Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương Vat li 11

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII ĐỀ THI MÔN HOÁ HỌC TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH HÀ GIANG LỚP 11 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Đề này có 03 trang, gồm 08 câu Câu 1: Nhiệt – cân bằng hóa học 2,5 điểm 1.Ở 4530

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII ĐỀ THI MÔN HOÁ HỌC TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH HÀ GIANG LỚP 11

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề này có 03 trang, gồm 08 câu)

Câu 1: Nhiệt – cân bằng hóa học (2,5 điểm)

1.Ở 4530C sự đồng phân hoá cis - trans của dimetyl xiclopropan là phản ứng thuận nghịch bậc Thành phần phần trăm của hỗn hợp phản ứng theo thêi gian thu được như sau:

t ( s ) 0 45 90 225 270 360 495 675 ∞

Dạng trans (%) 0 10,8 18,9 37,7 41,8 49,3 56,5 62,7 70

Tính hằng số cân bằng và hằng số tốc độ của phản ứng thuận nghịch

2 Tính ∆G0 và hằng số cân bằng K đối với phản ứng

NO + O3 NO2 + O2

Cho biết các dữ liệu sau:

0 298 0

.298

[ /

240,35 240,82 210,25 237,42

ht.298 0

H [kJ/mol]

[J/kmol]

ht

ht

S

∆

∆

∆

Độ lớn của hằng số cân bằng là hệ quả chủ yếu của ∆H0 hay của ∆S0 của phản ứng? Giải thích

Câu 2:Dung dich điện li (chuẩn độ, cân bằng dung dịch)(2,5 điểm)

Trong quả chanh có axit xitric HOOC–CH2 –C(OH)(COOH)–CH2–COOH (viết tắt H3Xit )

H3Xit ¬ → H2Xit– + H+ Ka1 = 10 – 3,13

H2Xit– ¬ → HXit 2– + H+ Ka2 = 10 – 4,76

HXit 2– ¬ → Xit 3– + H+ Ka3 = 10 – 6,4

Trộn 30 ml dung dịch NaOH 0,020 M với 20 ml dung dịch axit xitric 0,010 M Tính pH của dung dịch thu được ?

Câu 3:Nitơ – photpho, Cacbon – silic (2,5 điểm).

1 Viết các phương trình phản ứng sau và cho biết ứng dụng của từng phản ứng:

(a) PdCl2 + H2O+ CO →

(b) Si + KOH + H2O → (c)(d) NZn2H3P42 + O + H22O →→

2 Hỗn hợp X gồm một kim loại R và muối cacbonat của nó (có tỉ lệ mol tương ứng là 2:1)

Hoà tan hoàn toàn 68,4 gam hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư, thấy thoát ra hỗn hợp khí Y gồm NO (sản phẩm khử duy nhất) và CO2 Hỗn hợp khí Y làm mất màu vừa đủ

420 mL dung dịch KMnO4 1M trong H2SO4 loãng Khí còn lại cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy xuất hiện m gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm đi 16,8 gam

(a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra dưới dạng ion thu gọn

(b) Xác định công thức muối cacbonat của R và tính thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X

Câu 4:Hiệu ứng cấu trúc (2,5 điểm).

Hai hợp chất hữu cơ đa chức A và B đều có công thức phân tử C5H6O4 và là đồng phân lập thể của nhau Cả A, B đều không có tính quang hoạt, A có nhiệt độ sôi thấp hơn B A, B đều tác dụng với NaHCO3 giải phóng khí CO2 Khi hiđro hóa A hay B bằng H2 với xúc tác

Ni được hỗn hợp X, gồm các chất có công thức C5H8O4 Có thể tách X thành hai dạng đối quang của nhau

(a) Lập luận xác định cấu tạo của A và B

(b) Viết công thức Fisher của hai dạng đối quang của X

(c) Cho A tác dụng với Br2/CCl4 Viết cơ chế phản ứng, viết công thức Newmen, công thức phối cảnh, công thức Fisher của sản phẩm tạo thành

Câu 5:Cơ chế hữu cơ (2,5 điểm).

1 Viết sơ đồ điều chế các chất sau đây:

a) 1,3,5 - tribrombenzen từ axetilen và các hóa chất cần thiết khác

b) Axit m-toluic từ benzen và các hóa chất cần thiết khác.

