Cô cạn dung dịch B thu được b gam hỗn hợp muối khan M, nung M trong NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu được chất rắn R và hỗn hợp khí K gồm 2 hidrocacbon có tỉ khối so với O2 là 0,625.. D[r]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2013 – 2014
Môn: HÓA HỌC Lớp 12 Cấp THPT ( VÒNG 1 )
Thời gian: 120 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 15/10/2013
Chú ý: - Đề thi gồm có 06 trang.
- Thí sinh làm bài trực tiếp vào đề thi này.
ĐIỂM CỦA TOÀN BÀI THI CÁC GIÁM KHẢO(Họ, tên và chữ kí) (Do Chủ tịch HĐ chấm thi ghi)SỐ PHÁCH
Quy định: Thí sinh trình bày cách giải, kết quả tính toán vào ô trống liền kề bài toán Các kết quả tính chính
xác tới 4 chữ số phần thập phân sau dấu phẩy theo quy tắc làm tròn số của đơn vị tính quy định trong bài toán
Câu 1: ( 5,0 điểm )
1 Hợp chất A được tạo bởi hai nguyên tố X, Y, có công thức phân tử XaYb, trong đó X chiếm 15,0485% về khối lượng Trong hạt nhân nguyên tử X có Z + 1 = N, còn trong hạt nhân nguyên tử Y có Z' +1 = N' Biết rằng tổng số proton trong phân tử A là 100 và a + b = 6 Tìm công thức phân tử của A?
2 Đồng kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện.
a Tính cạnh của hình lập phương của mạng tinh thể và khoảng cách ngắn nhất giữa hai tâm
của hai nguyên tử đồng trong mạng, biết nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28A0.
b Tính khối lượng riêng của đồng theo g/ cm3 Cho biết Cu = 64.
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2Câu 2: ( 5,0 điểm )
1 Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k) Ở 450oC hằng số cân bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5 Ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích
Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 khi áp suất hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm.
2 Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,01M cần thêm vào 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M để thu được 4,275 gam kết tủa Cho biết: Ba=137; S=32; O=16; Al=27; H=1
Trang 3Hỗn hợp X gồm một kim loại R và muối cacbonat của nó (có tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 1) Hòa tan hoàn toàn 68,4 gam hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư, thấy thoát ra hỗn hợp khí Y gồm NO (sản phẩm khử duy nhất) và CO2 Hỗn hợp khí Y làm mất màu vừa
đủ 420ml dung dịch KMnO4 1M trong H2SO4 loãng Khí còn lại cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy xuất hiện m gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm đi 16,8 gam Xác định công thức công thức muối cacbonat của R và tính thành phần % theo khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X Cho biết: Ca=40; C=12; O=16; Fe=56; Cu=64; Mg=24; Zn=65.
Câu 4: ( 5,0 điểm )
Trộn lẫn 7 ml dung dịch NH3 1M và 3 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch A Thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A thu được dung dịch B Xác định pH của dung dịch A và dung dịch B, biết KNH
3=1,8 10−5
.
Trang 4
Câu 5: ( 5,0 điểm )
Este A tạo bởi 2 axit cacboxylic X, Y đều mạch hở, không phân nhánh và ancol Z Xà
phòng hóa hoàn toàn a gam A bằng 140 ml dung dịch NaOH, để trung hòa NaOH dư sau phản ứng cần dùng 80ml dung dịch HCl 0,25M, thu được dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu được b gam hỗn hợp muối khan M, nung M trong NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu được chất rắn R và hỗn hợp khí K gồm 2 hidrocacbon có tỉ khối so với O2 là 0,625 Dẫn khí
K lội qua dung dịch nước brom dư thấy có 5,376 lít một chất khí thoát ra Cho toàn bộ lượng chất rắn R thu được ở trên tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư, có 8,064 lít khí CO2 thoát
ra Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn, các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn
1 Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z, A Biết rằng để đốt cháy hoàn toàn 2,76 gam
ancol Z cần dùng 2,352 lít O2 (đktc), sau phản ứng khí CO2 và hơi nước tạo thành có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 11: 6.
