Xác định công thức phân tử, gọi tên A, biết 2 nguyên tố trong ion Y2- thuộc cùng một phân nhóm và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn... Tính khối lượng muối khan thu
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP.CẦN THƠ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG
KỲ THI HSG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LẦN THỨ 16 – NĂM HỌC 2008 - 2009
ĐÁP ÁN MÔN HÓA HỌC
Câu 1 : (2,5 điểm)
Hợp chất (A) được tạo thành từ ion X+ và ion Y2- Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của
2 nguyên tố tạo nên Tổng số proton trong ion X+ là 11, tổng số electron trong ion Y2- là 50
Xác định công thức phân tử, gọi tên (A), biết 2 nguyên tố trong ion Y2- thuộc cùng một phân nhóm và thuộc 2 chu kỳ liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn
Gọi là số proton trung bình trong 1 nguyên tử có trong cation X+
⇒ = 11/5 = 2,2
⇒ Trong X phải có H (Z = 1) hoặc He (Z = 2)
Vì He là khí hiếm nên trong X+ phải có H
Gọi M là nguyên tố còn lại trong ion X+⇒ Công thức tổng quát của
X+ : MnHm+
Ta có: n + m = 5 (1) nZM + m = 11 (2) (2) – (1) ⇒ n(ZM – 1) = 6
⇒ n = 1 và ZM = 7 ⇒ M là Nitơ (N) Vậy cation X+ : NH4+
Gọi là số proton trung bình trong 1 nguyên tử có trong anion Y
2-⇒ = (50 – 2) : 5 = 9,6
⇒ Trong Y2- phải có 1 nguyên tố có Z ≤ 9
⇒ Nguyên tố trên phải thuộc chu kỳ 2
⇒ Nguyên tố còn lại phải thuộc chu kỳ 3 Gọi công thức tổng quát của Y2- là AxBy 2-Theo đề bài, ta có: x + y = 5 (3)
ZB – ZA = 8 (4)
0.5 đ
0.5 đ
ZX
ZX
ZY
ZY
Trang 2xZA – yZB = 50 – 2 = 48 (5)
(3), (4), (5) ⇒ 5ZA – 8x = 8
⇒ x = 4; y = 1; ZA = 8 ⇒ A là oxi
⇒ B là lưu huỳnh
⇒ Y2- là SO42-⇒ CTPT (A) : (NH4)2SO4
Amoni sunfat
0.5 đ 0.5 đ 0.25 đ 0.25 đ
Câu 2 : (3,0 điểm)
a/ Chuẩn độ 25 ml một dung dịch HClO 0,1M bằng dung dịch NaOH 0,175M
Tính pH tại điểm tương đương Biết pKHClO = 7,53
b/ Cho biết độ tan của CaSO4 là 0,2 gam trong 100 gam nước Ở 20oC, khối lượng riêng của dung dịch CaSO4 bão hòa coi như bằng 1gam/ml Hỏi khi trộn 50 ml dung dịch CaCl2 0,012M với 150 ml dung dịch Na2SO4 0,004M ở 20oC thì có xuất hiện kết tủa không?
a/.
b/.
2.0 điểm
Tại điểm tương đương: ∑Vdd= 25 + 25(0,1: 0,175) ≈ 39,29 ml
⇒ Cmuối = 0,1.25/39,29 ≈ 0,064M
pH = ½ pKW + ½ pKa + ½ lgCmuối = 7 + ½ 7,53 + ½ lg 0,064 ≈ 10,2
1.0 điểm
Trong dung dịch bão hòa CaSO4 :
[Ca2+] = [SO42-] = 1,47.10-2M
Khi trộn dung dịch CaCl2 với Na2SO4 thì:
[Ca2+] = (1,2.10-2.50):200 = 3.10-3M
[SO42-] = (4.10-3.150):200 = 3.10-3M
Vì cả [Ca2+] và [SO42-] đều chưa đạt tới nồng độ của dung dịch bão
hòa nên không có kết tủa.
0.5 0.5 1.0
0.25
0.25 0.25
0.25
Câu 3 : (2,0 điểm)
Trang 3Cho cân bằng : N2O4 2NO2
Lấy 18,4 gam N2O4 vào bình chân không có dung tích 5,9 lít ở 27OC Khi đạt tới cân bằng, áp suất là 1 atm Cũng với khối lượng đó của N2O4 nhưng ở nhiệt độ 110OC thì
ở trạng thái cân bằng, nếu áp suất vẫn là 1 atm thì thể tích hỗn hợp khí đạt 12,14 lít
a/ Tính thành phần % N2O4 bị phân li ở 27OC và 110OC
b/ Tính hằng số cân bằng ở 2 nhiệt độ trên, từ đó rút ra kết luận phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt
a/.
b/.
