Trong cuøng ñieàu kieän veà nhieät ñoä vaø aùp suaát neân tæ leä theå tích chính laø tæ leä soá mol khí.. Nung caùc cheùn ôû nhieät ñoä cao trong khoâng khí ñeán caùc phaûn öùng xaûy ra[r]
Trang 1SỞ GD & ĐT TRÀ VINH
TRƯỜNG TRUNG HỌC CHUYÊN
ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN ĐỀ NGHỊ KỲ THI HỌC SINH GIỎI ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LẦN THỨ 15
Môn : Hoá Học
Câu 1 (2 đ)
Thực nghiệm cho biết ở thể rắn, Fe có cấu tạo lập phương tâm khối (dạng thù hình ) Độ dài cạnh của ô mạng đơn vị là:2,864.10-8cm Khối lượng mol nguyên tử của Fe là 55,850g/mol và khối lượng riêng là 7,895 g/cm3
1) Tính phần trăm thể tích của Fe trong mạng tinh thể biết các nguyên tử Fe là những hình cầu 2) Xác định trị số của số Avogađrô
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Tính phần trăm thể tích của Fe trong mạng tinh thể (1đ)
Vì có cấu tạo lập phương tâm khối nên độ dài đường chéo của ô mạng tinh thể là a 3 với
a 3 = r+2r+r (1 hình cầu ở tâm khối lập phương tiếp xúc với 2 hình cầu ở 2 nút mạng theo đường chéo của ô mạng tinh thể khối lập phương)
a 3=4r với a là độ dài của cạnh ô mạng tinh thể, r là bán kính nguyên tử Fe (dạng hình cầu)
Với a=2,864.10-8cm r=a 8 1 , 24 10 8cm
4
3 10 864 , 2 4
Thể tích một nguyên tử Fe là 3 3 , 14 ( 1 , 24 10 8 ) 3 7 , 982 10 24 3
3
4 3
4
cm r
Mỗi ngtử Fe ở các nút mạng thuộc vào 8 ô mạng đơn vị bao quanh, như vậy chỉ có 1/8 mỗi ngtử Fe thuộc về 1 ô mạng Mỗi ô mạng có 8 nút mạng( 8 đỉnh) nên có 8.1/8 = 1ng tử Fe.Mặt khác, ở tâm mỗi ô mạng có 1 ngtử Fe nên số ngtử Fe tổng cộng trong 1 ô mạng đơn vị là 2 ngtử
Thể tích của 2 ngtử Fe trong 1 ô mạng đơn vị là: 2 15 , 964 10 24 3
8
1
Thể tích 1 ô mạng đơn vị là:
3 24 3
8
3 ( 2 , 864 10 ) 23 , 492 10 cm
Vậy phần trăm thể tích của Fe trong mạng tinh thể là:
% 95 , 67 10
492 , 23
10 964 , 15
24
24
2) Xác định trị số của số Avogađrô (1đ)
Thể tích 1 mol Fe tinh thể là: 55,85 3
7,074
Vì Fe chiếm 67,95% tinh thể nên:
Thể tích thực sự của 1 mol Fe là: 7,074 67,95%=4,807cm3
Số Avogađrô có trị số là:
6,022.10 7,982.10
D
C
P
a 2
a 3 A
M
B
N
Trang 21) Tính pH của ddA
2) Tính thể tích dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 100ml dung dịch A để pH của dung dịch thu được là 9,24
Cho biết pka của HCN là 9,35 ; của NH4+ là 9,24
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Tính pH của ddA (1đ)
Trong ddA có các cân bằng sau:
CN- + HOH HCN + OH- (1) Kb1=10-4,65
OH
NH4 (2) Kb2=10-4,76
KOH K+ + OH- (3)
H2O H+ + OH- (4) Kw=10-14
Với cặp axit bazơ liên hợp HCN/CN- thì 4 , 65
35 , 9
14 14
10 10
10 10
1 1
a
b K
Với cặp axit bazơ liên hợp NH4 / NH3 thì 4 , 76
24 , 9
14 14
10 10
10 10
2 2
a
b K
Vì
1 , 2
K K K nên xem như không có cân bằng của H2O
Ta có OHC KOH HCNNH4 (0,25đ) Đặt OHxthì:
Hay 2 5.10 3 10 4 , 65 10 4 , 76 3 0
x
Vì có phản ứng (3) nên các cân bằng (1) và (2) coi như chuyển dời sang chiều nghịch, nên tính gần đúng thì:
CN C CN 0 , 12M;NH C NH 0 , 15M
3
Ta có pt bậc 2: x2 – 5.10-3.x - 5,29.10-6=0
