Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được 180,4 gam chất rắn khan G gồm hai muối của hai axit cacboxylic thuần chức (tỉ lệ mol hai muối là 2: 3) và phần hơi (gồm nước và 100 gam hai anco[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HẢI PHÒNG
(Đề thi gồm 09 bài; 02 trang)
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ
LỚP 12 NĂM HỌC 2019 – 2020
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC – BẢNG KHÔNG CHUYÊN
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 19/09/2019
Bài 1 (1,0 điểm)
Hợp chất M có dạng XY3 được tạo thành từ hai nguyên tố hóa học X và Y Biết X và Y thuộc cùng một nhóm A và ở hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn (ZX > ZY) Tổng số hạt mang điện trong M là 80
a Xác định hai nguyên tố X và Y
b Cho biết công thức phân tử hiđroxit cao nhất của X
HƯỚNG DẪN CHẤM
a
Theo giả thiết tổng số hạt mang điện trong M là 80
ZX + 3ZY = 40 (I)
Y X
do Z Z
Y
40
4
Y thuộc chu kì 1 hoặc 2
Do X và Y thuộc cùng một nhóm A và ở hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn X thuộc chu kì 2 hoặc 3
Dễ thấy X không thể thuộc chu kì 2 và Y không thể thuộc chu kì 1
X thuộc chu kì 3, Y thuộc chu kì 2
ZX - ZY = 8 (II)
0,5
Từ (I) và (II) ZX = 16 và ZY = 8
X là Lưu huỳnh, Y là Oxi 0,25
b Hiđroxit của X có công thức là H2SO4 0,25
Bài 2 (1,0 điểm)
Cho X là một hợp chất vô cơ X tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, thu được muối Y
và khí Z có mùi khai Sục khí CO2 dư vào dung dịch muối Y, tạo thành kết tủa T Nung T ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được chất rắn G Biết T hay G đều tan trong dung dịch NaOH lại tạo thành muối Y (MG – MT = 24 g/mol) Mặt khác, cho khí Z tác dụng với khí
CO2 (trong điều kiện thích hợp), thu được chất H ở dạng tinh thể là một loại phân bón hóa học phổ biến Cho H tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được khí Z và kết tủa M màu trắng
a Xác định các chất X, Y, Z, T, G, H, M
b Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra
HƯỚNG DẪN CHẤM
Trang 2HƯỚNG DẪN CHẤM
a
Y là NaAlO2; Z là NH3; T là Al(OH)3; G là Al2O3; H là (NH2)2CO;
M là BaCO3
0,5
b
Các phương trình xảy ra như sau:
(1) AlN + NaOH + H2O NaAlO2 + NH3
(2) CO2 + NaAlO2 + 2H2OAl(OH)3 + NaHCO3 (3) 2Al(OH)3
0
t
Al2O3 + 3H2O
(4) Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
(5) Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O
(6) CO2 + 2NH3
0
xt,t ,p
(NH2)2CO + H2O (7) (NH2)2CO + 2H2O(NH4)2CO3 (8) (NH4)2CO3 + Ba(OH)2 BaCO3 + 2NH3 + 2H2O
HS viết được :
- Từ 1 đến 3 phương trình được 0,1 điểm
- Từ 4 đến 6 phương trình được 0,15 điểm
- Từ 7 đến 9 phương trình được 0,25 điểm
0,25
Bài 3 (1,0 điểm)
1 Cho dung dịch X chứa các chất: CH3CHO, C2H5OH, CH3COOH Trình bày phương pháp hóa học để tách riêng CH3COOH ra khỏi dung dịch X mà không làm thay đổi khối
lượng Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra
2 Từ CH4 và các chất vô cơ cần thiết (điều kiện phản ứng có đủ), viết các phương trình phản ứng hóa học điều chế các chất: m-NO2-C6H4-COOH và p-NO2-C6H4-COOH
HƯỚNG DẪN CHẤM
1
Bước 1 : Cho dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch X, khi đó sẽ
xảy ra phản ứng
CH3COOH +NaOH CH3COONa + H2O
Bước 2 : Cô cạn dung dịch sau phản ứng của bước 1 thu được chất
rắn gồm CH3COONa và NaOH
Bước 3 : Cho chất rắn vào cốc rồi đổ dd H2SO4 lắc đều cho chất rắn
tan hết ( ko đc dùng HCl và HNO3 vì chúng bay hơi) sau đó đun
nhẹ rồi chưng cất sẽ thu được CH3COOH
2CH3COONa + H2SO4 Na2SO4 + 2CH3COOH
H2SO4 +2NaOH Na2SO4+ 2H2O
0,5
3.a a CH4 C2H2 C6H6 C6H5-C2H5 C6H5COOH
Trang 3 m-O2N- C6H4-COOH
Phương trình :
(1) 1500 C,lln0
2CH C H +3H (2) 600 ,C0
3C H C H (3) Pd,PbCO ,t 3 0
C H +H C H (4) H ,t+ 0
C H +C H C H -C H (5) 5C6H5C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 t 0
5C6H5COOH + 5CO2 + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
(6) C6H5COOH + HNO3(đặc) 0
4
2 SO t H
m-O2N-C6H4-COOH +
H2O
0,25
3.b
CH4 C2H2 C6H6 C6H5-C2H5 p-O2N-C6H5-C2H5
p-O2N-C6H5-COOH
(1) C6H5-C2H5 + HNO3 0
4
2 SO t
(2) 5p-O2N-C6H5-C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 5p-O2N-C6H5
-COOH +5CO2 + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
0,25
Bài 4 (1,0 điểm)
Hỗn hợp X gồm Na, Na2O và BaO Hòa tan hoàn toàn 37,65 gam hỗn hợp X trong nước, thu được 200 ml dung dịch Y và 1,12 lít khí H2 (đktc) Lấy 200 ml dung dịch Y trộn với 300ml dung dịch chứa HCl 0,5M và H2SO4 1M, sau phản ứng thu được dung dịch có pH bằng 13 Tính phần trăm khối lượng các chất trong X
HƯỚNG DẪN CHẤM
Phương trình phản ứng:
(1) 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 (2) Na2O + H2O 2NaOH (3) BaO + H2O Ba(OH)2 Theo phương trình phản ứng (1), ta có n = 2n = 0,1 molNa H2
0,25
Gọi số mol Na O: x mol2
BaO: y mol
62x + 153y = 37,65 – 0,1.23 = 35,35(*)
0,25
Trong dung dịch Y có:
2
NaOH: (2x + 0,1) mol Ba(OH) : y mol
nOH- (Y) = 2x + 0,1 +2y (mol) ;
+
dd axit
H
n = 0,3.0,5 + 0,3.1.2 = 0,75 mol
Xét phản ứng khi cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch axit,
xảy ra phản ứng : +
-2
H + OH H O
0,25
Trang 4Dung dịch thu được có pH = 13 (môi trường bazơ) OH- dư
2 0,1 2 0,75
0, 2 0,3
du
(**)
Từ (*) và (**) ta được: x = 0,2; y = 0,15;
2
Na
Na O
BaO
0,1.23
%m = 100% = 6,11%
37,65 0,2.62
%m = 100% = 32,93%
37,65
%m = 60,96%
0,25
Bài 5 (1,0 điểm)
Cho A là một hiđrocacbon mạch hở Đốt cháy hết 0,25 mol hỗn hợp X gồm CH4 và A bằng O2 dư, sản phẩm sau phản ứng cho qua bình đựng H2SO4 đặc 98% thấy khối lượng bình tăng 8,1 gam Mặt khác, cho 0,25 mol hỗn hợp X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được kết tủa màu vàng có khối lượng nhỏ hơn 13 gam Biết các phản ứng hóa học xảy ra hoàn toàn
a Xác định công thức phân tử của hiđrocacbon A
b Cho 0,25 mol hỗn hợp X tác dụng với 0,5 lít dung dịch Br2 0,1M, sau phản ứng thấy dung dịch Br2 mất màu hoàn toàn và có 0,21 mol khí thoát ra Hỏi sản phẩm thu được là
gì, khối lượng bao nhiêu gam?
