KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG NĂM HỌC 2010 - 2011 MÔN: HÓA HỌC LỚP 11

Xác định công thức cấu tạo của A và biểu thị cấu trúc 3 đồng phân hình học của A dưới dạng cấu tạo thu gọn nhất.. Viết công thức Newman cho đồng phân bền nhất trong 3 đồng phân cấu dạng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ

NĂM HỌC 2010 - 2011 MÔN: HÓA HỌC LỚP 11

Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề)

ĐỀ CHÍNH THỨC: Đề này gồm có hai (2) trang

Câu I: (2,0 điểm)

1 Nêu hiện tượng, viết phương trình ion rút gọn xảy ra trong các thí nghiệm sau:

a) Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch hỗn hợp Fe(NO3)3, CuCl2

b) Cho dung dịch Na2CO3 dư vào dung dịch hỗn hợp MgSO4, Al2(SO4)3

2 Cho từ từ dung dịch HCl 35% vào 56,76 mL dung dịch NH3 16% (D = 0,936 g/mL) ở 200C cho đến khi trung hòa vừa đủ thu được dung dịch A Làm lạnh dung dịch A về 00C thì thu được dung dịch B có nồng độ 22,9% và có m gam muối kết tủa Xác định m

3 Cho 200 mL dung dịch KOH vào 400 mL dung dịch ZnSO4 thu được kết tủa, sấy khô, cân nặng 4,95 gam Sục V lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch nước lọc thì thu được lượng kết tủa lớn nhất Tính nồng độ mol/L của dung dịch ZnSO4 và dung dịch KOH Biết rằng cũng V lít CO2 trên khi sục qua 250 mL dung dịch Ca(OH)2 2M thì thu được 30 gam kết tủa

Câu II: (1,5 điểm)

1 Giải thích vì sao ở điều kiện thường nitơ tồn tại dạng phân tử N2, không ở dạng N4 Trong khi đó photpho lại tồn tại ở dạng P4 chứ không phải P2 Biết năng lượng liên kết

P P

E   485 kJ/mol ; EP P  213 kJ/mol ; EN N  946 kJ/mol ; EN-N  159 kJ/mol

2 Hòa tan hết 31,89 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại Al và Mg trong lượng dư dung dịch

HNO3 loãng thu được 10,08 L (đktc) hỗn hợp khí X gồm NO và N2O và dung dịch Y Tỉ khối hơi của X so với khí hidro là 59

3 Cô cạn dung dịch Y thu được 220,11 gam muối khan Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A

Câu III: (3,0 điểm)

1 Dựa vào thuyết lai hóa, giải thích tại sao vòng xiclopropan kém bền nhất trong các vòng

monoxicloankan?

2 Tinh chế xiclopropan có lẫn propin và propan

3 Hãy gọi tên và sắp xếp các hợp chất sau theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi Giải thích vắn tắt

4 a) A là hiđrocacbon mạch hở chứa 87,8%C, 12,2%H Phân tử khối của A < 90 A có 3 đồng

phân hình học Xác định công thức cấu tạo của A và biểu thị cấu trúc 3 đồng phân hình học của A dưới dạng cấu tạo thu gọn nhất

b) Vẽ ba đồng phân cấu dạng bền của 1,2-đimetylxiclohexan Viết công thức Newman cho đồng phân bền nhất trong 3 đồng phân cấu dạng trên

Câu IV: (2,0 điểm)

1 Viết phương trình thực hiện chuyển hóa sau, biết A, B, C, D là sản phẩm chính:

0

KOH /ancol

2 brom 2 metylbutan   ABCAD Nêu vai trò của H2SO4trong các phản ứng (2),(4)

2 Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon A, B đồng đẳng liên tiếp (thuộc một

trong các dãy đồng đẳng ankan, anken, ankin) rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch nước vôi trong, thấy xuất hiện 20 gam kết tủa và khối lượng dung dịch trong bình tăng thêm 7,4 gam Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch nước lọc sau phản ứng, thấy lượng kết tủa tăng dần, khi kết tủa cực đại thì lượng NaOH cần dùng ít nhất là 6 gam a) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A, B

b) Cho 0,2 mol hỗn hợp ban đầu tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 dư Tính lượng kết tủa tạo thành

Câu V: (1.5 điểm)