1.0 điểm
Số mol N2O4 ban đầu: 18,4/92 = 0,2 mol
N2O4 2NO2
bđ (mol): 0,2 0
pư: x 2x
còn : 0,2 – x 2x
* Ở to = 27oC thì: (0,2 + x1) = 5,9.273 / 22,4(273 + 27) = 0,23969
⇒ x1 = 0,03969 ⇒ % N2O4 bị phân hủy: [0,03969/ 0,2] 100% =
19,845%
* Ở to = 110oC thì: (0,2 + x2) = 12,14.273 / 22,4(273 + 110) = 0,3863
⇒ x2 = 0,1863 ⇒ % N2O4 bị phân hủy: [0,1863 / 0,2] 100% =
93,15%
1.0 điểm
K = [NO2]2 / [N2O4] = {2x/V)2 / (0,2 – x)/V = 4x2 / V(0,2 – x)
* Ở to = 27oC: V1 = 5,9 l; x1 = 0,03969 mol ⇒ K 1 = 6,66.10 -3
* Ở to = 110oC: V2 = 12,14 l; x2 = 0,1863 mol ⇒ K 2 = 0,8347
Nhận xét: Ta thấy khi tăng số mol N2O4 phân hủy tăng và hằng số cân
bằng cũng tăng ⇒ phản ứng thu nhiệt.
0.5
0.5
0.5 0.5
Câu 4 : (2,0 điểm)
Trang 4Khi cho 1 mol ancol metylic cháy ở 298OK và ở thể tích không đổi theo phản ứng: CH3OH (l) + 3/2 O2(k) → CO2 (k) + 2H2O (l)
thì nó giải phóng ra 173,65 Kcal Tính H của phản ứng này
Cho R = 1,987.10-3
Theo gt vì V = const nên Q = U = -173,65 Kcal (vì phản ứng phát
nhiệt nên năng lượng của hệ giảm, U < 0)
Khi phản ứng ở điều kiện đẳng áp, đẳng nhiệt (P, T = const):
PV = nRT Trong đó n = nCO2 – nO2 = 1 – 3/2 = -0,5
Mà: H = U + PV = U + nRT
Hay: H = -173,65 + (-0,5)1,987.10-3.298 = -173,946 Kcal
1,0
1,0
Câu 5 : (2,0 điểm)
1/ Ở CM = 1M và ở 25OC, thế điện cực chuẩn EO của một số cặp oxi hóa – khử được cho như sau :
2IO4-/ I2 (r) = 1,31V ; 2IO3-/ I2 (r) = 1,19V ;
2HIO/ I2 (r) = 1,45V; I2 (r)/ 2I- = 0,54V
a/ Viết phương trình bán phản ứng oxi hóa – khử của các cặp đã cho
b/ Tính EO của các cặp IO4-/ IO3- và IO3 - / HIO.
2/ Hòa tan hoàn toàn 2,36 gam hỗn hợp M gồm hai kim loại X và Y trong dung dịch chứa đồng thời hai axit HNO3 và H2SO4 đậm đặc, đun nóng Sau khi phản ứng kết thúc, thu được 0,896 lít (đktc) hỗn hợp khí Z chỉ gồm T và NO2; dung dịch G có chứa ion
X2+, Y+
a/ Tính khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn cẩn thận dung dịch G (giả thiết không xảy ra quá trình nhiệt phân các muối trong dung dịch G), biết tỉ khối của Z so với metan là 3,15625
b/ Xác định khoảng giá trị thay đổi của khối lượng muối khan khi thay đổi tỉ lệ khí T và NO2
3/ Nếu cho cùng một lượng khí Cl2 lần lượt tác dụng với kim loại X và Y thì khối lượng kim loại Y đã phản ứng gấp 3,375 lần khối lượng của kim loại X đã phản ứng;
Trang 5khối lượng muối clorua của Y thu được gấp 2,126 lần khối lượng muối clorua của X đã tạo thành
Xác định X và Y
1/.
a/.
b/.
2/.
