Đề thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Bắc Ninh năm học 2012 – 2013 môn thi: Hóa họcLớp 12thpt40517

UBND TỈNH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2012 – 2013 MƠN THI : HĨA HỌC-LỚP 12-THPT Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 29 tháng năm 2013 =========== Bài (3,0 điểm): Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử NH3, H2S H2O Hãy cho biết a) Tại góc hóa trị phân tử lại khác nhau: Góc (HNH) = 1070, góc (HSH)=920, góc (HOH) = 104,50 Giải thích b) Tại điều kiện thường H2S NH3 chất khí cịn H2O chất lỏng c) Tại H2O có khối lượng riêng lớn 40C P = atm Bài (3,0 điểm): Một dung dịch chứa ion muối vơ cơ, có ion SO42-, tác dụng vừa đủ với Ba(OH)2 đốt nóng cho chất khí, kết tủa X, dung dịch Y Dung dịch Y sau axit hóa HNO3 tạo với AgNO3 kết tủa trắng hóa đen ánh sáng Kết tủa X đem nung đến khối lượng không đổi thu a gam chất rắn Z Giá trị a thay đổi tùy theo lượng Ba(OH)2 dùng: vừa đủ a đạt cực đại, lấy dư a giảm dần đến cực tiểu Khi cho chất rắn Z với giá trị cực đại a=8,51g thấy Z phản ứng hết với 50 ml dung dịch HCl 1,2M lại bã rắn nặng 6,99 gam Hãy lập luận xác định hai muối dung dịch Bài (4,0 điểm): Cho hỗn hợp A gồm ba oxit sắt Fe2O3, Fe3O4 FeO với số mol Lấy m1 gam A cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng cho luồng khí CO qua ống, CO phản ứng hết, tồn khí CO2 khỏi ống hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2 thu m2 gam kết tủa trắng Chất lại ống sứ sau phản ứng có khối lượng 19,20 gam gồm Fe, FeO Fe3O4, cho hỗn hợp tác dụng hết với dung dịch HNO3 dư đun nóng 2,24 lít khí NO (ở đktc) a) Viết phương trình hóa học phản ứng b) Tính khối lượng m1, m2 số mol HNO3 phản ứng Bài (4,0 điểm): Chia 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp X gồm hai anken (phân tử khối 28u) thành hai phần Phần 1: đem đốt cháy hoàn toàn cho sản phẩm cháy qua dung dịch chứa 0,1 mol Ca(OH)2 thu 7,5 gam kết tủa Phần 2: cho tác dụng hồn tồn với nước có xúc tác thu hỗn hợp ancol Đun nóng hỗn hợp ancol với H2SO4 đặc 1400C thời gian thu 1,63 gam hỗn hợp ete Hoá lượng ete thu 0,532lít 136,50C 1,2atm a) Xác định CTCT hai anken tính phần trăm theo khối lượng chất b) Xác định hiệu suất ancol thành ete Bài (3,0 điểm): Hợp chất hữu A chứa C, H, O thuộc loại hợp chất no, mạch hở chứa hai loại nhóm chức Khi thủy phân A mơi trường axit vơ lỗng, thu ba chất hữu B, D, E Biết B, D thuộc loại hợp chất đơn chức, có số nguyên tử cacbon phân tử tác dụng với Na giải phóng H2 Khi đốt cháy hồn tồn B thu khí CO2 nước tích Mặt khác, đốt cháy hồn tồn D thu CO2 H2O có tỉ lệ mol 2:3 Khi cho 1,56 gam E tác dụng hết với dung dịch AgNO3 NH3 dư (hay [Ag(NH3)2]OH) thu 3,24 gam Ag chất hữu F Biết phân tử khối F lớn phân tử khối E 50 (u) Các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất a) Xác định CTCT B, D, E, từ suy cấu tạo A b) Viết phương trình hố học xảy