1 Nerol C10H18O là một ancol thuộc dẫn xuất của monotecpen, có mặt trong thành phần tinh dầu cỏ chanh, ngọc lan, được dùng nhiều trong công nghiệp hương liệu, mỹ phẩm Thực nghiệm cho thấy nerol cho phản ứng cộng với brom tạo C10H18OBr4; có thể oxi hóa nerol thành anđehit C10H16O; khi oxi hóa nerol một cách mãnh liệt sẽ tạo thành CH3COCH3,

CH3COCH2CH2COOH, HOOC-COOH

a) Dựa vào dữ kiện nêu trên, hãy suy ra công thức cấu tạo của nerol, biết rằng bộ khung cacbon của nerol được tạo thành theo quy tắc isoprenoit Biết nerol có cấu hình cis, biểu diễn cấu trúc của nerol và gọi tên theo IUPAC cho hợp chất này

b) Nerol khi tác dụng với H2SO4 xảy ra hiện tượng khép vòng tạo thành α-tecpineol Viết

cơ chế phản ứng tạo thành α-tecpineol từ nerol

tecpineol

2 Xác định kiểu liên kết hiđro bền nhất trong hỗn hợp giữa phenol và xiclohexanol Giải thích

3 Từ toluen và các chất vô cơ cần thiết, viết các phản ứng điều chế axit axit o-brombenzoic

với hiệu suất cao

-HẾT -

Cho: C=12, H = 1, O = 16, S =32, Al = 27, Mg = 24, Zn = 65, Na = 23, N =14, K = 39, Ca = 40,

Cl=35,5, Ag = 108

Học sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học và máy tính cá nhân đơn giản

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11

NĂM HỌC 2010-2011

Câu I: (4,0 điểm)

1 Nêu hiện tượng, viết phương trình ion rút gọn xảy ra trong các thí nghiệm sau:

a) Cho dung dịch NH3 dư vào dung dịch hỗn hợp Fe(NO3)3, CuCl2

b) Cho dung dịch Na2CO3 dư vào dung dịch hỗn hợp MgSO4, Al2(SO4)3

2 Cho từ từ dung dịch HCl 35% vào 56,76 mL dung dịch NH3 16% (D = 0,936 g/mL) ở 200C cho đến khi trung hòa vừa đủ thu được dung dịch A Làm lạnh dung dịch A về 00C thì thu được dung dịch B có nồng độ 22,9% và có m gam muối kết tủa Xác định m

3 Cho 200 mL dung dịch KOH vào 400 mL dung dịch ZnSO4 thu được kết tủa, sấy khô, cân nặng 4,95 gam Sục V lít khí CO2 (đktc) vào dung dịch nước lọc thì thu được lượng kết tủa lớn nhất Tính nồng độ mol/L của dung dịch ZnSO4 và dung dịch KOH Biết rằng cũng V lít CO2 trên khi sục qua 250 mL dung dịch Ca(OH)2 2M thì thu được 30 gam kết tủa

1

(a) Có kết tủa đỏ nâu đồng thời dung dịch có màu xanh xuất hiện

Fe3+ + 3NH3 + 3H2O  Fe(OH)3 + 3NH4+

Cu2+ + 4NH3  [Cu(NH3)4]2+

(b) Có khí không màu thoát ra đồng thời xuất hiện kết tủa trắng

3CO32- + 2Al3+ + 3H2O  2Al(OH)3 + 3CO2

Mg2+ + CO32-  MgCO3

2

3

ddNH

m 53,127gam;

3

NH

n 0, 5 mol

NH3 + HCl  NH4Cl

0,5 0,5 0,5

 mddHCl 52,143gam ;

4

NH Cl(trongA)

m 26, 75 gam Theo đề ta có:

53,127 52,143 m 100





3 Dung dịch nước lọc gồm: K2SO4 và K2[Zn(OH)4]

2

Zn(OH)

4, 95

99

Các PTHH có thể xảy ra:

ZnSO4 + 2KOH  Zn(OH)2 + K2SO4 (1)

Zn(OH)2 + 2KOH  K2[Zn(OH)4] (2)

K2[Zn(OH)4] + 2CO2  2KHCO3 + Zn(OH)2 (3)

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (4)

CO2 + CaCO3 + H2O  Ca(HCO3)2 (5)

- Tính số mol CO2:

n 0, 5moln 0, 3mol nên khi cho CO2 vào dung dịch Ca(OH)2 xảy ra 2 trường hợp:

+ TH1: chỉ xảy ra phản ứng (4) 

2

CO

30

100





n 0,15(mol)n 0,15 0,05 0, 2(mol)

4

( )  0, 5( )

n  2 n  2 n 0, 7(mol) C M(KOH)  3, 5(M)

+ TH2: xảy ra cả 2 phản ứng (4) và (5)



n  2 n n  2 0, 5 0, 3 0, 7(mol)

n 0,35(mol)n 0,35 0,05 0, 4(mol)



4

M(ZnSO )

n  2 n  2 n 1, 5(mol) C M(KOH)  7, 5(M)

Câu II: (3,0 điểm)

1 Giải thích vì sao ở điều kiện thường nitơ tồn tại dạng phân tử N2, không ở dạng N4 Trong khi đó photpho lại tồn tại ở dạng P4 chứ không phải P2 Biết năng lượng liên kết

P P

E   485 kJ/mol ; EP P  213 kJ/mol E 946 kJ/mol

2 Hòa tan hết 31,89 gam hỗn hợp A gồm 2 kim loại Al và Mg trong lượng dư dung dịch

HNO3 loãng thu được 10,08 L (đktc) hỗn hợp khí X gồm NO và N2O và dung dịch Y Tỉ khối hơi của X so với khí hidro là 59

3 Cô cạn dung dịch Y thu được 220,11 gam muối khan Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A

1 Cấu trúc phân tử N4; P4:

Ta có: 4N→ N4 ; H1 - 6.159-954(kJ/mol)

4N → 2N2 (N ≡ N) ; H2 - 2.946-1892(kJ/mol)

Vậy sự hình thành phân tử N2 giải phóng năng lượng lớn hơn năng lượng hình

thành N4  tồn tại N2

4P → P4 ; H1 - 6.213-1278(kJ/mol)

4P → 2P2 (P ≡ P) ; H2 - 2.485-970(kJ/mol)

Vậy sự hình thành phân tử P4 giải phóng năng lượng lớn hơn năng lượng hình

thành P2  tồn tại P4

2 Đặt số mol của NO và N2O lần lượt là a và b, ta có:

a b 0, 45

59 30a 44b 2 0, 45 17, 7

3









 a 0,15

b 0,3









 Đặt số mol của Al và Mg lần lượt là x và y, ta có: 27x + 24y = 31,89 (1)

Khi cho hỗn hợp A tác dụng với dung dịch HNO3 :

Al  Al3+ + 3e

x mol 3x mol

Mg  Mg2+ + 2e

y mol 2y mol

N+5 + 3e  N+2

0,45 mol 0,15 mol

2N+5 + 8e  N2+1 (N2O)

2,4 mol 0,3 mol

Nếu sản phẩm khử chỉ có NO và N2O thì:

mmuối = 31,89 + 62  (0,45 + 2,4) = 208,59 (gam)< 220,11 (gam) : vô lí

 có muối NH4NO3 : z mol, tạo thành trong dung dịch Y

N+5 + 8e  N-3(NH4NO3)

8z mol z mol

Ta có: 3x +2y = 0,45 + 2,4 + 8z hay 3x + 2y -8z = 2,85 (2)

Mặc khác: 213x + 148y + 80z = 220,11 (3)

Giải hệ (1), (2), (3) ta được: x = 0,47; y = 0,8; z = 0,02

Vậy: % Al = 27 0, 47 100

31,89

= 39,79 % ; % Mg = 100 – 39,79 = 60,21 %

Câu III: (6,0 điểm)

1 Dựa vào thuyết lai hóa, giải thích tại sao vòng xiclopropan kém bền nhất trong các vòng

monoxicloankan?

2 Tinh chế xiclopropan có lẫn propin và propan

3 Hãy gọi tên và sắp xếp các hợp chất sau theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi Giải thích vắn tắt

4 a) A là hiđrocacbon mạch hở chứa 87,8%C, 12,2%H Phân tử khối của A < 90 A có 3 đồng

phân hình học Xác định công thức cấu tạo của A và biểu thị cấu trúc 3 đồng phân hình học của A dưới dạng cấu tạo thu gọn nhất

b) Vẽ ba đồng phân cấu dạng bền của 1,2-đimetylxiclohexan Viết công thức Newman cho đồng phân bền nhất trong 3 đồng phân cấu dạng trên

