2-Từ đá vôi, than đá, nớc và các chất vô cơ khác, hãy viết phơng trình phản ứng điều chế các chất sau ghi rõ các điều kiện phản ứng: a phenol b axit oxalic HOOC-COOH.. Cô cạn dung dịch
Trang 1Sở GD&ĐT Cao Bằng
-Kì thi chọn Học Sinh Giỏi lớp 12
Môn: hoá học
Năm học 2007 - 2008
Thời gian làm bài: 180 phút Không kể thời gian giao đề - Đề gồm 2 trang
Bài 1: (3,75 điểm)
1-Thực hiện các chuyển hoá sau bằng phơng trình phản ứng:
Etilen (A) CuO t, 0
(B) OH B
(C) H O2
(D) O2
(E) H2
(F) PBr3
(G) (I) IBr
Br2
as
(H) Biết (F) làCH3-CH2-CH2-COOH
2- Thực hiện dãy chuyển hoá sau bằng phơng trình phản ứng, các phản ứng diễn ra theo tỉ
lệ mol 1:1, các chất sau phản ứng đều là sản phẩm chính
2
Br Fe
B 0 ;
KOH
t cao Pcao
C n-C3 H7-C6H5
as
0
/
KOH C H OH t
E Br H O2 / 2
/
KOH H O t
Bài 2: (4,5 điểm)
1- Chỉ từ KMnO4, FeS, Zn và dung dịch axit clohidric với các thiết bị thí nghiệm và điều kiện phản ứng coi nh có đủ hãy viết các phơng trình phản ứng để có thể điều chế đợc 6 chất khí khác nhau
2-Từ đá vôi, than đá, nớc và các chất vô cơ khác, hãy viết phơng trình phản ứng điều chế các chất sau ( ghi rõ các điều kiện phản ứng):
a) phenol
b) axit oxalic ( HOOC-COOH)
c) 2,4,6-tribromphenol
d) 2,4,6- tribrom anilin
3- Cho sơ đồ phản ứng:
Ben zen H2 /Pd
A Cl2
as
B KOH H O2 C 4
0
KMnO t
D (C6H10O4) Xác định công thức cấu tạo của A , B , C , D
Bài 3: (6,0 điểm)
1- Một este E (không có nhóm chức khác) có 3 nguyên tố C, H, O Lấy 1,22 gam E phản ứng vừa đủ với 200ml dung dịch KOH 0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc phần hơi chỉ có nớc và phần rắn là 2,16 gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp muối này thu đợc 2,64 gam CO2 , 0,54 gam H2O và a gam K2CO3 Tính a gam và xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E Biết khối lợng phân tử của E nhỏ hơn 140 đvc
2- Hai hợp chất thơm A và B đều có công thức phân tử CnH2n-8O2 Hơi B có khối lợng riêng 5,447 g/l (đktc) A có khả năng phản ứng với kim loại Na giải phóng H2 và có phản ứng tráng gơng B phản ứng đợc với Na2CO3 giải phóng khí CO2
a) Viết công thức cấu tạo của A,B
b) A có 3 đồng phân A1 ; A2 ; A3 , trong đó A1 là đồng phân có nhiệt độ sôi nhỏ nhất Xác định công thức cấu tạo của A1 , giải thích
c) Viết sơ đồ chuyển hoá o-crezol thành A1 ; toluen thành B
Bài 4: (2,5 điểm)
1- Tính pH của dung dịch AlCl3 0,10M biết hằng số thuỷ phân của AlCl3 K (1) = 1,2.10-5
2- Trong điều kiện áp suất 1 atm, khối lợng riêng của nhôm clorua phụ thuộc nhiệt độ nh sau:
Nhiệt độ (0C) Khối lợng riêng (g/dm3)
1
Đề chính thức
