Bài soạn Đề và Đáp án HSG tỉnh Đăk Lăk-2010

Khi nối 2 điện cực bằng một dây dẫn qua điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện như thế nào?. Khi kim điện kế chỉ về vạch số 0, tức là dòng điện trong mạch bị ngắt thì nồng độ của Cu

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2010-2011 ĐẮK LẮK

MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT

ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Ngày thi: 12/11/2010

(Đề này có 2 trang)

Câu 1: (1,5 điểm)

a Vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc (có giải thích) của các phân tử CO, CO2

b Cho biết entanpi tạo thành CO và CO2 lần lượt là -111 kJ.mol-1 và -394 kJ.mol-1

Hãy tính nhiệt phản ứng của các quá trình sau và cho biết độ bền tương đối của CO và CO2:

CO(k) + 1/2O2(k)  CO2(k) (1)

CO2(k) + C(r) 2CO(k) (2)

Câu 2: (2,0 điểm)

1 Biết nhiệt độ sôi của cacbon đisunfua là 46,200C Hòa tan 5,12 gam lưu huỳnh vào 100 gam

CS2 thì nhiệt độ sôi của dung dịch là 46,670C Xác định số nguyên tử S trong một phân tử lưu huỳnh Biết hằng số nghiệm sôi của CS2 là 2,37

2 Răng được bảo vệ bởi lớp men cứng, dày khoảng 2 mm Lớp men này là hợp chất

Ca5(PO4)3OH và được tạo thành bằng phản ứng:

5Ca2+ + 3PO43- + OH-  Ca5(PO4)3OH Người ta thường trộn vào thuốc đánh răng một lượng NaF hoặc SnF2, hãy giải thích việc làm trên

Tính độ tan (theo mol/l) của Ca5(PO4)3OH và Ca5(PO4)3F, biết tích số tan của chúng lần lượt là 6,8.10-37 và 10-60

Câu 3 (3,0 điểm)

Đốt hoàn toàn 4,85 gam hỗn hợp A gồm 3 kim loại X, Y, Z với hóa trị tương ứng là I, II, III bằng

O2 dư thu được 7,25 gam hỗn hợp rắn B gồm 3 chất Hỗn hợp B tan hết trong nước thu được dung dịch

C và 0,448 lít khí D ở đktc Sục CO2 dư vào dung dịch C thấy tạo thành hai kết tủa Lọc kết tủa, rửa sạch, sấy khô rồi nung đến khối lượng không đổi được hỗn hợp E gồm hai oxit Cho dòng CO dư qua hỗn hợp E nung nóng được hỗn hợp khí F Cho F tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 dư được 1 gam kết tủa

a Xác định X, Y, Z Biết mỗi kim loại chỉ có một hóa trị, X khi đốt tạo ra peoxit

b Nếu cho dung dịch FeCl3 dư vào dung dịch C thì thu được m gam kết tủa G Tính m

Câu 4 (2,0 điểm)

Ở 250C, một pin điện hóa gồm 2 điện cực: Điện cực catot là một cực Ag kim loại nhúng vào dung dịch AgNO3 0,02 M, điện cực anot là một cực Cu kim loại nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 0,02 M, các cực đó nối với nhau bằng một cầu muối bão hòa KNO3 trong aga-aga

a Tính sức điện động của pin điện hóa đó Biết thế điện cực tiêu chuẩn E0(Cu2+/Cu) = +0,337 V;

E0(Ag+/Ag) = +0,7994 V

b Khi nối 2 điện cực bằng một dây dẫn qua điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện như thế nào? Khi kim điện kế chỉ về vạch số 0, tức là dòng điện trong mạch bị ngắt thì nồng độ của Cu2+ và Ag+ trong mỗi điện cực là bao nhiêu?

