Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học lớp 11 chọn lọc số 9

hòa tan hỗn hợp A trong một lượng nước dư thu được hỗn hợp khí B và dung dịch C.. Trộn Vml dung dịch C và Vml dung dịch một trong các muối trên thì trường hợp nào thu được lượng kết tủa

Trang 1

Tỉnh thành phố : Ninh Thuận

Trường : THPT CHU VĂN AN

Môn : HÓA HỌC Khối : 11

Tên giáo viên biên soạn : Nguyễn Văn Hồng

Số mật mã :

Phần này là phần phách

Số mật mã :

Câu I :

1/ Từ phản ứng thuận nghịch sau : PCl5 (k) ⇌ PCl3 (k) + Cl2 (k).

Hỗn hợp sau khi đạt đến trạng thái cân bằng có dhh/KK = 5 ở 1900C và 1 atm.

a/ Tính hệ số phân li α của PCl5.

b/ Tính hằng số cân bằng KP.

c/ Tính hệ số phân li α ở áp suất P = 0,5 atm.

2/ Hợp chất A được tạo từ ba nguyên tố X, Y, Z có tổng số điện tích hạt nhân bằng

16, hiệu điện tích hạt nhân X và Y là 1, tổng số e trong ion [YX3]- là 32.

a Tìm tên 3 nguyên tố X, Y, Z.

b Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của A

Đáp án câu I :

1/ a) Tính hệ số phân li α của PCl5 :

PCl5 (k) ⇌ PCl3 (k) + Cl2 (k) Gọi : số mol PCl5 ban đầu : n

số mol PCl5 bị phân tích : n α

số mol PCl3 = số mol Cl2 : n α

0 PCl PCl

KK /

n 29

m 29

M

Sau phản ứng :

d ) 1 ( n 29

m

KK /

α +

5

5 2 , 7 1 d

d 1

d

d0 = + α ⇒ α = 0 − = − =

b) Tính hằng số cân bằng KP :

Gọi P là áp suất hệ thống : P = 1 atm

24 , 0 1

P

P P K

) 1 ( n

1 )

1 ( n

P n

P ) 1 ( n P

2 2

PCl

Cl PCl P

Cl PCl PCl

5

2 3

2 3 5

= α

−

α

=

α +

= α +

= α

−

c) Tính hệ số phân li α ở áp suất P = 0,5 atm :

57 , 0 5 , 0 24 , 0

24 , 0 P

K

K '

P

+

= +

= α

Trang 2

PHẦN NÀY LÀ PHÁCH

2/ a Xác định tên 3 nguyên tố :

Gọi x, y, z lần lượt là số điện tích hạt nhân X, Y, Z, vì nguyên tử trung

hòa điện

Số proton = số e = số điện tích hạt nhân.

Ta có : Σ Z = 16 ⇒ x + y + z = 16 (1)

Zx – Zy = 1 ⇒ x – y = 1 (2)

Tổng số e ion [YX3]- = 32 ⇒ 3x + y + 1 = 32 (3)

Giải 3 phương trình trên ta được : x = 8 , y = 7, z = 1.

Vậy X là Oxi (Z = 8), Y là Nitơ (Z = 7), Z là Hidro (Z =1)

b Công thức phân tử, công thức cấu tạo của A :

Công thức phân tử của A là : HNO3

Công thức cấu tạo của A :

H  N  H O  N

H

Trang 3

Số mật mã :

Câu II :

1/ Cần thêm bao nhiêu NH3 vào dung dịch Ag+ 0,004 M để ngăn chặn sự kết tủa của AgCl khi nồng độ lúc cân bằng [Cl-]= 0,001 M.

TAgCl=1,8.10 -10 ; Kkb(hằng số không bền) = 6.10 -8.

