Y hoÆc Z khi t¸c dông víi CuOH 2 trong ®iÒu kiÖn thÝch hîp t¹o ra hợp chất khác nhau nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu.. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z.[r]
Trang 1Tuyển chọn học sinh giỏi thành phố-lớp 12
Năm học 20 -20
Môn thi: Hóa học
Thời gian làm bài: 90 phút
Câu I (5đ)
I- 1/ ( 1,5 điểm) Cho từ từ dung dịch chứa x mol Ba(NO3)2 vào dung dịch chứa y mol K2CO3 thu đợc dung dịch A và kết tủa B Trong dung dịch A chứa những ion nào, bao nhiêu mol (tính theo x và y)? Hãy đánh giá pH của dung dịch
I 2/ ( 1 điểm) Có dung dịch NH3 nồng độ 1,5 mol/lít Tính nồng độ cân bằng của ion H+ trong dung dịch trên Cho biết hằng số phân li bazơ của NH3 là 1,7.10 - 5; KH2O = 1.10– 14
I 3/ 2,5 điểm Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch
H2SO4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO
Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH Tìm số mol các chất có trong dung dịch
A và m.
Câu II (5 điểm)
II 1/ (2,5điểm) Hoà tan hoàn toàn 0,31 gam hỗn hợp Al và Zn cần vừa đủ 0,175 lít dung dịch HNO3 có
pH = 1 Sau phản ứng thu đợc dung dịch X chứa 3 muối và không thấy có khí thoát ra
a) Viết phơng trình hoá học của các phản ứng xảy ra và tính khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu
b) Dẫn từ từ khí NH3 vào dung dịch X Viết phơng trình hoá học của các phản ứng xảy ra và tính thể tích NH3 (ở
đktc) cần dùng để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ nhất Các phản ứng xảy ra hoàn toàn
II 2/ 2,5 điểm
Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 250C và 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4 bằng khối lợng HNO3 Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu
Câu III(4 đ):
III 1/(2,25đ) Hoàn thành các phơng trình hoá học:
a) (CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + H2SO4 (CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + +
b) C6H5CH2OH + KMnO4 C6H5COOK + MnO2 + +
c)
OH
OH
+ K2Cr2O7+ H2SO4 HOOC- (CH2)4- COOH +
Cr2(SO4)3+ +
III- 2/ (1,75 điểm) Hợp chất Q có công thức phân tử C7H6O3 Khi Q tác dụng với lợng d NaOH tạo ra chất
Q1 có công thức phân tử C7H4Na2O3 , còn khi Q tác dụng với NaHCO3 d tạo ra chất Q2 có công thức phân tử
C7H5NaO3 Khi Q phản ứng với metanol (có mặt axit sunfuric làm xúc tác), thu đợc chất Q3 có công thức phân tử
C8H8O3 Viết công thức cấu tạo của Q và viết phơng trình hoá học của các phản ứng trên
Câu IV(6 đ):
IV-1/(3đ) Ba chất hữu cơ X, Y, Z có cấu tạo mạch hở và không phân nhánh, phân tử chỉ có một loại nhóm
chức và chúng thuộc các dãy đồng đẳng khác nhau, phân tử khối đều nhỏ hơn 150 Trong các hợp chất trên, phần trăm khối lợng cacbon, hiđro tơng ứng bằng 54,545% và 9,1 %, còn lại là oxi Dung dịch X tác dụng với Ag2O ( hoặc AgNO3 ) trong dung dịch NH3 tạo ra kết tủa Y, Z không có phản ứng này Y tác dụng với natri và với NaOH;
Z tác dụng với natri nhng không tác dụng với dung dịch NaOH Y hoặc Z khi tác dụng với Cu(OH)2 trong điều kiện thích hợp tạo ra hợp chất khác nhau nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu Xác định công thức cấu tạo của X,
Y, Z Viết các phơng trình hoá học để minh hoạ
IV-2/(3đ) Đun hỗn hợp rợu A với axit B (đều là chất có cấu tạo mạch hở, không phân nhánh) thu đợc
este X Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu đợc 1,344 lít khí CO2 (đktc) và 0,72 gam nớc Lợng oxi cần dùng là 1,344 lít (đktc)
a) Tìm công thức phân tử của X, biết tỉ khối hơi của X so với không khí nhỏ hơn 6