Câu 5 (2,0 điểm)

1 Để điều chế NaCl tinh khiết từ muối kỹ thuật người ta đã cho hiđro clorua đi qua dung dịch

muối ăn bão hòa Giải thích cơ sở lý luận của phương pháp đó

2 Cho 2,24 lít NO2 (đktc) hấp thụ hoàn toàn vào 500 ml dung dịch NaOH 0,2001 M, thu được dung dịch A ( thể tích xem như không đổi) Tính pH của dung dịch A

Cho KHNO 2 = 10-3,3

Câu 6 (2,5 điểm)

Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp (A) gồm FeS và FeCO3 bằng dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được hỗn hợp (B) màu nâu nhạt gồm 2 khí X và Y có tỷ khối đối với H2 là 22,8 và còn dung dịch (C) có pH

< 3

1 Tính % khối lượng các muối trong hỗn hợp (A)

2 Làm lạnh hỗn hợp khí (B) xuống nhiệt độ thấp hơn được hỗn hợp (B) gồm 3 khí X, Y, Z có

tỷ khối so với H2 bằng 28,5 Tính phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí (B)

Câu 7 (2,5 điểm)

1 Cho biết cấu hình của sản phẩm sinh ra trong các phản ứng tách sau đây:

a 2,3-đibrombutan  Zn,axeton 

b (R)-sec-butylbromua     



O H

C 2 5

2 Hợp chất A (C5H10O3) tan dễ trong bazơ loãng, có tính quang hoạt; khi đun ở nhiệt độ cao thu được chất B (C5H8O2) không còn tính quang hoạt nhưng vẫn còn làm đỏ quỳ tím Sự ozon phân chất B cho etanal và axit 2-fomylaxetic A bị oxi hóa cho ra chất C, chất này cho 2,4-đinitrophenylhiđrazon và phản ứng halofom Xác định công thức cấu tạo của A, B, C

Câu 8 (2,5 điểm)

Hợp chất X chứa 5 loại nguyên tố có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất; trong

đó C chiếm 23,166%; H chiếm 1,4157% và X có chứa O Nung nóng 1,554 gam chất X với Na để chuyển các nguyên tố trong X thành các hợp chất vô cơ đơn giản Sau đó hòa tan vào nước được dung dịch A Lấy một ít dung dịch A cho phản ứng với Br2 thì được dung dịch làm xanh hồ tinh bột

Lấy dung dịch A cho phản ứng với một lượng Br2 vừa đủ thì sản phẩm tạo ra phản ứng vừa hết với 80 ml dung dịch Na2S2O3 0,1 M

Khi lấy 1,554 gam chất X phản ứng với NaNO2/HCl thì được 44,8 ml (đktc) một chất khí không màu, không mùi, không cháy

Xác định công thức phân tử của X Đề nghị một công thức cấu tạo của X

Câu 9 (2,0 điểm)

Anken (A) có công thức phân tử C6H12 có đồng phân hình học, tác dụng với Br2 cho hợp chất đibrom (B) Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng thu được đien (C) và một ankin (C’) Chất (C ) bị oxi hóa bởi KMnO4 đậm đặc và nóng cho axit axetic và CO2

Hãy xác định cấu tạo của (A), viết sơ đồ các chuyển hóa trên

Cho: C = 12; H = 1; O = 16; N = 14; Cl = 35,5; I = 127; S = 32; Na = 23; K = 39; Ag = 108; Ca = 40;

Mg = 24; Al = 27; Zn = 65; Cu = 64; Fe = 56

-HẾT - Thí sinh không được sử dụng tài liệu và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

 Giám thị không giải thích gì thêm

Họ và tên thí sinh……… ……… Số báo danh………

HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN

Câu 1: (1,5 điểm)

a : C = O : : O = C = O :

Trong phân tử CO2 có sự góp chung e để đạt cấu trúc bền (quy tắc bát tử);