2/ Một pin điện gồm điện cực là một sợi dây bạc nhúng vào dung dịch AgNO3 và điện cực kia là một sợi dây platin nhúng vào dung dịch muối Fe2+ và Fe3+.

a) Viết phương trình phản ứng khi pin hoạt động.

b) Tính sức điện động của pin ở điều kiện chuẩn.

c) Nếu Ag   +  = 0,1M và   Fe2+  =   Fe3+  = 1M thì phản ứng trong pin xảy ra như thế nào?

d) Hãy rút ra nhận xét về ảnh hưởng của nồng độ chất tan đến gía trị của thế điện cực và chiều hướng của phản ứng xảy ra trong pin.

Biết : E0Ag Ag+/ = 0,8V ; 0 2 /

E + = 0,77V ; 0 2 /

E + = - 0,44V

Đáp án câu II :

1/ AgCl ↓ ⇄ Ag+ + Cl− TAgCl = 1,8.10–10

Phản ứng tạo phức : Ag+ + 2NH3 ⇄ [Ag(NH3)2]+

kb K

1

K =

Để kết tủa AgCl không tạo thành trong dung dịch thì [Ag+] không vượt

qúa :

10 8 , 1 001 , 0

10 8 , 1 ] Cl [

Muốn vậy phải thêm một lượng NH3 sao cho : 8

2 3

2

3 6 10 ]

) NH ( Ag [

] NH ].[

Ag

=

Trong đó : [Ag(NH3)2]+ = 0,004 – 1,8.10– 7≈ 0,004 mol/l

10 8 , 1

004 , 0 10 6 ]

Ag [

] ) NH ( Ag [

K

7

8 2

+ +

Mặt khác để tạo phức để tạo phức với 0,004 mol/l Ag+ cần có : 2.0,004 =

0,008 mol/l NH3.

Như vậy lượmg NH3 cần thêm vào là : 0,0365 + 0,008 = 0,0445 mol/l.

Trang 4

2/ a) Phương trình phản ứng khi pin hoạt động :

r

Fe + Ag + + = Fe + + Ag (1) b) Thế của phản ứng (sđđ của pin) ở điều kiện chuẩn :

E = E + - E + + = 0.8 - (+0,77) = 0,03 V

c) Nếu Ag   +  = 0,1M và   Fe2+  =   Fe3+  = 1M thì sđđ của pin sẽ là :

0 pin pin 0 06 1 10

−

Phản ứng (1) xảy ra theo chiều ngược lại :

r

Fe + + Ag = Fe + Ag + + (2)

d) Kết qủa trên cho thấy :

- Khi nồng độ của Ag   +  = 0,1M và   Fe2+  =   Fe3+  = 1M thì sđđ của

pin là 0,03V.

- Khi nồng độ của Ag   +  giảm đi 10 lần thì thế điện cực của Ag+/Ag

bây giờ là :

0

−

Và sđđ của pin sẽ là :

E = E + - E + + = 0.74 - (+0,77) = - 0,03 V < 0

Khi nồng độ của Ag   +  giảm đi 10 lần thì thế điện cực của Ag+/Ag nhỏ

hơn thế điện cực của Fe3+/ Fe2+ và phản ứng xảy ra chiều ngược lại Vậy nồng

độ chất atn có khả năng làm thây đổi cả chiều phản ứng.

Trang 5

Số mật mã :

Câu III :

1/ Nung 109,6 gam Ba kim loại với một lượng vừa đủ NH4NO3 trong một bình kín thu được hỗn hợp sản phẩm gồm 3 hợp chất của Bari (hỗn hợp A) hòa tan hỗn hợp A trong một lượng nước dư thu được hỗn hợp khí B và dung dịch C.

a) Giải thích và viết phương trình phản ứng xảy ra.

b) Cho khí B vào bình kín dung tích không đổi khi áp suất ổn định (đạt tới trạng thái cân bằng) thấy áp suất tăng 10% so với áp suất ban đầu Tính % thể tích các khí ở trạng thái cân bằng.

c) Có 6 dung dịch cùng nồng độ mol : Na2CO3 ; Na2SO4 ; NaHCO3 ; Na3PO4 ; FeCl3 và AgNO3

Giả sử dung dịch C có cùng nồng độ mol như càc dung dịch trên Trộn Vml dung dịch C và Vml dung dịch một trong các muối trên thì trường hợp nào thu được lượng kết tủa lớn nhất ?