2 Một hợp chất hữu cơ (X) có đồng phân cis-trans Đốt cháy hoàn toàn 11,6 gam (X) thu

được 17,6 gam CO2 và 3,6 gam H2O

a) Xác định công thức cấu tạo 2 đồng phân của (X), biết tỉ khối hơi của (X) đối với

He nhỏ hơn 37,5 Gọi tên

b) So sánh nhiệt độ nóng chảy của 2 đồng phân (X) Giải thích

c) Trình bày cơ chế phản ứng và cho biết sản phẩm cuối của phản ứng cộng Br2 lần lượt với mỗi đồng phân của (X)

Câu 6:Xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ (2,5 điểm).

Hợp chất thiên nhiên X chứa 66,67 % C; 6,67 % H còn lại là O Biết phân tử khối X là

180 X tác dụng với anhidrit axetic ( Ac2O) cho A (C14H16O5), với HBr lạnh cho B (C10H11BrO2, gồm 2 đồng phân cấu tạo B1, B2), với CH3I có mặt NaOH cho D (C11H13O3), với HI đun nóng cho CH3I, với O3 sau đó là Zn/HCl cho E (C8H8O3) E tác dụng với HI nóng cũng cho CH3I, khử được AgNO3/NH3 X, B, E tan trong dung dịch NaOH nhưng

không tan trong dung dịch NaHCO3 A và D không tan trong dung dịch NaOH nhưng dễ làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng, dung dịch Br2 loãng

a Xác định công thức phân tử và các nhóm chức có trong phân tử X

b Xác định công thức cấu tạo X, A, B, D và E biết E là đồng phân có pKa thấp nhất

c Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra và giải thích sự tạo thành B

Câu 7:Tổng hợp hữu cơ (2,5 điểm).

Anetol có phân tử khối là 148,2 và hàm lượng các nguyên tố: 81,04% C; 8,16% H; 10,8%

O Hãy:

1 Xác định công thức phân tử của anetol.

2 Viết công thức cấu trúc của anetol dựa vào các thông tin sau:

- Anetol làm mất màu nước brom;

- Anetol có hai đồng phân hình học;

- Sự oxi hóa anetol tạo ra axit metoxibenzoic (M) và sự nitro hóa M chỉ cho duy nhất

axit metoxinitrobenzoic

3 Viết phương trình của các phản ứng: (1) anetol với brom trong nước; (2) oxi hóa anetol thành axit metoxibenzoic; (3) nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic Viết tên của anetol

và tất cả các sản phẩm hữu cơ nêu trên theo danh pháp IUPAC

4 Vẽ cấu trúc hai đồng phân hình học của anetol.

Câu 8:Tổng hợp vô cơ (2,5 điểm).

Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Au vào dung dịch HCl đậm đặc, dư thì thu V lít khí H2 (ở đktc) và hỗn hợp A Cho từ từ dung dịch HNO3 đến dư vào hỗn hợp A đến khi chất rắn tan hoàn toàn, thu được 4,48 lít (ở đktc) một khí không màu hóa nâu trong không khí và dung dịch B Lọc bỏ bã rắn trong hỗn hợp A rồi cho toàn bộ dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư trong điều kiện không có không khí, thu được 13,5 gam kết tủa Mặt khác, nếu cô cạn dung dịch B thì thu được 83,25 gam muối khan Tính thành phần % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X và V

HẾT

Người ra đề

(Ký, ghi rõ Họ tên - Điện thoại liên hệ)

Vũ Thị Hồng – 0914.920.898.

HƯỚNG DẪN CHẤM

MÔN: HOÁ HỌC, LỚP:11.

Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tối đa theo thang điểm đã

định

Câ

u

m

1 1.Sự đồng phân hoá cis - trans dimetyl xiclopropan có thể biểu diễn bằng phương trình: Đồng phân cis = Đồng phân trans.

Gọi a là phần trăm tại thời điểm đầu của dạng cis; x là phần trăm dạng trans ở

thời điểm t, khi đó phần trăm dạng cis ở thời điểm t là a - x

Tốc độ phản ứng hình thành dạng trans là:

dx

dt = kt ( a - x ) - knx

ở trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng bằng 0 Do đó:

kt ( a - x∞ ) = knx∞ với x∞ là phần trăm đồng phân trans ở trạng thái cân bằng Hằng số cân bằng

của phản ứng bằng: Kcb = kt/kn = a x x∞

∞

− Theo điều kiện đầu bài thì x∞ = 70% a, còn a - x∞ = 30%

Vậy: Kcb = 70/30 = 2,33

Hằng số tốc độ phản ứng nghiên cứu được tính theo phương trình

k = kt + kn = t1 ln x x∞ x

∞ − hay ln x∞ - ln(x∞ - x ) = ( kt + kn ).t Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc của ln(x∞ - x ) vào t Độ dốc của đưêng thẳng

tính được theo: tgα = - ( kt + kn ) = - 3,36.10 - 3

Vậy: kt + kn = k = 3,36.10 - 3 s - 1

2.Tính ∆G0 của phản ứng:

Thay số vào ta được ∆G0

PU = -197,71 kJ

∆G0 = RTlnK, do đó suy ra

K = 10−∆G0/ 2.303RT

= 10 197710 / 2.303.8.314.298−

K = 5.1034

Để xét ảnh hưởng của yếu tố nhiệt hay entropi, ta tính riêng rẽ từng đại lượng:

2,5

0 0 0 0 0

Thay bằng số ta được:

0

198,55 /

PU

PU

∆ = −

Thay bằng số ta được:

0

PU

S

∆ = -2,5J/K

Từ mối liên hệ giữa hằng số cân bằng K với các đại lượng ∆H0 và ∆S0 ta có hệ thức

K = 10+∆S0/ 2,303R10−∆H0/ 2,303RT

K = 10-0,13.1034.8

Biến thiên entropi của phản ứng rất nhỏ vì cấu trúc hình học phân tử của chất

phản ứng và sản phẩm rất gần nhau Vì vậy động lực thúc đẩy phản ứng diễn

ra mãnh liệt từ trái sang phải là yếu tố nhiệt năng về mặt năng lượng thì sản

phẩm bền hơn các chất dầu

2

Nồng độ của NaOH : 30 0,020 / 50 = 0,012 M

Nồng độ của H3Xit: 20 0,010 / 50 = 0,004 M = 1/3 CNaOH

Phản ứng : 3 NaOH + H3Xit → Na 3Xit + 3 H2O

0,012 0,004 0,004

Cân bằng : H2O ¬ → H+ + OH– KW = 10 – 14

Xit 3– + H+ ¬ → HXit 2– K 1

3

−

a = 106,4

HXit 2– + H+ ¬ → H2Xit– K 1

2

−

a = 104,76

H2Xit– + H+ ¬ → H3Xit K 1

1

−

a = 103,13

Vì các giá trị Ka xấp xỉ nhau , đo đó không thể tính gần đúng theo một cân

bằng nào Điều kiện proton với mức không là Xit 3– , H2O

h=[H+] =[OH–] – [HXit 2–] – 2 [H2Xit–] – 3 [H3Xit]

→ h = K W h – [ Xit 3– ]

3 2 1

3 2 1 2

1

.

3 2

Ka Ka Ka

h h Ka h Ka

Vì là môi trường baz ( do dung dịch Xit 3– có phản ứng baz) nên ta có thể giả thiết

h << K W h và h << Ka3 < Ka2 < Ka1

→ K W h = [ Xit 3– ]

3 2 1

2 1

.

.

Ka Ka Ka

h Ka Ka

= [ Xit 3– ]

3

Ka h

2,5

→ h =

] [

.

3 −3

Xit

Ka Kw

→ h =

004 , 0

10

10 − 14 − 6 , 4

= 10– 9

với h = 10–9 thoả mãn điều kiện → pH của dung dịch là 9,00

3 1. Phản ứng vài ứng dụng

(a) PdCl2 + H2O+ CO → Pd + 2HCl + CO2

Nhờ phản ứng này, người ta phát hiện lượng vết CO trong hỗn hợp khí: Những hạt rất nhỏ của Pd tách ra trong dung dịch làm màu đỏ của dung dịch PdCl2 trở nên đậm hơn

(b) Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2↑

Lợi dụng phản ứng của silic với dung dịch kiềm, trước đây, người ta dùng hợp kim ferosilic để điều chế nhanh khí hiđro ở mặt trận

(c) N2H4 + O2 → N2 + 2H2O

Phản ứng toả nhiệt mạnh nên N2H4 được dùng làm nhiên liệu cho tên lửa

(d) Zn3P2 + 6H2O → 3Zn(OH)2 + 2PH3

PH3 rất độc nên người ta dùng Zn3P2 để làm thuốc diệt chuột

2.