Đối với phân tử CO thực nghiệm cho thấy mô men lưỡng cực rất nhỏ (  0), điều này

có thể giải thích có sự nhường cặp electron từ nguyên tử O cho nguyên tử C

b Hpư (1) = HCO 2 - HCO = -394 – (-111) = -283 kJ

Hpư (2) = 2HCO - HCO 2 = 2(-111) – (-394) = +172 kJ

Ta thấy phản ứng biến đổi từ CO sang CO2 dẽ dàng hơn (tỏa nhiệt) nên CO2 bền hơn

CO

Câu 2: (2,0 điểm)

1 Áp dụng công thức: M = (K.mt.1000)/(t.mdm)  258

 Số nguyên tử S trong phân tử là 258/32  8 nguyên tử

2 Ion F- tạo điều kiện cho phản ứng sau xảy ra:

5Ca2+ + 3PO43- + F-  Ca5(PO4)3F

Ca5(PO4)3F là hợp chất có thể thay thế một phần men răng Ca5(PO4)3OH bị mòn do các

loại axit sinh ra trong quá trình ăn uống

Ca5(PO4)3OH  5Ca2+ + 3PO43- + OH

x 5x 3x x

T = (5x)5.(3x)3.x = 6,8.10-37

 x = 2,7.10-5 mol/l

Ca5(PO4)3F  5Ca2+ + 3PO43- + F

y 5y 3y y

T = (5y)5.(3y)3.y = 10-60

 y = 6,1.10-8 mol/l

Câu 3: (3,0 điểm)

a Gọi a, b, c lần lượt là số mol của X, Y, Z

2X + O2  X2O2 (1)

a a/2 a/2

Y + 1/2O2  YO (2)

b b/2

2Z + 3/2O2  Z2O3 (3)

c 3c/4

X2O2 + H2O  2XOH + 1/2O2 (4)

a/2 a/4

YO + 2XOH  X2YO2 + H2O (5)

Z2O3 + 2XOH  2XZO2 + H2O (6)

CO2 + XOH  XHO3 (7)

X2YO2 + 2CO2 + 2H2O  Y(OH)2↓ + 2XHCO3 (8)

XZO2 + CO2 + 2H2O  Z(OH)3↓ + XHCO3 (9)

Y(OH)2  YO + H2O (10)

2Z(OH)3  Z2O3 + 3H2O (11)

CO + YO  Y + CO2 (12)

b b b

3CO + Z2O3  2Z + 3CO2 (13)

c 3c/2

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3↓ + H2O (14)

0,01 0,01

0,5 0,5

0,5

0,5

0,5

1,0

0,5



Từ (1), (2) và (3) ta có số mol O2 = a/2 + b/2 + 3c/4 = (7,25 - 4,85)/32 = 0,075

 2a + 2b + 3c = 0,3 (1)’

Từ (4) ta có số mol O2 = a/4 = 0,448/22,4 = 0,02  a = 0,08 (2)’

Từ (12), (13) và (14) ta có số mol CO2 = b +3c/2 = 0,01  2b + 3c = 0,02 (3)’

Từ (1)’ và (2)’ 2b + 3c = 0,14 (4)’

(3)’ ≠ (4)’vô lý  Do vậy chỉ có một trong hai oxit bị khử bởi CO

- Trường hợp YO bị khử bởi CO:

Khi đó: 2b = 0,02 (5)’

Từ (4)’ và (5)’  b = 0,01; c = 0,04

 0,08X + 0,01Y + 0,04Z = 4,85

8X + Y + 4Z = 485

Z tác dụng với kiềm, hóa trị III duy nhất, không bị khử bởi CO  Z là Al

 8X + Y = 377

Theo giả thiết  X là kim loại kiềm và chỉ thõa mãn X là K (M = 39)

 MY = 377/8.39 = 65 (Zn)

- Trường hợp YO không bị khử bởi CO:

Khi đó: 3c = 0,02  Trường hợp này không thỏa mãn

b FeCl3 + 3KOH  Fe(OH)3 + 3KCl

0,02 0,02/3

2FeCl3 + 3K2ZnO2 + 6 H2O  2Fe(OH)3 + 3Zn(OH)2 + 6KCl

0,01 0,02/3 0,01

FeCl3 + 3KAlO2 + 6H2O  Fe(OH)3 + 3Al(OH)3 + 3KCl

0,04 0,04/3 0,04

Khối lượng kết tủa là: 107.0,08/3 + 99.0,01 + 78.0,04 = 6,963 gam

Câu 4 (2,0 điểm)

a Khi chưa nối 2 điện cực bằng một dây dẫn, tức là khi pin chưa hoạt động thì sức điện

động của pin là:

E = Ec – Ea = Ebạc – Eđồng = (0,7994 + 0,059lg0,02) – (0,337 + (0,059/2)lg0,02) = 0,4123

V

b Khi nối 2 điện cực bằng dây dẫn qua một điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện

ngược với chiều electron, tức là chiều từ Ag sang Cu

Trong pin xảy ra phản ứng: Cu + 2Ag+  Cu2+ + 2Ag

Do E0

Ag >> E0

Cu nên phản ứng xảy ra hoàn toàn

Khi kim điện kế chỉ vạch 0, thế của 2 điện cực bằng nhau EAg= ECu

Khi đó: [Cu2+] = 0,02 + 0,02/2 = 0,03 M

EAg = ECu = (0,337 + (0,059/2)lg0,03) + (0,7994 + 0,059lg[Ag+]) = 0,2921

 [Ag+] = 2,52.10-9 M

Câu 5 (2,0 điểm)

1 Từ cân bằng tan:

NaCl(rắn)  Na+ + Cl

Khi cho dòng khí hiđro clorua lội qua dung dịch muối ăn bão hòa, nồng độ Cl- tăng,

nên cân bằng tan chuyển sang trái tạo điều kiện kết tinh cho NaCl

2 Ta có phương trình hóa học:

2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O (1)

0,1 0,1 0,05 0,05

Tính: n NaOH 0, 5.0, 20010,1005mol ,  

2

2, 24

22, 4

NO

2

O

0, 05

0,1 0,5

NaN

5 , 0

1 , 0 10005 , 0

NaOH









Trong dung dịch: NaNO3  Na+ + NO3-

NaNO2  Na+ + NO2-

1,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1,0

0,5

0,5

NaOH  Na+ + OH

H2O  H+ + OH-

NO2- + H2O  HNO2 + OH- Kb (2)

Với







14

10,7 3,3

10

10 10

H O b

a

H K

K

Từ (2) : NO2- + H2O  HNO2 + OH- Kb = 10-10,3

C(M): 0,1 10-4

[ ] : 0,1-x x (10-4 + x)

Ta có:









4

10,7

10 0,1

b

K

x với x<<10-4 M, ta được  



10 10,7 0,14 10 7,7

10

do đó [OH-] = 10-4 + 10-7,7 10-4M  [H+] = 10-10M

Vậy pH = 10

Câu 6 (2,5 điểm)

1 Ptpứ: FeS + 12HNO3  Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O

FeCO3 + 4HNO3  Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + 2H2O

Đặt: n FeS = a mol , n FeCO3 = b mol  n NO2 = 9a + b và n CO2 = b

Ta có :

b) 2 a 2(9

44b b) 46(9a







= 22,8  a:b = 1:3  n FeS : n FeCO3 = 1: 3 (b = 3a)

% khối lượng :

eS

88a

88a+3.116a

F

3

eCO

%m F 79, 82%

2 Hỗn hợp B gồm n NO2 = 9a + b = 4b mol và n CO2 = b

Làm lạnh B có phản ứng : 2NO2 N2O4

Trước 4b

pư 2x x

sau (4b –2x) x

Gọi 2x là số mol NO2 phản ứng

Vậy B gồm:

NO2 = 4b - 2x ; N2O4 = x và CO2 = b,  Tổng B’ = (5b-x) mol

 46(4b -2x) 92x 44b

(5b x)

 b = x; Tổng B’ = (5b-x) = 4b mol

 Trong đó NO2 = 2b  50 ; N2O4 = b  25 ; CO2 = b  25

Câu 7 (2,5 điểm)