1

Trạng thái lai hóa của Csp3 ở xiclopropan Xiclopropan là một vòng phẳng, nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp3, góc hóa

trị CCC bị ép nhỏ rất nhiều so với góc hóa trị bình thường của Csp3

(109028')

Sự xen phủ của 2 obitan lai hóa ở 2 cacbon bị lệch ra khỏi trục liên kết C-C, suy

ra liên kết C-C bị uốn cong như hình quả chuối  vòng ba cạnh kém bền nhất

trong số các vòng xicloankan

2 Sục hỗn hợp 3 khí trên qua dung dịch AgNO3 trong NH3 dư, propin bị giữ lại

PTHH: CHCCH3AgNO3NH3 CAgCCH3NH NO4 3

Hỗn hợp 2 khí còn lại tiếp tục dẫn qua dung dịch Br2 dư Lấy sản phẩm lỏng thu

được cho tác dụng với một lượng dư kim loại Zn, thu hồi khí xiclopropan tinh

khiết sau phản ứng

3

(1): neopentan (2,2-đimetylpropan), (2): hexan, (3): 2,3-đimetylbutan, (4):

pentan-1-ol, (5) 2-metylbutan-2-ol

Nhiệt độ sôi của ( 1) < (3) < (2) < (5) < (4)

Giải thích : Neopentan nhẹ nhất, có cấu trúc cầu nên có tương tác phân tử yếu

nhất, (3) có độ phân nhánh lớn hơn (2) và có diện tích bề mặt bé hơn (2) nên có

nhiệt độ sôi thấp hơn (2) Hai chất (4) và (5) đều có liên kết hiđro nên có nhiệt

sôi cao hơn 3 hiđrocacbon (5) có phân nhánh, diện tích tiếp xúc bé hơn (4) nên

có nhiệt độ sôi thấp hơn (4)

4 a)

Trong A: nC : nH = 7,32:12,2 1:1,67 3:5

1

2 , 12 : 12

8 , 87





 Công thức của A có dạng: (C3H5)n

Theo giả thiết : 41n < 90 , n : số chẵn (do số H phải chẵn)  n = 2

Vậy công thức phân tử của A : C6H10

A có 3 đồng phân hình học nên CTCT phù hợp của A là :

CH3-CH=CH-CH=CH-CH3

Cấu trúc 3 đồng phân hình học của A :

b)

Câu IV: (4,0 điểm)

1 Viết phương trình thực hiện chuyển hóa sau, biết A, B, C, D là sản phẩm chính:

0

KOH /ancol

2 brom 2 metylbutan   ABCAD Nêu vai trò của H2SO4trong các phản ứng (2),(4)

2 Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon A, B đồng đẳng liên tiếp (thuộc một

trong các dãy đồng đẳng ankan, anken, ankin) rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch nước vôi trong, thấy xuất hiện 20 gam kết tủa và khối lượng dung dịch trong bình tăng thêm 7,4 gam Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch nước lọc sau phản ứng, thấy lượng kết tủa tăng dần, khi kết tủa cực đại thì lượng NaOH cần dùng ít nhất là 6 gam a) Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của A, B

b) Cho 0,2 mol hỗn hợp ban đầu tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 dư Tính lượng kết tủa tạo thành

Đáp án Điểm

1 Các chất: A: (CH3)2C=CH-CH3, B: (CH3)2C(OSO3H)-CH2-CH3

C: (CH3)2C(OH)-CH2-CH3 và D: (CH3)2C(OH)-CHCl-CH3

(CH3)2C(Br)-CH2-CH3 + KOH ancol (CH3)2C=CH-CH3 + KBr + H2O (1)

(A)

(CH3)2C=CH-CH3 + HOSO3H  (CH3)2C(OSO3H)-CH2-CH3 (2)

(B)

(CH3)2C(OSO3H)-CH2-CH3 + H2O  (CH3)2C(OH)-CH2-CH3 (3)

(C)

(CH3)2C(OH)-CH2-CH3 H SO đ 2 4

180 C

 (CH3)2C=CH-CH3 + H2O (4) (A)

(CH3)2C=CH-CH3 +H2O +Cl2  CH3)2C(OH)-CHCl-CH3+HCl (5)

(D)

Vai trò của axit trong phản ứng (2): chất tham gia phản ứng, (4): chất xúc tác

và hút nước

2 CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O (1)

2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2 (2)

