De lop 11

Tốc độ phản ứng có cơ chế 2,5 điểm Để phân hủy hiđro peoxit H2O2 với chất xúc tác là ion iođua trong dung dịch có môi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% chấp nhận tương đ

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2017

TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN – TỈNH THÁI NGUYÊN

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MÔN: HÓA HỌC 11

Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu I Tốc độ phản ứng có cơ chế (2,5 điểm)

Để phân hủy hiđro peoxit (H2O2) với chất xúc tác là ion iođua trong dung dịch có môi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% (chấp nhận tương đương với 30 gam H2O2 trong 1lít dung dịch) và dung dịch KI 0,1 M với nước theo tỉ lệ khác nhau về thể tích để tiến hành thí nghiệm xác định thể tích oxi (VO2) thoát ra

Thí nghiệm

2 2

H O

V (ml) V (ml)KI VH O2 (ml) υ

2

O (ml/phút)

ở 298 K và 1 atm

1 Xác định bậc phản ứng phân huỷ đối với H2O2 và đối với chất xúc tác I-

2 Viết phương trình hoá học và biểu thức tính tốc độ phản ứng.

3 Tính nồng độ mol của H2O2 khi bắt đầu thí nghiệm 4 và sau 4 phút.

4 Cơ chế phản ứng được xem là một chuỗi hai phản ứng sau:

H2O2 + I- k1

  H2O + IO - (1)

IO- + H2O2 k2

  O2 + I - + H2O (2) Hãy cho biết hai phản ứng này xảy ra với tốc độ như nhau hay khác nhau? Phản ứng nào quyết định tốc độ phản ứng giải phóng oxi? Giải thích

Câu II Nhiệt – Cân bằng hóa học (2,5 điểm).

1 Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:

a) Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol

Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol

Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol

Ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol

b) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol.

Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol

Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol

Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn

2 Cho cân bằng hóa học: N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ

Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3 thì khi đạt

tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích

a Tính hằng số cân bằng KP.

b Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành dưới áp suất là bao nhiêu để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích?

c Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng

NH3 chiếm 50% thể tích?

Câu III Dung dịch- Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)

Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag

Biết: E0 Ag+/Ag = 0,8V ; E 0 Cu2+/Cu = 0,337V

1 Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động và phản ứng trong pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 10

-1M; ln  0 , 0592 lg

F

RT

2 Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động và phản ứng trong pin, nếu thêm NH3 1M vào nửa bên

phải của pin Biết: [Ag(NH3)2+]:2= 107,24 ; bỏ qua sự thay đổi về thể tích

3 Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau khi phản ứng xong, suất điện động của pin bằng 0,813V.

Tính tích số tan của Cu(OH)2 Bỏ qua sự thay đổi về thể tích

4 Tính pH của dung dịch NaHA 0,1 M Biết H2A có Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33

Câu IV Hóa nguyên tố nhóm IVA, VA (2,5 điểm)

Một nguyên tố X, nguyên tử có ba lớp electron (K, L, M) có các giá trị năng

lượng ion hoá I (tính theo kJ/mol) như sau:

1012 1903 2910 4956 6278 22230

1 Viết cấu hình electron của X

2 Xác định công thức phân tử , viết tên gọi các chất trong sơ đồ và viết PTHH thực hiện

mỗi chuyển hóa theo sơ đồ sau:

(A)

X

(B)

(C)

(3)

(4) (5)

(10) (11)

(12) (14) (6) (7) (9)

Biết: Trong các hợp chất A, B, C, D, E, F, G, H thì X có mức oxi hóa cao nhất B, D, E tạo dung dịch làm đỏ quỳ tím Dung dịch F, G phản ứng với axit mạnh và bazơ mạnh Các chất F, G, H

khi đốt cho ngọn lửa màu tím

3 Cho 0,1mol mỗi axit H3XO2 và H3XO3 tác dụng với dung dịch KOH dư thì thu được hai

muối có khối lượng lần lượt là 10,408g và 15,816g Xác định công thức cấu tạo và gọi tên hai phân

tử axit trên

Câu V Phức chất, phân tích trắc quang (2,5 điểm).

