Câu 31,5điểm: Cho mg bột sắt vào dung dịch A gồm AgNO3 và CuNO32 sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc chất rắn B và dung dịch nớc lọc C.. Cho nớc lọc C tác dụng với dung dịch Na
Trang 1Sở Gd & đt tháI nguyên
Trờng thpt bắc sơn
Đề thi học sinh giỏi cấp trờng
Năm học 2010-2011 Môn: Hóa học 12 Thời gian làm bài 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
Câu 1(1,5điểm):
Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau( ghi rõ điều kiện phản ứng nếu có):
A → )1 B → )2 C2H5OH → )4 C (3) (7) (5) (8)
(6)
D (9) E
Câu 2(1,5điểm): Có 6 dung dịch riêng biệt đựng trong các bình mất nhãn:
BaCl2, KHCO3, KNO3, Na2SO4, MgSO4, ZnCl2 Dùng một thuốc thử duy nhất
để nhận biết các dung dịch trên
Câu 3(1,5điểm): Cho m(g) bột sắt vào dung dịch A gồm AgNO3 và Cu(NO3)2 sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc chất rắn B và dung dịch nớc lọc
C Cho nớc lọc C tác dụng với dung dịch NaOH d thu đợc 36,8g kết tủa của 2 hiđroxit kim loại Nung kết tủa trong không khí đến khối lợng không đổi thu
đợc 32g hỗn hợp các oxit kim loại Xác định giá trị của m?
Câu 4(1,5điểm): Cho các chất A, B, D, E, F, G là đồng phân cấu tạo của nhau,
trong phân tử đều có %C=54,54%; %H=9,1%; %O=36,35% và đều phản ứng với NaOH theo tỉ lệ 1:1 Hai chất A, B còn có phản ứng với Na; F và G tham gia phản ứng tráng gơng Nếu cùng một lợng chất đầu khi tác dụng với NaOH,
E cho lợng muối ít hơn so với D Biện luận và viết công thức cấu tạo của chúng Viết các phơng trình phản ứng xảy ra
Câu 5(2điểm): Đốt cháy hoàn toàn 0,12mol chất hữu cơ A mạch hở cần dùng
50,4 lít không khí(đktc) Sau phản ứng cho toàn bộ sản phẩm cháy gồm CO2,
H2O, N2 hấp thụ hoàn toàn vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2d thấy khối lợng bình tăng lên 23,4g và có 70,92g kết tủa Khí thoát ra khỏi bình có thể tích 41,664lít(đktc) Biết rằng A vừa tác dụng với dung dịch HCl vừa tác dụng với dung dịch NaOH Xác định công thức cấu tạo của A(Không khí gồm có
20%O2 và 80%N2 theo thể tích, coi nh N2 không bị nớc hấp thu)
Câu 6(2điểm): Cho 2,76g chất hữu cơ A chứa C, H, O tác dụng với dung dịch
NaOH vừa đủ, sau đó chng khô thì phần bay hơi chỉ có nớc, phần chất rắn khan còn lại chứa hai muối của Na chiếm khối lợng 4,44g Nung nóng hai muối này trong oxi d, sau khi phản ứng hoàn toàn, ta thu đợc 3,18g Na2CO3, 2,464 lít khí CO2(đktc) và 0,9g H2O Biết công thức đơn giản cũng là công thức phân tử Xác định công thức cấu tạo thu gọn của A