2 Tính giá trị a, b và nồng độ dung dịch NaOH đã dùng trong phản ứng xà phòng hóa ban
đầu Cho bi t: C=12; O=16; H=1; Na=23; Cl=35,5.ế
Trang 5Dung dịch A gồm CuSO4 và NaCl Điện phân 500 ml dung dịch A với điện cực trơ, màng ngăn xốp bằng dòng điện I=10A Sau 19 phút 18 giây ngừng điện phân, được dung dịch B có khối lượng giảm 6,78 gam so với dung dịch A Cho khí H2S từ từ vào dung dịch B được kết tủa, sau khi phản ứng xong được dung dịch C có thể tích 500 ml, pH của dung dịch C bằng 1,0 Tính nồng độ mol của CuSO4, NaCl trong dung dịch A? Cho Cu=64; Cl=35,5; S=32; O=16; Na=23.
Hết
Trang 6( Giám thị coi thi không giải thích gì thêm)
UBND TỈNH THÁI NGUYÊN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HSG GIẢI TOÁN TRÊN MTCT NĂM HỌC 2013 – 2014
Môn: HÓA HỌC Lớp 12 Cấp THPT ( VÒNG 1 )
Thời gian: 120 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 15/10/2013
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu 1: ( 5,0 điểm )
1 Hợp chất A được tạo bởi hai nguyên tố XaYb, trong đó X chiếm 15,0485% về khối lượng Trong hạt nhân nguyên tử X có Z + 1 = N, còn trong hạt nhân của Y có Z' +1 = N' Biết rằng tổng số proton trong một phân
tử A là 100 và a + b = 6 Tìm công thức phân tử của A?
Hướng dẫn chấm: (3,5điểm)
Theo bài ta có các phương trình đại số:
a(Z+ N)
a(Z+N )+b (Z ' +N ' )=0 ,150485(1) ; Z+1 =N (2); Z' +1 =N' (3); aZ+b.Z'=100 (4); a+b=6 (5)
Thế 2 và 3 vào 1 => 2 aZ+a
2 aZ+a+2 bZ' +b=0 , 150485(6)
Thế 4 vào 6 => 2 aZ+a=31(7)
L p b ng: ậ ả
Kết luận: X là P; Y là Cl; chất A là PCl 5
2 Đồng kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện.
a Tính cạnh của hình lập phương của mạng tinh thể và khoảng cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai nguyên
tử đồng trong mạng, biết nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28A0
b Tính khối lượng riêng của đồng theo g/ cm3 Cho Cu = 64
Hướng dẫn giải: (1,5 điểm)
Theo hình vẽ ta thấy đường chéo mặt bên AC = 4r
của Cu.Mặt khác, AC = a 2 ( a là cạnh hình vuông hay còn
gọi là hằng số mạng) nên a =
AC
2 =
Cu
4 r
2 =
0
4 1,28A
2 = 3,63 Å
* Khoảng cách ngắn nhất của hai tâm giữa hai nguyên tử =
AC
2 = 2,55 Å
* Một tế bào cơ sở của Cu chứa 8
1
8+ 6.
1
2= 4 nguyên tử Cu.
1mol Cu có khối lượng = 64gam, thể tích 1mol =
a 6,023 10
4
(1 Å = 10–8cm) nên d = 23 8 3
64 4 6,023 10 (3,63.10 )
= 8,88 g/cm3
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 71 Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k) Ở 450oC hằng số cân bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5 Ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích
Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 khi áp suất hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm
2 Tính thể tích dung dịch Ba(OH)2 0,01M cần thêm vào 100 ml dung dịch Al2(SO4)3 0,1M để thu được 4,275 gam kết tủa Cho biết: Ba=137; S=32; O=16; Al=27; H=1
Hướng dẫn giải:
1 (2,0 điểm) Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N2 và hiệu suất phản ứng
N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k)
x(1-h) 3x(1-h) 2hx n = x(4-2h)
K P= PNH2 3
P N2 P H32=
(x (4 −2 h)2 xh P)2
(x(4 − 2h) x (1− h) P)(3 x (1− h) x (4 − 2h) P)3
1− h¿2
¿
5,2¿
⇔ 2 h(4 −2 h)¿
(*)
Tại 500 atm, (*) ⇔14 ,1 h2
−28 , 2h+10 ,1=0 với h ≤1
⇒h=0 , 467 , vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7%
Tại 1000 atm, (*) ⇔14 ,1 h2
−28 , 2h+10 ,1=0 với h ≤1
⇒h=0 , 593 , vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3%
2 (3,0 điểm) Theo giả thiết Al3+¿=0 , 02 mol
n¿ và nSO2 −4=0 , 03 mol Gọi x là số mol Ba(OH)2 cần thêm
vào, như vậy Ba2 +¿=x mol
Ba2+ + SO42- BaSO4 (1)
no x (mol) 0,03 (mol)
Al3+ + 3OH- Al(OH)3 (2)
no 0,02 (mol) 2x (mol)
Al(OH)3 + OH- Al(OH)4- (3)
Xét trường hợp chỉ xảy ra phản ứng (1) và (2) Trong trường hợp này Al3+ tham gia phản ứng vừa đủ hoặc
dư : 2 x
3 ≤ 0 , 02⇒ x ≤0 ,03 (mol) , và như vậy Ba2+ phản ứng hết ở phản ứng (1)
Ta có : m(kết tủa) = 233 x +78 2 x
3 =4 , 275 ⇒ x=0 , 015(mol)
Vậy thể tích dung dịch Ba(OH)2 đã sử dụng là 0 , 015 mol
0 ,01 mol / L=1,5 L
Nếu xảy ra các phản ứng (1), (2) và (3) thì x>0 , 03(mol)
⇒mBaSO4=0 , 03 mol ×233 gam/mol=6 , 99 gam>4 , 275 gam (loại)
Câu 3: ( 5,0 điểm )
Hỗn hợp X gồm một kim loại R và muối cacbonat của nó (có tỉ lệ mol tương ứng là 2 : 1) Hòa tan hoàn toàn 68,4 gam hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 dư, thấy thoát ra hỗn hợp khí Y gồm NO (sản phẩm khử duy nhất) và CO2 Hỗn hợp khí Y làm mất màu vừa đủ 420ml dung dịch KMnO4 1M trong H2SO4 loãng Khí còn lại cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy xuất hiện m gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm đi
16,8 gam Xác định công thức công thức muối cacbonat của R và tính thành phần % theo khối lượng mỗi
chất trong hỗn hợp X Cho biết: Ca=40; C=12; O=16; Fe=56; Cu=64; Mg=24; Zn=65
Hướng dẫn giải:
3Rx(CO3)y + (4nx - 2y)H+ + (nx - 2y)NO3 3xRn+ + 3yCO2 + (nx - 2y)NO + (2nx _ y) H2O (1)
(amol)
Trang 83R + 4nH+ + nNO3 3Rn+ + nNO + 2nH2O (2)
(2amol)
10NO + 6MnO4 + 8H+ 10NO3 + 6Mn2+ + 4H2O (3)
CO2 + Ca2+ + 2OH- CaCO3 + H2O (4)
Theo giả thiết: nR: nmuối = 2 : 1 nR = 2a, nRx(CO3)y : amol
nKMnO4 = 0,42.1 = 0,42 mol Từ (3) nNO = 0,7 mol
mddgiảm = mCaCO3 - mCO2 100t - 44t = 56t = 16,8 (g)
nCO2 = t = 16,8/56 = 0,3mol; Từ (1) nCO2 = ay ay = 0,3 (I)
Từ (1) (2) nNO = 3 0,7
2 3
2
a y nx
(II)
MhhX = a(xMR + 60y) + 2aMR = 68,4 (III)
Từ (I) (II) : a = nx 2 n
7 , 2
(I) (III): a = xM R 2M R
4 , 50
(**)
Từ (IV) ta có: MR = 2,7
4 ,
50 n
(Hoặc HS chỉ cần trình bày từ (I) (II) (III) ta có: MR = 2,7
4 ,
50 n
)
Vậy R là Fe
Thế n = 3 vào (*) (IV) a = 3 6
7 , 2
x
(I)a=
2 3
3 , 0 6 3
7 , 2 3 , 0
y x
y
Nên x = 1, y = 1 là nghiệm hợp lý Công thức phân tử của muối là FeCO3
%mFe = 112 :(112+116) = 49,1228% ; %mFeCO3 = 50,8772% ;
Câu 4: ( 5,0 điểm)
Trộn lẫn 7 ml dung dịch NH3 1M và 3 ml dung dịch HCl 1M thu được dung dịch A Thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A thu được dung dịch B Xác định pH của dung dịch A và dung dịch B, biết
KNH3=1,8 10−5
Hướng dẫn giải:
Xét phản ứng của dung dịch NH3 và dung dịch HCl :
NH3 + H+ NH4+
Co 0,7M 0,3M
C 0,3M 0,3M
[C] 0,4M 0 0,3M
Vậy dung dịch A gồm các cấu tử chính là NH3 0,4M, NH4+ 0,3M và Cl-
NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- Kb
Trang 9K=(0,3+x) x
(0,4 − x ) =1,8 10
−5 ⇒ x≈ 2,4 10 −5
Khi thêm 0,001 mol NaOH vào dung dịch A có phản ứng :
NH4+ + OH- NH3 + H2O
Co 0,3M 0,1M 0,4M
C 0,1M 0,1M 0,1M
[C] 0,2M 0 0,5M
Vậy dung dịch B gồm các cấu tử chính là NH3 0,5M, NH4+ 0,2M và Cl-
NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- Kb
K=(0,2+ x) x
(0,5 − x ) =1,8 10
− 5 ⇒ x ≈ 4,5 10 −5
Câu 5: ( 5,0 điểm )
Este A tạo bởi 2 axit cacboxylic X, Y đều mạch hở, không phân nhánh và ancol Z Xà phòng hóa hoàn toàn a gam A bằng 140 ml dung dịch NaOH, để trung hòa NaOH dư sau phản ứng cần dùng 80ml dung dịch HCl 0,25M, thu được dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu được b gam hỗn hợp muối khan M, nung M trong NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu được chất rắn R và hỗn hợp khí K gồm 2 hidrocacbon có tỉ khối so với
O2 là 0,625 Dẫn khí K lội qua dung dịch nước brom dư thấy có 5,376 lít một chất khí thoát ra Cho toàn bộ lượng chất rắn R thu được ở trên tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư, có 8,064 lít khí CO2 thoát ra (Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn, các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn)
1 Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z, A Biết rằng để đốt cháy hoàn toàn 2,76 gam ancol Z cần dùng
2,352 lít O2 (đktc), sau phản ứng khí CO2 và hơi nước tạo thành có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 11: 6
2 Tính giá trị a, b và nồng độ dung dịch NaOH đã dùng trong phản ứng xà phòng hóa ban đầu.
Cho biết: C=12; O=16; H=1; Na=23; Cl=35,5
Hướng dẫn giải:
1 * Xác định công thức phân tử của ancol Z
Khi đốt cháy Z cho
m n
Vậy n H O2 n CO2
=> Z là ancol no, mạch hở: CnH2n+2Ok (k≤n)
CnH2n+2Ok +
3 1 2
n k
O2 → nCO2 + (n+1)H2O
x(mol) →
3 1 2
n k
.x → n.x →(n+1).x
Bài cho n O2
phản ứng = 0,105 mol Ta có
3 ( 1) 4
n x
n
n x
mZ = (14n + 2 + 16k).x = 2,76
n O2
=
3 1 2
n k
.x = 0,105 => (3n + 1 – k).x = 0,21
Thay n = 3 vào ta có
44 16 2,76
3
10 0, 21
k
k k
Vậy Z là C3H8O3
Trang 10CH2OHCHOHCH2OH: Glixerol
Xác định 2 axit X, Y:
Vì khối lượng trung bình K = 32.0,625 = 20, vậy chắc chắn có CH4, khí còn lại là R’H
Cho K qua dung dịch Br2 dư chỉ thu được 1 khí bay ra có số mol bằng 5,376/22,4 = 0,24 mol
Chất rắn R có chứa Na2CO3 do đó phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng dư có phản ứng:
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O
0,36 ← 0,36
n CH4
= 0,24 mol => axit tương ứng X là CH3COOH
CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4
0,24 ← 0,24 ← 0,24 ← 0,24
Chất còn lại: R’(COOH)t có muối R’(COONa)t (t=1 hoặc t = 2)
R’(COONa)t + t.NaOH → t.Na2CO3 + R’H
0,12 → 0,12/t
Ta có: Khối lượng trung bình khí K =
'
0,12 16.0, 24
20 0,12
0, 24
t
R H
M
t t
M R H' t = 20 +8.t; Vì mạch không phân nhánh nên t = 1 hoặc t = 2
t=1 =>M R H' t = 28 => C
2H4 => axit Y: CH2=CH-COOH (0,12 mol)
t = 2 => M R H' t = 36 (loại)
C2H3COONa + NaOH → C2H4 + Na2CO3
0,12 ← 0,12 ← 0,12 ← 0,12
2 Trung hòa NaOH dư sau xà phòng hóa
NaOH + HCl → NaCl + H2O
0,02 0,02 0,02 0,02
Vậy muối M gồm: CH3COONa (0,24 mol)
C2H3COONa (0,12 mol)
NaCl (0,12 mol)
mM = b = 82.0,24 + 94.0,12 + 58,5.0,02 = 32,13 gam
A là: C3H5(OCOCH3)2(OCOC2H3)
nA = 0,12 mol => a = 230.0,12 = 27,6 gam CM NaOH = (0,12.3 +0,02):014=2,7143M Công thức cấu tạo A là:
Câu 6: ( 5,0 điểm )
Dung dịch A gồm CuSO4 và NaCl Điện phân 500 ml dung dịch A với điện cực trơ, màng ngăn xốp bằng dòng điện I=10A Sau 19 phút 18 giây ngừng điện phân được dung dịch B có khối lượng giảm 6,78 gam so với dung dịch A Cho khí H2S từ từ vào dung dịch B được kết tủa, sau khi phản ứng xong được dung dịch C
có thể tích 500 ml, pH =1,0
Tính nồng độ mol của CuSO4 , NaCl trong dung dịch A? Cho Cu=64; Cl=35,5; S=32; O=16; Na=23
CaO, t0
CH2 CH CH2
CH3COO
CH2=CH COO
CH3COO
-CH2 CH CH2
CH3COO CH2=CH COO CH3COO
Trang 11-Khí H2S tạo kết tủa với dung dịch B nên sau khi điện phân còn dư CuSO4.
Phương trình điện phân:
Cu2+ + 2Cl- dp Cu + Cl2 (1)
x 2x x x
Cu2+ + H2O dp Cu + 1/2O2 + 2H+ (2)
y y y/2 2y
Cu2+ + H2S → CuS + 2H+ (3)
Số mol e: n e = It
F = 0,12 (mol)
Cu2+ + 2e → Cu
0,06 0,12 0,06
Số mol Cu2+ đã bị điện phân bằng 0,06 mol
Khối lượng dung dịch giảm trong điện phân là do mất Cu, Cl2 và có thể O2
Giả sử: nếu không xảy ra (2) thì khối lượng dung dịch giảm:
mCu + mCl2 = 64 0,06 + 71.0,06 = 8.1 g > 6.78 g => không phù hợp, vậy phải xảy ra (2) Gọi : n Cu2+ (1) = x; n Cu2+ (2) = y
x + y = 0.06 (a)
m Cu + m Cl2 + m O2 = 6,78 (g)
64( x + y ) + 71x + 32 y/2 = 6,78 (b)
Từ (a),(b) => x = 0.036; y = 0.024
pH = 1,0 => [H+] = 0,1 M ; n H+ = 0,1.0,5 = 0,05 mol
n H+(2) = 2y = 0,048 mol; n H+(3) = 0,05 – 0,048 = 0,002 mol; n Cu2+ (3)= 0,001 mol
[ CuSO4 ]=
0,036 0,024 0,001
0.122
; [ NaCl ] =
0,036.2
0,144 0,5 M