HƯỚNG DẪN CHẤM
a
Ta có: nX = 0,25 (mol); nH O2 = 0,45 mol H = 2.0,45= 3,6
0,25
A có dạng CaH2 ( a là số chẵn)
Dùng sơ đồ đường chéo
n = 4.n n = 0,2 mol và n = 0,05 mol
0,25
+ Vì A là mạch hở và có 2 nguyên tử H, khi tác dụng với dung dịch
AgNO3/NH3 chắc chắn sẽ 2 nguyên tử H này sẽ bị thế bởi 2 nguyên
tử Ag sinh ra kết tủa CaAg2 (0,05 mol) Có 0,05.(12a +216) < 13
a < 3,67
a = 2 Vậy A là C2H2
0,25
b
+ Ta có:
2 Br
n = 0,05 , số mol khí thoát ra khỏi bình đựng dung dịch brom là 0,21 mol nC H2 2 phản ứng với Br2 là 0,25 - 0,21 = 0,04
mol
2 2
Br
C H
n 0,05
= =1,25
n 0,04 C2H2 phản ứng với Br2 theo 2 phản ứng
C2H2 + Br2 C2H2Br2 (1) 0,25
Trang 5C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 (2)
Gọi
2 2 2
2 2 4
C H Br
C H Br
n = a
n = b
a + b = 0,04
a + 2b = 0,05
a = 0,03
b = 0,01
2 2 2
2 2 4
C H Br
C H Br
Bài 6 (1,5 điểm)
Hòa tan hoàn toàn 1180m (gam) hỗn hợp H gồm FeS2, FeS, FexOy, FeCO3 (trong đó oxi chiếm 24,407% khối lượng hỗn hợp) vào dung dịch chứa 2 mol HNO3 Kết thúc phản ứng thu được dung dịch X và 549m (gam) hỗn hợp khí T gồm NO, NO2, CO2 Dung dịch X hòa tan tối đa 20,16 gam Cu, thu được dung dịch Y và khí NO duy nhất thoát ra, tổng khối lượng chất tan trong Y nhiều hơn tổng khối lượng chất tan trong X là 18,18 gam Mặt khác, cho dung dịch X phản ứng với lượng dư dung dịch Ba(OH)2, thu được 90,4 gam kết tủa Biết sản phẩm khử của N+5 trong cả quá trình không có NH4+, các phản ứng hóa học xảy ra hoàn toàn
a Tính m và phần trăm khối lượng các khí có trong hỗn hợp khí T
b Biện luận tìm công thức phân tử của FexOy
HƯỚNG DẪN CHẤM
a Tính số mol: n = 0,315 mol Cu
Dung dịch X chứa các ion : Fe3+, H+, NO3- và SO42- Xét phản ứng khi cho dung
dịch X tác dụng với Cu :
Trường hợp 1 H hÕt theo PT: NO3 4H 3e NO 2H O 2
3
Ta cã: m m m m m (m m )
H
n 18,18 20,16 (n 62)
4
+
H
n ( trong X) =
0,125
Trang 6
3
Fe
n 0,54 mol
3
4
3+
2-4
Fe
SO
n = 0,54 mol
n = 0,14 mol
Dung dịch X gồm
1, 46 mol
3
3
2 4 BT§ T
NO
H : 0,12 mol
Fe : 0,54 mol
SO : 0,14 mol
n
0,25
Xét quá trình hòa tan H trong dung dịch HNO3:
+ BT.H:
2
H O
2 0,12
+ BTKL :1180m + 2.63 = (0,12.1+ 0,54.56 + 0,14.96 + 1,46.62) + 549m + 18.0,94
m =
0,04
0,25
trong hçn hî p H O
(0,04.1180.0,24407)
16
BTKL cho hçn hî p H: m 0,54.56 0,72.16 0,14.32 12.n 1180.0,04
2
n n 0,08 mol vµ m 549m 21,96 gam
Đặt số mol T
2
NO: t
30t 46k 44.0,08 21,96 t 0,4
NO : k
k 0,14
t k 1,46 2
CO : 0,08
2
2
NO NO CO
%m 54,64%
%m 29,32%
%m 16,04%
0,25
Trường hợp 2
3
NO hÕt theo PT: NO3 4H 3e NO 2H O 2
3
18,18 20,16 (4n n 62)
3
NO
n = 0,03 mol
0,125
3
Fe
n = 0,54 mol
n 0,54 mol
4
SO
n = 0,14 mol
Dung dịch X gồm
3
2 4
3 BT§ T
H
Fe : 0,54 mol
SO : 0,14 mol
NO : 0,03 mol
n 1,31 mol
(Loại)
0,25
Trang 7b Xác định công thức phân tử của FexOy
Trong hỗn hợp
Fe
2 S
3 O
O
FeS
n 0,54 mol
FeS
n 0,14 mol
