ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NĂM HỌC 2011-2012 MƠN THI: HỐ HỌC LỚP 12 (VỊNG 2) ĐỀ CHÍNH THỨC (Thời gian làm 180 phút không kể thời gian giao đề) UBND TỈNH THÁI NGUYÊN Câu I (3,0 điểm) Viết công thức Liuyt, dự đốn cấu trúc phân tử, góc liên kết phân tử sau: SF2, SF6, S2F4 Phức [Fe(CN)6]4- có lượng tách 394,2 kJ/mol, phức [Fe(H2O)6]2+ có lượng tách 124,2 kJ/mol lượng ghép electron 210,3 kJ/mol a) HÃy vẽ giản đồ lượng hai phức cho biết phøc nµo lµ phøc spin cao, phøc nµo lµ phøc spin thÊp? b) Hái víi sù kÝch thÝch electron tõ t2g đến eg phức [Fe(CN)6]4- hấp thụ ánh sáng cã bíc sãng b»ng bao nhiªu? Câu II (4,0 điểm) a) Từ buta-1,3-đien anhiđrit maleic, viết phương trình hóa học (PTHH) phản ứng tổng hợp axit xiclohexan-1,2-đicacboxylic Mơ tả cấu trúc axit mặt cấu hình liên kết hiđro b) Thay anhiđrit maleic axit xinamic (2 đồng phân cis trans) Hãy viết PTHH phản ứng xảy ghi rõ cấu hình lập thể ca sn phm Cho sơ đồ chuyển hoá sau: X1 (2) X2 (3) (1) axit benzoic (7) (6) X5 X3 X8 (11) (4) (5) X4 X7 (10) (8) cumen (9) X6 Viết PTHH phản ứng theo sơ đồ trên, biết: X1 có thành phần nguyên tố C, H, O; X7 có phản ứng với dung dịch FeCl3 tạo phức màu tím đậm Cõu III (3,0 im) Hai nguyên tố A, B có e cuối ứng với số lượng tử: n=3 l=2 me = -2 n=3 l=1 me = -1 ms = ms = - a) Viết lại cấu hình e A, B ion mà A, B tạo thành b) Xác định vị trí A, B bảng tuần hoàn Có giải thích c) A, B tạo oxit hiđroxit Viết cơng thức phân tử chúng Đối với nguyên tố so sánh tính axit, bazơ hiđroxit có giải thích d) Dự đoán tình trạng lai hóa B oxit Mô tả dạng hình học oxit DeThiMau.vn Trong số phân tử ion: CH2Br2, F-, CH2O, Ca2+, H3As, (C2H5)2O Phân tử ion tạo liên kết hiđro với phân tử nước? Hãy giải thích viết sơ đồ mô tả hình thành liên kết Câu IV (3,0 điểm) X nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hiđro có dạng XH3 Electron cuối nguyên tử X có tổng số lượng tử 4,5 a) Xác định nguyên tố X, viết cấu hình electron nguyên tử b) Ở điều kiện thường XH3 chất khí Viết cơng thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá nguyên tử trung tâm phân tử XH3, oxit bậc cao nhất, hiñroxit bậc cao X c) Cho phản ứng: 2XOCl 2XO Cl2 , 5000C có Kp= 1,63.10-2 Ở trạng thái cân áp suất riêng phần PXOCl =0,643 atm, PXO = 0,238 atm - Tính PCl2 trạng thái cân - Nếu thêm vào bình lượng Cl2 để trạng thái cân áp suất riêng phần XOCl 0,683 atm áp suất riêng phần XO Cl2 bao nhiêu? So sánh độ lớn góc liên kết phân tử PX3 (X: F, Cl, Br, I) Giải thích? Câu V (3,0 điểm) DDT, 666 vµ 2,4D số nông dược đà sử dụng sản xuất nơng nghiệp ViÕt c«ng thøc cÊu tạo chúng, trình bày ứng dụng cho chất nêu tác dụng phụ có hại chất khiến cho việc sử dụng chúng nông dược đà bị hạn chế ngăn cấm Từ metan chất vô cần thiết, viết PTHH ca cỏc phản ứng điều chế DDT 666 Câu VI (4,0 điểm) Hãy so sánh tính axit nhiệt độ nóng chảy o-nitro phenol m-nitro phenol, giải thích Safrol A (C10H10O2) chất lỏng có tính chất sau: khơng tan kiềm, khơng có phản ứng màu với FeCl3, ozon phân có chất khử thu H2C=O B (C9H8O3), B có phản ứng với thuốc thử tollens Oxihóa A KMnO4 cho axit D (M = 166) khơng có phản ứng màu với FeCl3, D tác dụng với dung dịch HI đặc tách H2C=O axit 3,4-đihyđroxybenzoic Xác định cấu trúc A, B, D (Cho