Cho X vào dung dịch NaBr bão hòa rồi thêm từ từ H 2 SO 4 đặc vào thì được chất Z không có oxiX. Đun nóng Z trong bột Zn được chất Q có tỉ khối so với hiđro < 45.[r]
Trang 1ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11
Năm học 2017-2018 Môn thi: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 150 phút
(Không kể thời gian phát đề)
Họ và tên thí sinh:……… Số báo danh:…………
Câu 1 (2,5 điểm):
Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298°K.
298
H kJ
o 298
S (N2H4) = 240 J/K.mol; S (Ho298 2O) = 66,6 J/K.mol;
o 298
S (N2) = 191 J/K.mol; S (Oo298 2) = 205 J/K.mol
a) Tính nhiệt tạo thành Ho298của N2H4
b) Cho phương trình của phản ứng cháy Hidrazin: N2H4 + O2
N2 + 2H2O Hỏi phản ứng xảy
ra theo chiều nào ở điều kiện chuẩn
Câu 2 (2,0 điểm):
a) So sánh tính axit của hai axit: CH2(COOH)2 và (COOH)2 Giải thích
b) Hoàn thành các phản ứng dưới đây Xác định sản phẩm chính của mỗi phản ứng và dùng cơ chế giải thích sự hình thành sản phẩm chính đó
CH3-CH2-CH(OH)-CH3 (ancol s-butylic) ⃗H2SO 4 , 180 o C
Câu 3 (2,5 điểm):
Dung dịch HNO2 có Ka = 10-3,29
a) Tính pH của dung dịch HNO2 0,1M
Tính pH của dung dịch A
Câu 4 (2,5 điểm):
Cho m1 gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24% Sau khi các kim loại tan hết
được lượng kết tủa lớn nhất thu được 62,2 gam kết tủa
a) Tính m1, m2 Biết lượng HNO3 lấy dư 20% so với lượng cần thiết
b) Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch
Trang 2Câu 5 (3,0 điểm):
bằng nhau:
Phần 1: Đốt cháy hoàn toàn rồi cho sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 12,5 gam kết tủa
Phần 2: Cho tác dụng hoàn toàn với nước có xúc tác thu được hỗn hợp chỉ gồm 2 ancol Đun nóng
hỗn hợp 2 ancol với H2SO4 đặc ở 1400C một thời gian, thu được 1,63 gam hỗn hợp 3 ete Hoá hơi lượng ete thu được 0,4256 lít (đktc)
a) Xác định công thức cấu tạo của hai anken và tính phần trăm theo thể tích mỗi chất trong X b) Xác định hiệu suất tạo ete của mỗi ancol
Câu 6 (2,5 điểm):
X có công thức phân tử là C5H12O4 Cho hơi X qua ống đựng CuO đun nóng được chất Y có khối
gam kết tủa Ag Cho X vào dung dịch NaBr bão hòa rồi thêm từ từ H2SO4 đặc vào thì được chất Z không có oxi Đun nóng Z trong bột Zn được chất Q có tỉ khối so với hiđro < 45 Tìm công thức cấu tạo của X; Y; Z và Q?
Câu 7 (2,0 điểm):
Hợp chất X có công thức phân tử C9H10O2 phản ứng với dung dịch NaHCO3 giải phóng khí CO2 X
cho H2SO4 đặc vào X sau đó cho hỗn hợp vào CH3OH đã được làm lạnh thì thu được hợp chất B có công thức phân tử C10H12O2 Hãy viết công thức cấu tạo của A Giải thích các tính chất trên của A và cơ chế phản ứng tạo thành B
Câu 8 (3,0 điểm):
Tìm các chất thích hợp ứng với các ký hiệu A1, A2, A3, A4, A5 trong sơ đồ sau và hoàn thành các phương trình phản ứng dưới dạng công thức cấu tạo?
