lại để khử Cr2+ là : 5790 - 1930 = 3860 (giây)
2 x 96500
5 x 3860 x 52 nF
Tổng khối lượng kim lọai bám lên catốt: 0,05 x 64 + 5,2 = 8,4 (gam)
b) Tổng mol e- nhận là: 0,05 x 2 + 0,1 x 2 = 0,3 (mol)
Số mol e- nhường cho Clo: 0,12 x 2 = 0,24 (mol)
Số mol OH- (H2O) bị OXH: 0,3 - 0,24 = 0,06 (mol)
Số mol O2 = nOH
2
1
2
06 , 0
Tổng thể tích khí tại anốt là: (0,03 + 0,12)x 22,4 = 3,36 (l)
c) Dung dịch gồm CrSO4 0,1M và H2SO4 0,05M
Câu 6: (3,5đ)
1 (1,5đ) N N và C = O
a) CO và N2 có cấu trúc giống nhau vì cùng số e, vì thế có nhiều tính chất vật lý giống nhau
b) CO có đôi e- chưa dùng ở obitan lai hoá sp thuận lợi cho sự tạo thành liên kết phối trí với các kim loại chuyển tiếp N2 đôi e chưa dùng ở obitan 2s năng lượng thấp không thuận lợi cho sự tạo liên kết
2 (1đ)
Trong phân tử NF3, nitơ có số oxy hóa và đôi e chưa dùng lệch nhiều về F Do đó NF3 khó có khả năng thể hiện tính khử và tham gia phản ứng cọng
3.(0,75đ ) Trong phân tử N(CH3)3 N lai hoá sp3 nên phân tử có cấu trúc hình tháp tam giác Phân tử N(SiH3)3
do Si còn obitan d trống nên tạo liên kết p-d vì thế N lai hoá sp2 phân tử nằm trên mặt phẳng
-