H=1; C =12; N=14; O=16; Na=23; Mg=24; P=31; S=32; Cl=35,5; K=39; Fe=56; Cu=64; Br=80; Ag=108.) Ht ( Giám thị không giải thích thêm) Họ tên thí sinh: Sè b¸o danh: DeThiMau.vn UBND TỈNH THÁI NGUYÊN HD CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MƠN THI: HỐ HỌC LỚP 12 (VÒNG 2) (Thời gian làm 180 phút không kể thời gian giao đề) SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ CHÍNH THỨC Nội dung Câu Điểm Viết cơng thức Liuyt, dự đốn cấu trúc phân tử, góc liên kết phân tử sau: SF2, SF6, S2F4: I (3,0) Phân tử Công thức Liuyt SF2 F SF6 F S Trạng thái lai hoá S Hình học phân tử S2F4 F F F F S F F 1,5 F F S’ S F F sp3 sp3d2 S: sp3d (MX4E) S’: sp3 (MX2E2) Chữ V Bát diện Cái bập bênh nối với chữ V F F : S S' F F Góc liên kết < 109o28’ S cịn cặp e khơng liên kết nên ép góc liên kết Góc liên kết vào khoảng 103o 90o - Góc SS’F< 109o28’ S’ cịn cặp e khơng liên kết - Góc FSF lượng ghép electron nên phức có giản đồ lượng sau: eg t2g Trong giản đồ tổng spin S = phức spin thấp Trong phức [Fe(H2O6)]2+ có lượng tách thấp lượng DeThiMau.vn ghép electron nên phức có giản đồ lượng nhưsau: eg t2g Trong giản đồ trªn tỉng spin S = x = vµ lµ phøc spin cao b) hc 6,625.1034 3.108 7 3,034.10 m 3034 A 394, 2.103 E 6,02.1023 2,0 a) Phương trình hóa học phản ứng tổng hợp: CO CO t O + o O CO CO COOH CO O II (4,0) + H2O COOH CO COOH COOH + H2 xt, t o COOH COOH Mơ tả cấu trúc axit đó: - Buta-1,3-đien phản ứng dạng s-cis - Anhiđrit maleic dạng cis sản phẩm có cấu hình giữ nguyên dạng cis COOH H COOH H Biểu diễn liên kết hiđro: DeThiMau.vn C O H H O C H b) Thay anhiđrit maleic axit xinamic: C6H5-CH=CH-COOH C6H5 t + C6H5 H COOH H o COOH C6H5 t + C6H5 H H COOH o HOOC 2,0 PO 2C6H5COOH ắắắ đ (C6H5CO)2O + H2O (C6H5CO)2O + C6H5ONa C6H5COOC6H5 + C6H5COONa t ® C6H5COONa + C6H5ONa + H2O C6H5COOC6H5 + 2NaOH ¾¾ CaO ,t C6H5COONa + NaOH ¾¾¾® C6H6 + Na2CO3 C6H5COONa + HCl C6H5COOH + NaCl AlCl C6H6 + HCOCl ắắắ đ C6H5CHO + HCl 5C6H5CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 5C6H5COOH + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O H ® C6H6CH(CH3)2 C6H6 + CH2 = CH - CH3 ¾¾ 75 C C6H5CH(CH3)2 + O2 ắắắ đ C6H5- C(CH3)2- OOH 100 C , H 10 C6H5- C(CH3)2- OOH + H2O ắắắắ đ C6H5OH + CH3 - CO CH3 11 C6H5ONa + HCl C6H5OH + NaCl o o + o o + a) Cấu hình e của: A : 3d64s2 A2+ : 3d6 A3+ 3d5 => A laø Fe 26 B : 3p B : 3p => B laø S III b) Vị trí A, B BTH (3,0) A thuộc chu kỳ 4, nhóm VIIIB B thuộc chu kỳ 3, nhóm VIA c) A B Công thức oxit FeO, Fe2O3, Fe3O4 SO2, SO3 Công thức hiđroxit: Fe(OH)2, Fe(OH)3 H2SO3, H2SO4 Tính bazơ Fe(OH)2 > Fe(OH)3 Tính axit H2SO4 > H2SO3 DeThiMau.vn 1,5 d) O S sp2 S O O sp2 O O Tam giác góc 1,5 Liên kết hiđro hình thành nguyên tử hiđro linh động phân tử với nguyên tử có độ âm điện lớn có dư cặp e tự tiểu phân Do phân tử ion sau có khả tạo liên kết hiđro với phân tử nước (là phân tử có nguyên tử hiđro linh động) là: + :F : F- , CH2O , (C2H5)2O - H O H C2H5 - O: - H O C2H5 H a) Với hợp chất hidro có dạng XH3 nên X thuộc nhóm IIIA nhóm VA TH1: X thuộc nhóm IIIA, ta có phân bố e theo obitan: Vậy e cuối có: l=1, m=-1, ms = +1/2 ; IV mà n + l + m + ms = 4,5 → n = (3,0) Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 (Ga) TH2: X thuộc nhóm VA, ta có phân bố e theo obitan: Vậy