Lấy m gam X cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho luồng khí CO đi qua ống, CO phản ứng hết, toàn bộ khí CO2 ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng 100 ml dung dịch BaOH2 0,60M
Trang 1HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG ĐỒNG BẰNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH
TỈNH YÊN BÁI
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC KHỐI 11
NĂM 2015 Thời gian: 180 phút.
(Đề gồm có 02 trang)
Câu 1 (2 điểm) Tốc độ phản ứng
Trong dung dịch, nitramit bị phân hủy theo phản ứng:
NO2NH2 →N2O(k) + H2O Các kết quả thực nghiệm cho thấy vận tốc phản ứng tính bởi biểu thức:
2 2 3
NO NH
v k
H O
[ +]
=
a Trong các cơ chế sau, cơ chế nào phù hợp với thực nghiệm?
Cơ chế 1: NO2NH2→k1 N2O(k) + H2O
Cơ chế 2: NO2NH2 + H3O+ 2
2
k
k−
→ NO2NH3+ + H2O nhanh
NO2NH3+ →k 3 N2O + H3O+
chậm
Cơ chế 3: NO2NH2 + H2O 4
4
k
k−
→ NO2NH- + H3O+
nhanh
NO2NH- →k 5 N2O + OH
chậm
H3O+ + OH- →k 6 2 H2O nhanh
b Nếu phản ứng thực hiện trong môi trường đệm thì bậc của phản ứng là bao nhiêu?
Câu 2 (2 điểm): Cân bằng trong dung dịch điện ly
Dung dịch A chứa H2C2O4 (0,05M); HCl (0,1M), NH3 (0,1M)
a Tính pH của dung dịch A?
b Trộn 1ml dung dịch A với 1 ml dung dịch chứa CaCl2 (0,05M) và HCl (0,01M)
Có kết tủa CaC2O4 tách ra không? Nếu có hãy tính S CaC O2 4?
Cho pKa: NH4+ (9,24); H2C2O4 (1,25; 4,27); pKs: CaC2O4 (8,75)
Câu 3 (2 điểm) : Điện hóa học
Các cây cầu sắt bị phá hủy bởi quá trình ăn mòn điện hóa học Các phản ứng ăn mòn xảy ra như sau:
(2) O2(k) + 2 H2O (l) + 4e → 4OH- (aq)
Một tế bào điện hóa được thiết lập (nhiệt độ là 250C) Tế bào điện hóa được biểu diễn như sau:
Fe| Fe2+(aq)|| OH- (aq), O2 (k) | Pt Thế điện cực chuẩn ở 250C:
Fe2+ (aq) + 2e → Fe E0 = - 0,44 V
Trang 2O2(k) + 2 H2O (l) + 4e → 4OH- (aq) E0 = 0,40 V
1 Tính sức điện động chuẩn của pin ở 250C
2 Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin phóng điện
3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 250C
4 Pin phóng điện liên tục 24h ở điều kiện chuẩn với cường độ dòng không đổi là 0,12 A Tính toán khối lượng của sắt đã bị oxi hóa thành Fe2+ sau 24h Biết rằng H2O và O2 có dư
5 Tính toán ∆E của pin tại 250c dưới các điều kiện sau:
[Fe2+] = 0,015M; pHnửa bên phải tế bào = 9,0; p (O 2 ) = 0,70 bar.
Câu 4 (2 điểm) : Bài tập vô cơ tổng hợp
Cho hỗn hợp X gồm MgO, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có số mol đều bằng nhau Lấy m gam X cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho luồng khí CO đi qua ống, CO phản ứng hết, toàn bộ khí CO2 ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng 100 ml dung dịch Ba(OH)2 0,60M, thấy khối lượng dung dịch tăng so với dung dịch đầu là 1,665 gam Chất rắn còn lại trong ống sứ gồm 5 chất và có khối lượng là 21 gam Cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO3, đun nóng được V lít khí NO (là sản phẩm khử duy nhất, ở 0oC; 2 atm) Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng m, V, số mol HNO3 đem dùng (biết lượng axit dư 20% so với ban đầu)
Câu 5 ( 2 điểm): Sơ đồ biến hóa, Cơ chế phản ứng, Đồng phân lập thể, Danh pháp
Cho sơ đồ biến hóa sau:
H2O
Hg 2+
2.H2O
H2SO4
Br2
OH
-MnO
300 0 C 1.PhMgBr
2.H2O
H +
a Viết các phương trình phản ứng trong sơ đồ trên
b Nêu cơ chế phản ứng từ C → D và D → PhCOCH=CH2
Câu 6: Tổng hợp các chất hữu cơ, so sánh nhiệt độ sôi, Nhiệt độ nóng chảy, Tính Axit- Bazơ.
1 a So sánh tính axit của:
Axit bixiclo[1.1.1]pentan-1-cacboxylic (A) và axit 2,2-đimetyl propanoic (B)
b So sánh tính bazơ của:
H
2 Điều chế:
a
từ etyl benzoat, xiclopentylmetanol và các chất vô cơ cần thiết
b CH3CH2CH2OCH2CH2OH từ CH4 và các chất vô cơ cần thiết
Trang 3Câu 7 ( 2 điểm): Nhận biết, tách chất, biện luận xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ.
1 Hợp chất hữu cơ X, phân tử chỉ chứa 3 nguyên tố C,H,O và MX= 88 đvC; X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng tạo hai chất hữu cơ Y và Z (Y, Z đều có phản ứng tráng bạc) Tìm công thức cấu tạo của X và gọi tên
2 Trong phòng thí nghiệm có 7 dung dịch và chất lỏng mất nhãn, riêng biệt gồm NH4HCO3 (dung dịch), Ba(HCO3)2(dung dịch), C6H5ONa (dung dịch), C6H6(lỏng), C6H5NH2(lỏng), C2H5OH(lỏng) và K[Al(OH)4] (dung dịch) Hãy trình bày cách nhận biết các dung dịch và chất lỏng trên bằng một dung dịch chỉ chứa một chất tan
Câu 8 (2 điểm): Hữu cơ tổng hợp
Hợp chất A (C13H18O) có tính quang hoạt, không phản ứng với 2,4-đinitrophenylhdrazin nhưng tham
gia phản ứng idofom Phản ứng ozon phân hợp chất A, thu được B và C, cả hai hợp chất này đều tác dụng với 2,4-đinitrophenylhdrazin, nhưng chỉ có C tác dụng được với thuốc thử Tolenxơ Nếu lấy sản phẩm của phản ứng giữa C với thuốc thử Tolenxơ để axit hóa rồi đun nóng thì thu được D (C6H8O4) B có thể chuyển hoá
thành E (p-C2H5C6H4-CH2CHO)
a Hãy viết công thức cấu tạo của A, B, C, D, E.
b Dùng công thức cấu tạo, viết sơ đồ các phản ứng chuyển hoá B thành E.
Câu 9 (2 điểm): Cân bằng hóa học
ở 8200C có các phản ứng sau với hằng số cân bằng tương ứng:
CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) K1 = 0,2
C (r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k) K2 = 2,0
Lấy hỗn hợp gồm 1 mol CaCO3 và 1 mol C cho vào bình chân không có thể tích 22,4 lít giữ ở 8200C
1 Tính số mol các chất lỏng có trong bình khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng
2 Sự phân huỷ CaCO3 sẽ hoàn toàn khi thể tích bình bằng nhiêu (áp suất riêng của các khí không đổi)
Câu 10 (2 điểm) : Phức chất
Coban tạo ra các ion phức [CoCl2(NH3)4]+ (A), [Co(CN)6]3- (B), [CoCl3(CN)3]3- (C)
a Viết tên của (A), (B), (C).
b Theo thuyết liên kết hóa trị các nguyên tử trong B ở trạng thái lai hóa nào
c Các ion phức trên có bao nhiêu đồng phân lập thể, vẽ cấu trúc của chúng
d Viết phương trình phản ứng của (A) với ion sắt (II) trong môi trường axit.
-Hết -Người ra đề
Phạm Thị Hải Linh- 0989815146
Trang 4HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1(2 điểm) Tốc độ phản ứng
Trong dung dịch, nitramit bị phân hủy theo phản ứng:
NO2NH2 →N2O(k) + H2O Các kết quả thực nghiệm cho thấy vận tốc phản ứng tính bởi biểu thức:
2 2 3
NO NH
v k
H O
[ +]
=
a Trong các cơ chế sau, cơ chế nào phù hợp với thực nghiệm?
Cơ chế 1: NO2NH2→k1 N2O(k) + H2O
Cơ chế 2: NO2NH2 + H3O+ 2
2
k
k−
→ NO2NH3+ + H2O nhanh
NO2NH3+ →k 3 N2O + H3O+
chậm
Cơ chế 3: NO2NH2 + H2O 4
4
k
k−
→ NO2NH- + H3O+
nhanh
NO2NH- →k 5 N2O + OH
chậm
H3O+ + OH- →k 6 2 H2O nhanh
b Nếu phản ứng thực hiện trong môi trường đệm thì bậc của phản ứng là bao nhiêu?
Cơ chế 2: v = k3[NO2NH3+]
NO NH H O] k
+
+
−
=
2 2
k
k H O]
[
−
=
Thay vào biểu thức cơ chế 2:
2
2 2
k
−
⇒ không phù hợp với thực nghiệm
0,5
Cơ chế 3: v = k5[NO2NH-]
k NO NH H O]
[NO NH
]
−
+
−
=
Thay vào biểu thức của cơ chế 3:
5
−
0,5
Trang 5⇒phù hợp với thực nghiệm.
b Do trong môi trường đệm [H3O+] là hằng số nên biểu thức tốc độ phản ứng :
v = k’[NO2NH2] là phản ứng bậc nhất theo thời gian
0,5
Câu 2 (2 điểm): Cân bằng trong dung dịch điện ly
Dung dịch A chứa H2C2O4 (0,05M); HCl (0,1M), NH3 (0,1M)
a Tính pH của dung dịch A?
b Trộn 1ml dung dịch A với 1 ml dung dịch chứa CaCl2 (0,05M) và HCl (0,01M)
Có kết tủa CaC2O4 tách ra không? Nếu có hãy tính S CaC O2 4?
Cho pKa: NH4+ (9,24); H2C2O4 (1,25; 4,27); pKs: CaC2O4 (8,75)
1 a Phản ứng xảy ra:
NH3 + H+ „ NH4+ Ka-1 = 109,24
0,1 0,1
- - 0,1
TPGH: NH4+ (0,1); H2C2O4 (0,05)
Các cân bằng:
H2C2O4 ƒ H+ + HC2O4- Ka1 = 10-1,25 (1)
HC2O4- ƒ H+ + C2O42- Ka2 = 10-4,27 (2)
NH4+ ƒ NH3 + H+ Ka = 10-9,24 (3)
So sánh: Ka1 >> Ka2 >> Ka⇒ cân bằng (1) là chủ yếu
H2C2O4 ƒ H+ + HC2O4- Ka1 = 10-1,25 (1)
[] 0,05 – x x x
⇒
2
0,05
x
x
− = 10-1,25⇒ x = 0,0319 ⇒ pH =1,50 0,5
b Trộn 1ml dung dịch A với 1 ml dung dịch chứa CaCl2 (0,05M) và HCl (0,01M)
Sau khi trộn tính lại nồng độ:
4
NH
2 2 4
H C O
Tính 2
2 4
C O
C − để xét điều kiện kết tủa?
H2C2O4 ƒ H+ + HC2O4- Ka1 = 10-1,25 (1) 0,025 0,005
0,025 – x 0,005+x x
0,5
Trang 6⇒ x.(0,0050,025 +x x)
− = 10-1,25⇒ x = 0,0178
HC2O4- ƒ H+ + C2O42- Ka2 = 10-4,27 (2) 0,0178 0,0228
0,0178-y 0,0228+y y
⇒ y.(0,02280,0178 +y y)
− = 10-4,27⇒ y = 4,175.10-5
Xét C Ca2+ 2
2 4
C O
C −> Ks⇒ xuất hiện ↓CaC2O4
Phản ứng:
Ca2+ + H2C2O4 „ CaC2O4 + 2H+K=103,23>>
0,025 0,025 0,005
- - 0,055
TPGH: CaC2O4, H+ (0,055), NH4+ (0,05M)
Tính S CaC O2 4?
CaC2O4 ƒ Ca2+ + C2O42- Ks1 = 10-8,75 (4)
S S Các quá trình phụ:
Ca2+ + H2O ƒ CaOH+ + H+ *β(CaOH+ )= 10-12,6 (5)
C2O42- + H+ ƒ HC2O4- Ka2-1 = 104,27 (6)
HC2O4- + H+ ƒ H2C2O4 Ka1-1 = 101,25 (7) Nhận xét: do môi trường axit (H+ 0,055M) nên cân bằng tạo phức hiđroxo của Ca2+ có thể bỏ qua
Ta có: S = [Ca2+]
S = [C2O42-] + [HC2O4-] + [H2C2O4]
[C O −] 1+K h K K h a− + a− a−
Vậy 2 42 1 1 1 2
1 a a a
S
C O
K h K K h
−
⇒ Ks=[Ca2+].[C2O42-]=
2
1 1 1 2
1 a a a
S
K h K K h− − −
Thay h = 0,055 ⇒ S = 1,9.10-3 (M)
0,25
0,25
0,5
Câu 3(2 điểm) : Điện hóa học
Các cây cầu sắt bị phá hủy bởi quá trình ăn mòn điện hóa học Các phản ứng ăn mòn xảy ra như sau:
(2) O2(k) + 2 H2O (l) + 4e → 4OH- (aq)
Một tế bào điện hóa được thiết lập (nhiệt độ là 250C) Tế bào điện hóa được biểu diễn như sau:
Trang 7Fe| Fe2+(aq)|| OH- (aq), O2 (k) | Pt Thế điện cực chuẩn ở 250C:
Fe2+ (aq) + 2e → Fe E0 = - 0,44 V
O2(k) + 2 H2O (l) + 4e → 4OH- (aq) E0 = 0,40 V
1 Tính sức điện động chuẩn của pin ở 250C
2 Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin phóng điện
3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 250C
4 Pin phóng điện liên tục 24h ở điều kiện chuẩn với cường độ dòng không đổi là 0,12 A Tính toán khối lượng của sắt đã bị oxi hóa thành Fe2+ sau 24h Biết rằng H2O và O2 có dư
5 Tính toán ∆E của pin tại 250c dưới các điều kiện sau:
[Fe2+] = 0,015M; pHnửa bên phải tế bào = 9,0; p (O 2 ) = 0,70 bar.
1 ∆E = E0
phải – E0
3
0,5
4
0,5
5 K = c(Fe2+)2 c(OH-)4/ p(O2)
∆Epin = ∆E0
pin -
pH = 9 => [OH-] = 10-5 mol/L
=> ∆Epin = 1,19 V
0,5
Câu 4 (2 điểm) : Bài tập vô cơ tổng hợp
Cho hỗn hợp X gồm MgO, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có số mol đều bằng nhau Lấy m gam X cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho luồng khí CO đi qua ống, CO phản ứng hết, toàn bộ khí CO2 ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng 100 ml dung dịch Ba(OH)2 0,60M, thấy khối lượng dung dịch tăng so với dung dịch đầu là 1,665 gam Chất rắn còn lại trong ống sứ gồm 5 chất và có khối lượng là 21 gam Cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO3, đun nóng được V lít khí NO (là sản phẩm khử duy nhất, ở 0oC; 2 atm) Viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính khối lượng m, V, số mol HNO3 đem dùng (biết lượng axit dư 20% so với ban đầu)
Trang 8Phản ứng oxit bị khử bởi CO:
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 (1)
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 (2) FeO + CO → Fe + CO2 (3) MgO + CO → không phản ứng
- Viết phản ứng theo khí CO2 lội vào dung dịch Ba(OH)2:
CO2 + Ba(OH)2→ BaCO3 + H2O (4)
no x 0,06
ns (x-0,06) 0 0,06
CO2 + H2O + BaCO3 → Ba(HCO3)2 (5)
no (x-0,06) 0,06
ns 0 (0,12-x)
Từ (4), (5) và giả thiết cho ta có:
mCO2 – mCaCO3 = 44x – 197(0,12-x) = 1,665
=> x = 0,105
Hoặc tính CO2 theo hai phản ứng giữa CO2 với Ba(OH)2 tạo ra hai muối
Từ (1), (2), (3), theo bảo toàn khối lượng ta có
m + mCO = 21 + mCO2
=> m + 28.0,105 = 21 + 44.0,105
=> m = 22,68 gam
0,5
0,5
+ Các phản ứng của MgO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Fe với dung dịch HNO3:
MgO + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O (6)
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (7) 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (8) 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (9)
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (10)
0,5
Tính V
Theo kết quả trên: m = 72x + 160x + 232x + 40x = 22,68 => x = 0,045 mol
Từ (1), (2), (3), (8), (9), (10) và dựa vào bảo toàn electron ta có
ne(FeO, Fe3O4) + ne(CO) = ne(NO)
=> 0,045.1 + 0,045.1 + 0,105.2 = 3.V/22,4.2
=> V = 1,12 lít
Tính nHNO3 Từ (6) => (10), có số mol HNO3 phản ứng là
0,5
Trang 9nHNO3 = 2nMg + 3nFe + nNO = 2.0,045 + 3.0,045.6 + 2.1,12/22,4 = 1 mol
Câu 5 ( 2 điểm): Sơ đồ biến hóa, Cơ chế phản ứng, Đồng phân lập thể, Danh pháp
Cho sơ đồ biến hóa sau:
H2O
Hg 2+
2.H2O
H2SO4
Br2
OH
-MnO
300 0 C 1.PhMgBr
2.H2O
H +
a Viết các phương trình phản ứng trong sơ đồ trên
b Nêu cơ chế phản ứng từ C → D và D → PhCOCH=CH2
a Các phương trình phản ứng:
C CH
Ph + H2O Hg2+
t0 Ph C
O
CH3
(A)
(B)
OH
O
CH 3
(B)
O
CH2
(C)
O
O
(D)
O
O
O
CH 3
(B)
+ 3Br2 + 4OH - PhCOO- + CHBr3 + 3Br
-(E)
2PhCOO- Ph C Ph
O
+ CO3
2-MnO
300 0 C
(F)
0,5
0,5
Trang 10
O
CH3
(B)
1.PhMgBr
2.H2O Ph C Ph
CH3
OH (G)
H2SO4
t 0
CH3
OH (G)
Ph
(H)
Ph
CH2
(H)
KMnO4
O
(F)
0,5
b Cơ chế phản ứng từ C → D: AN
H C H
O
+ H2C C
O
O
chËm
Ph C CH2
O
CH2 O Ph C CH2
O
CH2 OH
-Cơ chế phản ứng tách: cơ chế E1
Ph C CH2
O
CH2 OH H +
Ph C CH2 O
CH2 OH2 -H2O
O
O
CH2
0,25
0,25
Câu 6: Tổng hợp các chất hữu cơ, so sánh nhiệt độ sôi, Nhiệt độ nóng chảy, Tính Axit- Bazơ.
1 a So sánh tính axit của:
Axit bixiclo[1.1.1]pentan-1-cacboxylic (A) và axit 2,2-đimetyl propanoic (B)
b So sánh tính bazơ của:
H
2 Điều chế:
a
Trang 11từ etyl benzoat, xiclopentylmetanol và các chất vô cơ cần thiết.
b CH3CH2CH2OCH2CH2OH từ CH4 và các chất vô cơ cần thiết
m
1 a Tính axit: A > B là do:
COOH
+ I
COOH
H 3 C
H 3 C
H 3 C +I
COO
-COO
-H 3 C
H3C
H 3 C
Bị solvat hóa tốt hơn Bị solvat hóa kém do hiệu ứng không gian
0,5
b Tính bazơ:
N lai hóa sp3
N lai hóa sp2
Tính bazơ của piperiđin là mạnh nhất do N chịu ảnh hưởng đẩy e của 2 gốc hiđrocacbon no, do
đó làm tăng mật độ e trên nguyên tử N nên làm tăng tính bazơ
Với pyriđin, mặc dù N lai hóa sp2, song đôi e riêng của N có trục song song với mặt phẳng
vòng thơm nên cặp e riêng này không liên hợp vào vòng, do đó đôi e riêng của N gần như được bảo
toàn, do đó pyriđin thể hiện tính chất của một bazơ
Với pyrol, cặp e riêng của N liên hợp với 2 liên kết π trong vòng, sự liên hợp này làm cho mật
độ e trên nguyên tử N giảm mạnh, pyrol gần như không
0,5
2 Điều chế chất:
0,5
Trang 12Điều chế CH3CH2CH2OCH2CH2OH
0,5
Câu 7( 2 điểm): Nhận biết, tách chất, biện luận xác định công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ.
1 Hợp chất hữu cơ X, phân tử chỉ chứa 3 nguyên tố C,H,O và MX= 88 đvC; X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng tạo hai chất hữu cơ Y và Z (Y, Z đều có phản ứng tráng bạc) Tìm công thức cấu tạo của X và gọi tên
2 Trong phòng thí nghiệm có 7 dung dịch và chất lỏng mất nhãn, riêng biệt gồm NH4HCO3 (dung dịch), Ba(HCO3)2(dung dịch), C6H5ONa (dung dịch), C6H6(lỏng), C6H5NH2(lỏng), C2H5OH(lỏng) và K[Al(OH)4] (dung dịch) Hãy trình bày cách nhận biết các dung dịch và chất lỏng trên bằng một dung dịch chỉ chứa một chất tan
1 X + dd NaOH→t0 cho 2 chất hữu cơ Y, Z nên X chứa
MX= 88 X chỉ chứa một nhóm:-COO-, X: chứa chức este
X: HCOOR, R = 43; - R: chỉ chứa C, H: C3H7: loại;
- R là gốc có oxi
MR = 43, R chứa tối đa 2 O
- Nếu R có 2 O: 12x + y = 43-32 = 11 vô lí
- R có 1 O: 12x + y = 43-16 = 27: C2H3
-X: HCOOCH2CHO: fomylmetylfomat 0,5
2 Dùng dung dịch H2SO4 loãng dư cho từ từ vào ống nghiệm lắc đều và quan sát
-NaHCO3 có khí thoát ra
2NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O (1)
- Ba(HCO3)2 thấy có kết tủa đồng thời có khí thoát ra
H2SO4 + Ba(HCO3)2 BaSO4 + 2CO2 + 2H2O (2)
- C6H5ONa thấy đầu tiên tạo dung dịch trong suốt sau đó bị vẩn đục
2C6H5ONa + H2SO4 2C6H5OH↓ + Na2SO4 (3)
- C6H6 tách lớp không tan
- C6H5NH2 đầu tiên tách lớp sau đó tan hoàn toàn
2C6H5NH2 + H2SO4 (C6H5NH3)2SO4 (4)
1,5