C

C

Br

H

CH3 Br

CH3 H

H

CH3

CH3 H

Br

Br

ZnBr2

-Zn b

1,0

1,25

1,25

0,75 1.a

cis-but-2-en

CH3

C2H5

H

CH3

CH3

Br

H

CH3

CH3 Br

H H

H

C2H5OH + Br- +

CH3

Br H

CH3

H

H

H

CH3O

-2 A là axit vì tan trong bazơ, có nhóm OH vì xảy ra phản ứng loại nước B chứa 1 liên

kết đôi C=C vì khi ozon phân thu được CH3CHO và HOC-CH2-COOH C là một xeton

Có nhóm CH3CO- vì cho phản ứng halofom và 2,4-đinitrophenylhiđrazon

Vậy công thức của A là: CH3-CHOH-CH2-CH2-COOH

CH3-CH=CH-CH2-COOH

CH3-CHOH-CH2-CH2-COOH (B)

(A) CH3-CO-CH2-CH2-COOH

(C)

Câu 8 (2,5 điểm)

mC = 1,554.23,166/100 = 0,36 gam  nC = 0,03 mol

mH = 1,554.1.4157/100 = 0,022 gam  nH = 0,022 mol

A phản ứng với dd Br2 tạo dd làm xanh hồ tinh bột nên A có I-  X chứa I

2I- + Br2  2Br- + I2

I2 + 2Na2S2O3  Na2S4O6 + 2NaI

Số mol I- = số mol Na2S2O3 = 0,08.0,1 = 0,008 mol  số mol I(X) = 0,008 mol

X phản ứng với HNO2/HCl cho khí không màu, không mùi, không cháy là N2 nên X có

nhóm amin bậc 1 (-NH2)

Đặt công thức của X: R(NH2)n

R(NH2)n + nNaNO2 + nHCl  R(OH)n + nN2 + nNaCl + nH2O

Số mol N(X) = n số mol R(NH2)n = số mol N2 = (0,0448/22,4) = 0,002 mol

Số mol O =

16

002 , 0 14 008 , 0 127 022 , 0 03 , 0 12 554 ,

= 0,008 mol

nC : nH : nO : nN : nI = 0,03 : 0,022 : 0,008 : 0,002 : 0,008 =15 : 11 : 4 : 1 : 4

X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất nên công thức phân tử của X

là C15H11O4NI4

Công thức cấu tạo của X:

O I

I O H

I

I

CH2-CH-COOH

NH2

Thyroxin

Câu 9 (2,0 điểm)

C6H12 + Br2   C6H12Br2 OH

-HBr

K

  C6H10 t 0 4

KMnO

   CH3COOH + CO2 (B) (C: đien)

Sự oxi hóa đien có 6C cho ra CH3COOH và CO2 vậy phải có 2 mol CH3COOH và 2

mol CO2 Muốn có CH3COOH phải có hợp phần CH3-CH=, còn CO2 là do =CH-CH=

Vậy đien có cấu tạo: CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 (hexa-2,4-đien) (C)

B phải có 2 brom ở cacbon cạnh nhau, vậy vị trí Br là C3 và C4

CH3CH2CHBr-CHBrCH2CH3, do đó A phải có nối đôi giữa C3 và C4

0,75

1,0

1,0

0,75

0,75

1,0

trans-but-2-en

-H2O [O]

CH3 -CH2 -CH=CH-CH2--CH3 (cis và trans)

Các phản ứng:

CH3 -CH2 -CH=CH-CH2--CH3   CHBr2 3CH2CHBr-CHBrCH2CH3 0

OH t

K

   (A ) (B)

CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 + CH3 -CH2 -CC-CH2--CH3

(C) (C’)

KMnO4

2CH3COOH + HOOC-COOH

t0

CO2

1,0