Biết C(M=12); H(M=1); O(M=16); N(M=14); Na(M=23); Ba(M=137);
Ag(M=108); Cu(M=64); Fe(M=56)
Trang 2Sở Gd & đt tháI nguyên
Trờng thpt bắc sơn
Đề thi học sinh giỏi giải toán bằng máy tính cầm tay
Năm học 2010-2011 Môn: Hóa học 12 Thời gian làm bài 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
Câu 1(2,5điểm):
Một hợp chất hữu cơ A gồm C, H, O có 50% oxi về khối lợng Ngời ta cho A qua ống đựng 10,4g CuO nung nóng thu đợc 2 chất hữu cơ và 8,48g chất rắn Mặt khác, cho hỗn hợp hai chất hữu cơ trên tác dụng với dung dịch AgNO3 (d) trong NH3 tạo ra hỗn hợp hai muối và 38,88gAg Cho hỗn hợp hai muối đó tác dụng với NaOH thu đợc khí E
a, Tính khối lợng chất A ban đầu
b, Tính thể tích khí E ở 250C và 1atm
Câu 2(2điểm):
Một hợp chất ion cấu tạo từ ion M2+ và ion X- Trong phân tử MX2 có tổng số hạt(p, n, e) là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang
điện là 54 hạt Số khối của ion M2+ lớn hơn số khối của ion X- là 21 Tổng số hạt trong ion M2+ nhiều hơn trong ion X- là 27
a, Viết cấu hình electron và sự phân bố electron trên các obitan của nguyên tử
M và X Suy ra cấu hình electron của ion M2+ và ion X-
b, Xác định vị trí của M và X trong bảng tuần hoàn
Câu 3(2,5điểm):
Cho 18,5g hỗn hợp Z gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với 200ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng, khuấy đều Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đợc 2,24lit NO(đktc) duy nhất, dung dịch Z1 và còn lại 1,46g kim loại
a, Viết các phơng trình phản ứng xảy ra
b, Tính nồng độ mol dung dịch HNO3
c, Tính khối lợng muối trong dung dịch Z1
Câu 4(3điểm):
Dùng 16,8lít không khí ở điều kiện tiêu chuẩn(oxi chiếm 20% và nitơ chiếm 80% về thể tích) để đốt cháy hoàn toàn 3,21g hỗn hợp A gồm 2 amino axit kế tiếp có công thức tổng quát CnH2n+1O2N Hỗn hợp thu đợc sau phản ứng đem làm khô đợc hỗn hợp khí B Cho B qua dung dịch Ca(OH)2 d thu đợc 9,5g kết tủa
a, Tìm công thức cấu tạo và khối lợng của 2 amino axit
b, Nếu cho khí B vào bình dung tích 16,8lít, nhiệt độ 136,50C thì áp suất trong bình là bao nhiêu? Cho biết amino axit khi đốt cháy tạo khí nitơ
Biết C(M=12); H(M=1); O(M=16); N(M=14); Ag(M=108); Cu(M=64);