ra? Bài (3,0 điểm): Khi thủy phân khơng hồn tồn loại lông thú, người ta thu oligopeptit X Kết thực nghiệm cho thấy phân tử khối X khơng vượt q 500 (u) Khi thủy phân hồn tồn 814 mg X thu 450mg Gly, 178mg Ala 330mg Phe (axit 2-amino-3-phenylpropanoic) a) Xác định CTPT oligopeptit b) Khi thủy phân khơng hồn tồn X hỗn hợp sản phẩm thấy có đipeptit Gly-Ala, Ala-Gly mà khơng thấy có Phe-Gly Xác định CTCT có X ============== Hết ============== (Đề thi gồm 02 trang) Thí sinh sử dụng bảng HTTH máy tính cầm tay thơng thường ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2012 – 2013 MƠN THI : HĨA HỌC-LỚP 12 Bài (3,0 điểm): Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử NH3, H2S H2O Hãy cho biết a) Tại góc hóa trị phân tử lại khác nhau: Góc (HNH) = 1070, góc (HSH) = 920, góc (HOH) = 104,50 Giải thích b) Tại điều kiện thường H2S NH3 chất khí cịn H2O chất lỏng c) Tại H2O có khối lượng riêng lớn 40C P = atm Ý NỘI DUNG ĐIỂM a Trong phân tử NH3 H2O Nguyên tử N O trạng thái lai hóa sp nên 0,25 góc hóa trị gần với góc 109028’ Nhưng cặp electron tự không tham gia liên kết obitan lai hóa khuếch tán rộng khơng gian so với cặp electron liên kết, nên có tác dụng đẩy mây electron liên kết góc liên kết thực tế lại thua góc lai hóa sp3 Trong phân tử 0,25 NH3 nguyên tử N có cặp electron khơng liên kết, cịn phân tử H2O ngun tử O cịn cặp electron khơng liên kết Vì góc liên kết (HOH) nhỏ góc liên kết (HNH) nhỏ 109028’ 0,25 Trong phân tử H2S S chu kì khả tạo lai hố nên H2S có cấu tạo tương tự H2O S khơng lai hố sp Nguyên tử S bỏ electron độc thân obitan p (px, py) xen phủ với obitan 1s có electron độc thân nguyên tử H tạo liên kết S – H Góc tạo trục 0,25 obitan px py 900 Nhưng tạo liên kết S – H làm tăng mật độ electron khu vực nhân hai nguyên tử S, H Hai cặp electron liên kết đẩy làm cho góc liên kết HSH lớn 900 thực tế 920 b Ở điều kiện thường NH3, H2S chất khí; H2O chất lỏng H2O NH3 0,5 tạo liên kết hidro liên phân tử H2O có khả tạo liên kết hiđro mạnh so với NH3 hidro linh động 0,5 H2S không tạo liên kết hidro liên phân tử, phân tử phân cực nên có nhiệt độ sơi thấp c Có hai lí do: Thứ nhất, nước đá nóng chảy liên kết hiđro bị đứt tạo thành liên hợp phân 0,5 tử đơn giản Suy ra, thể tích nước giảm nên khối lượng riêng tăng dần từ – 40C Thứ hai, từ 40C trở ảnh hưởng nhiệt, khoảng cách phân tử tăng dần làm cho thể tích nước tăng lên làm khối lượng riêng giảm dần Do liên quan hai cách biến đổi thể tích ngược chiều nhau, nên nước có khối lượng riêng 0,5 lớn C Bài (3,0 điểm): Một dung dịch chứa ion muối vơ cơ, có ion SO42-, tác dụng vừa đủ với Ba(OH)2 đốt nóng cho chất khí, kết tủa X, dung dịch Y Dung dịch Y sau axit hóa HNO3 tạo với AgNO3 kết tủa trắng hóa đen ngồi ánh sáng Kết tủa X đem nung a gam chất rắn Z Giá trị a thay đổi tùy theo lượng Ba(OH)2 dùng: vừa đủ a đạt cực đại, lấy dư a giảm dần đến cực tiểu Khi cho chất rắn Z