1 a) Thêm CN− vào dung dịch Ni2+, đầu tiên xuất hiện kết tủa màu xanh, khi CN− dư thì kết tủa tan, tạo thành dung dịch trong suốt màu vàng, sau đó khi CN− rất dư thì dung dịch chuyển sang màu đỏ Hãy giải thích các hiện tượng trên

b) Nếu cho dung dịch màu vàng ở trên phản ứng với Na trong NH3 lỏng thì tạo thành một sản

phẩm A có màu đỏ, nghịch từ, không bền trong không khí Hãy cho biết A là hợp chất nào?

2 Chiếu một chùm tia đơn sắc (có bước sóng λ xác định) qua dung dịch mẫu chất nghiên cứu thì

cường độ của tia sáng tới I o giảm đi chỉ còn là I Tỉ số T =

0

I I



 

 

  được gọi là độ truyền qua T phụ thuộc vào nồng độ mol C (mol·L-1) của chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch, chiều dày lớp dung

dịch l (cm) và hệ số hấp thụ mol ε (L·mol-1·cm-1) đặc trưng cho bản chất của chất hấp thụ (định luật Lambert-Beer):

- lgT = εlC

Để xác định giá trị K a của một axit hữu cơ yếu HA, người ta đo độ truyền qua của một chùm tia đơn

sắc (tại bước sóng λ xác định) với dung dịch axit HA 0,05 M đựng trong thiết bị đo với chiều dày lớp dung dịch l = 1 cm Kết quả cho thấy 70% tia sáng tới bị hấp thụ Giả thiết, chỉ có anion A- hấp thụ tia

đơn sắc tại bước sóng này và hệ số hấp thụ mol ε của A- là 600 L·mol-1·cm-1 Tính giá trị K a của HA trong điều kiện thí nghiệm

Câu VI Đại cương hóa hữu cơ ( Cơ chế phản ứng- xác định cấu trúc – đồng phân lập thể-danh pháp- so sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, độ tan ( cho dưới dạng bài tập giải thích dựa trên cơ sở những dữ kiện đã cho)- khả năng phản ứng): 2,5 điểm.

1 Cho các dữ liệu pKa của một số axit cacboxylic như sau:

Axit oxalic 1,27 4,27 Axit malonic 2,86 5,70 Axit sucxinic 4,21 5,64 Axit glutaric 4,34 5,27 a) Tại sao các axit này mạnh hơn so với các axit monoankylcacboxylic tương ứng?

b) Giải thích chiều biến đổi pKa1; pKa2 khi số nguyên tử cacbon tăng

2 Sắp xếp (có giải thích) các chất trong mỗi dãy sau trình tự tăng dần tính bazơ:

Dãy 1:

A B C

Dãy 2:

H

N H

O

N H

N H

NH C

D E F G

Dãy 3:

N

CH3

CH3 C

N N

H J K

Dãy 4:

N

N

N

J M N

3 So sánh nhiệt độ sôi của các chất sau , giải thích:

N (A) (B) (C) (D) (E)

Câu VII Hiđrocacbon (phản ứng, cấu trúc): 2,5 điểm

1 Người ta tách được từ dầu mỏ một hợp chất A Khi cho A tác dụng với brom có chiếu sáng, thu được hợp chất B chứa 55,8%C và 7,01%H, còn lại là brom chỉ chiếm một nguyên tử trong phân tử.

Cả A và B đều là những hợp chất bền, không làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng và đều không

quang hoạt

a) Xác định công thức phân tử của A và B.

b) Viết công thức cấu tạo và công thức lập thể của A và B.

c) Dự đoán trạng thái của A (lỏng hay rắn) Giải thích.

d) Dự đoán khả năng phản ứng của B với dung dịch kiềm/ nước Giải thích.

