Ở điều kiện thích hợp, cho tất cả sản phẩm khí vào một bình có chứa sẵn 200 gam dung dịch NaOH 1,2% thì thấy phản ứng vừa đủ và thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất có nồng độ 2[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2009-2010 ĐẮK LẮK
MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 22/12/2009
( Chú ý: Đề này có 2 trang)
Câu 1 (2,0 điểm)
Viết phương trình hóa học theo sơ đồ sau:
→ A → A1 → A2
M → A → C → M
→ B → B1 → B2
Biết: M là hợp chất của một kim loại và một phi kim; A, A1, A2, C là các hợp chất của lưu huỳnh;
B, B1, B2 là hợp chất của đồng hoặc đồng kim loại
Câu 2 (2,0 điểm)
Tính nồng độ các ion H3O+, OH-, HCO3- và CO32- trong dung dịch H2CO3 0,5 M
Biết K1 (H2CO3) = 4,2.10-7; K2 (H2CO3) = 4,8.10-11
Câu 3 (2,5 điểm)
Mắc nối tiếp 3 bình điện phân: Bình 1 chứa 100 ml dung dịch CuCl2 0,1 M; bình 2 chứa 100 ml dung dịch FeCl3 0,1 M; bình 3 chứa 100 ml dung dịch Ag2SO4 0,02 M Điện phân với dòng điện không đổi I = 1,34 A Tính khối lượng kim loại thoát ra ở các catôt sau 6 phút; 12 phút; 18 phút; 24 phút Sau thời gian bao lâu (kể từ khi bắt đầu điện phân) khối lượng kim loại ở các catôt không đổi?
Câu 4 (1,5 điểm)
Cho 14 gam sắt tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 24,5% thu được dung dịch A Làm lạnh dung dịch A xuống 30C thấy có 55,53 gam tinh thể tách ra, nồng độ muối sunfat trong dung dịch bão hòa ở nhiệt độ đó là 13,55% Xác định công thức tinh thể ngậm nước
Câu 5 (2,0 điểm)
1 Cho các sơ đồ sau:
A (C6H10O5) B (C6H8O4) + H2O
A + 2NaOH(dd) 2C + H2O
B + 2NaOH(dd) 2C
Lý luận để xác định công thức cấu tạo của A, B, C Biết C có nhóm metyl
2 Có 2 axit oleic (O) và axit linoleic (L)
a) Viết đồng phân cis-trans của (O) và (L)
b) Đun nóng từng axit trên với dung dịch KMnO4 trong môi trường axit H2SO4 Viết phương trình hóa học xảy ra
ĐỀ CHÍNH THỨC
+Y
+U
+Z
+V +X
+T
đun nóng đun nóng đun nóng
Trang 2Câu 6 (2,0 điểm)
1 Từ etanol, axit axetic, benzen và các chất vô cơ cần thiết không chứa cacbon, hãy viết phương trình hóa học điều chế 2,5-đietylaxetophenon
2 Hãy trình bày cơ chế phản ứng điều chế cumen từ benzen và 1-clopropan (xúc tác AlCl3)
Câu 7 (1,5 điểm)
Hợp chất C3H7O2N (A) có tính chất lưỡng tính A phản ứng với HNO2 giải phóng N2, với etanol/HCl cho hợp chất C5H11O2N (B) Khi đun nóng A cho chất C6H10O2N2 (D) Xác định công thức cấu tạo các chất (A), (B), (D) và viết các phương trình hóa học xảy ra
Câu 8 (2,5 điểm)
1 Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa – khử dưới đây:
a) FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NnOm + H2O
b) HxIyOz + H2S → I2 + S + H2O
