ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2009 – 2010 MÔN THI : HÓA HỌC-LỚP 12-THPT

Ở điều kiện thích hợp A phản ứng vừa đủ với nhau tạo chất rắn có màu vàng và một chất lỏng không chuyển màu quỳ tím.. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính m... Khí t

UBND TỈNH BẮC NINH

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

NĂM HỌC 2009 – 2010

MÔN THI : HÓA HỌC-LỚP 12-THPT

Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Ngày thi: 14 tháng 4 năm 2010

===========

Bài 1(3,0 điểm):

rằng cứ 1,0 mol A tác dụng hết với NaHCO3 giải phóng ra 2,0 mol CO2; dùng P2O5 tách nước

từ một phân tử A tạo ra chất B có cấu tạo mạch vòng Viết công thức cấu tạo của A, B, gọi tên của A và viết phản ứng tạo ra B

2 Có những loại hợp chất nào, mạch hở chứa một loại nhóm chức có công thức CnH2n-2O2? Viết các loại hợp chất đó dưới dạng công thức tổng quát chứa nhóm chức

3 Với n bằng bao nhiêu thì có được hợp chất X có công thức phân tử CnH2n-2O2 mà khi đun nóng với dung dịch NaOH được hợp chất A (chứa C, H, O, Na) thoả mãn sơ đồ sau: A



 →

 [O] B  +  →NaOH D  +  →NaOH CH4

Viết công thức cấu tạo của A, B, D

nóng thu được hỗn hợp khí A (ở đktc) Ở điều kiện thích hợp A phản ứng vừa đủ với nhau tạo chất rắn có màu vàng và một chất lỏng không chuyển màu quỳ tím Cho Na dư vào phần lỏng được dung dịch B Dung dịch B hấp thụ vừa đủ với 2,24 lít CO2 (ở đktc) được 9,5 gam muối Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính m

Bài 3 (2,0 điểm): Có 5 chất hữu cơ X, Y, Z, T, H mạch hở, thành phần chứa C, H, O và đều

có phân tử khối bằng 60 đvC Đem trộn từng cặp chất với nhau theo tỉ lệ 1:1 về khối lượng được các hỗn hợp sau: hỗn hợp A1 gồm X và Y; hỗn hợp A2 gồm Y và Z; hỗn hợp A3 gồm T

và H; hỗn hợp A4 gồm X và H Biết rằng khi lấy cùng một khối lượng các hỗn hợp A1, A2,

A3, A4 lần lượt cho tác dụng với lượng dư kim loại Na và NaOH thì cho kết quả sau:

– Số mol hiđro sinh ra trong phản ứng của các hỗn hợp trên với Na phản ứng có tỉ lệ tương ứng là: 2:1:1:1

– Số mol NaOH phản ứng với từng hỗn hợp trên có tỉ lệ tương ứng là: 1:1:0:1

Hãy xác định công thức cấu tạo của 5 chất trên

Bài 4 (2,0 điểm):

ĐỀ CHÍNH THỨC

1 Dung dịch X có chứa các ion sau: Na + , +

4

NH , NO3−, S2− Hãy nhận ra sự có mặt của từng ion

trong hỗn hợp X Viết các phương trình hóa học xảy ra (nếu có) trong quá trình nhận biết

2 Giải thích quá trình hình thành hang động và quá trình hình thành thạch nhũ trong các núi

đá vôi

Bài 5 (4,0 điểm): Hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại R có hoá trị không đổi Hoà tan hoàn

toàn 3,3 gam X trong dung dịch HCl dư thu được 2,9568 lít khí ở 27,3oC, 1 atm Mặt khác, hoà tan hoàn toàn cũng 3,3 gam X trong dung dịch HNO3 1,0M (lấy dư 10%) thì thu được

896 ml hỗn hợp khí Y gồm N2O, NO (ở đktc) có tỉ khối so với hỗn hợp gồm NO, C2H6 là 1,35 và dung dịch Z

a) Xác định kim loại R và tính phần trăm khối lượng của các kim loại trong X

b) Cho dung dịch Z tác dụng với 400 ml dung dịch NaOH thấy xuất hiện 4,77 gam kết tủa Tính nồng độ mol của dung dịch NaOH, biết Fe(OH)3 kết tủa hoàn toàn