2 Hiđro hóa hiđrocacbon A (C10H14) thu được hiđrocacbon C10H18 Ozon hóa A rồi chế hóa tiếp với

Zn/CH3COOH thu được O=CH[CH2]3CO-CO[CH2]3CH=O

a) Viết hai công thức cấu tạo có thể có của A.

b) Hiđrocacbon A phản ứng với anhiđrit maleic cho sản phẩm cộng – đóng vòng Đinxơ – Anđơ B Viết công thức cấu tạo chính xác của A và B.

c) Viết công thức cấu tạo của các sản phẩm cộng và cơ chế phản ứng xảy ra khi cho A phản ứng với

HCl theo tỉ lệ mol 1 :1

Câu VIII Tổng hợp hữu cơ ( đến este) dạng dãy chuyển hóa( không có dị tố N,S) 2,5 điểm.

1(1,5 điểm) Hợp chất có cấu trúc

COOCH2 CH3

được tổng hợp từ propen và benzen theo sơ đồ các phản ứng sau

MgCl

+

COOC2H5

+C2H5OH

D

E F

G H

Chỉ rõ cấu trúc của các chất ứng với các chữ cái

2(1 điểm) Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau bằng cách xác định cấu trúc các chất từ (A) đến (L)

-HẾT -TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2017

TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN – TỈNH THÁI NGUYÊN

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MÔN: HÓA HỌC 11

Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Câu I Tốc độ phản ứng có cơ chế (2,5 điểm)

Để phân hủy hiđro peoxit (H2O2) với chất xúc tác là ion iođua trong dung dịch có môi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% (chấp nhận tương đương với 30 gam H2O2 trong 1lít dung dịch) và dung dịch KI 0,1 M với nước theo tỉ lệ khác nhau về thể tích để tiến hành thí nghiệm xác định thể tích oxi (VO2) thoát ra

Thí nghiệm

2 2

H O

V (ml) V (ml)KI VH O2 (ml) υ

2

O (ml/phút)

ở 298 K và 1 atm

1 Xác định bậc phản ứng phân huỷ đối với H2O2 và đối với chất xúc tác I-

2 Viết phương trình hoá học và biểu thức tính tốc độ phản ứng.

3 Tính nồng độ mol của H2O2 khi bắt đầu thí nghiệm 4 và sau 4 phút.

4 Cơ chế phản ứng được xem là một chuỗi hai phản ứng sau:

H2O2 + I- k1

  H2O + IO - (1)

IO- + H2O2 k2

  O2 + I - + H2O (2) Hãy cho biết hai phản ứng này xảy ra với tốc độ như nhau hay khác nhau? Phản ứng nào quyết định tốc độ phản ứng giải phóng oxi? Giải thích

Hướng dẫn chấm:

m

1. Từ phương trình phản ứng: 2 H2O2  2 H2O + O2

ta có: thể tích oxi thoát ra trong 1 đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng

Theo các thí nghiệm 1, 2, 3 khi tăng gấp đôi thể tích dung dịch H2O2 và giữ nguyên

thể tích của dung dịch KI thì tốc độ phản ứng tăng gấp đôi, điều đó có nghĩa là tốc

độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ của H2O2  phản ứng là bậc 1 đối với H2O2

Tương tự, từ các thí nghiệm 2, 4, 5 ta thấy tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ

của I-  phản ứng là bậc 1 đối với I-

0,5

2. Phương trình phản ứng: 2 H2O2  2 H2O + O2

Biểu thức của định luật tốc độ phản ứng: V = k CH O2 2.CI- 0,5

3 Khi pha loãng 3 lần thì nồng độ của H2O2 (C0) ở thí nghiệm 4 giảm 3 lần: 0,5

 C0 = 10 gam H2O2/1 lit Hay C0 = 10

34 = 0,294 M.