Trang 2a) Tính khối lợng phân tử nhôm clorua tại các nhiệt độ trên
b) Viết công thức phân tử, công thức cấu tạo của nhôm clorua ở nhiệt độ 2000C và 8000C
Bài 5: (3,25 điểm)
Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg và Al v o 250 ml dung dào 250 ml dung d ịch X chứa axit HCl 1M vào 250 ml dung d axit H2SO4 0,5M, đợc dung dịch B và 4,368 lít khí H2 ( đktc)
1 Chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn axit d
2 Tính tỉ lệ phần trăm khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp A
3 Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M để trung hòa hết l-ợng axit d trong dung dịch B
4 Tính thể tích tối thiểu của dung dịch C ( với nồng độ trên ) tác dụng với dung dịch B
để đợc lợng kết tủa nhỏ nhất Tính khối lợng kết tủa đó
Cho : Mg = 24, Al=27, Ba = 137, S = 32, O= 16, H =1 , Cl = 35,5, K =39, C= 12
*Học sinh đợc dùng bảng tuần hoàn thông dụng do Nhà xuất bản giáo dục phát hành
Họ và tên thí sinh :
Số báo danh :
Sở GD&ĐT Cao Bằng
-hớng dẫn chấm đề thi Học Sinh Giỏi lớp 12
Môn: hoá học
Năm học 2007 - 2008
Bài 1: (3,25 điểm)
1- (2,25 điểm) Mỗi phơng trình phản ứng cho 0,25 điểm
Thực hiện các chuyển hoá :
CH2=CH2 + HOH H
CH3-CH2OH CuO t, 0
2CH3-CH=O OH
CH3-CH(OH)-CH2-CH=O (C)
CH3-CH(OH)-CH2-CH=O H O2
CH3-CH=CH-CH=O (D)
CH3-CH=CH-CH=O O2
CH3-CH=CH-COOH (E)
CH3-CH=CH-COOH H2
CH3-CH2-CH2-COOH (F)
CH3-CH2-CH2-COOH PBr3
CH3-CH2-CHBr-COOH (G)
2
Đề chính thức
Trang 3CH3-CH2-CH2-COOH Br2
as
CH3-CH=CH-COOH IBr
2- (1,5 điểm) Mỗi phơng trình phản ứng cho 0,25 điểm
Các phơng trình phản ứng :
C6H5-CH2-CH2-CH3 + Br2 as
C6H5-CHBr-CH2-CH3 + HBr
C6H5-CHBr-CH2-CH3 + KOH C H OH2 5
t
C6H5-CH=CH-CH3 + KBr + H2O
C6H5-CH=CH-CH3 + Br2 C6H5-CHBr - CHBr-CH3
(E) (F)
C6H5-CHBr - CHBr-CH3 + KOH C6H5-CH(OH) - CHBr-CH3 + KBr
(F) (G)
-CH2-CH2-CH3 + Br2 Fe
Br- - -CH2-CH2-CH3 + HBr (A) (B)
Br - -CH2-CH2-CH3 + KOH t cao P cao0 ; HO- - -CH2-CH2-CH3 + KBr
Bài 2:(4,5 điểm)
1-( 1,5 điểm) Điều chế đợc mỗi chất cho 0,25 điểm)
* Điều chế O2 :
2KMnO4 t0 K2MnO4 + O2 + MnO2
* Điều chế H2
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
* Điều chế Cl2
2KMnO4 + 16 HCl 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
* Điều chế hidrounfua H2S :
FeS + 2HCl FeCl2 + H2S
* Điều chế khí SO2 :
4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2
* Điều chế khí hidroclorua HCl :
H2 + Cl2 HCl
( Nếu cân bằng sai trừ 1/2 số điểm)
2- ( 2,0 điểm) điều chế mỗi chất 0,5 điểm (Chú ý hợp chất hữu cơ phải viết bằng công thức cấu tạo)
* Điều chế phenol :
CaCO3 950 0C CaO + CO2
Than đá 1000 0C C ( cốc)
CaO + 3C 20000C ,lo dien
