BÀI GIẢI CHI TIẾT đề vào 10 CHUYÊN Hóa KHTN đại học QUỐC GIA hà nội 2020
Trang 1BÀI GIẢI CHI TIẾT ĐỀ CHUYÊN KHTN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 2020
H ướng dẫn giải
T có chứa khí hóa nâu trong không khí trong T có NO (30) Vì M T 2 8 16 30 khí còn
lại là H2 Vì 2
16
Vì sản phẩm chỉ chứa muối sunfat trung hòa 0,02 mol KNO3
hết 0,02 mol NO(bảo toàn nguyên tố N)
2 0, 02 ( )
Suy ra
H
Trong muối có
4
0,02 0,3
mol K mol SO m
a mol Fe
muối = 56 a 39 0,02 0,3 96 42, 46 a 0, 23 ( mol ).
Giai đoạn :
3
2
2 4
KNO
H SO
nên Fe dư O2 hết
suy r a Z
chỉ chứa
2 2
NO CO
2
M n n x mol
Suy ra
Trong X có :
3
3 6 ( ) ( )
0, 23
O
x mol NO
x mol CO n x mol BTNT O mol Fe
Suy ra
Trong Y có 0,23 mol Fe và 2x mol O (giảm 4x do tạo x mol NO2 và x mol CO2)
Ta có :
2 4
2 4
( ) ( ) 2
2
2
H SO
x mol x mol
Câu I: (2,0 điểm) Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 và FeCO3 trong bình kín (không có không khí) Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 là 22,5 (giả sử khí NO2 sinh ra không tham gia phản ứng nào khác) Hòa tan hoàn toàn chất rắn Y trong dung dịch chứa 0,02 mol KNO3 và 0,3 mol H2SO4, thu được dung dịch chỉ chứa 42,46 gam muối sunfat trung hòa của kim loại và hỗn hợp khí T (gồm 2 khí, trong đó có một khí hóa nâu trong không khí), tỷ khối của T so với H2 là 8 Xác định giá trị của m
Trang 20, 08 0,04 4 2 0,3 0,12 ( )
H
3 3 0, 23 56 0,12 60 0,12 62 27,52 27,52 ( )
Suy ra
H ướng dẫn giải
a) A + O2
0
t
CO2 + hơi nước; A là hợp chất đơn chức A chứa C, H, O có công thức dạng
CxHyOz Phương trình đốt cháy như sau :
0
C H O x y z O xCO y H O
2, 25 1,125 2
y
: : 1,125 : 1 : 0, 25 9 : 8 : 2
A có CTPT trùng với CT đơn giản nhất CTPT của A là C9H8O2
A đơn chức, phản ứng với NaOH A là axit đơn chức hoặc este đơn chức
A chứa vòng benzen nên A có công thức cấu tạo như sau (8 đồng phân):
HCOO- CH=CH
(1)
CH 2 =CH COO
(2)
HCOO- C=CH 2
(3)
CH=CH- COOH
(4)
Câu II: (2,0 điểm) Hợp chất đơn chức A có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất, phân
tử A có chứa vòng benzen Đốt cháy hoàn toàn một lượng A bằng oxi, sản phẩm chỉ gồm khí CO2 và hơi nước, trong đó tỷ lệ số mol của O2 phản ứng, CO2, H2O tương ứng là 2,5 : 2,25 : 1 Mặt khác, 1,48 gam A
phản ứng tối đa với 50 ml dung dịch NaOH 0,2M
(a) Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo 8 đồng phân thỏa mãn các tính chất trên của A (b) Sau phản ứng của A với dung dịch NaOH ở trên, sản phẩm thu được chỉ gồm một muối A 1 và chất
hữu cơ A 2 , trong đó A 2 không tham gia phản ứng tráng gương Xác định công thức cấu tạo của A và viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau Biết A 2 đến A 7 là các hợp chất chứa vòng benzen
Trang 3
(5)
C=CH 2
COOH
(6) CH=CH 2
COOH
(7) CH=CH 2
COOH
(8) CH=CH 2
b) Vì A + NaOH muối A1 + hợp chất hữu cơ A2 các đồng phân (6, 7, 8, 9) không thỏa