với giá trị cực đại a = 8,51g thấy Z phản ứng hết với 50 ml dung dịch HCl 1,2M lại bã rắn nặng 6,99 gam Hãy lập luật xác định muối dung dịch Ý NỘI DUNG ĐIỂM *) Một dung dịch muối tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 đun nóng cho khí bay khí NH3 Vậy dung dịch muối có ion NH4+ 0,5 NH4+ + OH-   NH3 + H2O Kết tủa X tối thiểu có BaSO4 do: Ba2+ + SO42-  BaSO4 Dung dịch Y sau axit hóa HNO3 tạo với AgNO3 kết tủa trắng ngồi ánh sáng hóa đen AgCl nên dung dịch Y có ion Cl- do: as  AgCl ↓ ; 2AgCl  Ag+ + Cl-   2Ag + Cl2 0,5 + *) Dung dịch đầu chứa ion muối vô là: NH4 , Cl , SO42-, An+ Nếu kết tủa X có BaSO4 thi nung Z BaSO4 không phản ứng với HCl, X phải có thêm kết tủa An+ tạo Đó 0,5 An+ + n OH-   A(OH)n↓ ThuVienDeThi.com t Nung X gồm BaSO4 A(OH)n 2A(OH)n   A2On + n H2O *) Khi dung dịch đầu tác dụng với Ba(OH)2 có trường hợp: - Nếu vừa đủ Z có khối lượng cực đại - Nếu Ba(OH)2 dùng dư Z có khối lượng cực tiểu điều chứng tỏ X 0,5 chất A(OH)n phải tiếp tục tan Ba(OH)2 A(OH)n hiđroxit lưỡng tính 2A(OH)n + (4- n)Ba(OH)2  Ba4-n[A(OH)4]2 Khi Z có khối lượng cực đại tức Z gồm BaSO4 A2On, phản ứng với HCl A2On + 2nHCl   2ACln + n H2O 0,03/n  0,06 Bã rắn lại BaSO4 Khối lượng A2On = (2A + 16n).0,03/n = 8,51 – 6,99 = 1,52 (g) 52 0,5 n  n = 3; A = 52 (thỏa mãn) A Cr, A2On Cr2O3 A= Vậy dung dịch ban đầu gồm ion: NH4+, Cl-, SO42-, Cr3+ 0,25 Hai muối ban đầu NH4Cl Cr2(SO4)3 (NH4)2SO4 CrCl3 0,25 Bài (4,0 điểm): Cho hỗn hợp A gồm ba oxit sắt Fe2O3 , Fe3O4 FeO với số mol Lấy m1 gam A cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng cho luồng khí CO qua ống, CO phản ứng hết, tồn khí CO2 khỏi ống hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH)2 thu m2 gam kết tủa trắng Chất lại ống sứ sau phản ứng có khối lượng 19,20 gam gồm Fe, FeO Fe3O4, cho hỗn hợp tác dụng hết với dung dịch HNO3 đun nóng 2,24 lít khí NO (đktc) a) Viết phương trình hóa học phản ứng b) Tính khối lượng m1, m2 số mol HNO3 phản ứng Ý NỘI DUNG ĐIỂM t0 a CO + 3Fe2O3   2Fe3O4 + CO2 (1) t CO + Fe3O4   3FeO + CO2 (2) t0 CO + FeO   Fe + CO2 (3) Sau phản ứng (1, 2, 3) thu hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4 CO2 + Ba(OH)2   BaCO3 + H2O (4) 3Fe3O4 + 28HNO3   9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O (5) 3FeO + 10HNO3   3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O (6) Fe + 4HNO3   Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (7) Ta có sơ đồ phản ứng sau: b Ba ( OH )2 CO2   BaCO3 (m2 gam)   CO FeO, Fe2 O3 , Fe3O4    Fe(NO3 )3  HNO3 19, g( Fe, FeO, Fe3O4 )   NO  0,5 0,5 Sử dụng phương pháp qui đổi: Coi hỗn hợp (Fe, FeO, Fe3O4) hỗn hợp có (Fe, Fe2O3) Ta có: Số mol Fe = số mol NO = 2,24/22,4 = 0,1 mol 19,  56.0,1  0, 085 (mol) Số mol Fe2O3 = 160 Đặt số mol FeO = số mol Fe2O3 = số mol Fe3O4 = a mol áp dụng định luật bảo tồn ngun tố cho Fe ta có: 0,75 a + 2a + 3a = 0,1 + 0,085.2  a = 0,045 (mol) 0,75 