Hướng dẫn chấm đề thi chính thức môn Hóa học - Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia Lớp 12 THPT năm 2009

- Ở dạng hợp chất: Trong một số hợp chất cùng loại, điển hình là các oxit: cacbon tạo thành CO và CO2 mà phân tử của chúng đều có liên kết π, trong khi silic không tạo thành SiO, còn tro[r]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM 2009

Dự thảo

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC MÔN HÓA HỌC

Câu 1 (2 điểm)

1 Phân

2 Máu trong c th# ng1i có màu 4 vì ch6a hemoglobin (cht v8n chuy#n oxi

ch6a s:t) Máu ca m<t s= <ng v8t nhuy>n th# không có màu 4 mà có màu

khác vì ch

ca nguyên t= này là 8920 kg/m3

a Tính th# tích ca các nguyên tQ trong m<t tA bào và phRn trSm th# tích ca tA bào b chiAm bBi các nguyên tQ

b Xác  nguyên = X

Hướng dẫn giải:

1 -

- @ tác U E  các ion tích E trái D$ MgO, NaH

- @ tác G  liên 'A < hoá  $ kim & BN

- @ tác G   các phân Q$ C6H12O6, I2

2 a Trong 1

trúc, do 2 # tích  A" B 4 nguyên Q X là: Vnt = 4 × Z 3 (1) ([ khác, trong A bào 8C C tâm DE& bán kính r  nguyên Q X liên quan

hay r = (2) Thay (2) vào (1) và áp D^ =& tính M$ Vnt = 3,48.10-23 cm3

@# tích  A bào: Vtb = a3 = (3,62.10-8)3 = 4,70.10-23 (cm3)

0 8& CR  S" # tích  A bào  A" B các nguyên Q là:

(Vnt:Vtb) × 100% = (3,48.10-23 : 4,70.10-23) × 100% = 74%

b @a$ b = M = b = 8,92 × 6,02.1023 × = 63,1 (g/mol)

Câu 2 (2 điểm).

1 dQ D^ mô hình e  f nhau  các [C electron hóa   (mô hình VSEPR), D

2, BCl3, NF3, SiF62-, NO2+, I3-

2 So sánh và

Hướng dẫn giải:

1 BeH2: 2E0 Phân

BCl3: 3E0, trong 2 có "< “siêu [Cp  liên 'A ? B=Cl Phân Q có

NF3: d 3E1 Phân t

Góc FNF 4  109o29’ do

SiF62-: 6E0 Ion có

NO2+: d 2E0, trong ó có 2 “siêu c[p” 6ng v]i 2 liên kAt ôi N=O ([O=N=O]+) Ion có

4 3

4

nM

NV

NV n

23

4, 7.10 4



I3-: 2E3, lai hoá  I là dsp3, trong 2 2 liên 'A n M  tiên G" Di theo

2 C và Si cùng

có e   c e tính  hoá i Tuy nhiên, hai nguyên = này # E ' n

-

và graphit, cacbin (ngoài liên

thành

thành liên kAt z

-

2 mà phân thành SiO, còn trong SiO2

Giải thích:

Liên

'| 2) có bán kính 4  nguyên Q silic (Chu '| 3) nên "8 < electron trên các obitan  nguyên Q C cao  "8 < electron trên các obitan  6  nguyên Q Si Khi kích ]  các obitan bé  và "8 < electron ]  thì  xen C  các obitan

Câu 3 (2 điểm)

w 25 oC và áp sut 1 atm < tan ca CO2 trong n]c là 0,0343 mol/l BiAt các thông s= nhiEt <ng sau:

€r0 (kJ/mol) €+0 (kJ/mol)

1 Tính G = cân G K  C 6$

CO2 (dd) + H2O (l) H+(dd) + HCO3 - (dd)

2 Tính c <  CO2 trong ] khi áp  riêng  nó G 4,4.10- 4 atm và pH  dung D thu M

3 Khi C 6 hòa tan CO2 trong

tSng lên nhng ncng < ca CO2 không

Hướng dẫn giải:

1 Tính G = cân G K  C 6$

CO2 (dd) + H2O (l) H+(dd) + HCO3- (dd) (1)

€r0C = €r0 (H+) + €r0 (HCO3-)  €r0 (CO2)  €r0 (H2O)