0.5 điểm
0.25 điểm
2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; EO IO4-/ I2 (r) =
1,31V = EO
1 2IO3- + 12H+ + 10e I2 (r) + 6H2O; EO
= 1,19V = EO
2 2HIO + 2H + + 2e I2 (r) + 2H2O; EO HIO/ I2 (r)
= 1,45V = EO
3 I2 (r) + 2e 2I- ; EO I2 (r)/ 2I-
= 0,54V = EO
4
0.25 điểm
2IO4- + 16H+ + 14e I2 (r) + 8H2O; K1 = 10
14.1,31/0,0592
I2 (r) + 6H2O 2IO3- + 12H+ + 10e; K2-1=
10-10.1,19/0,0592
2IO4- + 4H+ + 4e 2IO3- + 2H2O ; K5 =
104x/0,0592
K5 = K1 K2-1⇒ x = EO 5 = E O IO4-/ IO3- = (14 EO 1 - 10 E O 2) :
4 = 1,61V
2IO3- + 12H+ + 10e I2 (r) + 6H2O; K2 =
1010.1,19/0,0592
I2 (r) + 2H2O 2HIO + 2H+ + 2e ; K3-1=
10-2.1,45/0,052
2IO3- + 1OH+ + 8e 2HIO + 4H2O ; K6 =
108y/0,0592
K6 = K2 K3-1⇒ y = EO 6 = E O IO3-/ HIO = (10 EO 2 - 2 E O 3) : 8
= 1,125V
1.5 điểm
Trang 6b/.
0.5 điểm
Số mol Z = 0,896: 22,4 = 0,04 (mol)
MZ = 3,15625.16 = 50,5
MNO2 = 46 < 50,5 < M T ⇒ T là SO2 (M=64)
Gọi a là số mol SO2 , b là số mol NO2
Ta có: 64a + 46 b = 50,5.0,04 = 2,02
a + b = 0,04
⇒ a = 0,01; b = 0,03
Phương trình phản ứng:
X + 2H2SO4 → XSO4 + SO2 + 2H2O
2Y + 2H2SO4 → Y2SO4 + SO2 + 2H2O
X + 4HNO3 → X(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Y + 2HNO3 → YNO3 + NO2 + H2O
∑m muối khan = ∑mM + ∑mNO3- + ∑m SO42-
= 2,36 + 0,03.62 + 0,01.96 = 5,18 (gam)
0.5 điểm
X → X2+ + 2e
x 2x
Y → Y+ + 1e
y y
SO42- + 2e → SO2
0,01 0,02 0,01
NO3- + e → NO2
0,03 0,03 0,03
Theo định luật bảo toàn electron:
2x + y = 0,05
Khối lượng hỗn hợp: xX + yY = 2,36
Phản ứng giữa hai kim loại X, Y với hai axit HNO3 và
H2SO4 tạo ra hai muối nitrat và hai muối sunfat Vì 1 mol
SO42- (96 gam) tương ứng 2 mol NO3- (124 gam) nên với
cùng một kim loại và cùng số mol, khối lượng muốinitrat sẽ
nặng hơn khối lượng muối sunfat Do đó, khối lượng muối sẽ
cực đại nếu phản ứng chỉ sinh ra 2 muối nitrat và cực
tiểu khi chỉ tạo ra 2 muối sunfat
• Khối lượng muối cực đại:
x mol X → x mol X(NO3)2
y mol Y → y mol YNO3
Khối lượng 2 muối nitrat = x(X + 124) + y(Y + 62) = 2,36 +
62.0,05 = 5,46 (gam)
• Khối lượng muối cực tiểu:
0.25
0.25
0.25
Trang 7x mol X → x mol XSO4
y mol Y → y/2 mol Y2SO4
Khối lượng 2 muối sunfat = x(X + 96) + y/2(2Y + 96) = 2,36
+ 48.0,05 = 4,76 (gam)
Vậy: 4,76 gam < khối lượng 4 muối < 5,46 gam
0.5 điểm
Xác định X và Y
Gọi z là số mol Cl2 tác dụng với X (hoặc Y)
X + Cl2 → XCl2
z z z
2Y + Cl2 → 2YCl
2z z 2z
mY = 3,375mX ⇒ 2zY = 3,375 zX ⇒ 2Y = 3,375X (1)
mYCl = 2,126mXCl2 ⇒ 2z(Y + 35,5) = 2,126z(X + 71)
⇒ 2 (Y + 35,5) = 2,126 (X + 71) (2)
(1) (2) ⇒ Y = 108 ⇒ Y là Ag
X = 64 ⇒ X là Cu
0.25
0.25 0.25
Câu 6 : (2,0 điểm)