FeCO : 0,08 mol H
n 0,72 mol
Fe oxit
n 0,08 mol
n 0,48 mol
Ta có: S 2 2
n
Fe
(0,54 0,08 0,14) n (0,54 0,08 0,07)
trong oxit trong oxitFe
O
n
0,32 n 0,39
0,48 n 0,48
2 x 0,8125
3 y oxit là Fe3O4
0,25
Bài 7 (1,5 điểm)
Cho X (CnHmO4) và Y (CpHqO5) là hai hợp chất hữu cơ mạch hở, không phân nhánh Đun nóng 175,6 gam hỗn hợp E chứa X, Y cần dùng vừa đủ 560 gam dung dịch KOH 20%
Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được 180,4 gam chất rắn khan G gồm hai muối của hai axit cacboxylic thuần chức (tỉ lệ mol hai muối là 2: 3) và phần hơi (gồm nước và 100 gam hai ancol có số nguyên tử cacbon bằng nhau) Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp muối G cần dùng 38,08 lít O2 (đktc) Tìm công thức cấu tạo của X và Y
HƯỚNG DẪN CHẤM
Xét phản ứng đốt G : nO2 = 1,7 mol
+ BTNT K, suy ra nK2CO3 = 1 mol và nO( muối ) = 2.nK = 4 mol
+ Đặt nCO2 = x; nH2O = y
BTNT O có : 4 + 1,7 × 2 = 1 × 3 + 2x + y
+ Bảo toàn khối lượng : 180,4 + 1,7 × 32 = 1 × 138 + 44x + 18y
Giải hệ có: x = 2,2 mol; y = 0 molmuối không chứa H
muối phải là của axit 2 chức
0,25
số mol hai muối = 2 : 2 = 1 mol số mol hai muối là 0,4 và 0,6
( tỉ lệ 2 : 3 )
+ Đặt số C trong gốc axit của X và Y là z và t
+ Áp dụng BTNT C: 0,4z + 0,6t = 1 + 2,2 Giải phương trình nghiệm
nguyên: z = 2 và t = 4
2 muối là (COOK)2 và KOOC-C≡C-COOK
0,25
* Tiếp tục áp dụng bảo toàn khối lượng ta có :
Trang 8175,6 + 2.56 = 180,4 + 100 + mH2O (sản phẩm)
nH2O (sản phẩm) = 0,4 mol
Trong hai chất X, Y phải có một chất có chứa 1 nhóm COOH
* Mặt khác Vì X, Y mạch hở có số O < 6 nên ancol tạo thành không thể
là ancol ba chức, chỉ có thể là đơn chức và hai chức Do đó ta có hai
trường hợp sau
TH 1 : X, Y lần lượt có dạng CaHb’-OOC-C≡C- COO-CaHb’ (0,6 mol)
và HOOC-COO-CaHb-OH ( 0,4 mol)
hai ancol là CaHb(OH)2 : 0,4 mol và CaHb’ OH : 1,2 mol
0,4 (12a + b + 34) + 1,2 (12a + b’+ 17) =100 48a + b + 3b’ = 165
a = 3, b = 6, b’=5
X là CH2=CH-CH2-OOC-C≡C-COO-CH2-CH=CH2
Và Y là HOOC-COO-CH2-CH2-CH2-OH
hoặc HOOC-COO-CH2-CH(OH)-CH3
0,5
TH 2 : X, Y lần lượt có dạng HOOC-COO-CaHb’ ( 0,4 mol)
và CaHb’-OOC-C≡C- COO-CaHb-OH (0,6 mol)
hai ancol là CaHb(OH)2 : 0,6 mol và CaHb’ OH : 1 mol
0,6.( 12a + b + 34) + 1 (12a + b’+17) =100 96a + 3b + 5b’ = 313
(Vô nghiệm)
0,5
Bài 8 (1,0 điểm)
Một trong các ứng dụng của thuỷ ngân (Hg) là sử dụng trong công nghiệp sản xuất bóng đèn Mỗi chiếc bóng đèn huỳnh quang sử dụng 30 mg thuỷ ngân ở dạng lỏng, còn mỗi chiếc bóng đèn compact sử dụng 1 viên amalgam có khối lượng 11,5 mg (hỗn hợp Hg-Zn-Bi ở dạng rắn với hàm lượng Hg tầm 30%)
a Tính khối lượng Hg (kg) cần dùng để sản xuất 480000 bóng đèn huỳnh quang và 1,6 triệu bóng đèn compact
b Trong công nghiệp sản xuất bóng đèn, sử dụng viên amalgam với sử dụng thủy ngân ở dạng lỏng thì phương án nào an toàn hơn? Vì sao?
HƯỚNG DẪN CHẤM
a
Khối lượng Hg cần dùng là :
6
4,8.10 30 1,6.10 11,5.30%
19,92 (kg) 10
b
Sử dụng amalgam an toàn với sức khỏe con người và môi trường hơn
thủy ngân ở dạng lỏng
0,25
Thuỷ ngân ở dạng hơi nguy hiểm hơn thuỷ ngân dạng lỏng và dạng rắn
vì nó dễ hấp thụ vào cơ thể hơn Khi bóng đèn bị vỡ: thuỷ ngân lỏng sẽ
bay hơi và phát tán ra bên ngoài, còn amalgam ở trạng thái rắn khiến
0,25
Trang 9thủy ngân trong đó khó bay hơi hơn nên an toàn hơn
Amalgam dễ vận chuyển và bảo quản an toàn hơn Hg dạng lỏng 0,125
Hg trong amalgam dễ thu hồi hơn, tránh việc bị phát tán ra môi trường 0,125
Bài 9 (1,0 điểm)
Trong thí nghiệm phản ứng tráng bạc người ta đã làm các bước sau đây:
(1) Nhỏ 3-5 giọt dung dịch HCHO (37% - 40%) vào ống nghiệm
(2) Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NH3 2M vào ống nghiệm
(3) Nhỏ 2 ml dung dịch AgNO3 1% vào ống nghiệm
(4) Cho ống nghiệm vào trong cốc nước nóng tầm 700C, để yên vài phút
(5) Nhỏ dung dịch NaOH đặc vào ống nghiệm, tráng đều, đun nóng, sau đó đổ đi và rửa lại nhiều lần bằng nước cất
a Hãy sắp xếp trình tự các bước trên một cách hợp lí nhất và nêu hiện tượng xảy ra sau mỗi bước (nếu có)
b Có nên đun trực tiếp ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn thay vì cho ống nghiệm vào cốc nước nóng tầm 700C hay không?
c Nêu mục đích của việc thực hiện bước (5) bên trên
HƯỚNG DẪN CHẤM
a Thứ tự các bước (5) (3) (2) (1) (4) 0,25
Khi nhỏ từ từ đến dư dung dịch NH3 2M vào ống nghiệm sẽ có kết
tủa màu xám, sau đó kết tủa tan dần tạo thành dung dịch không
Cho ống nghiệm vào trong cốc nước nóng tầm 700C, để yên vài
phút thì thấy có lớp kim loại Ag sáng bám vào thành ống nghiệm
0,125
b Không nên đun ống nghiệm trực tiếp trên ngọn lửa đèn cồn vì
Nhiệt độ quá cao và không ổn định sẽ không phù hợp với phản ứng
(nhiệt độ 60-700C là phù hợp nhất) khiến cho:
+ Hỗn hợp trong ống nghiệm khi đó có màu xám đen
hiệu suất phản ứng tráng bạc thấp lượng Ag sẽ tạo ra ít hơn
+ Ag khó bám vào thành ống nghiệm hơn
0,25
c Nhỏ dung dịch NaOH đặc vào ống nghiệm, tráng đều, đun nóng,
sau đó đổ đi rửa lại nhiều lần bằng nước cất nhằm mục đích :
NaOH đặc ăn mòn nhẹ lớp thủy tinh bên trong và việc rửa lại ống
nghiệm nhiều lần khiến cho lớp thủy tinh bên trong trở lên nhám và
sạch do đó Ag dễ bám vào hơn
0,25
………HẾT………