= 0,0 + (-578,1) + 386,2 + 237,2 = 45,3 kJ/mol

€r0C = RTlnK lnK = €r0C/RT = (45,3.103) : (8,314  298) = 18,284

K = 1,15 10-8

2 Tính ncng < ca CO2 và pH ca dung dch

[H+] = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] (2) Vì [CO32-]  4 nên có # 4 qua

Theo (1), K = [H+].[HCO3-] : [CO2] [HCO3-] = K[CO2] : [H+]

ˆ ˆ †

ˆ ˆ †

‡ ˆ ˆ

2

[CO ] = K P 0, 0343 4, 4.10  1, 51.10 (mol/l)

Thay [HCO3-] vào (2) M [H+] = K[CO2]:[H+ ] + K] : [H+]

hay [H+ ]2 = K[CO2 ] + K] = 1,15.10-8  1,15.10-5 + 10-14

Tính ra: [H+] = 4,32 10-7 pH = 6,37

3 Khi C 6 hòa tan CO2 trong

S lên  c <  CO2 không

€+0C = €+0 (H+) + €+0 (HCO3 -)  €+0 (CO2)  €+0 (H2O)

= 0,0  691,2 + 412,9 + 285,8 = 7,5 kJ/mol

Do €H0

 > 0, khi nhiEt < tSng cân bGng chuy#n dch theo chieu thu8n, pH gim

Câu 4 (2 điểm).

Trong  A thành CR  \[ cromit có # # D> qua hàm M  các oxit (< \[ cromit 6$ 45,60% Cr2O3, 16,12% MgO và 7,98% Fe2O3 0A

2)2, Mg(CrO2)2, MgCO3 và CaSiO3

1 Xác nh thành phRn ca qu[ng qua hàm lMng ca Fe(CrO2)2, Mg(CrO2)2, MgCO3 và CaSiO3

(x, y, z và d là các = nguyên) thì x, y, z và d G bao nhiêu?

3 Khi cho "< "† \[ này tác D^ ] axit HCl thì q có các  không 6 crom m

Hướng dẫn giải:

1 r Q có 100g "† \[$

(† \[ 6$

22,12% Fe(CrO2)2

L= M Cr trong Fe(CrO2)2:

L= M Cr trong "† \[ là:

L= M Cr trong Mg(CrO2)2:

(† \[ 6$

38,68 % Mg(CrO2)2

L= M Mg trong Mg(CrO2)2:

2 3

2 3

m(Fe O ) × 2 × M(Fe) 7,89 × 111,70



2 2

2 2

M(Fe(CrO ) ) × m(Fe) 223,85 × 5,52

2 2 1

2 2

m(Fe(CrO ) ) × 2 × M(Cr) 22,12 × 104,0

2 3 2

2 3

m(Cr O ) × 2 × M(Cr) 45,60 × 104

m (Cr) = m (Cr) - m (Cr) = 31,20 - 10,28 = 20,92 (g)

2 2

M(Mg(CrO ) ) × m (Cr) 192,31 × 20,92

2 2 1

2 2

m(Mg(CrO ) ) × M(Mg) 38,68 × 24,31

M(Mg(CrO ) ) 192,31

L= M Mg trong "† \[ là:

L= M Mg trong MgCO3:

L= M MgCO3 trong "† \[ là:

16,75% MgCO3 L= M CaSiO3 trong "† \[ là:

2 @q E mol  các $

3 MgCO3 + 2HCl MgCl2 + CO2 + H2O

MgCO3 + 2H+ + 2Cl- Mg2+ + 2Cl- + CO2‡ + H2O

CaSiO3 + 2HCl CaCl2 + SiO2 + H2O

CaSiO3 + 2H+ + 2Cl- Ca2+ + 2Cl- + SiO2ˆ + H2O

Câu 5 (2 điểm).

M<t dung dch monoaxit HA ncng < 0,373% có kh=i lMng riêng bGng 1,000 g/ml và

pH = 1,70 Khi pha loãng gp ôi thì pH = 1,89

1 Xác  G = ion hóa Ka axit

2 Xác  '= M mol và công 6  axit này Thành CR nguyên =  axit là:

Hướng dẫn giải:

/4 qua  phân li  ], ta có: [H+]  [A-] và c 7c < mol  axit) = [A-] + [HA] Thay [H+] = [A-] và [HA] = c - [H+] vào (2), ta M (3)

Khi pH = 1,70 thì [H+]  10 -1,70  0,0200; Khi pH = 1,89 thì [H+]  10 -1,89  0,0129

Thay các 'A \ này vào (3) ta M E C trình:

r E C trình ta M c = 0,0545 và Ka = 0,0116.