1/ Tính tỉ lệ các sản phẩm monoclo hóa (tại nhiệt độ phòng) và monobrom hóa
(tại 127oC) phân tử isobutan Biết tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử H trên cacbon bậc nhất, bậc hai và bậc ba trong phản ứng clo hóa là 1,0 : 3,8 : 5,0 và trong phản ứng brom hóa là 1 : 82 : 1600 Dựa vào kết quả tính toán trên, hãy cho nhận xét về các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng các sản phẩm của phản ứng halogen hóa ankan
2/ Viết sơ đồ phản ứng minh họa phản ứng sau và giải thích hướng xảy ra phản
ứng:
O
H
3/ Protasil là chất màu kháng khuẩn được sử dụng trong tự nhiên để chống lại sự
truyền bệnh Trình bày sơ đồ tổng hợp hợp chất trên từ benzen theo phương pháp tổng hợp hiện đại (Các hóa chất vô cơ và điều kiện cần thiết coi như có đủ)
Trang 8N SO2NH2 N
H2N
NH2
1/ 0.5 điểm
Tỉ lệ sản phẩm:
CH3CH(CH3)2 CH3CH(CH3)(CH2Cl) :
1-clo-2-metylpropan
= 64,29%
Tương tự, C(CH3)3Cl : = 35,71%
1-clo-2-metylpropan
CH3CH(CH3)2 CH3CH(CH3)(CH2Br) :
1-brom-2-metylpropan
= 0,56%
Tương tự, C(CH3)3Br : = 99,44%
1-brom-2-metylpropan
Nhận xét: Hàm lượng sản phẩm halogen hóa phụ thuộc vào ba yếu tố:
- Khả năng tham gia phản ứng thế của ankan: Phản ứng halogen
hóa ưu tiên thế hiđro trên nguyên tử cacbon bậc cao hơn
- Khả năng phản ứng của halogen: Brom tham gia phản ứng yếu
hơn so với clo, nhưng có khả năng chọn lọc vị trí thế cao hơn so với clo
- Số nguyên tử hiđro trên cacbon cùng bậc: Khi số hiđro trên các
nguyên tử cacbon càng nhiều thì hàm lượng sản phẩm càng lớn
Chú thích: Tính đúng 4 tỉ lệ: 0.25 đ; nhận xét đúng: 0.25 đ
Trong 4 tỉ lệ, nếu xác định sai 2 hoặc 3 trong 4 tỉ lệ, hoặc sai công thức thì
không cho điểm.
2/ Viết sơ đồ phản ứng minh họa phản ứng và giải thích hướng: 0.5 đ
0.25
0.25
-HCl +Cl2
1.5,0 (9.1,0) + (1.5,0)
1.1600 (9.1,0) + (1.1600)
-HBr
+Br2 2
9.1,0 (9.1,0) + (1.1600)
9.1,0 (9.1,0) + (1.5,0)
Trang 9NO2
O
H2C CH CH3
O
H2C CH CH3
H
- H
O CH2 CH CH3
OH
H3C
Chú thích: Viết đúng sơ đồ: 0.25 đ; vẽ đúng hướng phản ứng: 0.25 đ
Trong sơ đồ, nếu xác định sai một trong hai chất, hoặc sai điều kiện thì không cho điểm.
3/ Tổng hợp Protasil: 1.0 đ
0.25
0.25
0.25
0.25
2HNO3 đặc
H2SO4 đặc
H2N
NH2
1 SnCl2/H3O +
2 NaOH, H2O
HNO3 đặc
NHCOCH3
SO2Cl
NHCOCH3
SO2NH2
NH2
SO2NH2
NaNO2/H2SO4
Trang 10H2N + O4SHN2 SO2NH2
Câu 7 : (2,5 điểm)
Đốt cháy hoàn toàn 0,122 gam chất hữu cơ (A), cho toàn bộ sản phẩm cháy (chỉ
có CO2 và H2O) vào bình chứa lượng dư nước vôi trong Sau thí nghiệm thấy bình đựng nước vôi trong tăng khối lượng là 0,522 gam và tạo ra 0,9 gam kết tủa
a/ Tìm công thức đơn giản nhất của (A).