2 A, B, C, D, E, F là các hợp chất có oxi của nguyên tố X và khi cho tác dụng với dung dịch NaOH đều cho ra chất Z và H2O
Nguyên tử X cố tổng số proton và nơtron bé hơn 35, có tổng đại số số oxi hóa dương cực đại và 2 lần
số oxi hóa âm là -1
Lập luận để xác định X, A, B, C, D, E, F Biết các dung dịch A, B, C làm quỳ tím hóa đỏ; dung dịch E
và F phản ứng với axit mạnh và bazơ mạnh
Câu 9 (2,0 điểm)
Nung 8,08 gam một muối A thu được các sản phẩm khí và 1,6 gam một chất rắn B không tan trong nước Ở điều kiện thích hợp, cho tất cả sản phẩm khí vào một bình có chứa sẵn 200 gam dung dịch NaOH 1,2% thì thấy phản ứng vừa đủ và thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất có nồng độ 2,47% Xác định công thức phân tử của muối A, biết rằng khi nung muối A thì kim loại trong A không thay đổi số oxi hóa
Câu 10 (2,0 điểm)
Hỗn hợp khí A (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở không phân nhánh X, Y Lấy 268,8 ml hỗn hợp
A cho từ từ qua dung dịch brom, thấy có 3,2 gam brom phản ứng và không có khí thoát ra khỏi bình Còn nếu đốt cháy 268,8 ml hỗn hợp A thì thu được1,408 gam CO2
Xác định công thức phân tử của X, Y và tính thành phần phần trăm về số mol của X, Y trong A
Cho: C=12; H=1; O=16; N=14; Br=80; S=32; Ag=108; Fe=56; Cu=64
-HẾT -Họ và tên thí sinh: ……… Số báo danh: ………
Trang 3ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN HÓA HỌC Câu 1 (2,0 điểm)
Viết phương trình hóa học theo sơ đồ sau:
→ A → A1 → A2
M → A → C → M
→ B → B1 → B2
Biết: M là hợp chất của một kim loại và một phi kim; A, A1, A2, C là các hợp chất của lưu huỳnh;
B, B1, B2 là hợp chất của đồng hoặc đồng kim loại
M là hợp chất của đồng và lưu huỳnh: CuS hoặc Cu2S
Các pthh: CuS + 1,5O2 CuO + SO2
X B A
SO2 + H2O2 H2SO4 (hoặc SO2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO4)
Y A1 Y
H2SO4 + Ag2O Ag2SO4 + H2O (hoặc 2Ag + 2 H2SO4đ Ag2SO4 + SO2 + 2H2O)
Z A2
CuO + H2 Cu + H2O
T (C, CO, ) B1
Cu + Cl2 CuCl2
U B2
Cu + 2 H2SO4đ CuSO4 + SO2 + 2H2O
A Ag2SO4 + CuCl2 2AgCl + CuSO4 C
CuSO4 + H2S CuS + H2SO4
V (Na2S)
Mỗi pư cho 0,25 điểm
Học sinh chọn chất khác thõa mãn các sơ đồ pư vẫn cho điểm tối đa.
2,0
Câu 2 (2,0 điểm)
Tính nồng độ các ion H3O+, OH-, HCO3- và CO32- trong dung dịch H2CO3 0,5 M
Biết K1 (H2CO3) = 4,2.10-7; K2 (H2CO3) = 4,8.10-11
H2CO3 H+ + HCO3-, K1
Ban đầu: 0,5M
CB: 0,5 – x x x
2 3
3
CO H
HCO
=
x
x
5 , 0
2
= 4,2.10-7
Vì K1 nhỏ nên 0,5 – x 0,5 x2 = 0,5 4,2.10-7 = 2,1 10-7 x = 4,58.10-4
Vậy [H+] = [HCO3-] = 4,58.10-4M
HCO3- H+ + CO32-, K2
B đầu: 4,58.10-4 4,58.10-4
CB: (4,58.10-4 - y) (4,58.10-4 + y) y
2,0
+Y
+U
+Z
+V +X
+T
Trang 4K2 =
3
2 3
HCO
CO
H
= 4,8.10-11
Vì K2 rất nhỏ nên 4,58.10-4 - y = 4,58.10-4 ; 4,58.10-4 + y = 4,58.10-4
4
10 58 , 4
).
10 58 , 4 (
= 4,8.10-11 y = 4,8.10-11 Vậy [CO32-] = 4,8.10-11M
14
10
58
,
4
10
= 2,2.10-11M
Tính được nồng độ mỗi ion, 0,5 điểm
Câu 3 (2,5 điểm)
Mắc nối tiếp 3 bình điện phân: Bình 1 chứa 100 ml dung dịch CuCl2 0,1 M; bình 2 chứa 100 ml dung dịch FeCl3 0,1 M; bình 3 chứa 100 ml dung dịch Ag2SO4 0,02 M Điện phân với dòng điện không đổi I = 1,34 A Tính khối lượng kim loại thoát ra ở các catôt sau 6 phút; 12 phút; 18 phút; 24 phút Sau thời gian bao lâu (kể từ khi bắt đầu điện phân) khối lượng kim loại ở các catôt không đổi?
Ở catot: Bình 1: Cu2+ + 2e Cu
Bình 2: Fe3+ + 1e Fe2+
Fe2+ + 1e Fe Bình 3: Ag+ + 1e Ag
Số mol Cu = số mol Cu2+ = 0,01 mol
Số mol Fe = số mol Fe3+ = 0,01 mol
Số mol Ag = số mol Ag+ = 0,004 mol
Bình 1:
- Sau 6’: mCu =
96500
2
360 34 , 1 64
= 0,16 gam
- Sau 12’: mCu = 0,16.2 = 0,32 gam
- Sau 18’: mCu = 0,16.3 = 0,48 gam
- Sau 24’: mCu = 0,16.4 = 0,64 gam
Khối lượng Cu thoát ra tối đa là: 64.0,01 = 0,64 gam Vậy sau 24’ khối lượng Cu thoát ra ở
catot bình 1 không đổi
Bình 2:
- Thời gian để điện phân hết Fe3+ thành Fe2+:
I A
F n m t
.
.
A
m
= số mol Fe3+ = 0,01 mol
t = 720” hay 12’ Như vậy sau 6’ và 12’ ở catot bình 2 chưa có kim loại thoát ra
- Sau 18’(18 – 12 = 6’ điện phân): mFe =
96500
2
360 34 , 1 56
= 0,14 gam
- Sau 24’ (24-12 = 12’ điện phân) : mFe = = 2.0,14 = 0,28 gam nhưng thực tế khối lượng Fe
thoát ra tối đa là: 56.0,01 = 0,56 gam
- Thời gian điện phân hết Fe2+ thành Fe là: 12’ 00,,5628 = 24’
Vậy để khối lượng kim loại thoát ra ở bình 2 không đổi thì mất tổng thời gian là: 12 + 24 =
36’
Bình 3:
- Sau 6’: mAg =
96500
1
360 34 , 1 108
= 0,54 gam 108 0,004 = 0,432 gam Thời gian để Ag+ điện phân hết: 6’.00,,43254 = 4,8’ Vậy sau 4,8’ khối lượng kim loại ở catot
1,0
2,5
Trang 5bình 3 thoát ra không đổi.
Tính khối lượng kim loại thoát ra tại các thời điểm: 1,5 điểm Tính thời gian để kl kim
loại không đổi: 1,0 điểm.