2/ Cho 8 gam hỗn hợp Mg và Fe vào 200ml dung dịch CuSO4 có nồng độ x mol/l sau khi kết thúc phản ứng thu được 12,8g chất rắn A và dung dịch B màu xanh đã nhạt Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch B được kết tủa Nung kết tủa này ngoài không khí đến khối lượng không đổi, thu được 20 gam chất rắn D.

a) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.

b) Tính x.

Đáp án câu III :

a) NH4NO3 →t 0 N2O + 2H2O (1)

Ba + H2O →t 0 BaO + H2 (2) × 2

Ba + N2O →t 0 BaO + N2 (3)

Ba + H2

0

t

Ba + N2

0

t

8Ba + NH4NO3 →t 0 3BaO + Ba3N2 + 2BaH2 (6)

BaO + H2O  → Ba(OH)2 (7)

Ba3N2 + 6H2O  → 3Ba(OH)2 + 2NH3↑ (8) BaH2 + 2H2O  → Ba(OH)2 + 2H2↑ (9) b) Số mol Ba : nBa 109,6 0,8 (mol)

137

Từ (6) và (8) : Số mol NH3 : nNH3 0,8 1 2 0,2 (mol)

8

Trang 6

Từ (6) và (9) : Số mol H2 : nNH3 0,8 1 2 0,4 (mol)

4

2NH3 ¬   → N2 + 3H2 (10)

Sau phản ứng : 0,2 – 2x x 0,4 + 3x

Aùp suất tăng 10% ⇒ số mol sau phản ứng bằng 1,1 lần số mol trước

phản ứng.

0,2 – 2x + x + 0,4 + 3x = (0,2 + 0,4) × 1,1 2x = 0,06 ⇒ x = 0,03

Ở trạng thái cân bằng thành phần số mol chất khí là :

0,14 (mol) NH3⇒ 21,21 % V 0,03 (mol) N2 ⇒ 4,55 % V 0,14 (mol) H2 ⇒ 74,24 % V c) Ba(OH)2 + Na2CO3  → BaCO3↓ + 2NaOH (11)

Ba(OH)2 + Na2SO4  → BaSO4↓ + 2NaOH (12) Ba(OH)2 + NaHCO3  → BaCO3↓ + H2O + NaOH (13) 3Ba(OH)2 + 3Na3PO4 → Ba3(PO4)2↓ +6NaOH+Na3PO4 (14) 3Ba(OH)2 + 3FeCl3  → 2Fe(OH)3↓ + 3BaCl2 + FeCl3 (15) 2Ba(OH)2 + 2AgNO3 → Ag2O ↓ + Ba(OH)2 + Ba(NO3)2 (16) Qua các phương trình trên ta thấy dung dịch Na2SO4 sẽ tạo nên lượng kết

tủa lớn nhất là BaSO4↓

2/ a) Tính % khối lượng mỗi kim loại :

Dung dịch B có màu xanh đã nhạt chứng tỏ trong dung dịch B còn

CuSO4 Như vậy Mg, Fe phải tác dụng hết (vì kết thúc phản ứng) Chất rắn A là

Cu

Gọi a, b là số mol của Mg, Fe ta có : 24a + 56b = 8 (1)

Mg + CuSO4 == MgSO4 + Cu ↓ (2)

Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu ↓ (3)

Số mol Cu sinh ra là : Cu

12,8

64

Trang 7

Từ (1) và (4), giải hệ phương trình ta có : a = 0,1 (mol) ; b = 0,1 (mol)

Thành phần % về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp :

%Mg = 24 0,1 100 30%

8

%Fe = 100 – 30 = 70%

b) Tính x :

Các phương trình phản ứng xảy ra :

MgSO4 + 2NaOH == Mg(OH)2↓ + Na2SO4 (5)

FeSO4 + 2NaOH == Fe(OH)2↓ + Na2SO4 (6)