W8 c = 0,0545 mol/l và Ka = 0,0116

2

m(MgO) × M(Mg) 16,12 × 24,31

m (Mg) = m (Mg) - m (Mg) = 9,72 - 4,89 = 4,83(g)

3

M(MgCO ) × m (Mg) 84,32 × 4,83

m(CaSiO ) = 100 - (m(Fe(CrO ) ) + m(Mg(CrO ) ) + m(MgCO )) =

= 100 - (22,12 + 38,68 + 16,75) = 100 - 77,55 = 22,45g

n (Fe(CrO ) ) : n(Mg(CrO ) ): n(MgCO ) : n(CaSiO )

m(MgCO ) m(CaSiO ) m(Fe(CrO ) ) m(Mg(CrO ) )

M(Fe(CrO ) ) M(Mg(CrO ) ) M(MgCO ) M(CaSiO )

22,12 38, 68 16, 75 22, 45

: : : 0,10 : 0, 20 : 0, 223,85 192, 31 84, 32 116,17



-a

[H ][A ]

K =

[HA]

+ 2

[H ]

K =

c - [H ]

2 a

0,02

K =

c - 0,02

2 a

0,0129

K =

c

- 0,0129

2

22,45% CaSiO3

2 Trong 1 lít dung D có 0,0545 mol axit và '= M  nó là:

1000ml × 1,000g/ml × 0,00373 = 3,73g L= M mol  axit là:  68,4 g/mol

L= M  trong 1 mol axit: m(H) = 0,0146 × 68,4g = 1,00 g (1 mol)

L= M oxi trong 1 mol axit: m(O) = 0,4672 × 68,6g = 32,05 g (2 mol) L= M nguyên = X  A trong 1 mol axit:

m(X) = 68,4g – m(H) – m(O) = 68,4g – 1,00g – 32,05g = 35,6 g

M<t mol axit có th# ch6a n mol nguyên t= X Kh=i lMng mol nguyên t= X là 35,6/n g/mol

0A n = 1 thì M(X) = 35,6 g/mol (X là Cl);

n = 2: M(X) = 17,8 g/mol (không có nguyên =  6;‹

n = 3: M(X) = 11,9 g/moL (C);

n = 4: M(X) = 8,9 g/moL (Be);

n = 5: M(X) = 7,1 g/moL (Li)

HMp cht duy nht có th# chp nh8n là HClO2 Các axit HC3O2, HBe4O2 và HLi5O2 không có W8 68,6 g/mol 6 ] công 6 HClO2

Câu 6 (2 điểm).

A là

"< oxit  & 6 36,36% oxi e '= M

1 Xác  các  A, B, D, E, G và hoàn thành các C trình C 6$

A + NaClO X + NaCl + H2O ; A + Na G + H2

X + HNO2 D + H2O ; G + B D + H2O

D + NaOH E + H2O

2

3 D có # hòa tan Cu   HNO3 +Œ MC D và HCl hòa tan M vàng   1  WA C trình  các C 6  6

Hướng dẫn giải:

1 - r Q MC   N và H có công 6 NxHy Vì

phân Q G 10, mà N có Z = 7 và H có Z = 1 nên MC  A q có # là NH3

- Oxit  N 6 36,36% '= M là O do 2& A  A G trong phân Q B

có 1 nguyên tQ O (M = 16) thì s= nguyên tQ N trong phân tQ là: N = 16(100-36,36) : 36,36x14 = 2

0 8 B là N2O

Các C 6 hoá i phù MC là:

2NH3 + NaClO N2H4 + NaCl + H2O

N2H4 + HNO2 HN3 + 2H2O

HN3 + NaOH NaN3 + H2O

2NH3 + 2Na 2NaNH2 + H2‡

NaNH2 + N2O NaN3 + H2O

0 8$ A = NH3; B = N2O; D = HN3; E = NaN3; G = NaNH2

2 Công 3 - axit  … ; là: H – N(-3) = N(+5) y N(-3)

Trong phân tQ HN3 vaa có N(+5) vaa có N(-3) nên nó vaa có tính oxi hoá, vaa có tính khQ

Ve tính oxi hoá nó gi=ng v]i axit nitric HNO3 nên nó có th# hoà tan Cu theo phn 6ng:

Cu + 3HN3 Š Cu(N3)2 + N2 + NH3

nên có # hoà tan M vàng (Au) theo C 6$

2Au + 3HN3 + 8HCl Š 2H[AuCl4] + 3N2 + 3NH3

3,73g

M = 0,0545mol

1:1

Câu 7 (2 điểm).