mãn; A2 không tham gia phản ứng tráng gương đồng phân (1) không thỏa mãn;
0
2 2 Pd 3;
t
A H A
A3 tham gia được phản ứng tách nước Đồng phân (2) không thỏa mãn
Như vậy, chỉ có duy nhất đồng phân (3) thỏa mãn đề ra
Vậy A là HCOO-C(C6H5)=CH2
PTHH :
HCOO-C(C6H5)=CH2 + NaOH
0
t
HCOONa (A 1 ) + C6H5-CO-CH3 (A 2 )
C6H5-CO-CH3 + H2
0
d
P t
C6H5CH(OH)CH3 (A 3 )
C6H5CH(OH)CH3
2 4 0
S ,
H O d t
C6H5CH=CH2 (A 4 )
3C6H5CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3C6H5-CH(OH)CH2(OH) (A 5 ) + 2KOH + 2MnO2
3C6H5CH=CH2 + 10KMnO4
0
t
3C6H5-COOK (A 6 ) + 3K2CO3 + KOH + 10MnO2 + 4H2O
CH=CH 2 +nCH 2 =CH-CH=CH 2
Hoặc:
CH=CH 2 +n CH 2 =CH-CH=CH 2
Câu III: (3,0 điểm) Hòa tan hoàn toàn 5,68 gam hỗn hợp X gồm kim loại R và kim loại M vào dung dịch
hỗn hợp gồm HNO3 và H2SO4 đặc, nóng, thu được dung dịch Y và 8,064 lít hỗn hợp khí Z (đktc) Khí Z gồm 2 khí (trong đó có một khí có màu nâu) và kim loại M (hóa trị III) Chia dung dịch Y thành 2 phần bằng nhau Cô cạn cẩn thận phần thứ nhất, thu được 13,76 gam muối khan T Thêm dung dịch NaOH đặc, dư vào phần thứ hai, thu được 4,35 gam kết tủa Y 1 Nung Y 1 đến khối lượng không đổi, thu được 3
gam chất rắn Y 2 Khi hòa tan Y2 vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng thì không có khí thoát ra Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn
(a) Cho biết Z gồm những khí gì ? Xác định số mol mỗi khí và phần trăm khối lượng của lưu huỳnh có trong muối khan T.
(b) Xác định hai kim loại R và M.
Trang 4H ướng dẫn giải
Z có chứa khí màu nâu Z chứa NO2
2
17,64
0,36
Z
khí còn lại trong Z phải có M > 49
Suy ra
Khí còn lại chính là SO2 (M = 64)
Gọi a là số mol NO2 và b là số mol SO2 Theo đề, ta có :
Ta có sơ đồ sau: H2SO4 (x mol) SO4 (trong muối) + SO2 (0,06 mol) + H2O
Gọi x là số mol H2SO4 Bảo toàn nguyên tố H và S
4 2
( ) 0,06
SO muôi
H O
Bảo toàn khối lượng, ta có: 98 x 96 x – 0,06 64 006 18 x x 0,12 ( mol ).
Suy ra
S
n
(muối) = 0,12 – 0,06 = 0,06 (mol) % mS
(muối) =
0, 06 32
100% 13,953% 13,76 2
Vì không có khí thoát ra khi cho Y2 vào H2SO4 đặc, nóng Hóa trị của M, R không đổi khi nung
Ta có : mH O2 4,35 3 1,35 ( gam ) n OH2 0,075 ( mol )
(*) Nếu hiđroxit của M và R đều không lưỡng tính:
Gọi a, b lần lượt là số mol của M(OH)3 và R(OH)2 51a +34b = 2,55 1,51 (loại) 1 trong 2 hiđroxit lưỡng tính
TH1: R(OH)2 lưỡng tính (bị hòa tan trong NaOH dư) kết tủa là M(OH)3
0
2 (M OH) t M O H O
Ta có :
36
M
M M
(loại)
TH2: M(OH)3 lưỡng tính (bị hòa tan trong NaOH dư) kết tủa là R(OH)2
0
R OH RO H O
Trang 5Theo đề, ta có :
34 4,35
R
R R là Mg R
3
40
Gọi c là số mol của kim loại M
0
3 3 3
c mol c mol
0
2 2
Áp dụng ĐL bảo toàn e:
3 c 0,3 0,12 0,3 c 0, 04( mol )
5,68 24 0,15
0,04
H ướng dẫn giải
a)
40
100
R
2 50, 4 20,16 30, 24( )
H O
A 50, 4( gam dd ROH ) 32,96 ( gam B ) 32,04 ( gam H O ) 2
Bảo toàn khối lượng : mA 50, 4 32,96 32,04 mA 14, 6( gam ).