b) Xác định công thức cấu tạo của A, B, X biết giữa A, B và X có mối quan hệ qua sơ đồ sau:
CxHy → Q → A → M → B → X
Trang 2
Tuyển chọn học sinh giỏi thành phố-lớp 12
Năm học 20 -20
Môn thi: Hóa học
Thời gian làm bài: 90 phút
Hớng dẫn chấm môn: Hóa học
Câu I (5đ)
I- 1/ ( 1,5 điểm) Cho từ từ dung dịch chứa x mol Ba(NO3)2 vào dung dịch chứa y mol K2CO3 thu đợc dung dịch A
và kết tủa B Trong dung dịch A chứa những ion nào, bao nhiêu mol (tính theo x và y)? Hãy đánh giá pH của dung dịch
điểm
I-1
Ba(NO3)2 Ba2+ + 2NO3
-K2 CO3 2K+ + CO3
-Ba2 + + CO3 - BaCO3 + Nếu x< y : [K+] = 2y mol; [NO3-] = 2x mol ; [CO32-] d = (y - x) mol
khi đó trong dung dịch có các phản ứng thuỷ phân
CO3 - + H2O HCO3 - + OH
H2O H+ + OH
-[OH-] > [H+] môi trờng bazơ, pH >7
0,5đ
+ Nếu x = y: [K+] = 2y mol; [NO3 -] = 2x mol Dung dịch có pH = 7 0,5đ
+ Nếu x > y : [K+] = 2y mol; [NO3 -] = 2x mol ; [Ba2 +] = (x – y) mol Dung dịch có pH =
7
0,5đ
I 2/ ( 1 điểm) Có dung dịch NH3 nồng độ 1,5 mol/lít Tính nồng độ cân bằng của ion H+ trong dung dịch trên Cho biết hằng số phân li bazơ của NH3 là 1,7.10 - 5; KH2O = 1.10– 14
điểm
I-2
NH3 + H2O NH4+ + OH -
Nồng độ ban đầu 1,5
Nồng độ cân bằng 1,5 – x x x
Ta có [ NH4+] [ OH –] / [NH3] = 1,7.10 - 5 hay x2 / (1,5 – x) = 1,7 10- 5
Giải ra x = 5 10 – 3 [ OH – ] = 5 10 – 3
[ H +] = K H2O / [OH –] = 10- 14 / 5 10- 3 = 2 10- 12
1đ
I 3/ 2,5 điểm
Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H2SO4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO Để phản ứng hoàn
toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH Tìm số mol các chất có trong dung dịch A và m.
Trang 3Câu Giải Thang
điểm
I-3
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag (1)
Số mol AgNO3 = 0,06 số mol Ag = số mol NO3- = 0,06 khối lợng Ag = 6,48g
Số mol Cu (p/ứ 1) = số mol Cu2+ = 0,03
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2)
3Ag + 4H+ + NO3- 3Ag+ + NO + 2H2O (3)
Vì lợng bột kim loại là 8,8g 6,48g sau các phản ứng trên còn d Cu, vì còn d Cu nên chỉ
có p/ứ (2) không xảy ra p/ứ (3)
0,5đ
Số mol Cu ( p/ứ 2) = số mol Cu2+ ( p/ứ 2) = 0,06.3/2 = 0,09
Số mol NaOH = 0,3
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 (4)
Số mol OH- (p/ứ 4) = 2 lần số mol Cu2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24
Số mol OH- còn lại để phản ứng trung hoà H+ + OH- H2O là 0,3 - 0,24 = 0,06
1đ
Số mol H+ = 0,06
Trong dung dịch A chứa 0,03 mol H2SO4 và 0,12 mol CuSO4
Câu II (5 điểm)
II 1/ (2,5 điểm) Hoà tan hoàn toàn 0,31 gam hỗn hợp Al và Zn cần vừa đủ 0,175 lít dung dịch HNO3 có pH = 1 Sau phản ứng thu đợc dung dịch X chứa 3 muối và không thấy có khí thoát ra
a) Viết phơng trình hoá học của các phản ứng xảy ra và tính khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu
b) Dẫn từ từ khí NH3 vào dung dịch X Viết phơng trình hoá học của các phản ứng xảy ra và tính thể tích NH3 (ở
đktc) cần dùng để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ nhất Các phản ứng xảy ra hoàn toàn
điểm
II-1.a
a) PTHH 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O (1)
4Zn + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (2)
HNO3 H+ + NO3
[HNO3] = [H+] = 10- pH = 10 - 1 M Số mol HNO3 = 0,175 10 - 1 = 0,0175 mol
Gọi số mol Al , Zn trong hỗn hợp đầu là x, y
Ta có 27x + 65y = 0,31 (I)
30x/8 + 10y/4 = 0,0175 (II)
Giải ra x 0,002; y 0,004
Khối lợng Al = 0,002 27 = 0,054 g ; Khối lợng Zn = 0,004 65 = 0,26 gam.