Bài 6 (4,0 điểm): Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam một chất hữu cơ X thu được hỗn hợp khí

CO2, H2O HCl Dẫn hỗn hợp này vào bình đựng dung dịch AgNO3 dư có mặt HNO3 ở 0oC thu được 5,74 gam kết tủa và khối lượng bình dung dịch AgNO3 tăng thêm 2,54 gam Khí thoát ra khỏi bình dung dịch AgNO3 dẫn vào 5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M thấy xuất hiện kết tủa, lọc tách kết tủa, dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư lại thấy xuất hiện thêm kết tủa, tổng khối lượng kết tủa ở 2 thí nghiệm là 13,94 gam

a) Tìm CTPT của X biết Mx < 230 g/mol

b) A, B, D là các đồng phân của X thỏa mãn các điều kiện sau:

* 43,0 gam A + NaOH dư → 12,4 gam C2H4(OH)2 + 0,4 mol muối A1 + NaCl

* B + NaOH dư → Muối B1 + CH3CHO + NaCl + H2O

* D + NaOH dư → Muối A1 + CH3COONa + NaCl + H2O

Tìm công thức cấu tạo của A, B, D và viết các phương trình phản ứng xảy ra

Bài 7 (3,0 điểm): Cho 88,2 g hỗn hợp A gồm FeCO3, FeS2 cùng lượng không khí (lấy dư 10% so với lượng cần thiết để đốt cháy hết A) vào bình kín dung tích không đổi Nung bình một thời gian để xảy ra phản ứng, sau đó đưa bình về nhiệt độ trước khi nung, trong bình có khí B và chất rắn C (gồm Fe2O3, FeCO3, FeS2) Khí B gây ra áp suất lớn hơn 1,45% so với áp suất khí trong bình đó trước khi nung Hòa tan chất rắn C trong lượng dư H2SO4 loãng, được khí D (đã làm khô); các chất còn lại trong bình cho tác dụng với lượng dư dung dịch KOH thu được chất rắn E Để E ngoài không khí cho đến khi khối lượng không đổi, được chất rắn

F Biết rằng: Trong hỗn hợp A một muối có số mol gấp 1,5 lần số mol của muối còn lại; giả

thiết hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng; không khí chứa 20% oxi và 80% nitơ về thể tích

a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra

b) Tính phần trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp F

c) Tính tỉ khối của khí D so với khí B

============== Hết ==============

Thí sinh được phép mang bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học vào phòng thi.

Họ và tên thí sinh SBD

Chữ kí giám thị 1 Chữ kí giám thị 2

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TỈNH MÔN HOÁ 12 NĂM 2010

1 ‒ Vì 1 mol A tác dụng được với NaHCO3 giải phóng 2 mol CO2 ⇒ A là

một axit 2 nấc ⇒ CTPT của A phải là C4H4O4 hay C2H2(COOH)2 Ứng với mạch thẳng có 2 đồng phân cis-trans là:

C C HOOC

H

H COOH

C C H

HOOC

H COOH

axit trans-butenđioic axit

cis-butenđioic (axit fumaric) (axit maleic)

‒ Chỉ có đồng phân cis mới có khả năng tách nước tạo anhiđrit:

C C

H COOH

H COOH

P2O5

C C

H C

H C

O O

O

+H 2 O

0,5

0,5

2 ‒ Số liên kết pi trong hợp chất trên là (2n+2)-(2n-2)/2 = 2 ⇒ hợp chất có

thể là:

* Axit không no (có 1 nối đôi C=C), đơn chức: Cn-1H2n-3COOH (n ≥ 2)

* Ancol hai chức, không no (chứa 2 liên kết pi): CnH2n-4(OH)2 (n ≥ 4)

* Anđehit hoặc xeton no hai chức: Cn-2H2n-4(CHO)2 (n≥ 2)

* Este đơn chức, không no (có 1 nối đôi C=C): Cn-1-xH2n-yCOOCxHy (x≥

1, )

1,0

3 ‒ Từ dữ kiện ⇒ B là CH3COONa hoặc CH2(COONa)2, C có chứa chức

axit, A có chứa chức ancol hoặc anđehit Mặt khác, công thức phân tử

của X là CnH2n-2O2 và X tác dụng NaOH ⇒ X là axit không no có 1 nối

đôi hoặc X là este vòng no Để thoả mãn hoá tính của A, B, D thì X là

este vòng có cấu tạo là:

CH2

CH2

O C

O (ứng với n = 3)

‒ Công thức cấu tạo của A, B, D là:

(A) HO-CH2-CH2-COONa ; (B) HOOC-CH2-COONa; (D)

CH2(COONa)2

0,5

0,5

‒ Vì A ở điều kiện thích hợp thu được rắn màu vàng ⇒ A gồm SO2 và

H2S, mà NaBr có tính khử yếu hơn NaI nên các phản ứng xảy ra là:

2NaBr + 2H2SO4 đ  →t o Na2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O (1)

0,15 0,075

8NaI + 5H2SO4đ →t o 4Na2SO4 + 4I2 + H2S + 4H2O (2)

1,2 0,15

Ở đktc, Br2 ở thể lỏng và I2 ở thể rắn, nên A chỉ có H2S và SO2:

2H2S + SO2 → 2H2O + 3S (3) 0,15 0,075 0,15

⇒ Chất lỏng là H2O: Na + H2O → NaOH + 1/2H2 (4)

0,15 0,15

⇒ dung dịch B là NaOH:

CO2 + NaOH = NaHCO3 (5)

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O (6)

‒ Gọi x, y lần lượt là số mol hai muối NaHCO3 và Na2CO3, ta có hệ:

05 , 0 1

, 0

5 , 9 106 84

=

=

⇒







= +

= +

y x y

x

y x

⇒ nNaOH = 0,15

‒ Theo các phương trình (4), (3), (2), (1) ta có khối lượng hai muối ban

đầu là:

m = 0,15.103 + 150.1,2 = 195,45 g

1,0

1,0

Gọi công thức là CnHmOz, ta có: 12n + m + 16z = 60.

+ Nếu z = 1 ⇒ 12n + m = 44 ⇒ n = 3, m = 6 CTPT là C3H8O, ứng với

công thức này chỉ có thể là ancol C3H7-OH hoặc ete CH3-O-C2H5

+ Nếu z = 2 ⇒ 12n + m = 28 ⇒ n = 2, m = 4 ⇒ CTPT là C2H4O2, CTCT

có thể là

CH3-COOH, HCOO-CH3, HOCH2-CHO

+ z = 3 không có công thức thỏa mãn

‒ Biện luận tìm các chất X, Y, Z, T, H:

+ Khi cho các hỗn hợp tác dụng với Na và NaOH:

⇒ X là axit : CH3COOH; Y và T là C3H7OH hoặc HO-CH2-CHO ;

Z là este : HCOO-CH3 ; H là ete : CH3-O-C2H5

1,0

1,0

1 ‒ Nhận ra ion Na+ bằng cách đốt, cho ngọn lửa vàng tươi

‒ Nhận ra ion S2‒ bằng dung dịch chứa ion Pb2+ hoặc Ag+ hoặc Cu2+, ví

du:

S2‒ + Pb2+ → PbS↓ đen

‒ Nhận ra ion NH4+ bằng OH‒/t0 và giấy quì ẩm:

NH4+ + OH‒  →t o H2O + NH3↑ quỳ tím ẩm → xanh

‒ Nhận ra ion −

3

NO : axit hóa dung dịch bằng H2SO4 đun nhẹ để loại bỏ ion sunfua, sau đó cho Cu vào: S2‒ + 2H+ → H2S↑

3Cu + 2NO3‒ + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O

1,0

2 ‒ Quá trình hình thành hang động là do sự hòa tan đá vôi bởi nước mưa

có hòa tan khí cacbonic: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + 2HCO3‒

‒ Quá trình hình thành thạch nhũ trong hang động là do sự phân hủy của

canxi hiđrocacbonat tạo thành CaCO3 : Ca2+ + 2HCO3‒ → CaCO3↓ +

CO2↑ + H2O

1,0

a) ‒ Các pthh:

+ X tác dụng với HCl:

2R + 2nHCl → 2RCln + nH2 (1)

Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2 (2)