Câu 4 (1,5 điểm)
Cho 14 gam sắt tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 24,5% thu được dung dịch A Làm lạnh dung dịch A xuống 30C thấy có 55,53 gam tinh thể tách ra, nồng độ muối sunfat trong dung dịch bão hòa ở nhiệt độ đó là 13,55% Xác định công thức tinh thể ngậm nước
Số mol Fe = 14/56 = 0,25 mol
Gọi m (g) là khối lượng dung dịch H2SO4 Số mol H2SO4 =
98 100
5 , 24
m
= 0,0025m mol
Fe + H2SO4 FeSO4 + H2
0,25 mol 0,25 mol 0,25 mol 0,25 mol
0,0025m = 0,25 m = 100 gam
Khối lượng dd sau pư = 100 + 14 – 2.0,25 = 113,5 gam
Đặt công thức tinh thể tách ra là: FeSO4 xH2O số mol FeSO4 tách ra =
x
18 152
53 , 55
Khối lượng dd còn lại = 113,5 – 55,53 = 57,97 gam
Khối lượng FeSO4 còn lại trong dd =
x
18 152
53 , 55 152 38
% FeSO4 = (
x
18 152
53 , 55 152 38
x = 7 Vậy công thức tinh thể ngậm nước là: FeSO4.H2O
1,5
Câu 5 (2,0 điểm)
1 Cho các sơ đồ sau:
A (C6H10O5) B (C6H8O4) + H2O
A + 2NaOH(dd) 2C + H2O
B + 2NaOH(dd) 2C
Lý luận để xác định công thức cấu tạo của A, B, C Biết C có nhóm metyl
2 Có 2 axit oleic (O) và axit linoleic (L)
a Viết đồng phân cis-trans của (O) và (L)
b Đun nóng từng axit trên với dung dịch KMnO4 trong môi trường axit H2SO4 Viết phương trình hóa học xảy ra
đun nóng đun nóng đun nóng
Trang 61 B + 2NaOH(dd) 2C Vậy B có thể là este 2 chức mạch vòng đối xứng, có nhóm CH3
O
||
C
CH3-CH O
O CH-CH3 → C: CH3-CH-COONa
C OH
||
O
A tách H2O tạo ra B, A + 2NaOH(dd) 2C + H2O
Vậy A có thể là: HO-CH(CH3)-COO-CH(CH3)-COOH
2 H H H (CH2)7COOH
C = C C = C
a CH3 (CH2)7 (CH2)7COOH CH3 (CH2)7 H
cis (O) trans (O)
H H H H
C = C C = C
CH3 (CH2)4 CH2 (CH2)7COOH
cis,cis (L)
H H H (CH2)7COOH
C = C C = C
CH3 (CH2)4 CH2 H
cis, trans (L)
Tương tự có 2 đồng phân trans, trans (L); trans, cis (L)
b axit oleic (O) → CH3 (CH2)7-COOH + (CH2)7(COOH)2
axit linoleic (L) → CH3(CH2)4COOH + CH2(COOH)2 + (CH2)7(COOH)2
0,75
0,75
0,5
Câu 6 (2,0 điểm)
1 Từ etanol, axit axetic, benzen và các chất vô cơ cần thiết không chứa cacbon, hãy viết phương trình hóa học điều chế 2,5-đietylaxetophenon
2 Hãy trình bày cơ chế phản ứng điều chế cumen từ benzen và 1-clopropan (xúc tác AlCl3)
2 4 ,
HCl
H SO t
CH3CH2Cl 6 6
3
C H AlCl
C6H5CH2CH3 CH3COOH PCl5
CH3CCl=O 6 5 2 3
3
C H CH CH
AlCl
p-CH3CH2C6H4COCH3 / , x
Zn Hg HCl PPClemmen en
p-CH3CH2C6H4CH2CH3 3
3
CH CCl O
AlCl
CH3CH2C6H3(COCH3)CH2CH3
2 CH3CH2CH2Cl + AlCl3 → CH3CH2CH2 Cl AlCl3 → CH3CH2CH2 + AlCl4
CH3 - CH2 - CH2 CH3 – CH – CH3 (bền hơn)
1,0
1,0
đun nóng
CH3 C
Trang 7CH3 – CH + → H( )
CH3
Câu 7 (1,5 điểm)
Hợp chất C3H7O2N (A) có tính chất lưỡng tính A phản ứng với HNO2 giải phóng N2, với etanol/HCl cho hợp chất C5H11O2N (B) Khi đun nóng A cho chất C6H10O2N2 (D) Xác định công thức cấu tạo các chất (A), (B), (D) và viết các phương trình hóa học xảy ra
A là hợp chất lưỡng tính, tác dụng với HNO2 cho N2 và pư được với C2H5OH/HCl nên A là
aminoaxit
Khi đun nóng C3H7O2N (A) → C6H10O2N2 (D), như vậy 2 phân tử (A) kết hợp tạo ra (D) và
loại 2 phân tử H2O nên nhóm –NH2 phải ở vị trí α (A) là: CH3-CH(NH2)-COOH
CH3-CH(NH2)-COOH + HNO2 → CH3-CH(OH)-COOH + N2 + H2O
CH3-CH(NH2)-COOH + C2H5OH → CH3-CH(NH2)-COOC2H5 + H2O
O
OH
C
H3
N
H2 → + 2H 2 O
O
O
H
CH3
NH2
2,0
Câu 8 (2,5 điểm)
1 Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa – khử dưới đây:
c) FexOy + HNO3 → Fe(NO3)3 + NnOm + H2O
d) HxIyOz + H2S → I2 + S + H2O
2 A, B, C, D, E, F là các hợp chất có oxi của nguyên tố X và khi cho tác dụng với dung dịch NaOH đều cho ra chất Z và H2O
Nguyên tử X cố tổng số proton và nơtron bé hơn 35, có tổng đại số số oxi hóa dương cực đại và 2 lần
số oxi hóa âm là -1
Lập luận để xác định X, A, B, C, D, E, F Biết các dung dịch A, B, C làm quỳ tím hóa đỏ; dung dịch E
và F phản ứng với axit mạnh và bazơ mạnh
1 a) (5n-2m)FexOy + (18nx-6mx-2ny)HNO3 → (5n-2m)Fe(NO3)3 + (3x-2y)NnOm +
(9nx-3mx-y)H2O
b) 2HxIyOz + (2z-x)H2S → yI2 + (2z-x)S + 2zH2O
2 p + n 35 → X thuộc chu kì 2 hoặc 3
Gọi x là số oxi hóa dương cực đại; y là số oxi hóa âm của X
x + y = 8 (1)
x + 2(-y) = -1 (2)
Giải hệ pt (1) và (2) ta được: x = 5; y = 3X thuộc nhóm V X chỉ có thể là N hoặc P
- Dung dịch A, B, C làm quỳ tím hóa đỏ A, B, C có thể là axit
- D, E, F pư NaOH tạo ra Z và H2O nên phải là oxit axit hoặc muối axit
- E, F phản ứng với axit mạnh và bazơ mạnh nên E, F là muối axit D là oxit
Chon X là P vì tạo được muối axit Các hợp chất A: H3PO4, B: HPO3, C: H4P2O7, D: P2O5,
E: NaH2PO4, F: Na2HPO4, Z: Na3PO4
1,0
1,5
(+)
(+)
O
NH N
CH3
C
H3
O
Trang 8Câu 9 (2,0 điểm)
Nung 8,08 gam một muối A thu được các sản phẩm khí và 1,6 gam một chất rắn B không tan trong nước Ở điều kiện thích hợp, cho tất cả sản phẩm khí vào một bình có chứa sẵn 200 gam dung dịch NaOH 1,2% thì thấy phản ứng vừa đủ và thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất có nồng độ 2,47% Xác định công thức phân tử của muối A, biết rằng khi nung muối A thì kim loại trong A không thay đổi
số oxi hóa