Ca(HCO3)2 + NaOH  CaCO3 + NaHCO3 + H2O (3)

100

20 n

3

40

6 2 n

2

 n 0 , 5 mol

2

Từ nHO nCO nCaCO (1) 7 , 4

3 2

2 

n

n

2

2

CO

O

H

  A, B là ankin : CnH n 2

5 , 0

3 , 0 n

1 n n

n

2 2

CO

O H





A là CHCH (axetilen) và B là metyl axetilen (CH3-CCH)

b) Gọi số mol A, B lần lượt là x, y Ta có:

Vậy x = y = 0,2 : 2 = 0,1 (mol)

HCCH + 2 [Ag(NH3)2]OH  AgCCAg + 2H2O + 4NH3

0,1 mol 0,1 mol

CH3-CCH + [Ag(NH3)2]OH  CH3CCAg + H2O + 2NH3

0,1 mol 0,1 mol

Suy ra : khối lượng kết tủa = 0,1  240 + 0,1  147 = 38,7 ( gam)

Câu V: (3,0 điểm)

1 Nerol C10H18O là một ancol thuộc dẫn xuất của monotecpen, có mặt trong thành phần tinh dầu cỏ chanh, ngọc lan, được dùng nhiều trong công nghiệp hương liệu, mỹ phẩm Thực nghiệm cho thấy nerol cho phản ứng cộng với brom tạo C10H18OBr4; có thể oxi hóa nerol

thành anđehit C10H16O; khi oxi hóa nerol một cách mãnh liệt sẽ tạo thành CH3COCH3,

CH3COCH2CH2COOH, HOOC-COOH

a) Dựa vào dữ kiện nêu trên, hãy suy ra công thức cấu tạo của nerol, biết rằng bộ khung cacbon của nerol được tạo thành theo quy tắc isoprenoit Biết nerol có cấu hình cis, biểu diễn cấu trúc của nerol và gọi tên theo IUPAC cho hợp chất này

b) Nerol khi tác dụng với H2SO4 xảy ra hiện tượng khép vòng tạo thành α-tecpineol Viết cơ chế phản ứng tạo thành α-tecpineol từ nerol

tecpineol

2 Xác định kiểu liên kết hiđro bền nhất trong hỗn hợp giữa phenol và xiclohexanol Giải

thích

3 Từ toluen và các chất vô cơ cần thiết, viết các phản ứng điều chế axit axit o-brombenzoic

với hiệu suất cao

1

a) Nerol (C10H18O) có độ bất hòa bằng 2

Nó có khả năng cho phản ứng cộng với 2 phân tử Br2 nên có 2 liên kết  trong

phân tử

- Có thể oxi hóa nerol thành anđehit có nhóm -OH gắn ở đầu mạch

- Oxi hóa mãnh liệt nerol tạo các sản phẩm CH3COCH3, CH3COCH2CH2COOH,

HOOC-COOH

- Đồng thời bộ khung của nerol tuân theo quy tắc iso-prenoit nên công thức của

nerol là: CH3  C(CH3) = CH  CH2-CH2  C(CH3) = CH  CH2OH

(Z)-3,7- đimetylocta-2,6-đien-1-ol b)

Khép vòng nerol tạo được α-tecpineol: cơ chế phản ứng cộng electrophin AE:

2 Trong hỗn hợp C6H5OH và C6H11OH có 4 loại liên kết hiđro giữa các phân tử:

- Liên kết hiđro giữa phenol-phenol (loại 1):

- Liên kết hiđro giữa xiclohexanol-xiclohexanol (loại 2):

- Liên kết hiđro giữa xiclohexanol-phenol (loại 3):

- Liên kết hiđro giữa phenol-xiclohexanol (loại 4):

- Bản chất của liên kết hiđro là lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử H mang một phần

điện tích dương với nguyên tử O mang một phần điện tích âm Do đó, liên kêt

hiđro bền vững nhất nếu các điện tích tập trung trên nguyên tử H và O là lớn nhất

- Gốc C6H11- là gốc đẩy  tăng mật độ electron trên O nên tăng mật độ điện tích

âm trên nguyên tử O, gốc C6H5- là gốc hút  giảm mật độ electron trên O nên tăng

mật độ điên tích dương trên nguyên tử H Do đó, liên kết hiđro loại 3 là bền nhất

3