x=5,9.10-3 [OH-] = 5,9.10-3 pH = 11,77 (0,25đ)
Kiểm tra lại (phần này không chấm)
4,65
3 3
4,76
3
5,9.10 10
2,9.10 5,9.10
CN
NH
HCN
CN NH
NH
Vậy cách giải gần đúng trên chấp nhận được
2) Tính thể tích dd HCl
Thêm HCl vào dd A, có các phản ứng:
H+ + OH- H2O (k = kw-1 = 1014)
Năm học 2007 – 2008
Trang 3H+ + CN- HCN (k = kHCN-1=109,35)
H+ + NH3
4
NH (k = kNH4+-1 = 109,24) Dung dịch sau phản ứng có pH = 9,24 nên H+ tác dụng hết và dd có chứa thêm HCN và NH4+ nên là dung dịch đệm (0,25đ)
2
4
a
NH
pH pK
NH
3
2
4
a
NH
NH
Nghĩa là có 50% NH3 đã được trung hoà nên KOH đã tác dụng hết
Với cặp HCN / CN ta có:ù
1
0,11
1
56,3%
1,776
a
CN
CN
pH pK
HCN
C
Nghĩa là có 56,3% CN- đã bị trung hoà Vậy số mol HCl = 56,3% số mol CN- + 50% số mol NH3+ số mol KOH
= 56,3% 0,1.0,12+ 50%.0,1.0,15+ 0,1.5.10-3=1,476.10-2
Vậy thể tích dd HCl là:
21 , 0
10 476 ,
(l)=70,3 (ml)
Trang 4Câu 3: (2đ): NH3 được điều chế từ hỗn hợp khí gồm 25% N2 và 75% H2 về thể tích Khi phản ứng đạt tới cân bằng tại 10 atm và 4000C thì thu được 3,85% NH3 về thể tích
Tính Kp của phản ứng: N2 +3H2 2NH3
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích chính là tỉ lệ số mol khí
Vì đề bài cho tỉ lệ số mol, nên phải tính theo hằng số cân bằng phần mol Kx, từ đó tính Kp
Chọn 1 mol hỗn hợp khí ban đầu
Ta có cân bằng: N2 + 3H2 2NH3
Ban đầu: 0,25mol 0,75mol -Cân bằng: (0,25-a) (0,75-3a) 2a
3
cb NH
tacó n (1 2a)mol
2a
1 2a
xN2 24,0375% Và xH2 72,1125%
3
2 2
N H
x x 24,0375%.(72,1125%)
Ta có Kp K px n với n 2
Kp 1,64.10 102 2 1,64.104
Năm học 2007 – 2008 (0,5đ)
Trang 5Câu 4: (1đ5):Cho phản ứng aA + bB dD + eE
Biết
d e
a b
A B
C C
C C
Với C là nồng độ tại thời điểm đang xét
1) Chứng minh rằng: c
c
G RTln
K
Với
d e
D E
c a b
A B
C C
C C
và Kc là hằng số cân bằng của phản ứng
2) với phản ứng: H2(k)I2(k) 425 C0 2HI(k) KC 50
Hỏi các hỗn hợp có thành phần sau đây sẽ phản ứng theo chiều nào?
a) C 2,5mol/ ; C 4mol / ; C 10mol / b) C 0,2mol/ ; C 0,8mol / ; C 5mol / c) C 0,25mol / ; C 2mol / ; C 5mol /
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Theo đề bài, ta có 0
c
G G RTln (1)
Khi hệ đạt tới cân bằng thì G 0 G0 RTlnC
Lúc đó c trở thành Kc nên 0
C
G RTlnK
(0,25đ)
c
K
2) Ta thấy với phản ứng:
0
425 C 2(k) 2(k) (k) C
H I 2HI K 50 Xét tỉ số c
c
K
:
nếu c
c
K
<1 c Kc thì G 0 : phản ứng xảy ra theo chiều thuận;
nếu c
c
K
>1 c Kc thì G 0 : phản ứng xảy ra theo chiều nghịch;
nếu c
c
K
=1 c Kc thì G 0 : phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng (0,25đ)
2,5.4
phản ứng xảy ra theo chiều thuận (0,25đ)
0,2.0,8
phản ứng xảy ra theo chiều nghịch (0,25đ)
0,25.2
hệ đang ở trạng thái cân bằng (0,25đ)
Trang 6Câu 5:(2đ) Trong mỗi chén sứ A, B, C, mỗi chén đựng 1 muối nitrat Nung các chén ở nhiệt độ cao
trong không khí đến các phản ứng xảy ra hoàn toàn Sau đó làm nguội chén, người ta nhận thấy:
a )Trong chén A không còn dấu vết gì cả
b) Cho dd HCl vào chén B thấy có khí không màu thoát ra
c) Trong chén C còn lại chất rắn màu nâu
Hỏi các loại muối nitrat gì trong mỗi chén?
Viết các phương trình phản ứng
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
a) Trong chén A không còn dấu vết gì chứng tỏ các muối nitrat bị phân hủy hoàn toàn và sản phẩm bay hơi hết
Vậy muối nitrat có thể là:
N O H O NO
2 2
3
2
(NO 0 Hg N O O
2 3
O O N Hg NO
Hoặc muối nitrat của amin bị đốt cháy như:
b) Chất rắn trong chén B phải là muối của axit yếu để tác dụng với HCl: đó là muối nitrit
Vậy chén B phải chứa muối nitrat của kim loại kiềm như NaNO3:
1
0
O NaNO
2
O H NO HNO
c) Chén C chứa chất rắn màu nâu đỏ là Fe2O3
Vậy muối nitrat là Fe (NO3 ) 3 hoặcFe (NO3 ) 2
3
3 6
) (
2Fe NO t0 Fe O NO O (0,25đ)
2 3
2
1 4
) (
2Fe NO t0 Fe O NO O (0,25đ)
Năm học 2007 – 2008 (0,25đ)
Trang 7Câu 6 : (2đ): Cho từ từ 24gam hỗn hợp bột Fe, Cu vào 300ml dung dịch HNO3 2M rồi khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thu được chất rắn A, dung dịch B chứa 2 muối có số mol bằng nhau và 0,2 mol khí NO Cho A vào bình chứa 250ml dung dịch H2SO4 1,6M thấy có 0,1mol khí bay ra
1) Tính khối lượng Fe, Cu trong hỗn hợp bột (1đ)
2)Tính thể tích khí O2 (đktc) cần cho vào bình để dung dịch đổi màu hoàn toàn Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch biết thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể (1đ)
Cho Fe=56; Cu=64
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Cho Fe, Cu vào đ HNO3, có các phản ứng oxi hóa:
3e Fe3 Fe
2e Cu2 Cu
Vì còn chất rắn A nên kim loại còn dư
Vì A tác dụng với H2SO4 giải phóng khí nên A chứa Fe dư
Vậy có các phản ứng: Fe 2Fe3 3Fe2
Cu Fe Cu
Fe 2 2
Vì Fe dư nên Fe3+, Cu2+ tác dụng hết Dung dịch sau phản ứng chứa Fe2+; Chất rắn A chứa Fe
dư và Cu
Theo đề bài, dd B chứa 2 muối có số mol bằng nhau nên dd B phải chứa Fe (NO3 ) 2 và
3
NH (0,25đ)
Vì còn rắn A nên HNO3 tác dụng hết
mol n
mol
3
3 Các phản ứng khử của HNO3 là:
mol
O H NO H
e NO
2 , 0 2
,
0
2 4
NO e H NH H O
Với x là số mol mỗi muối số mol
3
NO trong muối =2x+x=3x Số mol
3
NO phản ứng =0,2+x số mol
3
NO có trong 2 muối là:
0,6-(0,2+x) = 0,4 – x
mol n
mol x
x
x 3 0 , 1 Fe 0 , 1 4
,
mol
H FeSO SO
H
Fe du
1 , 0 1
, 0 1
,
0
2 4 4
Số mol H2SO4 ban đầu = 0,25.1,6= 0,4mol H2SO4 dư Fe tác dụng hết
nFe = 0,1+0,1= 0,2mol nFe = 0,2.56 = 11,2g (0,25đ)
nCu = 24-11,2 = 12,8g (0,25đ) nCu= 0 , 2mol
64
8 , 12
2) Trong bình chứa có: chất rắn là Cu: 0,2mol
Dd gồm H2SO4 dư: 0,4 – 0,1 = 0,3mol
FeSO4: 0,1mol Khi cho khí O2 vào lượng vừa đủ, có các phản ứng:
mol
O H CuSO SO
H O Cu
2 , 0 2
, 0 1 , 0
2
,
0
2
1
2 4 4
2
(0,25đ)
Trang 8O H SO
Fe SO
H O FeSO
05 , 0 1 , 0 05 , 0 1
,
0
) ( 2
1
(0,25đ) Số mol H2SO4 phản ứng = 0,2+0,1 = 0,3mol H2SO4 tác dụng hết
M
C CuSO 0 , 8
25 , 0
2 , 0
M
C Fe SO 0 , 2
25 , 0
05 , 0
3 )
Số mol O2 phản ứng = 0,1 + 0,05 = 0,15mol V O2 cần dùng là
0,15.22,4 = 3,36 (0,25đ)
Năm học 2007 – 2008 (0,25đ)
Trang 9Câu 7: (1đ): Chất A có công thức cấu tạo là:
là sản phẩm đecacboxyl hóa của Histiđin ( aminoaxit)
1) Viết công thức cấu tạo của Histiđin 2) So sánh tính bazơ của các nguyên tử N trong phân tử chất A
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Công thức cấu tạo của Histiđin:
Vì đecacboxyl hóa thu được chất A nên Histiđin là aminoaxit có công thức cấu tạo là:
2) So sánh tính bazơ của nguyên tử N trong chất A
Tính bazơ của nguyên tử N tăng khi mật độ electron tự do trên nguyên tử N tăng
Mật độ electron ở N(2) ít hơn N(1) vì N(2) ở trạng thái lai hóa sp2 (có độ âm điện lớn hơn nguyên tử N(1) lai hóa sp3) và N(2) lại liên kết với những nguyên tử C lai hóa sp2 (có tính hút
electron mạnh hơn C lai hóa sp3) (0,5đ)
N(3) không có tính bazơ vì không còn cặp electron tự do, do đã tham gia tạo hệ liên hợp p - trong vòng thơm (0,25đ)
Câu 8 : (3đ) Chất A chứa C, H, O có 23,53% ôxi về khối lượng A tác dụng được với dung dịch
CH 2 – CH 2 - NH 2
H
N
N
CH 2 – CH - COOH
H
N
(0,25đ)
(1) (2)
CH 2 – CH 2 - NH 2
H N
N (3)
Trang 101) Xác định CTCT của A biết A có độ sôi thấp và tỉ khối hơi của A so với Oxi là 4,25.
2)Aspirin là 1 loại thuốc thông dụng trong đời sống Từ A viết các phương trình phản ứng điều chế aspirin (axit axetyl salicilic)
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1)Xác định CTCT của A (1,5đ)
Gọi CTPT của A là CxHyOz thì % 16 100 % 23 , 53 %
A M
z O
MA=68z 12x+y+16z = 68z
12x+y=52z
Cho z=1 thì 12x+y=52 với y 2x+2
x=4; y=4
Tỉ lệ thức tối giản x:y:z = 4:4:1
Công thức thực nghiệm là: (C4H4O)n
Từ 4,25 4,25.32 136 68 136
2
n=2; CTPT của A là C8H8O2 (0,25đ)
Theo đề bài: A tạo kết tủa vàng với I2 trong dd NaOH
A tham gia phản ứng iodofom nên A chứa nhóm chức 3
|| CH C
Vì A tác dụng với dd NaOH nên A phải chứa phenol vì phân tử A chỉ còn 1 nguyên tử O (trong nhóm –OH) tác dụng với dd NaOH (0,25đ)
CTCT của A có thể là:
Vì A có độ sôi thấp nên A có liên kết Hiđro nội phân tử:
2) Từ A, viết các phương trình phản ứng điều chế aspirin (1,5đ)
Năm học 2007 – 2008
O
COCH3
COCH3 COCH3
OH
(0,25đ)
O
CH3 C O H
(0,25đ) COCH3
OH
+ NaOH
COCH3 ONa
+ H2O (0,25đ)
COCH3 OH
+3I2 + 5NaOH
COONa ONa
+CHI3 +3NaI+4H2O (0,5đ) COOH
OH + H2SO4
COONa ONa
+ Na2SO4 (0,5đ)
COOH OH
+ (CH3CO)2O
COOH
O-COCH3
+ CH3COOH (0,5đ)
COCH3 OH
+3I2 + 5NaOH
COONa ONa
+CHI3 +3NaI+4H2O (0,25đ)
Trang 11Câu 9: (2đ) chất X bền, chứa C, H, O có 23,53% oxi về khối lượng Sản phẩm hiđro hóa của X (chất
A) khi cộng nước tạo thành rượu nhị chức bậc I
1) Xác định công thức cấu tạo của X biết X có công thức phân tử trùng với công thức tối giản 2) Viết các phương trình phản ứng với dãy biến hóa sau:
Trang 12; 4
2 2
y x x
Biết D, E là 2 monome để điều chế 1 loại tơ nilon
Cho C=12; H=1; 0=16
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Gọi CTPT của X là CxHyOz, ta có: % 16 100 % 23 , 53 %
X M
z O
z y x
z z y x z
z
M X
52 12
68 16 12
68 53 , 23
100 16
Nếu z=1 thì 12x+y=52 với y
Tỉ lệ thức tối giản là x:y:z=4:4:1 Công thức tối giản của X là C4H4O Theo đề bài, CTPT của X là C4H4O (0,25đ)
Vì sản phẩm hiđro hóa của X cộng nước tạo thành rượu nhị chức bậc I nên sản phẩm đó (chất A) phải là ete vòng không có nhánh
Vậy CTCT của A là :
+HOH H CH2 – CH2 – CH2 – CH2
Vậy CTCT của X là:
+ 2H2 Ni t C,0
Năm học 2007 – 2008
E E
D D
H2O/H +
Ni,t 0
H2
HCl
O
(0,25đ)
OH OH
O (Furan) (0,25đ)
O
O
Trang 132) Viết các phương trình phản ứng:
+2HCl CH2 – CH2 – CH2 – CH2 + H2O
CH2 – CH2 – CH2 – CH2 + 2KCN N C CH2 4 C N 2 KCl
0
Ni t
H
(E)
(D)
Cl
(0,25đ)
(0,25đ)
O
Trang 14Câu 10: (2đ)
Đốt cháy hoàn toàn 0,57gam chất X (C, H, O) cần 0,448lít Oxi (đktc) thu được CO2 và H2O theo tỉ lệ khối lượng : 8:3
2
2 H O
CO m m
1) Tìm CTPT của X biết CTPT trùng với Công thức tối giản
2) Chất X không khử được thuốc thử Tolen; khi thủy phân X bằng enzym -glicozidaza chỉ thu được 1 sản phẩm duy nhất là D – mannozơ (là đồng phân cấu hình ở vị trí số 2 của
D-glucozơ)
Xác định công thức cấu tạo dạng vòng Haworth và gọi tên X
3) Cho X tác dụng với CH3I trong dung dịch bazơ, rồi đem thủy phân trong dung dịch axit Viết sơ đồ phản ứng và gọi tên sản phẩm cuối cùng
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
1) Xác định Công thức phân tử của X:
Gọi 8a là khối lượng CO2 thì 3a là khối lượng H2O
mol n
a m
mol n
g a
m
a a a
O H O
H
CO CO
6
11 , 0 33
, 0 3
02 , 0 88
, 0 8
11 , 0 3
8 32 4 , 22
448 , 0 57 , 0
2 2
2 2
6
11 , 0
3
88 , 0 ) 1 3
11 , 0 12 02 , 0 ( 57 , 0 ) (
3
11 , 0 2
02 , 0
2 2
O
H C X O
O H H
CO C
n
g m
m m m
n n
n n
Gọi Công thức phân tử của X là CxHyOz thì:
0,11 0,11
x : y : z n : n : n 0,02 : :
12 : 22 :11
Công thức tối giản là C12H22O11
Theo đề bài Công thức phân tử là C12H22O11 (0,25đ)
2) khi thủy phân X bằng enzym -glicozidaza nên thu được D – mannozơ dạng (0,25đ)
Theo đề bài X là 1 đisaccarit không có tính khử nên gồm 2 monosaccarit là -D –mannozơ liên kết với nhau bằng liên kết -1,1-glicozit
CTCT dạng vòng của X là:
Hoặc
Năm học 2007 – 2008
OH
O HO
OH OH
CH2OH O
O
OH
OH HOH2C Vậy
OH OH
O HO
OH OH
CH2OH O
Tên gọi: 1-0-(-D-mannopiranozyl)--D-mannopiranozơ 0,25đ
0,5đ
Trang 153)
CH I NaOH
H O
H
2
- HẾT -
OH OH
O HO
OH
OH
CH2OH
O
OMe
OMe
(0,25đ) đ
MeO
O MeO
OMe
CH2OMe O
O MeOH2C OMe
OMe
MeO
CH2OMe
Tên gọi sản phẩm: 2,3,4,6-tetra-O-metyl--D-Mannopiranozơ (0,25đ)
OMe
OMe
MeO
O MeO
OMe
CH2OMe
O
O MeOH2C OMe
2