m1 = 0,045 (72 + 232 + 160) = 20,88 gam áp dụng định luật bảo tồn khối lượng ta có: 20,88 + 28.nCO = 19,2 + 44.nCO2  nCO2 = nBaCO3 = 0,105 mol (vì nCO=nCO2) 0,75 m2= mBaCO3 = 0,105.197 = 20,685 gam 0,75 Số mol HNO3 pư = 3.nFe(NO3)3 + nNO = (0,1 + 0,085.2) + 0,1 = 0,91 (mol) Bài (4,0 điểm): Chia 2,24 lít (ở đktc) hỗn hợp X gồm hai anken (phân tử khối 28u) thành hai phần Phần 1: đem đốt cháy hoàn toàn cho sản phẩm cháy qua dung dịch chứa 0,1 mol Ca(OH)2 thu 7,5 gam kết tủa ThuVienDeThi.com Phần 2: cho tác dụng hoàn toàn với nước có xúc tác thu hỗn hợp ancol Đun nóng hỗn hợp ancol với H2SO4 đặc 1400C thời gian thu 1,63 gam hỗn hợp ete Hoá lượng ete thu 0,532lít 136,50C 1,2atm a) Xác định CTCT hai anken tính phần trăm theo khối lượng chất b) Xác định hiệu suất ancol thành ete Ý NỘI DUNG ĐIỂM Công thức chung hỗn hợp hai anken CnH2n với n số nguyên tử C trung bình 3n t0 C n H 2n + O2   nCO2 + nH O (1) Phần 1: Số mol CO2 = 0,05.n > 0,05.2 = 0,1 (mol) Vậy cho CO2 tác dụng với Ca(OH)2 tạo muối CO2 + Ca(OH)2  (1)  CaCO3↓ + H2O 0,1  0,1  0,1 0,25  2Ca(HCO3)2 (2) CO2 + CaCO3 + H2O  0,025  (0,1 – 0,075) Số mol CO2 = 0,05.n = (0,1 + 0,025)  n = 2,5 Vậy hai anken C2H4 C4H8 Vì n = 2,5  số mol C2H4 = 0,0375; số mol C4H8 = 0,0125 (mol) 0,25 Do anken tạo ancol nên chúng CH2=CH2 cis-but-2-en 0,5 CH2=CH2 trans-but-2-en 0,5  % mC2 H4  60% 0,25 0,25 % mC4 H8  40%  Phần 2: H C2H4 + H2O   CH3CH2OH (3) H C4H8 + H2O  C4H9OH (4) Số mol C2H5OH = số mol C2H4 = 0,0375 (mol); Số mol C4H9OH = số mol C4H8 = 0,0125 (mol) H2 SO4 đặc C2H5OC2H5 + H2O (5) 2C2H5OH 140 2C4H9OH H2 SO4 đặc C4H9OC4H9 + H2O (6) 140 0,25 0,25 H2 SO4 đặc C2H5OH + C4H9OH   C2H5OC4H9 + H2O (7) 140 Gọi a, b số mol C2H5OH C4H9OH tham gia phản ứng ete hóa Theo đề bài, theo (5), (6), (7) ta có P.V 0,532.1,2 Số mol ete = số mol H2O =   0,019 (mol) R.T 22, (136,5  273) 273 Số mol ancol phản ứng = 2.số mol ete = 2.0,019 = 0,038 (mol) Khối lượng hỗn hợp ancol phản ứng = mete + mH2O = 1,63 + 0,019.18 = 1,972 (gam) a  b  0,038 a  0,03 Ta có:   46 a  74 b  1,972 b  0,008 Hiệu suất chuyển hóa C2H5OH thành ete = 0,03.100%/0,0375 = 80% Hiệu suất chuyển hóa C4H9OH thành ete = 0,008.100%/0,0125 = 64% 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 Bài (3,0 điểm): Hợp chất hữu A chứa C, H, O thuộc loại hợp chất no, mạch hở chứa hai loại nhóm chức Khi thủy phân A mơi trường axit vơ lỗng, thu ba chất hữu B, D, E Biết B, D thuộc loại hợp chất đơn chức, có số nguyên tử cacbon phân tử tác dụng với Na giải phóng H2 Khi đốt cháy hồn tồn B thu khí CO2 nước tích Mặt khác, đốt cháy hồn tồn D thu CO2 H2O có tỉ lệ mol : ThuVienDeThi.com Khi cho 1,56 gam E tác dụng hết với dung dịch AgNO3 NH3 dư (hay [Ag(NH3)2]OH) thu 3,24 gam Ag chất hữu F Biết phân tử khối F lớn phân tử khối E 50 (u) Các thể tích khí đo điều kiện nhiệt độ áp suất a) Xác định CTCT B, D, E, từ suy cấu tạo A b) Viết phương trình