Khối lượng chất khí = 8,08 – 1,6 = 6,48 gam
Khí + dd NaOH → dd muối 2,47%
Số mol NaOH =
40 100
2 , 1 200
= 0,06 mol
m (dd muối) = m(khí) + m(dd NaOH) = 6,48 + 200 = 206,48 gam
m (muối) =
100
47 , 2 48 , 206
= 5,1 gam
Ta có: Khí + nNaOH → NanX, với n là hóa trị của gốc axit X
0,06 → 0,06/n
m (muối) = (23n + X)0,06/n = 5,1 X = 62n
Thấy n = 1, X = 62 (NO3-) là phù hợp
Vì: Khí + dd NaOH chỉ thu được một muối duy nhất (NaNO3) nên khí phải chứa NO2 và
O2 Vậy muối A là muối nitrat M(NO3)n
4NO2 + O2 + 4NaOH 4NaNO3 + 2H2O
0,06 0,015 0,06
m(khí) = 46.0,06 + 32.0,015 = 3,24 gam 6,48 gam sản phẩm khí còn có hơi nước
Vậy công thức của A là M(NO3)n.yH2O
2[M(NO3)n.yH2O] → M2On + 2nNO2 + n/2O2 + 2yH2O 0,06/n 0,03/n 0,06 0,015 0,06y/n
mB = (2M + 16n)
n
03 , 0
= 1,6 M = 10,12,06n Chỉ có n = 3, M = 56 (Fe) là phù hợp
Số mol H2O = 0,06y/n = 0,02y =
18
24 , 3 48 ,
= 0,18 y = 9 Công thức của A là Fe(NO3)3.9H2O
1,0
1,0
Câu 10 (2,0 điểm)
Hỗn hợp khí A (đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở không phân nhánh X, Y Lấy 268,8 ml hỗn hợp
A cho từ từ qua dung dịch brom, thấy có 3,2 gam brom phản ứng và không có khí thoát ra khỏi bình Còn nếu đốt cháy 268,8 ml hỗn hợp A thì thu được1,408 gam CO2
Xác định công thức phân tử của X, Y và tính thành phần phần trăm về số mol của X, Y trong A
Số mol A = 0,012; số mol Br2 = 0,02; số mol CO2 = 0,032
A pư với Br2 không thấy khí thoát ra khỏi bình cứng tỏ X, Y không no
Gọi công thức chung X, Y là C n H2n22k , k ≥ 1, n ≤ 4, k là số liên kết trung
bình
k n
n H
C 2 22 + kBr2 C n H2n22k
k
Br2
0,012 0,012 k
1,0
Trang 9 0,012 k = 0,02 k =
3
5
=1,67 1 chất có 1 lk , 1 chất có a lk , a ≥ 2
C n H2n22k nCO2
0,012 0,012n
0,012n = 0,032 n =
3
8
= 2,67 chất có ít C hơn là C2, chất nhiều C hơn
là Cn, 3 ≤ n ≤ 4
Gọi x là số mol của chất Cn có trong 1 mol hỗn hợp
(1-x) là số mol của chất C2
Trường hợp C 2 có 1 lk (C 2 H 4 ), C n có a lk
+ Nếu n = 3, ta có:
n = 3x + 2(1-x) =
3 8
k = ax + 1(1-x) =
3 5
x =
3
2
; a = 2 C3H4 Vậy hõn hợp là: C2H4 (33,33%) và C3H4 (66,67%)
+ Nếu n = 4, ta có:
n = 4x + 2(1-x) =
3 8
k = ax + 1(1-x) =
3 5
x =
3
1
; a = 3 C4H4 Vậy hõn hợp là: C2H4 (66,67%) và C4H4 (33,33%)
Trường hợp C 2 có a lk , C n có 1 lk
+ Nếu n = 3, ta có:
n = 3x + 2(1-x) =
3 8
k = 1x + a(1-x) =
3 5
x =
3
2
; a = 3 loại + Nếu n = 4, ta có:
n = 4x + 2(1-x) =
3 8
k = 1x + a(1-x) =
3 5
x =
3
1
; a = 2 C2H2 Vậy hõn hợp là: C2H2 (66,67%) và C4H8 (33,33%)
-HẾT -1,0