1đ
II-1.b
b) PTHH Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4NO3 (3)
Zn(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NH4NO3 (4)
Zn(OH)2 + 4NH3 Zn(NH3)4 + + 2OH – (5)
Để thu đợc khối lợng kết tủa lớn nhất thì chỉ có phản ứng (3), (4)
Số mol NH3 = 3x + 2y = 3 0,002 + 2 0,004 = 0,014 V NH3 = 0,014 22,4 = 0,3136 (lít).
Để thu đợc khối lợng kết tủa nhỏ nhất thì có các phản ứng (3), (4), (5)
Số mol NH3 = 3x+6y=3.0,002+6.0,004=0,03 V NH3 = 0,03 22,4 = 0,672 (lít).
1,5đ
II 2/ 2,5 điểm
Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 250C và 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4 bằng khối lợng HNO3 Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu
điểm
Trang 4M khí = 298 22,4.1,881 / 273 = 46 Khí đó là NO2
Số mol NO2 = 273 7,33 / 298 22,4 = 0,3 Khối lợng NO2 = 13,8g
FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 +7 H2O
0,5đ
Số mol FeS2 = 0,02 khối lợng FeS2 = 2,4g
Số mol HNO3 p/ứ = 0,36 khối lợng HNO3 p/ứ = 22,68g
Số mol H2SO4 = 0,04 khối lợng H2SO4 = 3,92g
Theo đầu bài, trong dung dịch X: khối lợng HNO3 d = khối lợng H2SO4 = 3,92g
1đ
Khối lợng trớc phản ứng = mFeS2 + mHNO3 + mH2O = 2,4+22,68+3,92+mH2O
Khối lợng sau phản ứng = mddX + mNO2 = 65 + 13,8 = 78,8g
Theo định luật bảo toàn khối lợng
29 + mH2O = 78,8 mH2O = 78,8 – 29 = 49,8 g
C% của dd HNO3 ban đầu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) = 34,82%
1đ
Câu III(4đ):
III 1/(2,25 đ) Hoàn thành các phơng trình hoá học:
a) (CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + H2SO4 (CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + +
b) C6H5CH2OH + KMnO4 C6H5COOK + MnO2 + +
c)
OH
OH
+ K2Cr2O7+ H2SO4 HOOC- (CH2)4- COOH +
Cr2(SO4)3+ +
điểm III.1.a a) 3(CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 3(CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O 0,75đ III.1.b b) 3C6H5CH2OH + 4KMnO4 3C6H5COOK + 4MnO2 + KOH + 4H2O 0,75đ III.1.c
c)
OH OH
+K2Cr2O7+ 4H2SO4 HOOC- (CH2)4- COOH +
Cr2(SO4)3+ K2SO4 + 5H2O
0,75đ
III- 2/ (1,75 điểm) Hợp chất Q có công thức phân tử C7H6O3 Khi Q tác dụng với lợng d NaOH tạo ra chất Q1 có công thức phân tử C7H4Na2O3 , còn khi Q tác dụng với NaHCO3 d tạo ra chất Q2 có công thức phân tử C7H5NaO3 Khi Q phản ứng với metanol (có mặt axit sunfuric làm xúc tác), thu đợc chất Q3 có công thức phân tử C8H8O3 Viết công thức cấu tạo của Q và viết phơng trình hoá học của các phản ứng trên
điểm III.2 Q có thể là 1 trong 3 chất sau:
OH
COOH
OH
COOH
OH
COOH
0,75đ
HO – C6H4 – COOH + 2NaOH NaO – C6H4 – COONa + 2H2O
HO – C6H4 – COOH + NaHCO3 HO – C6H4 – COONa + CO2 + H2O
HO – C6H4 – COOH + CH3OH HO – C6H4 – COOCH3 + H2O (đk:
H2SO4, t0)
1đ
Câu IV(6đ):
IV-1/(3đ) Ba chất hữu cơ X, Y, Z có cấu tạo mạch hở và không phân nhánh, phân tử chỉ có một loại nhóm chức và
chúng thuộc các dãy đồng đẳng khác nhau, phân tử khối đều nhỏ hơn 150 Trong các hợp chất trên, phần trăm khối lợng cacbon, hiđro tơng ứng bằng 54,545% và 9,1 %, còn lại là oxi Dung dịch X tác dụng với Ag2O ( hoặc AgNO3 ) trong dung dịch NH3 tạo ra kết tủa Y, Z không có phản ứng này Y tác dụng với natri và với NaOH; Z tác dụng với natri nhng không tác dụng với dung dịch NaOH Y hoặc Z khi tác dụng với Cu(OH)2 trong điều kiện thích hợp tạo ra hợp chất khác nhau nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu Xác định công thức cấu tạo của X, Y,
Z Viết các phơng trình hoá học để minh hoạ
điểm
Trang 5Đặt công thức là CxHyOz
54,545 : :
12
x y z :9,1 36,355: 4,545 : 9,1: 2, 272
Công thức (C2H4O)n Vì phân tử khối nhỏ hơn 150 nên n = 13
0,5đ
+ Tìm X: - Khi n =1 C2H4O Công thức cấu tạo phù hợp là CH3CH=O
- Khi n = 2 C4H8O2 Công thức cấu tạo phù hợp là HCOOC3H7
Cả hai chất có phản ứng tráng gơng
- Khi n = 3 C6H12O3 Không có công thức phù hợp
0,5đ
+ Tìm Y: - Khi n = 1 và n =3: không có công thức phù hợp
- Khi n =2: Công thức phù hợp là C3H7 COOH vì có phản ứng với Na, NaOH, Cu(OH)2 và
+ Tìm Z: - Khi n = 1 và n =3: không có công thức phù hợp
- Khi n = 2: Công thức phù hợp là CH2 = CH-CH(OH)-CH2OH vì có phản ứng với Na,
Cu(OH)2 và không có phản ứng tráng gơng
( Không thể là HOCH2- CH=CH - CH2OH vì không có phản ứng với Cu(OH)2)
0,5đ
Vậy X là CH3CHO hoặc HCOOC3H7 ;
Y là C3H7COOH; Z là CH2=CH-CH(OH)-CH2OH
Viết đúng các phơng trình hoá học
1đ
IV-2/(3đ) Đun hỗn hợp rợu A với axit B (đều là chất có cấu tạo mạch hở, không phân nhánh) thu đợc este X.
Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu đợc 1,344 lít khí CO2 (đktc) và 0,72 gam nớc Lợng oxi cần dùng là 1,344 lít (đktc)
a) Tìm công thức phân tử của X, biết tỉ khối hơi của X so với không khí nhỏ hơn 6
b) Xác định công thức cấu tạo của A, B, X biết giữa A, B và X có mối quan hệ qua sơ đồ sau:
CxHy → Q → A → M → B → X
điểm
IV.2.a
a) số mol CO2 = 0,06; số mol H2O = 0,04; số mol O2 = 0,06
Gọi công thức là CxHyOz
CxHyOz + (x+y/4-z/2)O2 → xCO2 + y/2 H2O
0,06 0,06 0,04
y = 2z và y = 4x/3
Nếu x = 3 y = 4 z = 2 Công thức đơn giản (C3H4O2)n
Khi n= 1, Công thức phân tử X là C3H4O2 không phù hợp vì X là este tạo ra từ axit và rợu
tơng ứng
Khi n= 2, CT phân tử của X là C6H8O4 , phù hợp vì MX <174
Khi n=3, loại vì MX >174
1,5đ
IV.2.b
b) Có thể là: CxHy là xiclopropan; Q là BrCH2CH2CH2Br; A là HOCH2CH2CH2OH
M là O =HCCH2CH=O; B là HOOC-CH2-COOH
X
CH2 COOCH2
COO CH2
CH2
1,5đ
Thí sinh có thể giải bài toán theo cách khác nếu lập luận đúng và ra kết quả đúng vẫn đợc điểm tối đa./.