hố học xảy ra? Ý NỘI DUNG ĐIỂM a – Từ pư thủy phân suy A chứa chức este; B axit no mạch hở ancol mạch hở có liên kết đơi đơn chức : CnH2nO2 CnH2nO – Đốt D thu số mol H2O lớn CO2 D pư với Na tạo H2 nên D ancol no, 0,5 mạch hở, đơn chức có số C phân tử : n = 2/(3-2) = Vậy D C2H5OH => B có CTPT C2H4O2 (Loại C2H4O khơng tồn CH2=CH-OH A no) CTCT CH3-COOH 0,5 – Vì nhóm CHO COONH4 phân tử khối tăng 33u, mà 33 < 50 < 33.2 Nên E ngồi nhóm CHO cịn có nhóm COOH(vì COOH COONH4 có độ tăng phân tử khối 17u) 0,5 + Vì A có chức este mà thủy phân tạo CH3-COOH C2H5OH nên E phải có 1,56 nhóm –COOH –OH Có nE = nAg/2 = 0,015 mol ME = =104u Gọi công 0,015 thức E (HO)aR(CHO)-COOH  17a + R = 30  a= 1, R = 13(CH) Vậy E có CTCT : HOOC–CH(OH)–CHO 0,5 – CTCT A : C2H5–OOC–CH(OOC-CH3)–CHO 0,5 b C2H5OOCCH(OCOCH3)CHO +2H2OOHC-CH(OH)COOH+CH3COOH + C2H5OH CH3COOH + Na CH3COONa + 1/2H2 0,5 C2H5OH + Na C2H5ONa + 1/2H2 C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O HOOC-CH(OH)-CHO + 2[Ag(NH3)2]OH HO-CH(COONH4)2 + 2Ag +2NH3 + H2O Bài (3,0 điểm): Khi thủy phân khơng hồn tồn loại lơng thú, người ta thu oligopeptit X Kết thực nghiệm cho thấy phân tử khối X không vượt 500 (đvC) Khi thủy phân hồn tồn 814 mg X thu 450mg Gly, 178mg Ala 330mg Phe (axit 2-amino-3-phenylpropanoic) a) Xác định CTPT oligopeptit b) Khi thủy phân khơng hồn tồn X hỗn hợp sản phẩm thấy có đipeptit Gly-Ala, Ala-Gly mà khơng thấy có Phe-Gly Xác định CTCT có X Ý NỘI DUNG ĐIỂM a Tỉ số mol amino axit thu thủy phân tỉ số mắt xích amino axit phân tử oligopeptit X Ta có: 0,5 450 178 330 Gly : Ala : Phe  : :  :1 :1 75 89 165 Công thức đơn giản oligopeptit X (Gly)3(Ala)(Phe) Công thức phân tử [(Gly)3(Ala)(Phe)]n với M  500u Vì phân tử aminoaxit tách phân tử nước 0,5 (3.75 + 89 + 165 – 4.18).n  500  n = Công thức phân tử oligopeptit (Gly)3(Ala)(Phe) hay C18H25O6N5 0,5 pentapeptit gồm mắt xích glyxin, mắt xích alanin mắt xích phenylalanin b Khi thủy phân phần thấy có Gly-Ala Ala-Gly chứng tỏ mắt xích ala 0,5 mắt xích Gly: Gly- Ala – Gly … Khơng thấy có Phe-Gly chứng tỏ Phe khơng đứng trước Gly Như Phe đứng cuối mạch (amino axit đi) Vậy oligopeptit Gly-Gly-Ala-Gly-Phe 0,5 Gly-Ala-Gly-Gly-Phe 0,5 Chú ý: Nếu thí sinh có cách giải khác, kết cho điểm tối đa tương ứng ThuVienDeThi.com ...HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2012 – 2013 MƠN THI : HĨA HỌC-LỚP 12 Bài (3,0 điểm): Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử NH3, H2S H2O Hãy cho biết a) Tại góc hóa trị phân... nhóm –COOH –OH Có nE = nAg/2 = 0,015 mol ME = =104u Gọi công 0,015 thức E (HO)aR(CHO)-COOH  17a + R = 30  a= 1, R = 13(CH) Vậy E có CTCT : HOOC–CH(OH)–CHO 0,5 – CTCT A : C2H5–OOC–CH(OOC-CH3)–CHO... 0,5 NH4+ + OH-   NH3 + H2O Kết tủa X tối thi? ??u có BaSO4 do: Ba2+ + SO42-  BaSO4 Dung dịch Y sau axit hóa HNO3 tạo với AgNO3 kết tủa trắng ánh sáng hóa đen AgCl nên dung dịch Y có ion Cl- do: