đề và HDC HSG Ha noi

2/ Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau:... Viết các phơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu.. Vi

sở giáo Dục & Đào tạo hà nội

kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12

Thời gian làm bài: 180 phút

Câu I ( 3,0 điểm):

1/ Cho các sơ đồ phản ứng sau:

a) X + O2 → + H … 2O

b) X + CuO → N2 + + … …

c) X + H2S → …

d) X + CO2 → + H … 2O

e) X + H2O + CO2 → …

Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên.

2/ Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95 Cho hỗn hợp trên đi

qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He Các thể tích khí đo cùng điều kiện Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào?

Câu II ( 4,0 điểm):

1/ Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 (có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy

2/ Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung

loại, dung dịch A và khí NO Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12

Câu III ( 3,0 điểm):

1/ Dung dịch NH4Cl và dung dịch C6H5NH3Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch nào

có pH lớn hơn? Giải thích.

2/ Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ lệ thể tích tơng ứng là 1: 4, sau đó đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ

trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan

Câu IV ( 6,0 điểm):

1/ Cho sơ đồ biến hoá sau:

C2H3O2Na(chất D) ← C5H10O2(chất B) ← C3H8O(chất A) → C3H6O2(chất E) → C5H10O2(chất G) ↓

C3H6O (chất I)

Xác định công thức cấu tạo của các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên.

2/ Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau:

C9H10O C9H10Cl2

H2O C9H12O2 CuO dư C9H8O2 [ O ]

t0

COOH

COOH

NO2

O2N COOC2H5

b) C7H6KNO2 2KOH

C7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 HNO3

H2SO4

C7H4N2O6 C2H5OH

H+

c) Br2 C3H6Br2 2NaOH

H2O C3H8O2 C3H4O4

[ O ] 2NaOH C3H2O4Na2 H+ C

3H4O4 2 C2H5OHC

7H12O4

3/ Mentol có trong tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh sau:

Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol

với Na, với Br2 (có ánh sáng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc),

CuO nung nóng.

Câu V ( 4,0 điểm):

1/ Hỗn hợp gồm fomanđehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33 gam có thể bị

trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là 1,07g/ml)

nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa Viết các phơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng

và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu.

2/ Hợp chất hữu cơ A có chứa cacbon, hiđro, oxi Phân tích định lợng cho kết quả:

46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 200 đvC.

a) Xác định công thức phân tử của A.

b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức) Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A

Cho H = 1; He = 4; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; S = 32; K = 39; Fe = 56;

Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137./.

-Hết -sở giáo Dục & Đào tạo hà nội

CH 3

OH

CH3CHCH3

kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12

Hớng dẫn chấm môn: Hóa học

Câu I : 3,0 điểm

1-1/ 1,5 điểm

Cho các sơ đồ phản ứng sau:

a) X + O2 → + H… 2O

b) X + CuO → N2 + + … …

c) X + H2S → …

d) X + CO2 → + H… 2O

e) X + H2O + CO2 → …

Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên

Giải

Qua sơ đồ a), b) X có chứa N và H, có thể có O Vì X là chất khí nên chỉ có thể là NH3

a) 4NH3 + 3O2→ 2N2 + 6H2O

hoặc 4NH3 + 5O2→ 4NO + 6H2O ( có xúc tác Pt)

b) 2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O

c) 2NH3 + H2S → (NH4)2S

hoặc NH3 + H2S → NH4HS

d) 2NH3 + CO2→ (NH2)2CO + H2O

e) NH3 + H2O + CO2→ NH4HCO3

1-2/ 1,5 điểm

Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95 Cho hỗn hợp trên đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He Các thể tích khí đo cùng điều kiện Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào?

Giải

Đặt số mol N2 và H2 trong hỗn hợp ban đầu là X và Y

Khối lợng mol trung bình của hỗn hợp ban đầu = 0,95.4

Mtbbđ = ( 28X+ 2Y)/(X+Y) = 0,95.4 = 3,8

⇒ Y = 13,44X

Phơng trình hoá học

N2 + 3H2  2NH3

Nếu trong hỗn hợp có a mol N2 phản ứng với 3a mol H2 thì sau phản ứng số mol thu đợc là:

(X-a) + (Y-3a) +2a = 14,44X – 2a

Khối lợng hỗn hợp sau phản ứng 28X +2Y = 54,88X

Theo đầu bài, sau phản ứng khối lợng mol trung bình của hỗn hợp > 4 ( M của He)

Mtbspứ = 54,88X/(14,44X -2a) > 4

⇒ a > 0,36X hay a/X > 0,36

Hỗn hợp trở nên nặng hơn He khi a/X > 0,36

Hay hiệu suất phản ứng: 36% < h ≤ 100%

Câu II 4,0 điểm

2-1/ 2,0 điểm

Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 250C và 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng

H2SO4 bằng khối lợng HNO3 Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu

Giải

M khí = 298 22,4.1,881 / 273 = 46 ⇒ Khí đó là NO2

Số mol NO2 = 273 7,33 / 298 22,4 = 0,3 ⇒ Khối lợng NO2 = 13,8g

FeS2 + 18HNO3→ Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 +7 H2O

Số mol FeS2 = 0,02 ⇒ khối lợng FeS2 = 2,4g

Số mol HNO3 p/ứ = 0,36 ⇒ khối lợng HNO3 p/ứ = 22,68g

Số mol H2SO4 = 0,04 ⇒ khối lợng H2SO4 = 3,92g

Theo đầu bài, trong dung dịch X: khối lợng HNO3 d = khối lợng H2SO4 = 3,92g

Khối lợng trớc phản ứng = mFeS2 + mHNO3 + mH2O = 2,4+22,68+3,92+mH2O

Khối lợng sau phản ứng = mddX + mNO2 = 65 + 13,8 = 78,8g

Theo định luật bảo toàn khối lợng

29 + mH2O = 78,8 ⇒ mH2O = 78,8 – 29 = 49,8 g

C% của dd HNO3 ban đầu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) = 34,82%

2-2/ 2,0 điểm

Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H2SO4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO

Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH Tìm số mol các chất có trong dung dịch A và m.

Giải

Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag (1)

Số mol AgNO3 = 0,06 số mol Ag = số mol NO3- = 0,06 ⇒ khối lợng Ag = 6,48g

Số mol Cu (p/ứ 1) = số mol Cu2+ = 0,03

3Cu + 8H+ + 2NO3-→ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2)

3Ag + 4H+ + NO3-→ 3Ag+ + NO + 2H2O (3)

Vì lợng bột kim loại là 8,8g > 6,48g ⇒ sau các phản ứng trên còn d Cu, vì còn d Cu nên chỉ có p/ứ (2) không xảy ra p/ứ (3)

Số mol Cu ( p/ứ 2) = số mol Cu2+ ( p/ứ 2) = 0,06.3/2 = 0,09

Số mol NaOH = 0,3

Cu2+ + 2OH-→ Cu(OH)2 (4)

Số mol OH- (p/ứ 4) = 2 lần số mol Cu2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24

Số mol OH- còn lại để phản ứng trung hoà H+ + OH-→ H2O là 0,3 - 0,24 = 0,06

Số mol H+ = 0,06

Trong dung dịch A chứa 0,03 mol H2SO4 và 0,12 mol CuSO4

m = 0,12.64 + (8,8 – 6,48) = 10 gam

Câu III: 3,0 điểm

3-1/ 1,0 điểm

Dung dịch NH4Cl và dung dịch C6H5NH3Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch nào có pH lớn hơn? Giải thích

Giải

Trong hai dung dịch có các cân bằng chủ yếu sau:

NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ ( 1)

C6H5NH3+ + H2O  C6H5NH2 + H3O+ ( 2)

Trong (2) tạo thành C6H5NH2 là bazơ yếu hơn NH3vì thế cân bằng của (2) chuyển mạnh hơn về phía phải, nồng độ ion H3O+ (hoặc H+) lớn hơn và pH của dung dịch C6H5NH3Cl nhỏ hơn pH của dung dịch

NH4Cl

3-2/ 2, 0 điểm

Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ lệ thể tích tơng ứng là 1: 4, sau đó

đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ hết bởi lợng d dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 17,93 gam kết tủa Đem lợng kết tủa này cho phản ứng với dung dịch KMnO4 có mặt HNO3(d) thì thấy giảm còn 2,33 gam Viết các phơng trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan

Giải

2H2S + 3O2→2H2O + 2SO2 (1)

CnH2n+ 2 + (3n+1)/2 O2→ nCO2 + (n+1) H2O (2)

CO2 + Ba(OH)2→ BaCO3↓+ H2O (3)

SO2 + Ba(OH)2→ BaSO3↓+ H2O (4)

BaCO3 + 2HNO3 →Ba(NO3)2 + CO2 + H2O (5)

5BaSO3 + 6HNO3 + 2KMnO4→ 5BaSO4↓+ 2KNO3 + 2Mn(NO3)2 + 3H2O (6)

(hoặc viết các ph/tr tơng đơng)

Chất kết tủa còn lại không tan trong HNO3 d là BaSO4, m = 2,33g = 0,01 mol

Đặt số mol H2S và CnH2n+2 là x và y ⇒ x:y = 1: 4

Khối lợng kết tủa là 217x + 197yn = 17,93

Theo (1),(4),(6) ⇒ x = 0,01

Thay vào tìm ra n = 2 ⇒ ankan là C2H6

Câu IV 6,0 điểm

4-1/ 2,0 điểm

Cho sơ đồ biến hoá sau:

C2H3O2Na(chất D)← C5H10O2 (chất B) ← C3H8O(chất A) → C3H6O2(chất E) → C5H10O2 ( chất G)

↓

C3H6O (chất I)

Xác định các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên

Giải:

A là C2H5CH2OH; B là CH3COOCH2C2H5 ;

D là CH3COONa ; E là C2H5COOH;

G là C2H5COOC2H5 ; I là C2H5CHO

C2H5CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2C2H5 + H2O ( đk: H2SO4 đặc)

CH3COOCH2C2H5 + NaOH → CH3COONa + C3H7OH

5C2H5CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4→5C2H5COOH +11H2O + 4MnSO4 + 2K2SO4

C2H5COOH + C2H5OH → C2H5COOC2H5+ H2O ( đk: H2SO4 đặc)

C2H5CH2OH + CuO → C2H5CHO + Cu + H2O ( đk: nhiệt độ)

4-2/ 3,0 điểm

Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau:

C9H10O C9H10Cl2

H2O C9H12O2 CuO d­ C9H8O2

[ O ]

t0

COOH

COOH

NO 2

O 2 N COOC 2 H 5

b) C7H6KNO2 2KOH

C7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 HNO3

H2SO4

C7H4N2O6 C2H5OH

H+

c) Br2 C3H6Br2 2NaOH

H2O C3H8O2 C3H4O4

[ O ] 2NaOH C3H2O4Na2 H+

C3H4O4 2 C2H5OHC

7H12O4

Gi¶i

a) C9H10O :

CH=CH2

CH2OH

CHClCH3

CH2Cl CHOHCH3

CH2OH

CCH3

CHO

C9H10Cl2

C9H12O2 C9 H8O2

b)

O =

b) C 7 H 6 KNO 2 C 7 H 8 ClNO 2

C 7 H 5 NO 4 C 7 H 4 N 2 O 6

NO 2

NO2

NH3Cl

NH2

c) C 3 H 6 Br 2 BrCH 2 CH 2 CH 2 Br C 3 H 8 O 2 HOCH 2 CH 2 CH 2 OH

C 3 H 4 O 4 HOOCCH 2 COOH C 3 H 2 O 4 Na 2 NaOOCCH 2 COONa

C 7 H 12 O 4 CH 2 (COOC 2 H 5 ) 2

4-3/ 1,0 ®iÓm

Mentol cã trong tinh dÇu b¹c hµ, cã c«ng thøc cÊu t¹o nh sau:

6

CH3

OH

Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol

với Na, với Br2 (có ánh sáng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc),

CuO nung nóng

Giải

CH3

CH CH3

OH

CH3

CH3

CH3

CH CH3

OH

CH3

CH3

CH CH3

OH

CH3

CH CH3

ONa

CH3

CH3

CH3

CBr CH3 OH

+ Na

+1/2H2

a/s

OH

CH3

CH3CHCH3

+ CH3COOH H

+

CH3

OOCCH3

CH3CHCH3

CH3

OH

CH3

O

CH3CHCH3

+ CuO nhiệt độ

CH3CHCH3

+ Cu + H 2 O + H2O

Câu V 4 điểm

5-1/ 2,0 điểm

Hỗn hợp gồm fomandehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33 gam có thể bị trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là 1,07g/ml) Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO3 trong amoniac, đun nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa Viết các

ph-ơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu

Giải

Số mol KOH = 18,7 1,07 0,084/56 = 0,03

Đặt số mol HCOOH trong hỗn hợp là x, số mol HCHO là y

HCOOH + KOH → HCOOK + H2O (1)

CH3COOH + KOH → CH3COOK + H2O (2)

⇒ số mol HCOOK bằng x , số mol CH3COOH là 0,03 – x

HCHO + 4[Ag(NH3)2]OH → CO2 + 3H2O + 4Ag + 8NH3

HCOOK + 2[Ag(NH3)2]OH → KHCO3 + H2O +2Ag + 4NH3

Hay HCHO + 2Ag2O → CO2 + 4Ag + H2O (3)

HCOOK + Ag2O → KHCO3 + 2Ag (4)

Theo (3), (4)

2x + 4y = 9,72/108 = 0,09

Theo đầu bài

30y + 60(0,03 - x) + 46x = 2,33

⇒ số mol HCHO = y = 0,02 mol

⇒ số mol HCOOH = x = 0,005 mol

⇒số mol CH3COOH = 0,03 – x = 0,025 mol

5-2/ 2 điểm

Hợp chất hữu cơ A có chứa cacbon, hiđro, oxi Phân tích định lợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 200 đvC

a) Xác định công thức phân tử của A

b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức) Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A

Giải

a) Đặt công thức là CxHyOz

12

15 , 46 :

:y z =

16

23 , 49 : 1

62 , 4

Công thức (C5H6O4)n Vì phân tử khối nhỏ hơn 200 nên n = 1 Công thức phân tử là C5H6O4

b)

Các công thức cấu tạo

COO - CH2 COO - CH2 COO - CH2 HCOO - CH

CH2 CH2 CH2

COO - CH2 COO - CH - CH3 COO - CH2 HCOO - CH

H – C - COOH CH2

CH – OOC - COOH

H – C – COO - CH3 CH2

COO - CH3

CH2 = C

COOH HOOC - COO - CH2CH=CH2