+ X tác dụng với HNO3

Quá trình oxi hóa: Fe → Fe3+ + 3e; R → Rn+ + ne

Quá trình khử: 2NO3‒ + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O

NO3‒ + 4H+ +3e → NO + 2H2O

‒ Gọi x, y lần lượt là số mol N2O và NO trong hỗn hợp Y, ta có:







=

=

⇒









+

= +

= +

01 , 0

03 , 0 )

( 35 , 1 30 30 44

4 , 22

896 , 0

y

x y

x y

x

y x

Gọi a, b lần lượt là số mol của R và Fe trong 3,3 gam hỗn hợp X Theo

dữ kiện đề cho và các phương trình, ta có hệ:









=

=

=

⇒

=

⇒









=

=

=

⇒













+

= +

+

= +

= +

03 , 0

06 , 0

) ( 27 3

9

18 , 0

03 , 0

3 01 , 0 8 03 , 0 3

) 3 , 27 273 ( 082 , 0

9568 , 2 2 2

3 , 3 56

b a

Al R

n n

R an b

b

an

b

an

b aR

⇒ trong X có %Al = 49%; %Fe = 51%

0,5

0,5

0,5

0,5 b) ‒ Dung dịch Z gồm: Al3+ (0,06 mol); Fe3+(0,03 mol); NO3‒

H+ dư:

100

10

(3.0,06 + 3.0,03 + 0,03.2 + 0,01) = 0,034 mol

‒ Cho NaOH vào dung dịch Z thì:

H+ + OH‒ → H2O (3)

Fe3+ + 3OH‒ → Fe(OH)3 (4)

Al3+ + 3OH‒ → Al(OH)3 (5)

Al(OH)3 + OH‒ → [Al(OH)4]‒ + 2H2O (6)

Ta có khối lượng kết tủa Fe(OH)3 là 0,03.107 = 3,21 gam

⇒ số mol của Al(OH) là 4,77−3,21= 0 , 02 (mol) < số mol Al3+

0,5

0,5

⇒ Xét hai trường hợp:

* TH (1): NaOH không đủ để kết tủa hết Al3+:

Số mol OH‒ cần dùng là: (0,034 + 0,02.3 + 0,03.3) = 0,184 mol

⇒ Nồng độ của dung dịch NaOH là: CM = 0,184/0,4 = 0,46 M

* TH (2): Al3+ phản ứng sinh ra cả Al(OH)3 và [Al(OH)4]‒

Số mol NaOH = 0,034 + 0,03.3 + 0,06.3 + (0,06 – 0,02) = 0,344 mol

⇒ Nồng độ: CM(NaOH) 0,344/0,4 = 0,86 M

0,5

0,5

a) ‒ Tìm CTPT của X:

+ Đốt X tạo ra CO2, H2O, HCl ⇒ X có C, H, Cl, có thể có O

+ Cho hỗn hợp CO2, H2O, HCl qua dung dịch AgNO3 thì HCl, H2O bị

giữ lại

AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3 (1)

nHCl = nAgCl = 0 , 04

5 , 143

74 ,

5 = mol ⇒ nH2O = 0,06 mol + Khí thoát ra khỏi bình là CO2 cho tác dụng với dung dịch Ca(OH)2:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2) 2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3) Dung dịch nước lọc tác dụng với Ba(OH)2

Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O (4)

Gọi a, b lần lượt là số mol Ca(OH)2 tham gia (2) và (3), theo các pthh

(2), (3), (4) ta có:







=

=

⇒







= +

+

= +

02 , 0

08 , 0 94

, 13 ) 197 100 ( 100

5 02 , 0

b

a b

a

b a

⇒ CO2: 0,12 mol Vậy trong 4,3 gam X có: nC = 0,12 mol; nH = 2.0,06 + 0,04 = 0,16 mol;

nCl = 0,04 mol; nO = (4,3 – 0,12.12 – 0,16 – 0,04.35,5)/16 = 0,08 mol

⇒ nC : nH : nO : nCl = 0,12: 0,16: 0,08: 0,04 = 3:4:1:2 ⇒ CTPT của X

dạng:

(C3H4O2Cl)n ≤ 230 ⇒ n = 1 (loại); n = 2 có CTPT là C6H8O4Cl2

0,5

0,5

0,5

0,5

b) ‒ Lập luận tìm công thức cấu tạo của A, B, D và viết các phương trình

phản ứng xảy ra

+ Tìm A: C6H8O4Cl2 + NaOH dư → C2H4(OH)2 + muối A1 + NaCl

0,2 mol 0,2 mol 0,4 mol

⇒ A có thể là: ClCH2-COO-CH2-CH2-OOC-CH2Cl

hoặc ClCH2-COO-CH2-COO-CH2-CH2Cl

1,0

Phương trình:

ClCH2-COO-CH2-CH2-OOC-CH2Cl + 4NaOH→C2H4(OH)2 + 2HOCH2

-COONa + 2NaCl

ClCH2-COO-CH2-COO-CH2-CH2Cl+ 4NaOH→C2H4(OH)2 + 2HOCH2

-COONa + 2NaCl

+ Tìm B: B + NaOH dư → Muối B1 + CH3CHO + NaCl + H2O

⇒ B là: CH3-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH3

CH3-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH3 + 4NaOH→Na2C2O4+ 2CH3CHO +

2NaCl + 2H2O

+ Tìm D: D + NaOH dư → Muối A1 + CH3COONa + NaCl + H2O

⇒ D là: CH3-COO-CH2-COO-CCl2-CH3

CH3COO-CH2COO-CCl2-CH3+5NaOH→2CH3-COONa+

HOCH2COONa+2NaCl+ 2H2O

0,5

0,5

a) - Pthh của các phản ứng xảy ra

4FeCO3 + O2 → 2Fe2O3 + 4CO2 (1)

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 (2)

+ Khí B gồm: CO2, SO2, O2, N2; chất rắn C gồm: Fe2O3, FeCO3, FeS2

+ C phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng:

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O (3)

FeCO3 + H2SO4 → FeSO4 + H2O + CO2 (4)

FeS2 + H2SO4 → FeSO4 + S↓ + H2S (5)

+ Khí D gồm: CO2 và H2S; các chất còn lại gồm:FeSO4, Fe2(SO4)3,

H2SO4 dư và S, khi tác dụng với KOH dư:

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O (6) 2KOH + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + K2SO4 (7) 6KOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3K2SO4 (8) + Kết tủa E gồm Fe(OH)2, Fe(OH)3 và S, khi để ra không khí thì chỉ có

phản ứng:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (9) Vậy F gồm Fe(OH)3 và S

0,5

0,5

0,5

b) - Nhận xét: So sánh hệ số các chất khí trong (1) và (2) ta thấy: áp suất

khí sau phản ứng tăng lên chứng tỏ lương FeCO3 có trong hỗn hợp A

Gọi a là số mol của FeS2 ⇒ số mol của FeCO3 là 1,5a, ta có:

116.1,5a + 120a = 88,2 ⇒ a = 0,3

+ Vậy trong A gồm : FeS2 (0,3 mol), FeCO3 (0,45 mol)

+ Nếu A cháy hoàn toàn thì cần lượng O2 là : (0,45/4 + 11.0,3/4) = 1,03125 mol ⇒ số mol N2 là 4.1,03125 = 4,125 mol ; số mol không khí

là (1,03125 + 4,125) = 5,15625 mol

- Vì hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng nên gọi

x là số mol FeS2 tham gia phản ứng (1) thì số mol FeCO3 tham gia phản ứng (2) là 1,5x

+ Theo (1), (2) và theo đề cho ta có : nB = (5,15625 + 0,375x) + Vì áp suất sau phản ứng tăng 1,45% so với áp suất trước khi nung, ta

có : (5,15625 + 0,375x) = 5,15625 101,45/100 ⇒ x = 0,2

- Theo các phản ứng (1), (9) ta có chất rắn F gồm : Fe(OH)3 (0,75 mol)

và S (0,1 mol) Vậy trong F có %Fe(OH)3 = 96,17% ; %S = 3,83%

0,5

0,5

c) - B gồm: N2 (4,125 mol), O2 (0,40625 mol), CO2 (0,3 mol), SO2 (0,4

mol) ⇒ MB = 32

- Khí D gồm CO2 (0,15 mol), H2S (0,1 mol) ⇒ MD = 40 Vậy dD/B = 1,25

0,5

Lưu ý: Nếu thí sinh làm cách khác đúng, cho điểm tối đa tương ứng.

===============================