b/ Hợp chất (B) có công thức phân tử giống như công thức đơn giản nhất của
(A) Khi oxi hóa hoàn toàn (B) bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 ta được xetođiaxit (X) mạch thẳng, phân tử (X) có ít hơn một nguyên tử cacbon so với phân tử (B) Khi cho (B) hợp H2 thu được n-propylxiclohexan Khi cho (B) tác dụng với dung dịch KMnO4 loãng thu được chất (Y) có số nguyên tử cacbon bằng số nguyên tử cacbon trong chất (B) Biết MY = 190 đvC; (Y) phản ứng với CH3COOH có H2SO4 làm xúc tác tạo ra chất (Z) có 15 nguyên tử cacbon trong phân tử Viết công thức cấu tạo của (B), (X), (Y), (Z)
và các phương trình phản ứng đã xảy ra
a/ Tìm CTĐGN A: 0.25 diểm
nC = nCO2 = 0,009 mol = nCaCO3
mC= 0,009.12 = 0,108 gam
mH2O = 0,522 – 0,009.44 = 0,126 ⇒ mH = 0,126:9 = 0,014 gam
mO = 0,122 – (0,108 + 0,014) = 0
⇒ (A) là CxHy
x:y = : = 9 :14 ⇒ CTĐGN A: C 9 H 14
b/ Xác định công thức cấu tạo của (B), (X), (Y), (Z): 1.25 điểm
MB = 122
Vì (B) + H2 → n-propylxiclohexan
0.25
N
H2N
NH2
0,108
12 0,014 1
Trang 11(B) + K2Cr2O7 + H2SO4 → (X) có ít hơn (B) 1 C (xetođiaxit)
(B) + KMnO4 + H2O → (Y) có số C bằng số C trong (B), MY = 190
⇒ số nhóm –OH là (190 – 122) : 17 = 4
⇒ CTCT (B) :
CH2 CH CH2
(C9H14)
⇒ CTCT (X) :
HOOC (CH2 C CH2
O
COOH )4
(C8H12O5)
⇒ CTCT (Y) :
CH2 CH CH2
OH OH
OH
OH (C9H18O4)
⇒ CTCT (Z) :
O
OH
O C CH3 O
O
C CH3 O
(C15H24O7)
Vì (Z) có 15 C trong phân tử, tức chỉ chứa 3 gốc axetat nên có 1 nhóm
–OH không phản ứng với CH3COOH để tạo este (nhóm –OH ở
cacbon bậc ba)
Các phương trình phản ứng đã xảy ra: 1.0 điểm
CH2 CH CH2
+ 2H2
CH2 CH2 CH3
3C9H14 + 8 K2Cr2O7 + 32 H2SO4 → 3 C8H12O5 + 3CO2 + 8 Cr2(SO4)3
8K2SO4 + 35H2O
3C9H14 + 4KMnO4 + 8H2O → 3 C9H18O4 + 4MnO2 + 4KOH
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
Ni, to
Trang 12C9H18O4 + 3 CH3COOH C15H24O7 + 3H2O
0.25
0.25
Câu 8 : (2,0 điểm)
a/ Bradikinin có tác dụng làm giảm huyết áp Đó là nonapeptit có công thức viết tắt là Arg – Pro – Pro – Gly – Phe – Ser – Pro – Phe – Arg Khi thủy phân từng phần peptit này có thể thu được những tripeptit nào có chứa phenyl alanin?
b/ Khi thủy phân một peptit người ta chỉ thu được các dipeptit sau: Glu – His, Asp – Glu, Phe – Val, và Val – Asp Xác định cấu tạo của peptit trên
a/.
b/.
1.0 điểm
Những tripeptit có chứa phenyl alanin:
Gly – Phe – Ser; Pro – Gly – Phe; Phe – Ser – Pro;
Ser – Pro – Phe; Pro – Phe - Arg
1.0 điểm
Từ Glu – His và Asp – Glu → ? Asp – Glu – His ?
Từ Phe – Val và Val – Asp → ? Phe – Val – Asp ?
Từ Asp – Glu và Val – Asp → ? Val – Asp – Glu ?
Tổ hợp lại ta có pentapeptit: Phe – Val – Asp – Glu - His
Câu 9 : (2,0 điểm)
H2SO4 đđ, to
Trang 13Các monome điều chế nilon – 6,6 được tổng hợp theo sơ đồ sau:
a HC ≡ CH → A → B → D → E → H2N(CH2)6NH2
b C6H5OH → F → G → H → Axit adipic
Hãy viết các phương trình phản ứng biểu diễn quá trình trên
a/.
b/.
1.0 điểm
2 HC ≡ CH HC ≡ C – CH = CH2
CH2 = CH – CH = CH2
CH2Cl – CH = CH – CH2Cl CN – CH2 – CH = CH – CH2 – CN
H2N[CH2]6NH2
A: HC ≡ C – CH = CH2
B: CH2 = CH – CH = CH2
D: CH2Cl – CH = CH – CH2Cl
E: CN – CH2 – CH = CH – CH2 – CN
1.0 điểm
C6H5OH Xiclohexanol Xiclohexanon
HOOC[CH2]4COOH
n H2N[CH2]6NH2 + n HOOC[CH2]4COOH Nion – 6,6
0.25 0.25 0.25 0.25
0.25 0.25 0.25 0.25
CuCl, NH4Cl, 100oC +H
2 (Pd / PbCO
2 +KCN
+H2 (Ni, to)
[O]
to, P, xt