2 Vi

sau:

Hướng dẫn giải:

1 Acoron và axit abietic là tecpen:

2 Công th

A C

CF3

Các C 6 b và d

không 9 ra

Câu 8 (2 điểm)

WA các C trình C 6 e A các MC  theo  c sau 7M dùng thêm các  vô  và   khác):

1 Khung cacbon

phân Q isopren 'A = ] nhau theo quy : «đầu – đuôi» Ví

2=C(CH3)-CH=CH2 (đuôi) thì

phân tQ -myrcen (hình bên) M 'A MC a 2   isopren

Da vào quy t:c trên, hãy cho biAt các cht nào sau ây là

tecpen và chq ra các n v isopren trong khung cacbon ca các

tecpen này

B

b. Br + H 2 N CH COOH

CH3

COOH

+ (I 2 , KI, NaHCO 3 )

B

d.

O

Acoron

O

O

Acoron

O

O

Axit abietic

HO

O

Axit abietic

HO

O O I

CHO COCH3

CHO

C

Cl

C

CH3

H

b.

CH3

Acoron

Po®ophyllotoxin

O O

O O

O O O

OH

O O

OH

OH O

Prostaglan®in PG-H2

HO

O Axit abi eti c

α-Myrcen

Hướng dẫn giải:

WA các C 6 ‚ MC$

Câu 9 (1,5 điểm).

1 Anetol có phân Q '= là 148,2 và hàm M các nguyên =$ 81,04% C; 8,16% H;

10,8% O Hãy:

a Xác  công 6 phân Q  anetol

b WA công 6  trúc  anetol D vào các thông tin sau:

- Anetol làm " màu ] brom;

- Anetol có hai c phân hình i‹

-

axit metoxinitrobenzoic

c WA C trình  các C 6$ (1) anetol ] brom trong ]‹ (2) oxi hóa anetol

thành axit metoxibenzoic; (3) nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic WA tên  anetol và   các  Cf"   nêu trên theo danh pháp IUPAC

d W’  trúc hai c phân hình i  anetol

2

HOOC

CH2=CH COCH3 HOOC-(CH2)3-COOH

a.

b.

Cl

C

CH 3

H

CH 3

COCH 3

CHO

Br

(D)

Br2, as

NaOEt

Zn/HCl

(B)

(D)

AlCl 3

C Cl

AlCl3

Cl 2

C O

Cl

Cl

2 Zn/H2O

1 O3

(G)

Br C

1 OsO4/dd KMnO4

Cl (F)

(C)

C O

Cl

NaBH4

OH CH

Cl (E)

H2SO4, to

Cl (F)

hoÆc

c.

O

COOEt COOEt

NaOEt EtOH EtOOC

EtOOC

O

+

COOH

COOH

Br2, KOH

O=C CH 3

CH 2

HC

H 3 O +

t o

d.

+ COOEt NaOEt

EtOH

O

Br2, KOH

H2O

O CHO

HOOC O

COOEt

H3O +

t o

Hướng dẫn giải:

1 a Xác  công 6 phân Q$

C = (81,04/12,00) = 6,75 ; H = (8,16/1,01) = 8,08 ; O = (10,8/16,0 = 0,675

C = 6,75/0,675 = 10 ; H = (8,08/0,675 ) = 12 ; O = 1 C 10 H 12 O

b WA công 6  trúc  anetol: Anetol làm " màu ] brôm nên có liên 'A

có liên

nitrobenzoic W8 anetol là:

c Các C trình C 6$

(1) anetol ] brom trong ]$

(2) oxi hóa anetol thành axit metoxibenzoic:

(3) nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic:

Tên  anetol và   các  Cf"   nêu trên theo danh pháp IUPAC:

(2) 2-Brom-1-(4-metoxiphenyl)-1-propanol; (3) Axit 4-metoxibenzoic;

(4) Axit 4-metoxi-3-nitrobenzoic;

d Hai c phân hình i  anetol:

(E) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen (Z) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen;

 [ (E)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen (Z)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen

B

Xianuramit (melamin)

N N N

NH2

NH2

H2N

CH CH O

CH CH O

OH CH

H3CO

CH

CH3 Br

(2)

Br CH

H3CO

CH

CH3 Br

+

CH CH O

(3)

KMnO4/H3O+, to

H3CO COOH + CH3COOH

HNO3/H2SO4

(4)

O2N

H3CO

CH3

H H

+

H3CO

CH3 H H

Câu 10 (2,5 điểm).