e cuối có: l=1, m= 1, ms = +1/2; mà n + l + m + ms = 4,5 → n = Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p3 (N) b) Ở đk thường XH3 chất khí nên nguyên tố phù hợp Nitơ Công thức cấu tạo hợp chất: DeThiMau.vn 2,0 + Hợp chất với hiđro: N H H H Nguyên tử N có trạng thái lai hóa sp3 + Oxit cao nhất: O O N O N O O Nguyên tử N trạng thái lai hóa sp2 + Hiđroxit với hóa trị cao nhất: O H O N O Nguyên tử N trạng thái lai hóa sp2 c) Phương trình phản ứng: 2NOCl 2NO + Cl2 Áp suất cân bằng: 0,643 Ta có: Kp = NO P PCl2 NOCl P 0,238 Kp = 1,63.10-2 (5000C) ? = 1,63.10-2 → PCl = 0,119 atm Sau thêm Cl2 , áp suất cân NOCl : PNOCl = 0,683 atm , tăng 0,04 atm → PNO = 0,238 – 0,004 = 0,198 atm → PCl 2 0,683 = 1,63.10-2 = 0,194 atm , 198 Độ lớn góc liên kết XPX phân tử PX3 biến đổi sau: PF3 > PCl3 > PBr3 > PI3 Giải thích: bán kính nguyên tử tăng dần từ F → I đồng thời độ âm điện giảm dần nên tương tác đẩy nguyên tử halogen phân tử PX3 giảm dần từ PF3 → PI3 Nên PF3 có góc liên kết lớn nhất, PI3 có liên kết bé Số đo góc: PF3 PCl3 PBr3 PI3 1040 1020 1000 960 DeThiMau.vn 1,0 Công thức cấu tạo loại nông dược : V (3,0) DDT 666 CH Cl Cl C 1,5 Cl H Cl H Cl Cl Cl H Cl H Cl Cl 2,4 D H Cl O CH2 COOH Cl Cl H øng dơng: - DDT: DiƯt trõ kiÕn, c¸c loại côn trùng phá hoại mùa màng - 666 : Diệt loại sâu bọ phá hoại mùa màng - 2,4 D: Diệt cỏ dại Có hại : Clo chất đc tích tụ thể sinh vật Các phương trình phản ứng điều chế (6) 1,5 C6H6Cl6 C6H6 (CTCT) C6H5Cl CH4 CH CH (2) (3) (1) DDT (7) (4) VI (4,0) CH3-CHO CH3-CHO (5) Nhóm -NO2 hút e o, p lớn vị trí m liên kết O - H phân cực mạnh nên tính axit o- nitro phenol mạnh O- nitro phenol có nhiệt độ nóng chảy thấp m- nitro phenol phân tử o- nitro phênol có tạo liên kết H2 nội phân tử H O O N=O Trong phân tử m- nitro phenol có liên kết H2 liên phân tử làm phân tử bị giữ lại với bền chặt …H - O … H -O … NO2 t 0onitro phenol thấp t 0m nitro phenol DeThiMau.vn NO2 2,0 Chất A có độ chưa no bậc 6, bốn cho vịng benzen - Vì A không tan NaOH cho màu với FeCl3 nên A phenol - A bị ozon phân hình thành H2C=O chứng tỏ có mạch nhánh với nhóm (=CH2) cuối mạch B andehyt nên có nhóm -CH=CH2 (liên kết đôi độ chưa no thứ 5) - Axit D monocacboxylic có M=166 có mạch nhánh đính vào nhân Hai ngtử Oxi vòng khác (với độ chưa no thứ 6) ngưng tụ với benzen ( điều xác định phản ứng với HI cho H2C=O axit 3,4-đihyđroxybenzoic Vịng ngưng tụ axetan bền Cơng thức D C8H6O4 - Vịng benzen vịng axetan có 7C mạnh nhánh có 3C Vậy cấu trúc A, B, C là: CH2CH=CH2 CH2CHO O O CH2 (A) O O CH2 (B) 2,0 COOH O O CH2 (D) Viết PTHH phản ứng để chứng minh Chú ý: Thí sinh giải toán theo cách khác lập luận tìm kết vÉn cho ®iĨm tèi ®a DeThiMau.vn ... DeThiMau.vn UBND TỈNH THÁI NGUYÊN HD CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2011- 2 012 MƠN THI: HỐ HỌC LỚP 12 (VỊNG 2) (Thời gian làm 180 phút không kể thời gian giao đề) SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ... cấu trúc A, B, D (Cho H=1; C =12; N=14; O=16; Na=23; Mg=24; P=31; S=32; Cl=35,5; K=39; Fe=56; Cu=64; Br=80; Ag=108.) Ht ( Giám thị không giải thích thêm) Họ tên thí sinh: ... COOH O O CH2 (D) Viết PTHH phản ứng để chứng minh Chú ý: ThÝ sinh cã thĨ gi¶i toán theo cách khác lập luận tìm kết cho điểm tối đa DeThiMau.vn