(a) 3Rx(CO3)y + (4nx - 2y)H+ + (nx - 2y) NO3- → 3x Rn+ + 3y CO2↑

(amol) + (nx - 2y)NO↑ + (2nx - y)H2O (1)

3R + 4n H+ + nNO3-→ 3Rn+ + nNO↑ + 2nH2O (2)

(2amol)

10NO + 6MnO4- + 8H+→ 10NO3- + 6Mn2+ + 4H2O

(3)

CO2 + Ca2+ + 2OH−→ CaCO3 ↓ + H2O

(4)

t(mol) t (mol)

(b) Theo gỉa thiết: nR: nmuối = 2 : 1 → nR = 2a, nRx(CO3)y: amol

nKMnO4 = 0,42.1 = 0,42 mol → Từ (3) → nNO = 0,7 mol

→ nCO2 = t = 16,8/56 = 0,3mol; Từ (1) → nCO2 = ay → ay = 0,3 (I)

Từ (1) (2) → nNO = 0 , 7

3

m 2 a 3

y

mhhX = a(xMR + 60y) + 2aMR = 68,4 (III)

Từ (I) (II): a =

n nx

7 , 2

+ (*) (IV) (I) (III): a =

R

R 2 M xM

4 , 50

Từ (IV) ta có: MR = 50 n2,,74

(Hoặc HS chỉ cần trình bày từ (I) (II) (III) ta có: MR = 50 n2,,47 )

2,5

MR 18,7 37,3

56 Vậy R là Fe

Thế n = 3 vào (*) (IV) → a =

y

3 , 0 6 x

7 , 2 y

3 , 0

+

⇒

=

⇒

nên x = 1, y = 1 là nghiệm hợp lý

⇒ Công thức phân tử của muối là FeCO3

4 (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 Vì nhiệt độ sôi của A thấp

hơn B (do tạo liên kết hidro nội phân tử) nên A phải có cấu hình cis.

(b)

COOH HOOC

H HOOC

CH3

COOH H

CH2COOH

CH3 H HOOC

CH2COOH

(c)

COOH HOOC

COOH HOOC

Br

CH3

H Br COOH

CH3

Br H COOH

Br

CH3 COOH

H COOH

Br

HOOC

CH3 Br

Br COOH H

COOH Br

CH3

H Br

COOH

COOH Br

CH3

H Br

COOH

Br

-2,5

Thích hợp

C H 2 2 600 C °

C

HNO

H SO

3 4 2

NO 2

[H]

Fe/HCl

NH 2

Br

NH 2 2

Br NaNO /HCl

N Cl 2 2

Br

C H OH 2

5

Br

b)

2

a) mC = 12

44

6 , 17

= 4,8 (g)

mH = 2

18

6 , 3 2

= 0,4 (g)

M0 = 11,6 - (4,8 + 0,4) = 6,4 (g) CTTQ (X): CxHyOz

x : y : z =

16

4 , 6 : 1

4 , 0 : 12

8 , 4

= 1 : 1 : 1 CTTN: (CHO)n

29n < 37,5 4 = 150 ⇒ n < 5,17

* X: có đồng phân cis-trans, nên (X) phải có liên kết > C = C < và mỗi

nguyên tử cacbon mang nối đôi phải có 2 nhóm thế khác nhau

* X: phân tử có oxi, nên (X) phải có nhóm chức Nếu (X) có nhóm chức

−OH thì nhóm −OH liên kết với nguyên tử cacbon no

Với các điều kiện trên cho thấy (X) có ít nhất 4 nguyên tử cacbon trong phân tử, cùng với n < 5,17

Vậy ⇒ n = 4; CTPT (X) : C4H4O4

CTCT hai đồng phân:

H

C C HOOC

H COOH

H

C C HOOC

COOH H

CH Cl

AlCl

3

3

CH 3

HNO

H SO

CH COCl 3

NHCOCH

Br

3

2 4

CH 3

NO 2

[H]

Fe/HCl

CH 3

NH 2

CH 3

3

Br 2

CH 3

NHCOCH 3

H O 2

Br NaNO /HCl 2

CH 3

NH 2

0-5 C ° Br

CH 3

N Cl 2

C H OH 2 5

Br Mg/ete

CH 3

MgBr

CO /ete

CH 3 2

COOH

CH 3

cis trans

[axit maleic] [axit fumaric]

b) Nhiệt độ nóng chảy của axit fumaric > nhiệt độ nóng chảy của axit

maleic

Giải thích: Đồng phân trans cấu trúc mạng tinh thể chặt chẽ hơn đồng phân cis nên nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

c) Cơ chế phản ứng:

- Đồng phân cis: tạo hỗn hợp raxemic.

- Đồng phân trans: chỉ tạo 1 sản phẩm (đồng phân meso)

H COOH

H

COOH H

COOH

Br + H

COOH

+Br

H

COOH

−

Br

H COOH

Br

Br

COOH

Br

COOH

COOH

COOH

COOH

+Br −

H

COOH

δ+ δ−

+Br - Br

Br + H

COOH HOOC

H

Br + H

COOH COOH

Br

H COOH

COOH

COOH

H Br

COOH

COOH

COOH

H

H COOH HOOC

H Br +

+Br −

+Br −

H

H COOH COOH

H Br

+

Br

Br H

6 a.