Fe(M=56)
Trang 3Sở Gd & đt tháI nguyên
Trờng thpt bắc sơn
Đáp án Đề thi học sinh giỏi cấp trờng
Năm học 2010-2011 Môn: Hóa học 12 Thời gian làm bài 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
1 (1): C2H6 + Cl2 →as C2H5Cl+ HCl
(2): C2H5Cl+ NaOH →t0 C2H5OH + NaCl
(3): C2H5OH + HCl C2H5Cl + H2O
(4): C2H5OH + CuO →t0 CH3CHO + Cu + H2O
(5): CH3CHO + H2 →Ni,t0 C2H5OH
(6): C2H5OH + O2 →xt CH3COOH + H2O
H 2 SO 4(đặc) , t 0
(7); (9): C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5+ H2O
(8): CH3CHO + 1/2O2 →xt CH3COOH
1,5
2 - Cho dung dịch NaOH từ từ vào dung dịch các mẫu thử:
+ Mẫu chỉ tạo ra kết tủa trắng là MgSO4
MgSO4 + 2NaOH Mg(OH)2(trắng) + Na2SO4
+ Mẫu tạo ra kết tủa trắng, sau đó lại tan là ZnCl2
ZnCl2 + 2NaOH Zn(OH)2+ 2NaCl
Zn(OH)2+ 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O
+ Các mẫu còn lại không có hiện tợng(BaCl2, KHCO3,
KNO3, Na2SO4)
- Cho dung dịch MgSO4 vào các mẫu còn lại:
+ Mẫu tạo ra kết tủa trắng là BaCl2
BaCl2 + MgSO4 BaSO4(trắng) + MgCl2
+ Mẫu khi đun nóng tạo ra kết tủa trắng và có khí bay ra là
KHCO3
2KHCO3+ MgSO4MgCO3(trắng) + CO2 +H2O+ K2SO4
+ Các mẫu còn lại không có hiện tợng gì( KNO3, Na2SO4)
- Cho dung dịch BaCl2 vào 2 mẫu còn lại:
+ Mẫu tạo ra kết tủa trắng là Na2SO4
Na2SO4 + BaCl2 BaSO4(trắng) + 2NaCl
+ Mẫu không có hiện tợng là KNO3
1,5
3 - Khi cho nớc lọc C + NaOHd 2hiđroxit kim loạit → 0 , O2
2oxit khác nhau Vậy 2oxit : CuO và Fe2O3 2hiđroxit:
Fe(OH)2; Cu(OH)2
- Dung dịch C: Fe(NO3)2; Cu(NO3)2d AgNO3hết;
Cu(NO3)2 có thể đã phản ứng một phần
- Gọi số mol AgNO3: x; Cu(NO3)2:y(đã phản ứng với Fe); z:
n(Cu(NO3)2) còn d sau phản ứng với Fe
Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2+ 2Ag
1,5
Trang 4x/2 x x/2 x
Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2+ Cu
y y y y
- Dung dịch C: (x/2+y)mol Fe(NO3)2; z mol Cu(NO3)2d
Fe(NO3)2+ 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaNO3
x/2+y x/2+y
Cu(NO3)2+ 2NaOH Cu(OH)2 + 2NaNO3
z z
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
x/2+y x/2+y
2Fe(OH)3 →t0 Fe2O3 + 2H2O
x/2+y x/4+y/2
Cu(OH)2 →t0 CuO + H2O
z z
Ta có: 90(x/2 + y) + 98z = 36,8
160(x/4 + y/2) + 80z = 32
x/2 + y + z =0,4
x = 0,1mol; x/2 + y =0,3mol m = 56(x/2 + y) =16,8g
4 - CTPT của các chất A, B, D, E, F, G là: CxHyOz
+ x:y:z= (mC/12):(mH/1):(mO/16)= (54,54/12):9,1:
(36,35/16)=2:4:1
CTPT của các chất A, B, D, E, F, G là: (C2H4O)n
Các chất + NaOH → 1: chúng thuộc loại axit hoặc este đơn
chức
Vậy CTPT của các chất A, B, D, E, F, G là: C4H8O2
- 2 chất A và B + Na CTCT của A và B là axit:
CH3-CH2-CH2-COOH; (CH3)2CHCOOH
- F và G tham gia phản ứng tráng gơng este của axit fomic:
HCOOCH2-CH2-CH3; HCOOCH(CH3)2
- E và D + NaOH (nE=nD) muối của E ít hơn của D
CTCT của E:CH3COOC2H5; CTCT của D: C2H5COOCH3
- Các phơng trình phản ứng xảy ra:
CH3-CH2-CH2-COOH+NaOHCH3-CH2-CH2-COONa +H2O
(CH3)2CHCOOH + NaOH (CH3)2CHCOONa + H2O
CH3-CH2-CH2-COOH + NaCH3-CH2-CH2-COONa+1/2H2
(CH3)2CHCOOH + Na (CH3)2CHCOONa + 1/2H2
HCOOCH2-CH2-CH3+NaOHHCOONa
+CH3-CH2-CH2-OH
HCOOCH(CH3)2 + NaOH HCOONa + (CH3)2CH-OH
CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH
C2H5COOCH3 + NaOH C2H5COONa + CH3OH
HCOOCH2CH2CH3+2AgNO3+4NH3+2H2O(NH4)2CO3
+2Ag+ C3H7OH
HCOOCH(CH3)2+2AgNO3+4NH3+2H2O(NH4)2CO3+2Ag+
(CH3)2CHOH
1,5
Trang 55 n(không khí)=50,4/22,4=2,25mol; n(O2)=0,45mol;
n(N2)=1,8mol
Cho sản phẩm cháy vào dung dịch Ba(OH)2d:
n(BaCO3)=70,92/197=0,36mol;
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3(trắng) + H2O
0,36mol 0,36mol
m(CO2)= 0,36.44=15,84g; m(bình tăng)= m(CO2) +m(H2O)
=23,4
m(H2O)=7,56g; n(H2O)=7,56/18=0,42mol;
n(N2)=41,664/22,4=1,86mol > n(N2)(không khí) A chứa
Nitơ
n(N2) trong A=0,06mol; CTPT của A: CxHyOzNt
CxHyOzNt + (x+y/4-z/2)O2 xCO2 + y/2H2O+ t/2N2
0,12 (x+y/4-z/2).0,12 0,12x 0,06y 0,06t
Ta có: (x+y/4-z/2).0,12 =0,45; 0,12x =0,36; 0,06y =0,42;
0,06t =0,06
Vậy x=3; y=7; z=2; t=1 CTPT của A: C3H7O2N
- Do A tác dụng đợc cả dung dịch HCl và dung dịch NaOH
nên CTCT của A là một trong các chất sau:
H2N-CH2-CH2-COOH; H2N-CH2-COOCH3;
H2N-CH(CH3)-COOH; CH3-NH-CH2-COOH;
HCOOH3N-CH=CH2; CH2=CH-COONH4
2
6 + n(NaOH)=2n(Na2CO3)=2.3,18/106=0,06mol;
m(NaOH)=0,06.40=2,4g
+ m(H2O)=mA+m(NaOH)-m(muối)=2,76+2,4-4,44=0,72g
+ mC(A)=mC(CO2)+mC(Na2CO3)
=(2,464.12/22,4)+(3,18.12/106)=1,68g
+ mH(A)=mH(H2O)-mH(NaOH)=(0,72+0,9).2/18-0,06=0,12g
+ mO(A)=mA-mC-mH=0,96g Đặt CTPT của A là: CxHyOz
- Ta có: x:y:z=(1,68/12):0,12:(0,96/16)=7:6:3 Vậy công thức
đơn giản và công thức phân tử của A là C7H6O3
nA(phản ứng với NaOH)=2,76/138=0,02mol;
n(NaOH)=0,06mol; nA: n(NaOH)=1:3 Trong phân tử A chỉ
có 3 nguyên tử oxi
+, A có thể có 3 nhóm(-OH)(loại)