CaC2 + CO
CaC2 + H2O Ca(OH)2 + C2H2
C2H2 600 0C C6H6
C6H6 + Br2 Fe,t0 C6H5Cl + HBr
C6H5Cl + NaOH xt ,,t0p C6H5OH + NaBr
* Điều chế axit oxalic :
C2H2 + H2 Pd,t0 CH2 = CH2
CH2 = CH2 + Br2 CH2Br - CH2Br
CH2Br - CH2Br + 2NaOH CH2OH - CH2OH + 2NaBr
3
Trang 4CH2OH - CH2OH + 2CuO t CHO - CHO + 2Cu + 2H2O
CHO - CHO + O2 t ,0xt
COOH - COOH
* Điều chế : 2,4,6 –tribrom phenol:
C6H6 + Cl2 Fe C6H5Cl + HCl
C6H5Cl + NaOH C6H5OH + NaCl
C6H5OH + 3Br2 C6H2Br3OH + 3 HBr
* Điều chế : 2,4,6 –tribrom amilin :
C6H6 + HO-NO2 H2SO 4d C6H5-NO2 + H2O
C6H5-NO2 + 6H FeHCl C6H5-NH2 + 2H2O
C6H5-NH2 + 3Br2 Br3-C6H2-NH2 + 3HBr
3- (1,0 điểm)
Sơ đồ chuyển hoá:
C6H6 H2/Pd
C6H12 Cl2
as
C6H11Cl KOH H O2 C6H10 0 4
KMnO t
HOOC-(CH2)4-COOH (A) (B) (C) (D)
HOOC-(CH2)4-COOH (A) (B) (C) (D)
Bài 3: (6,0 điểm)
1- (3,25 điểm)
Nhận xét : Khi cho este tác dụng với KOH cho :
* H2O ( Gồm H2O của dung dịch + H2O sinh ra ( 0,18 g)
* Hai muối + O2 CO2 + H2O + K2CO3
(2,16 g) 0,06 mol 0,03 mol 0,01 mol
K trong KOH chính là K trong K2CO3
) ( 02 , 0 1 , 0 2 ,
n
gam m
mol
n K CO 0 , 01 K CO 138 0 , 01 1 , 38
3 2 3
) ( 06 , 0 44
64
,
2
) ( 03 , 0 18
54
,
0
3 2
2 m trong K CO CO
trong m
E
trong
= 12.0,07=0,84 (gam)
E + KOH 2,16 gam hai muối + H2O
1,22 g 0,02 mol
) ( 18 , 0 16 , 2 02 , 0 56 22
,
1
m trong H O m trong KOH E
trong
= 2 0 , 03 ) 1 2 0 , 06 ( )
9
18 , 0
) ( 32 , 0 06 , 0 84 , 0 22
,
2 : 6 : 7 16
32 , 0 : 1
06 , 0 : 12
84
,
0
:
x
E : (C7H6O2)n vì ME < 140 suy ra n= 1
E : công thức phân tử C7H6O2
Công thức cấu tạo : H - C- O - C6H5
II
4
Trang 5O
Chú ý cho điểm câu 3 ý 1 :
Nhận xét đúng : 1,0 điểm
Tính đúng khối lợng C,H,O : 1,5 điểm
Xác định tỉ lệ đúng : 0,5 điểm
Xác định cong thức cấu tạo E : 0,25 điểm
2- (2,75 điểm)
MB = 5,447.22,4 = 122 (g) => CTPT của A,B: C7H6O2
A + Na H2 => A có nhóm -OH
A + AgNO3 NH3
Ag => A có nhóm -CH=O ( 0,75 điểm)
a)CTCT của A: ( 0,5 điểm)
CH=O CH=O CH=O OH
OH
COOH OH
B + Na2CO3 CO2 => B là axit:
CH=O b) A1 là: OH
vì A1 có liên kết hiđro nội phân tử làn giảm nhiệt độ sôi
Tính axit của B mạnh hơn axit CH3-COOH vì nhóm -C6H5 là nhóm hút e ( 0,5 điểm) c) Sơ đồ phản ứng từ o-crezol thành A1: ( 1,0 điểm )
CH3 CH2Cl CH2OH CH=O
OH OH OH OH
Cl2
as
0
NaOH t
0
CuO t
0
4 ( )
KMnO t
Bài 4: (2,5 điểm)
1- (1,0 điểm)
AlCl3 Al3+ + 3Cl
-Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+ K(1) = 1,2.10-5
Bđ: 0,10 0 0
Cb: (0,10 -x) x x
K(1) =
2
(0,10 )
x
x
= 1,2.10-5 => x2 -1,2.10-6 + 1,2.10-5x
Giải đợc x= 1,08.10-3 => H
= 1,08.10-3 => pH =2,97
2- (1,5 điểm)
a)Dùng công thức : V =nRT
P tính đợc thể tích 1 mol phân tử nhôm clorua ở các nhiệt độ:
V(2000C) = 0,082.473 = 38,78 (l)
V(6000C) = 0,082.873 = 71,58 (l)
V(8000C) = 0,082.1073 = 87,98 (l)
Khối lợng phân tử của nhôm clorua ở các nhiệt độ:
5
Trang 6M(200 C) = 38,78l x 6,9 g/l = 267,62 => KLPT = 267,62 dvC
M(6000C) = 71,58l x 2,7 g/l = 193,27 => KLPT = 193,27 dvC
M(8000C) = 87,98l x 1,5 g/l = 131,87 => KLPT = 131,87 dvC
b) Công thức phân tử nhôm clorua có dạng (AlCl3)n
ở nhiệt độ 2000C : n= 267,62
133,5 2 => CTPT: Al2Cl6
CTCT: Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl
ở nhiệt độ 8000C n = 1 => CTPT: AlCl3
CTCT: Cl
Al
Cl Cl
Bài 5: (3,25 điểm)
1 Các phản ứng xảy ra ở dạng ion :
Mg + 2H+ Mg2+ + H2 (1)
Al + 3H+ Al3+ +
2
3
H2 (2)
Số mol H2 = 0 , 195 ( )
4 , 22
368 4
mol
số mol H+ =0,195.2= 0,39 ( mol)
Số mol H+ trong 250ml dung dịch X :
HCl H+ + Cl-
n H n HCl 1 0 , 25 0 , 25 (mol)
H2SO4 2H+ + SO42-
n H 2n H2SO4 2 0 , 5 0 , 25 0 , 25 (mol)
Tổng số mol H+ = 0,25 + 0,25 = 0,5 (mol)
Số mol H+ phản ứng : 0,39 < 0,5 mol vậy dung dịch B axit vẫn còn d
( làm đúng ý 1 : 0,5 điểm)
2 Thành phần % các kim loại
Đặt x là số mol Mg
Đặt y là số mol Al
Từ (1) và ( 2) ta có : 0 , 195
2
3
x
24x 27y 3 , 87
Giải hệ ta đợc x= 0,06 và y = 0,09
Số gam Mg = 0,06 24 = 1,44 gam
Số gam Al = 0,09.27= 2,43 gam
% 21 , 37 87
, 3
% 100 44 , 1
%Mg , %Al 100 37 , 21 62 , 79 %
( làm đúng ý 2 : 0,75 điểm)
3 Số mol OH- trong 1 lít dung dịch C:
NaOH
0,02 mol 0,02 mol
OH
2
0,01 mol 0,02 mol
Số mol OH- = 0,02 + 0,02 =0,04 mol
Phản ứng trung hòa với axit d : H OH H2O
Số mol H+ d = 0,5 – 0,39 = 0,11 mol suy ra số mol OH- = 0,11 mol
Thể tich dung dịch C ; 2 , 75 ( )
04 , 0
11 ,
( làm đúng ý 3 : 1,0 điểm)
6
Trang 74 Phản ứng :
Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 ; số mol Mg2+ : 0,06 mol
Al3+ + 3OH- Al(OH)3 ; số mol Al3+ : 0,09 mol
H OH H2O ; số mol H+ d : 0,11 mol
Số mol OH- : 0,06.2 +0,09.3 + 0,11 = 0,5 mol
Thể tích dung dịch C 12 , 5 ( )
04 , 0
5 , 0
lit
V C
Lợng kết tủa Mg(OH)2 = 0,06 58 = 3,48 (gam)
Trong dung dịch B : số mol 2
4
SO =0,5 0,25= 0,125 mol
Số mol Ba2+ trong 12,5 lít dung dịch C ; 12,5 0,01 = 0,125 (mol)
4
2 4
Ba
mol 0,125 0,125 0,125
Số gam kết tủa BaSO4 = 0,125 233 = 29,125 (gam)
Lợng kết tủa nhỏ nhất khi lợng kết tủa Al(OH)3 tan trong kiềm:
Al(OH)3 + OH-
2
AlO + 2H2O mol : 0,09 0,09
Số mol OH- cần thêm là 0,09 mol
suy ra số mol OH- cần là 0,5 + 0,09 = 0,59 mol
Vậy thể tích dung dịch C : 14 , 75 ( )
04 , 0
59 , 0
lit
V C
Lợng kết tủa nhỏ nhất gồm : ( Mg(OH)2 và BaSO4 ) 3,48 + 29,125 = 32,605 gam
( làm đúng ý 4 : 1,0 điểm)
7