-X C 10 H 12 0 3 ( π+ ν =5) + Ac 2 O → A ( π+ ν =7) nên X chứa 2 –OH

X + HBr lạnh → B C 10 H 11 BrO 2 nên X có 1- OH ancol phản ứng, B tan trong dd NaOH, ko tan NaHCO 3 → B có 1- OH phenol→ X có 1-OH phenol, 1-OH ancol.

Mặt khác X + CH 3 I/ NaOH tạo D C 11 H 14 O 3 , ko tan trong NaOH → X có 1-OH phenol đã phản ứng.

- X + HI đun nóng→ CH 3 I nên X có 1 –O-C ete

- X phản ứng O 3 , sau đó Zn, HCl thu E C 8 H 8 O 3 , E tan trong NaOH, khử được

Ag + /NH 3 , phản ưng HI nên E chứa,- CH=O, C-O ete, X chứa C=C Dạng E là

- A, D ko tan NaOH nhưng làm mất màu KMnO 4 loãng, Br 2 loãng nên A chứa -C=C- hở.

Vây X chứa 2-OH, CH 3 O-; CH=CH

b Công thức E thỏa mãn

2,5

c Viết phương trình

Giải thích tạo thành B

7 1.Xác định công thức phân tử:

C = (81,04/12,00) = 6,75 ; H = (8,16/1,01) = 8,08 ; O = (10,8/16,0 = 0,675

C = 6,75/0,675 = 10 ; H = (8,08/0,675 ) = 12 ; O = 1 C 10 H 12 O

2.Viết công thức cấu trúc của anetol: Anetol làm mất màu nước brôm nên có liên kết đôi; vì tồn tại ở dạng hai đồng phân hình học (liên kết đôi, π) và khi oxi hóa cho axit nên có liên kết đôi ở mạch nhánh; vì chỉ cho 1 sản phẩm sau khi nitro hóa nên nhóm metoxi ở vị trí 4 (COOH- nhóm thế loại 2, metoxi nhóm thế loại 1) Đó là axit 4-metoxi-3-nitrobenzoic Vậy anetol là:

3.Các phương trình phản ứng:

(1) anetol với brom trong nước:

CH

H3CO

CH

CH3 Br

(2)

Br CH

H3CO

CH

CH3 Br

+

(2) oxi hóa anetol thành axit metoxibenzoic:

(3)

KMnO4/H3O+, to

(3)

nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic:

HNO 3 /H 2 SO 4

(4)

O2N

Tên của anetol và tất cả các sản phẩm hữu cơ nêu trên theo danh pháp IUPAC:

(2) 2-Brom-1-(4-metoxiphenyl)-1-propanol; (3) Axit 4-metoxibenzoic;

(4) Axit 4-metoxi-3-nitrobenzoic;

4.Hai đồng phân hình học của anetol:

2,5

CH3

H H

+

H3CO

CH3 H H

(E) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen (Z) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen;

hoặc (E)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen (Z)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen

8 Hỗn hợp A gồm AlCl3, FeCl2, HCl và Au

Dung dịch B gồm AlCl3, FeCl3, AuCl3

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Al, Fe, Au

(1) 2Al + 6H+→ 2Al3+ + 3H2

(2) Fe + 2H+ → Fe2+ + H2

(3) 3Fe2+ + NO−

3+ 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O (4) Au + 3HCl + HNO3→ AuCl3 + NO + 2H2O Hoặc: (4) Au + 4HCl + HNO3→ HAuCl4 + NO + 2H2O

(5) H+ + OH−→ H2O (6) Fe2+ + 2OH−→ Fe(OH)2

(7) Al3+ + 4OH−→ [Al(OH)4]−

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: y + 3z = 3nNO = 0,6 mol Cho AlCl3, FeCl2, HCl tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Fe(OH)2, ta có: 90y =13,5 gam

Khối lượng muối trong dung dịch B:

133,5x + 162,5y + 303,5z = 83,25 gam Giải ra ta được: x = 0,1 mol, y = 0,15 mol, z = 0,15 mol

⇒ mx = 40,65 gam

Vậy % mAl = 6,64%, %mFe = 20,66%, %mAu = 72,69%

2

H

n = 0,3 mol ⇒ V H 2= 6,72 lít

2,5