+, A có 1 nhóm OH(phenol) và 1 nhóm este của phenol
Vì sau phản ứng tạo 2 muối nên trờng hợp este của phenol
( thoả mãn)
- CTCT của A: HCOO-C6H4-OH(có 3 CTCT)
2
Sở Gd & đt tháI nguyên
Trờng thpt bắc sơn
đáp án Đề thi hsg giải toán bằng máy tính cầm tay
Trang 6Năm học 2010-2011 Môn: Hóa học 12 Thời gian làm bài 150 phút (Không kể thời gian giao đề)
1 - Tìm A: CTPT của A là CxHyOz; 16z/(12x+y)=50/50
12x+y=16z
+ Thay z=1 12x+y=16 x=1; y=4(CTPT của A: CH4O)
+ Thay z=2 12x+y=32 x=2; y=8(CTPT của A: C2H8O2)
- Vậy A chỉ có thể là: CH4O hay CH3OH
CH3OH + CuO →t0 HCHO + Cu + H2O (1)
xmol xmol xmol xmol
CH3OH + 2CuO →t0 HCOOH + 2Cu + H2O (2)
ymol 2ymol ymol 2ymol
+ mCuO d+mCu=8,48g
10,4-80(x+2y)+64(x+2y)=8,48 x+2y=0,12(I)
- B và C là HCHO và HCOOH
xmol xmol 4xmol 4xmol
HCOOH+2AgNO 3 +4NH 3 +H 2 O(NH 4 ) 2 CO 3 +2Ag+2NH 4 NO 3 (4)
ymol ymol 2ymol 2ymol
- Từ (3); (4) ta có: nAg=4x+2y=38,38/108=0,36(II)
- Từ (I); (II) ta có: x+2y=0,12; 4x+2y=0,36 x=0,08;
y=0,02
+ n(CH3OH)=x+y=0,08+0,02=0,1
m((CH3OH)=0,1.32=3,2g
+ n(NH4)2CO3)= x+y=0,08+0,02=0,1
n(NH4NO3)=4x+2y=4.0,08+2.0,02=0,36
(NH4)2CO3 + 2NaOH 2NH3 + H2O + Na2CO3(5)
0,1mol 0,2mol
NH4NO3 + NaOH NH3 + H2O + NaNO3(6)
0,36mol 0,36mol
- Từ (5); (6) n(NH3)=0,2+0,36=0,56(mol)
V(NH3)(E) =n.R.T/P=0,56.0,082.(273+25)/1=13,68416(lit)
2,5
2 Trong phân tử MX2 có 1 nguyên tử M và 2 nguyên tử X, phân
tử trung hoà về điện
Gọi số hạt proton và số hạt nơtron của nguyên tử:
- M lần lợt là: P1 và N1 AM= P1 + N1
- X lần lợt là: P2 và N2 AX= P2 + N2
- Tổng số hạt cơ bản trong MX2 không thay đổi so với tổng số
hạt cơ bản trong 1 nguyên tử M và 2 nguyên tử X, ta có:
(2P1+N1)+ 2(2P2+ N2)=186(1)
- Trong MX2 số hạt mang điện nhiều hơn không mang điện
là 54: 2P1+ 4P2- N1 – 2N2 =54(2)
- Số khối của của ion M2+ lớn hơn số khối của ion X- là 21:
2
Trang 7P1 + N1- (P2 + N2)= 21(3)
- Tæng sè h¹t c¬ b¶n trong ion M2+ nhiÒu h¬n trong ion X- lµ
27: (2P1+N1-2) - (2P2+ N2+1)=27(4)
- Nhãm (1) vµ (2): 2P1+ 4P2+N1+ 2N2=186
2P1+ 4P2- (N1+ 2N2)=54
2(2P1+ 4P2)=240 P1+ 2P2=240/4=60
- Thay vµo (1) ta cã: P1+ 2P2=60; N1+ 2N2=186-2.60=66
P1+ N1+ 2(P2 + N2)=126(5)
P1 + N1- (P2 + N2)= 21(3)
- LÊy (5)-(3) 3(P2 + N2)=105 P2 + N2=105/3=35(6)
P1 + N1= 21+35=56(7)
- Thay c¸c gi¸ trÞ cña (6); (7) vµo (1) vµ (4), ta cã:
+, 56+P1+2(35+P2)=186P1+ 2P2= 186-56-70=60(8)
+, P1+56-2-(P2+35+1)=27 P1- P2= 27-56+2+35+1=9(9)
- Gi¶i hÖ ph¬ng tr×nh gåm (8) vµ (9) ta cã:
3P2=51; P1- P2=9 P2=17(Cl); P1=26(Fe)
- CÊu h×nh electron vµ sù ph©n bè electron trªn c¸c obitan cña
nguyªn tö M vµ X:
+ M(Z1=26): 1s22s22p63s23p63d64 s2
(Thuéc chu k× 4, nhãm VIIIB)
+ X(Z2= 17): 1s22s22p63s23p5
(Thuéc chu k× 3, nhãm VIIA)
- CÊu h×nh electron cña ion M2+ vµ ion X-:
M2+: 1s22s22p63s23p63d6
X-: 1s22s22p63s23p6
3 - §Æt sè mol cña Fe3O4 lµx; sè mol cña Fe ph¶n øng víi
HNO3 lµ y
3Fe3O4 + 28HNO3 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (1)
xmol 28x/3mol 3xmol x/3mol
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (2)
ymol 4ymol ymol ymol
Fe + 2Fe(NO3)33Fe(NO3)2 (3)
(3x+y)/2 3x+y 3(3x+y)/2
- V× kim loai Fe cßn d 1,46g nªn Fe(NO3)3 hÕt vµ dung dÞch
Z1chØ chøa Fe(NO3)2
+, m(Fe3O4 vµ Fe)=18,5-1,46=17,04g
+, nNO=2,24/22,4=0,1mol;
- Tõ (1) vµ (2) nNO=x/3+y=0,1 x+3y=0,3(I)
- Theo (3): n(Fe(NO3)3)= x+3y; nFe (ph¶n øng víi muèi)=
(3x+y)/2; m(Fe3O4 vµ Fe)= 232x+56[y+(3x+y)/2]=17,04
232x+84x+84y=17,04 316x+84y=17,04(II)
- Tõ (I) vµ (II) x=0,03; y=0,09
- Tõ (1); (2) n(HNO3)=28x/3+4y=28.0,03/3+4.0,09
=0,64(mol)
CM(HNO3)=0,64/0,2=3,2(mol/lit)
2,5
Trang 8- Trong dung dÞch Z1:
n(Fe(NO3)2)= 3(3x+y)/2= 3(3.0,03+0,09)/2=0,27(mol)
m(Fe(NO3)2)= 0,27.(56+2.62)=48,6g
4 - TÝnh sè mol cña N2 vµ O2 trong 16,8lit kh«ng khÝ:
n(O2)=16,8.20/22,4.100=0,15(mol);
n(N2)=16,8.80/22,4.100=0,6(mol)
- Gäi n: sè nguyªn tö cacbon trung b×nh trong 2 ph©n tö
amino axit, CTPT chung lµ CnH2n+1O2N ( cã sè mol lµ x)
CnH2n+1O2N+(6n-3)/4O2nCO2+(2n+1+)/2H2O+1/2N2(1)
xmol nxmol
- Hçn hîp khÝ B gåm CO2 vµ N2 Cho B qua dung dÞch
Ca(OH)2 d: CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O(2)
n(CO2)=n(CaCO3)=9,5/100=0,095mol
Ta cã hÖ ph¬ng tr×nh: nx= 0,095; (14n+47)x=3,21
x=0,04; n=2,375 CTPT cña 2amino axit: C2H5O2N;
C3H7O2N
+ CTCT cña C2H5O2N: H2N-CH2-COOH
+ CTCT cña C3H7O2N: H2N-CH2-CH2-COOH;
H2N-CH(CH3)-COOH
- Gäi sè mol cña C2H5O2N lµ a; sè mol cña C3H7O2N lµ b
- Ta cã: a + b = 0,04; 75a + 89b = 3,21 a=0,025; b=0,015
+ m(C2H5O2N)=0,025.75=1,875g;
m(C3H7O2N)=0,015.89=1.335g
- Hçn hîp B sau ph¶n øng gåm O2d, N2, CO2:
n(O2d)=0,15-(6n-3)/4=0,0375mol; n(N2)=0,6+x/2=0,62mol;
n(CO2)= 0,095mol
nB=0,0375+0,62+0,095=0,7525mol
- VËy ¸p suÊt trong b×nh:
P= 0,7525.(273+136,5).22,4/(273.16,8)=1,505(atm)
3