CnH2n+2
A1(khí)
Crackinh
A2
A3
A4
(C3H6O)
A5 +Benzen/H+
+H2O/H+ +O2/xt
+O2,xt (1)
(5) (4)
Trang 3
-Hết -KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11
Năm học 2017-2018 HƯỚNG DẪN CHẤM
MÔN: HÓA HỌC
1
(2,5
điểm)
a
Tính nhiệt tạo thành Ho298của N2H4 là nhiệt của phản ứng: N2 + 2H2 N2H4
4N2 + 3H2O 2NH3 + 3N2O H1 3N2O + 9H2 3N2H4 + 3H2O 3 H 2 2NH3 + 0,5O2 N2H4 + H2O H3
H2O H2 + 0,5O2 H4
1,0
Sau khi cộng ta được: 4N2 + 8H2 4N2H4 4 H 5
5 H
4
=
4
= 50,75 kJ/mol
0,5
b
o 298 H
o 298 S
0,5
o 298 G
= Ho298 TSo298 = 622,75 – 298( 120,810-3) = 586,75 kJ/mol
o 298 G
0,5
2
(2,0
điểm)
Giải thích: (Y) có mạch cacbon dài hơn ảnh hưởng lực hút giữa hai nhóm –COOH
b
(s¶n phÈm chÝnh)
CH CH3 OH
CH3 CH CH CH3 + H2O
CH2 CH CH2 CH3 + H2O
0,5
Cơ chế (tách E1) :
CH3 CH2 CH CH3
OH
CH2 CH CH2 CH3
H+ CH
3 CH2 CH CH3
+ OH2 -H2O
(X) (Y)
0,5
3
(2,5
điểm)
a Các quá trình xảy ra trong dung dịch:
HNO2 H
+ NO2
Ka = 10-3,29
H2O H
+ OH KW = 10-14
Ta có: CHNO 2.Ka0,1.103,29 KW
nên bỏ qua cân bằng phân li của nước so với cân bằng của HNO2, pH của dung dịch do HNO2 quyết định
0,5
Xét cân bằng: HNO2 H
+ NO2
Ka = 10-3,29 Ban đầu: 0,1 0 0
[ ] 0,1 – x x x
0,5
Trang 4Ka =
2 x 0,1 x = 10-3,29 x = 6,91.10-3 pH = 2,16
b
2
HNO
C =
0,1.0,1
0, 2 = 0,05M ; CNaOH=
0,1.0,08
Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra:
NaOH + HNO2 NaNO2 + H2O Ban đầu: 0,04 0,05
Sau phản ứng: 0 0,01 0,04
0,5
dung dịch đệm, các phản ứng xảy ra:
NaNO2 Na + NO2 HNO2 H
+ NO2
Ka = 10-3,29 (1) 2
NO + H2O HNO2 + OH
Kb = 10-10,71 (2)
H2O H + OH KW = 10-14 (3)
HNO2 và NO2
gần bằng nồng độ ban đầu
H
=
3,29
0, 04
= 1,28.10-4 >> 10-7 nên dung dịch có môi trường axit, cân bằng phân li (1) quyết định pH của dung dịch
0,5
Xét cân bằng: HNO2 H
+ NO2
Ka = 10-3,29 Ban đầu: 0,01 0 0,04
[ ] 0,01 – x x x + 0,04
Ka =
x x 0,04 0,01 x
= 10-3,29 x = 1,26.10-4 pH = 3,9
0,5
4
(2,5
điểm)
a
Ta có: n = 0,2 mol; NO nN O 2
= 0,15 mol; nN 2
Gọi x và y lần lượt là số mol của Mg và Al
Hệ:
2x 3y 3.0, 2 8.0,15 10.0,05 58x 78y 62, 2
x 0, 4
y 0,5
m1 = 24.0,4 + 27.0,5 = 23,1 (gam)
0,5
3
HNO
n
pư = 0,2.4 + 0,15.10 + 0,05.12 = 2,9 (mol)
m2 =
2,9.63.100.120
0,5
b
Dung dịch A sau phản ứng gồm: Mg(NO3)2 (0,4 mol); Al(NO3)3 (0,5 mol); HNO3 dư
(0,58 mol)
mdd A = 913,5 + 23,1 – (0,2.30 + 0,15.44 + 0,05.28) = 922,6 (gam)
0,5
5
(3,0
điểm)
2
CO
n =
3
CaCO
n = 12,5100 = 0,125 (mol)
0,5
Trang 5 C =
0,125 0,05 = 2,5 CTPT của hai anken: C2H4 và C4H8
Vì 2 anken + H2O tạo ra 2 ancol → C4H8 là But-2-en
nC2H4 = 0,0375 (mol) ; nC4H8 = 0,0125 (mol)
b
CH2=CH2 + H2O
0
,
H t
mol: 0,0125 0,0125
CH3−CH=CH−CH3 + H2O
0
,
H t
mol: 0,0375 0,0375
Gọi số mol C2H5OH phản ứng là x; C4H9OH phản ứng là y
0
2 4
H SO ,t
2
2ROH ROR H O
mol: 0,038 0,019 0,019
0,5
2
ete H O
0, 4256
22, 4
mancol metemH O 2 1,63 0,019 18 1,972 (gam)
0,5
Số mol ancol phản ứng = 0,038 mol
Ta có
0,038
x y
Hiệu suất của C2H5OH = 80%; Hiệu suất của C4H9OH = 64%
0,5
6
(2,5
điểm)
Ta thấy X no trong X chỉ có nhóm ete hoặc ancol hoặc cả hai Vì X pư được với
CuO nên X chắc chắn có nhóm anol –OH
tức là KLPT sẽ giảm 2 đvC Theo giả thiết thì MY nhỏ hơn MX là 8 đvC nên trong X phải
có 4 nhóm –OH (X không có nhóm ete vì X chỉ có 4 oxi) Y có CTPT là C5H4O4 hay
MY = 128 gam
0,5
Số mol Y = 2,56/128 = 0,02 mol; số mol Ag = 0,16 mol
Trong Y chắc chắn có nhóm anđehit –CHO có thể có nhóm xeton C=O Đặt Y là
R(CHO)n ta có
R(CHO)n + 2nAgNO3 + 3nNH3 + nH2O → R(COONH4)n + 2nAg + 2nNH4NO3
0,5
C CH2OH
CH2OH
CH2OH
HOH2C
và
C CH=O
CH=O
CH=O
Khi X + NaBr/H2SO4 đặc tương đương với X pư với HBr vì:
2NaBr + H2SO4
0
t
Na2SO4 + 2HBr
Do đó ta có:
C CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH Br
CH2Br
2 O
0,5
Trang 6Do Q có M < 90 nên Q không còn Br vậy Q là sp của pư sau:
C CH2Br BrH2C
CH2Br
CH2Br
C CH2
CH2
CH2
H2C
2
0,5
7
(2,0
điểm)
Cấu tạo của A là:
CH3 COOH
CH3
0,5
8
(3,0
điểm)
Các chất cần tìm: A1: CH3-CH2-CH2-CH3; A2: CH3- CH=CH2; A3: C6H5-CH(CH3)2
Các phản ứng:
CH3-CH2-CH2-CH3 Crackinh + CH4
+ H2SO4
CH(CH3)2
CH(CH3)2
1.O2 2.H2SO4(l)
OH
+ CH3-CO-CH3
+
+
CH3-CH(OH)-CH3
CH3-CH(OH)-CH3 + 1/2O2 Cu,t
0
CH3-CO-CH3 + H2O
1.
2.
3.
4.
5.
CH3-CH=CH2
CH3-CH=CH2
(A3)
(A5) (A4) (A5)
2,5
(Mỗi phản ứng đúng được 0,5đ)