1 Cho  c sau:

WA công 6 j  E và cho A  hình E = (R/S)  nó

2 a @a "< monosaccarit, hãy A các C trình C 6 e A  A và B:

b WA công 6 j  các  C và D trong dãy # hóa sau:

3

Hướng dẫn giải:

1 Các C trình C 6$

Công 6 hình A j  E:

Công 6 hình A j  E (cystein):

E có  hình R vì <  C  -CH2SH > -COOH

a “e A A:

2.

B

n

N N

N Cl

Cl

Cl

N N

N

NH2

H2N

H2N

Melamin A

CH2

CH2

N N

N NH HN

N

H2C

H

(C4H9Cl2NO2)

C

(C4H8ClNO2)

(C4H9NO2S) 2 OH

-1 H3O + , t o

E

HCl

CH3OH

H CHO

A

O

B

CH 3 C

to

Ba(OH)2

O

OH

O

H H

PCl5 HCl

CH3OH

E

NH2

HOCH2- CH - COOH

NH3Cl HOCH2- CH - COOCH3

NH2 HSCH2- CH - COOH

NH3Cl

ClCH2- CH - COOCH3

NH2 ClCH2- CH - COOCH3

D

NH2

HSCH2- CH - COOCH3

2

OH-1 H3O + , to

NaSH

COOH H

H2N

CH2SH

R

N H

N N

H

C B

N H

A

Cho 3 D vòng (hình bên) Hãy :C 9AC các D vòng theo

6  S DR E < sôi; S DR tính …  các

nhóm –NH r thích

NaBH4

CHO

CH2OH

OH

OH

HO

HO

HOCH2

CH2OH OH OH HO

HO

2 (CH3)2CO

H+

HIO4

CH2

H2C

OH HO

O O

O O

O O

H CHO

A

“e A B

b Cụng 6 j  cỏc MC  C và D:

3 a So sỏnh E < sụi: 0E < sụi C^ < vào liờn 'A   cỏc phõn Q

A < B < C

b So sỏnh tớnh …$

A: Tớnh

 vỡ electron n Nsp3

B: Tớnh … khụng cũn vỡ electron n ‰ tham gia liờn

MC vũng "

C: Tớnh … trung bỡnh

vỡ electron n Nsp2

A > C > B

……….

hoặc:

NaBH4

HOCH2

CH2OH OH HO

OH

HO

2 (CH3)2CO

H+

HIO4

CH2

H2C

HO

OH

O O

O O

O O

H CHO CHO

CH2OH

OH HO

OH HO

đóng vòng lacton

HNO3

to CHO

CH2OH

OH

HO

HO

OH

H

H

H

H

COOH

COOH OH

HO HO

OH

H H H H

Ba(OH)2

- 2H2O

OH

H H

HO

O

OH OH O

O

O

OH

O

H

H

đóng vòng lacton

N-H

H

H

N

H

N N

H

N N

Vũng no, liờn 'A 

 nhúm –NH  D

vũng no nờn  A Vũng "& liờn 'A   nhúm –NH ] D vũng "

6 "< nguyờn Q  A

 so ] D vũng " C cú

2 nguyờn Q N Vũng "& liờn 'A  e

MeOH

HCl -anomer +

O CHO

CH2OH

OH

OH

HO

OMe

OH

HO

HO HO

C6H5CHO

H+

O

OMe

OH O

O

C6H5

AcO

O

OMe

OAc

O

O

C6H5

Ac2O AcONa

Tính ra: [H+] = 4,32 10-7 pH = 6,37

3 Khi... electron hóa   (mơ hình VSEPR), D

2, BCl3, NF3, SiF6 2-< /small>, NO2+, I3-< /small>...

Hướng dẫn giải:

1 Tính G = cân G K  C 6$

CO2 (dd) + H2O (l) H+(dd) + HCO3- (dd)