Vì phản ứng xảy ra chậm nên có thể coi như tốc độ phản ứng (thể tích oxi thoát ra)

không thay đổi trong khoảng thời gian ngắn (4 phút)

Sau 4 phút sẽ thoát ra: 4,25 4 = 17 (ml) oxi, khi đó:

2

-3

-3 O

P.V 1 17.10

Lúc đầu có: nH O2 2 = 0,294 0,15 = 44,1.10-3 (mol)

Sau 4 phút, số mol H2O2 chỉ còn: 44,1.10-3 – 2 0,695.10-3 = 42,71.10-3 (mol)

Vậy sau 4 phút: CH O2 2= 0,04271

0,15 = 0,285 (M)

4 Phản ứng:

I

1 H O2 2

2

d v

dt



Cơ chế:

- k 2

IO + H O   H O + I + O (2) Xét 3 trường hợp:

1/ Nếu phản ứng (1) chậm và quyết định tốc độ thì tốc độ của phản ứng tổng hợp (*) bằng tốc độ của phản ứng (1):

 2 2

-1 2 2

H O 1

[H O ][I ] 2

d

dt

Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ

2/ Nếu phản ứng (2) chậm thì:

 2 2

-2 2 2

H O 1

[H O ][IO ] 2

d

dt

Chấp nhận nồng độ của IO- là ổn định ta có:

2

[IO ]

[H O ][I ] [IO ][H O ] 0 [IO ] k [I ]

d

Thay (b) vào (a) ta được:

 2 2

-1 2 2

H O 1

[H O ][I ] 2

d

dt

Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ

3/ Nếu hai phản ứng có tốc độ xấp xỉ nhau thì:

[H O ]

[H O ][I ] [H O ][IO ]

d

dt

Chấp nhận nồng độ của IO- là ổn định, rồi tính [IO-] như ở trường hợp 2 và thay

vào biểu thức trên ta được:

0,25

0,25

0,25

 2 2

-1 2 2

H O 1

[H O ][I ] 2

d

dt

Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ

Trong 3 trường hợp, trường hợp đầu hợp lí hơn cả vì ở đây không cần chấp nhận điều kiện gì; mặt khác ở trường hợp 2, nếu đã giả thiết phản ứng (2) là chậm

thì việc chấp nhận nồng độ của IO- ổn định là không hợp lí

0,25

Câu II Nhiệt – Cân bằng hóa học (2,5 điểm).

1 Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:

a) Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol

Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol

Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol

Ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol

b) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol.

Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol

Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol

Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn

Hướng dẫn chấm

m 1.a

ml

Ba(k) + 2Cl (k) BaI1(Ba) + I2(Ba) 2+ + 2Cl

-2 ACl

= - 859,41 - 192,28 - 238,26 - 500,76 - 961,40 + 2 363,66

= - 2024,79 (kJ/mol)

HS(BaCl

2 , tt)

Hpl(Cl2)

o



S(BaCl2, tt) pl(Cl2 )

0,5

1.b

= -1344 - 2.363 + 10,16 = -2059,84 (kJ/mol)

2 )

0,25

Kết quả a) đáng tin cậy hơn, kết quả tính theo mô hình b) chỉ là gần đúng do mô

hình này không mô tả hết các quá trình diễn ra trong dung dịch, các ion nhất là 0,25

cation ít nhiều còn có tương tác lẫn nhau hoặc tương tác với H2O.

2 Cho cân bằng hóa học: N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ

Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3 thì khi đạt

tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích

a Tính hằng số cân bằng KP.

b Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành dưới áp suất là bao nhiêu để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích?

c Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng

NH3 chiếm 50% thể tích?

Hướng dẫn chấm

1.