A + ROH B + H2O (1)
2 (1)
32,04 30, 4
0,1 ( );
18
H O
Vì nA nH O2 (1)
A có chứa 1 nhóm COOH
B gồm ROH dư và sản phẩm hữu cơ (X)
X + O2 (dư)
0
t
R2CO3 + CO2 + H2O + N2 (2)
2ROH + CO2
0
t
R2CO3 + H2O (3)
Câu IV: (3,0 điểm) Hợp chất A tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N Cho 0,1 mol chất A vào cốc đựng 42 ml
dung dịch ROH 40% (D = 1,2 gam/ml, R là một kim loại kiềm), đun nhẹ cho phản ứng hoàn toàn Sau
phản ứng, cô cạn dung dịch thu được 32,96 gam chất rắn khan B và 32,04 gam, phần bay hơi chỉ có nước Nung nóng B trong oxi dư để các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 24,84 gam chất rắn khan D Dẫn
phần khí và hơi sinh ra lần lượt đi qua bình thứ nhất đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2, bình thứ hai đựng lượng dư photpho đỏ đun nóng Sau thí nghiệm, khối lượng bình thứ nhất tăng 24,52 gam và có 63,04 gam kết tủa, khí duy nhất thoát ra khỏi bình thứ hai là nitơ có thể tích 2,24 lít (đktc)
(a) Xác định kim loại R và công thức phân tử của A.
(b) Đun nóng 7,3 gam hợp chất A với dung dịch HCl dư, đến phản ứng hoàn toàn, sản phẩm của phản ứng chỉ gồm hai chất hữu cơ là đồng đẳng kế tiếp và đều có số mol bằng số mol của A Tổng khối lượng của hai sản phẩm trên là 11,85 gam Xác định công thức cấu tạo của A và phần trăm khối lượng mỗi chất trong B.
Trang 6 D là R2CO3; 2 3 3
63,04
197
Ta có : 2ROH (ban đầu) R2CO3
20,16 (gam) 24,84 (gam)
Suy ra
KOH
Ta có : 2 3
24,84
0,18 ( ) 138
K CO
Vì Ba(OH)2 dư nên chỉ xảy ra phản ứng sau :
2 ( )2 3 2 (4)
CO Ba OH BaCO H O
.
BTNT C
m bình 1 tăng = mCO2 mH O2 44 0,32 mH O2 24,52 nH O2 (2,3) 0,58 ( mol )
2 (1, 2,3) 0,1 0,58 0,68 ( )
Suy ra
H O
2
.
( ) ( ) ( ) ( ) 2 0, 68 0,36 1 ( )
BTNT H
2
.
BTNT N
Ta có : n nC: H: nO: nN 0,5 : 1 : 0,3 : 0, 2 5 : 10 : 3 : 2 A
có công thức dạng ( C H5 10O3N2)n
14,6
0,1
A
M n n CTPT
của A là C5H10O3N2
b)
7,3
0,05 ( ) 146
A
Vì A có chứa 1 nhóm COOH A có công thức dạng C4H9ON2COOH
A + HCl (dư)
0
t
2 sản phẩm hữu cơ đồng đẳng kế tiếp (hơn kém nhau 1 nhóm CH2) và đều
có số mol bằng số mol của A 2 sản phẩm hữu cơ có công thức dạng CHxNClCOOH và
C2Hx+2NClCOOH
Vậy 2 sản phẩm hữu cơ có công thức cấu tạo là ClH3N-CH2-COOH và ClH3N-CH(CH3)COOH
A có công thức cấu tạo là H2N-CH2-CO-NHCH(CH3)COOH hoặc
H2NCH(CH3)CO-NHCH2COOH
Phương trình:
H2N-CH2-CO-NHCH(CH3)COOH + 2HCl + H2O
0
t
ClH3N-CH2-COOH +
ClH3NCH(CH3)COOH
Trang 7H2NCH(CH3)CO-NHCH2COOH + 2HCl + H2O
0
t
ClH3N-CH(CH3)COOH +
ClH3NCH2COOH
B gồm : KOH dư và H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)COOK (X)
Hoặc : H2N-CH(CH3)CO-NH-CH2-COOK (X)
t
H NCH CO NHCH CH COOH KOH H NCH CO NHCH CH COOH H O
H NCH CH CO NHCH COOH KOH H NCH CO NHCH CH COOH H O
KOH
n
(dư) = 0,36 – 0,1 = 0,26 (mol)
0, 26 56
32,96
Suy ra
HẾT