CuSO4 + 2NaOH == Cu(OH)2↓ + Na2SO4 (7)

4Fe(OH)2↓ + 2H2O + O2 == 4Fe(OH)3↓ (8)

Từ (1), (5) và (9) ta có :

Mg → MgSO4→ Mg(OH)2→ MgO

Từ (2), (6), (8) và (10) ta có :

2Fe → 2FeSO4→ 2Fe(OH)2→ 2Fe(OH)3→ Fe2O3

Từ (7) và (11) ta có :

CuSO4→ Cu(OH)2→ CuO

Khối lượng chất rắn D là : mD = mMgO + mFe O 2 3+ mCuO

40 × 0,1 + 160 × 0,05 + 80c = 20

⇒ c = 0,1 (mol)

Số mol CuSO4 trong dung dịch ban đầu là :

4

CuSO

m = 0,1 + 0,1 + 0,1 = 0,3 (mol)

Nồng độ mol dung dịch CuSO4 ban đầu là :

[CuSO4 ] = x = 0,3 1,5

0, 2 = (mol/l)

Trang 8

Số mật mã :

Câu IV :

1/ Hai hợp chất hửu cơ đa chức A và B đều có công thức phân tử (C5H6O4) đồng phân lập thể của nhau, cả 2 dạng đều không có tính quang hoạt, A có cấu tạo bền hơn B Khi hidro hóa A hay B được hỗn hợp X có công thức C5H8O4 , có thể tách X thành 2 dạng đối quang của nhau.

a) Viết công thức cấu tạo của A, B Biết A, B đều tác dụng với NaHCO3 phóng thích CO2.

b) Cho biết A, B chất nào có nhiệt độ sôi cao hơn? Giải thích.

c) Viết công thức Fisơ của 2 dạng đối quang của X.

d) Cho 1 trong 2 chất A hay B tác dụng với Brom Viết cơ chế phảng ứng, viết công thức Niumen, công thức phối cảnh, công thức Fisơ của sản phẩm tạo thành.

2/ a) Cho biết các sản phẩm có thể tạo thành với (R) – 1 – phenyl – 1 – brombutan trong axit axetic đun sôi, và trong dung dịch axeton với natri axetat.

b) Độ quay của dung dịch (+) – 2 – phenyl – 2 – pentanol triệt tiêu khi đun sôi trong axit fomic Giải thích.

c) Độ quay của một dung dịch NaBr và (–) – 2 – brom pentan trong axeton cũng bị triệt tiêu dần dần Giải thích.

Đáp án câu IV :

1/ a) A, B là hợp chất hữu cơ đa chức và đồng phân lập thể của nhau đều

tác dụng với NaHCO3 giải phóng CO2, vậy A, B là axit hai lần axit Khi hidro

hóa cho ra hỗn hợp X có 2 dạng đối quang của nhau A, B có công thức cấu tạo

như sau.

Vì A có liên kết hidro nội phân tử nên bền hơn B.

b) Vì A có liên kết hidro nội phân tử nên có nhiệt độ sôi thấp hơn B.

O H – O

C C

Trang 9

c)

Br −

+

−

Br −

+

→

CH3 COOH HOOC CH3

Trang 10

2/ a) Hợp chất (R) – 1 – phenyl – 1 – brombutan đun sôi trong axit

axetic, sự dung môi giải này xảy ra theo cơ chế SN1 vậy sản phẩm nhận được là

một hỗn hợp tiêu triền 1 – phenyl – 1 – butyl axetat :

C Br + CH3COOH  → C OOCCH3 + CH3COO C

Trong khi đó, hợp chất này khi phản ứng với natri axetat trong axeton lại

xảy ra theo cơ chế SN2 Vậy sản phẩm nhận được có cấu hình nghịch với chất

ban đầu :

C Br + CH3COONa →Axeton CH3COO C

b) Hợp chất (+) – 2 – phenyl – 2 – pentanol đun sôi trong axit fomic thì

tính triều quang triệt tiêu là do phản ứng này xảy ra theo cơ chế SN1 :

C Br + H – COOH  → C OOCH + HCOO C

c) Trong trường hợp này, phản ứng xảy ra theo cơ chế SN2, trong đó

nhóm xuất và nhóm nhập là như nhau, là ion Br−, nên ưu thế chia đều cho cả 2

phía ở trạng thái chuyển tiếp, chính vì thế sẽ dần dần tạo thành hỗn hợp tiê

triều.

Pr

Trang 11

Số mật mã :

Câu V :

1/ Hãy xác định tâm bazơ mạnh nhất trong các ankaloic sau :

N

OH

2/ Một hợp chất hữu cơ X (C, H, O) là hợp chất đơn chức Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH thu được 2 sản phẩm X1, X2 X1 có thành phần nguyên tố C, H,

O, Na, khối lượng phân tử của X1 bằng 82% khối lượng phân tử của X X2 có thành phần nguyên tố C, H, O là loại hợp chất no, X2 không có khả năng tác dụng với Na và tham gia phản ứng tráng gương Khi đốt cháy 1V hơi X2 thu được 3V khí CO2 (cùng điều kiện).

a) Xác địng công thức cấu tạo của X.

b) Một mol hỗn hợp A gồm X và 2 đồng phân của X là Y, Z Z là hợp chất đơn chức 1mol hỗn hợp A phản ứng vừa đủ dung dịch NaOH thu được 2 hỗn hợp sản phẩm là hỗn hợp B và hỗn hợp C Hỗn hợp B gồm 3 chất cùng chức có thành phần C, H, O, Na, khối lượng bằng 81,8% khối lượng hỗn hợp A (trong đó tỉ lệ số mol giữa chất có khối lượng phân tử trung gian với chất có khối lượng phân tử lớn 1 < 1/3) Hỗn hợp C gồm 3 chất trong đó có 2 chất cùng dãy đồng đẳng Hóa hơi hỗn hợp C rồi đốt cháy hoàn toàn thu được 131,12g khí CO2 Thấy rằng VCO2 < VH O2 khí.

Xác định công thức cấu tạo các chất trong hỗn hợp C và tính thành phần % về khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp A

Trang 12

Đáp án câu V :

1/ Hãy xác định tâm bazơ mạnh nhất trong các ankaloic sau :

Ankaloic là các bazơ tự nhiên, tính bazơ tập trung tại nguyên tử N Do

đó, nguyên tử N có nhiều electron thì tính bazơ càng mạnh.

Ny

Nx OOCCH3 Nx

OH

Đối với vindolin và catarantin Các Nx trong nhân indol có qúa trình liên

hợp, nên mật e của Nx giảm Do dó Ny có mật độ e cao hơn nên có tính bazơ

mạnh hơn.

OH

Đối với quinin và nicotin, các Nx và Ny có tính bazơ gần bằng nhau, tuy nhiên các Nx có phần nào tham gia quá trình liên hợp, do đó các Nx có

tính bazơ vượt trội hơn.

2/ a) Công thức cấu tạo của X :

X(C, H, O) + NaOH → X1(C, H, O, Na) + X2(C, H, O)

X là một este đơn chức, X1 là muối natri của axit cacboxylic đơn chức;

X2 không phản ứng với Na, cho phản ứng tráng gương nên X có thể là andehit

đơn chức Vậy công thức este đơn chức X là : R – COO – CH = CH – R’ Với R’

: CxH2x + 1

R–COO – CH = CH–R’ + NaOH → R–COONa + R’–CH2 –CHO

CxH2x + 1–CH2 –CHO + (3x 5) 2 + O2 → (x + 2)CO2 + (x+2)H2O

⇒ x = 1 Vậy X2 là : CH3 – CH2 – CHO

Khối lượng mol của X là : MX = R + 85.

Khối lượng mol của X1 là : M = R + 67X1

⇒ R + 67 = 0,82(R + 85) ⇒ R = 15 là CH3

Công thức cấu tạo của X là : CH3 – COO – CH = CH – CH3

Trang 13

b) Cấu tạo các chất trong hỗn hợp C, % khối lượng của chúng :

(X) CH3–COO–CH = CH–CH3 + NaOH → CH3–COONa + CH3–CH2–CHO

(Y) C5H8O2 + NaOH → (Y1) R1COONa + (Y2)

(Z) C5H8O2 + NaOH → (Z1) R2COONa + Z2

(X, Y, Z là đồng phân)

A

Giả sử trong 3 muối CH3–COONa, Y1, Z1 thì Z1 có khối lượng phân tử

nhỏ nhất ⇒ MZ 1 < 81,8 ⇒ R1+ 67 81,8 < ⇒ R2< 14,8 R2 chỉ có thể là H Vậy

Z1 là HCOONa Ngoài ra CH3–COONa : 82 > 81,8 nên Y1 phải có khối lượng

phân tử lớn nhất trong hỗn hợp B và > 81,8

Xét các phản ứng của hỗn hợp A với NaOH :

(X) C5H8O2 + NaOH → (X1)CH3–COONa + (X2) C3H6O

(Y) C5H8O2 + NaOH → (Y1) R1COONa + (Y2)

(Z) C5H8O2 + NaOH → (Z1) HCOONa + (Z2) C4H8O

Như vậy (X2) và (Z2) là 2 đồng đẳng của nhau nên C4H8O là :

CH3 – CH2 – CH2 – CHO

Do đốt cháy C cho VCO 2 < VH O 2 , trong đó C3H6O và C4H8O khi cháy

đều cho VCO2 = VH O2 Vậy Y2 khi cháy phải cho VCO 2 < VH O 2 tức là Y2 có

dạng CnH2n+2O.

Phản ứng cháy của hỗn hợp C :

C3H6O + 4 O2 → 3CO2 + 3H2O

CnH2n+2O + 3n 2 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O

y ny (n + 1)y

C4H8O + 11 2 O2 → 4CO2 + 4H2O

1 – x – y 4(1 – x – y) 4(1 – x – y)

Số mol CO2 là : 3x + ny + 4(1 – x – y) = 131,12 2,98

44 =

⇒ x – ny = 1,02 – 4y (1)

Trang 14

Gọi M là khối lượng phân tử muối Y1 Vậy khối lượng muối B :

82x + yM + 68(1 – x – y) = 81,8

Ví Y2 no nên Y1 không no

C5H8O2 + NaOH → R1COONa + CnH2n+2O

⇒ Y1 có dạng C5 – nH7 – 2nO2Na

Do đó : 82x + y(122 – 14n) + 68(1 – x – y) = 81,8

⇒ 7(x – ny) + 27y = 6,9 (2)

Từ (1) và (2); giải hệ phương trình ta có :

Y = 0,24

x = ny + 0,06 hay x = 0,24n + 0,06 Theo đề cho tỉ lệ số mol giữa 2 chất có khối lượng trung gian (CH3–

COONa) và khối lượng phân tử lớn nhất (Y1) < 1 3

Nên : x 1 x 1 0,24 x 0,08

y 3 < ⇒ < × 3 ⇒ <

Vậy : 0,24n + 0,06 < 0,08 ⇒ n < 0,02 0,24 = 0,083

Nên chọn n = 0 Vậy Y1 là C5H7O2Na và Y2 là H2O.

Hỗn hợp C gồm : CH3 – CH2 – CHO ; H2O ; CH3 – CH2 – CH2 – CHO

Hỗn hợp A gồm : X : CH3 – COO – CH = CH – CH3

Y : C5H7 – COOH

Z : H – COO – CH = CH – CH2 – CH3 Phần trăm khối lượng các chất :

1 mol A có : x = 0,06 (mol), y = 0,24 (mol) và z = 0,7 (mol)

%X = 0,06 100 100 6%

100

%Y = 0,24 100 100 24%

100

%Z = 100 – (6 + 24) = 70%

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	283,5 KB