N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ

Ban đầu (mol) 1 3

Cân bằng (mol) 1-x 3-3x 2x

n sau = 1 – x + 3 – 3x + 2x = 4 – 2x (mol)

%VNH3 = 4-2x2x .100% = 36%  x = 0,529

%VN2 = 41-2x x .100% = 4120.0,592,592 100% = 16%

%VH2 = 100 - (36 + 16) = 48%

KP =

2 2

3 3 2

N H

NH

P P

P

=

2 2 48 , 0 16 , 0

36 , 0

P P

P

48 , 0 16 , 0

36 , 0

P = 8,14.10-5 (atm--2) 0,5

2.

%VNH3 = 4-2x2x .100% = 50%  x = 2/3

%VN2 = 41-2x x .100% = 12,5%;

%VH2 = 37,5%

KP =

2 2

3 3 2

N H

NH

P P

P

375 , 0 125 , 0

5 , 0

P = 8,14.10-5 (atm--2)  P = 682,6 (atm) 0,5

3.

KP2 =

2 2

3 3 2

N H

NH

P P

P

2 300 375 , 0 125 , 0

5 , 0

= 4,21.10-4

ln

1

2

P

P

K

K















2 1

1 1

T T R

H



1

2 ln 1

1 2

P

K

K H

R T



2

1

T =

1

1

T -

1

2 ln

P

P

K

K H

R

4

3 8 , 14 10

10 21 , 4 ln 10 92

314 , 8 273 450

1







652,9 K

0,5

Câu III Dung dịch- Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)

Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag

Biết: E0 Ag+/Ag = 0,8V ; E 0 Cu2+/Cu = 0,337V

1 Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động và phản ứng trong pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 10

-1M; ln  0 , 0592 lg

F

RT

2 Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động và phản ứng trong pin, nếu thêm NH3 1M vào nửa bên

phải của pin Biết: [Ag(NH3)2+]:2= 107,24 ; bỏ qua sự thay đổi về thể tích

3 Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau khi phản ứng xong, suất điện động của pin bằng 0,813V.

Tính tích số tan của Cu(OH)2 Bỏ qua sự thay đổi về thể tích

4 Tính pH của dung dịch NaHA 0,1 M Biết H2A có Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33

Hướng dẫn chấm

1.

0,0592

lg[ ] 1



2 2

0,0592

lg[Cu ] 2



0

E  E  nên: catot điện cực Ag, anot điện cực Cu

Sơ đồ pin: (-) Cu Cu2+ 10-1 M Ag+ 10-4M Ag (+)

Epin = E(+) - E(-) = 0,5632 - 0,3074 = 0,2558V

Phản ứng trong pin: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag

0,125 0,125

0,125 0,125

2.

Ag+ + 2NH3  Ag(NH3)2+ 2= 3 2

2 3

Ag NH



 = 107,24 2khá lớn, xem phản ứng xảy ra hoàn toàn  [Ag(NH3)2+] = [Ag+] = 10- 4M

[NH3] = 1 - 2.10-4  1M

0,0592

lg[ ] 1



2

2 3

[Ag(NH ) ] 0,0592

lg

1  [NH ]



= 0,8 + 0,0592lg 107,244

 = 0,1346V

0

E  E  nên: catot điện cực Cu, anot điện cực Ag

Sơ đồ pin: (-) Ag Ag(NH3)2+ 10-4M, NH3 1M Cu2+ 10-1M Cu (+)

Epin = E(+) - E(-) = 0,3074 - 0,1346 = 0,1728V

Phản ứng trong pin: 2Ag + Cu2+ + 4NH3 → Cu + 2[Ag(NH3)2]+

0,5

0,125 0,125 0,125

3. Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓

[Cu2+] giảm  E Cu2  /Cu giảm < E Ag /Ag  Epin = E Ag /Ag - E Cu2  /Cu

 E Cu2  /Cu = E Ag/Ag- Epin = 0,5632 - 0,813 = - 0,2498V

E Cu2  /Cu = 0,337 + 0,0592 2

lg[Cu ] 2

 = - 0,2498V  [Cu2+] = 10-19,82M

Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 Ks-1

0,25 0,125