Đề Thi Chọn Đội Tuyển Học Sinh Giỏi Đắk Lắk Hoá Học Lớp 12 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI ĐẮK LẮK DỰ THI QUỐC GIA NĂM HỌC 2010 2011 MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề này có 2 trang) Ngày thi 30112010 Câu 1 (2,0 điểm) 1 Nêu phương pháp hóa học để tách ion Be2+ ra khỏi ion Al3+ trong dung dịch muối nitrat của chúng Nêu cơ sở khoa học của phương pháp tách đã dùng 2 Nguyên tố X (có nhiều dạng thù hình) có.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẮK LẮK ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI DỰ THI QUỐC GIA NĂM HỌC 2010-2011 MƠN HỐ HỌC LỚP 12 – THPT Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề có trang) Ngày thi: 30/11/2010 Câu 1: (2,0 điểm) Nêu phương pháp hóa học để tách ion Be2+ khỏi ion Al3+ dung dịch muối nitrat chúng Nêu sở khoa học phương pháp tách dùng Ngun tố X (có nhiều dạng thù hình) có anion chứa oxi đóng vai trị quan trọng nhiễm nước Độ âm điện nhỏ oxi Nó tạo hợp chất phân tử với halogen Ngồi hai oxit đơn phân tử cịn có oxit cao phân tử X có vai trị quan trọng sinh hóa Mỗi obitan p hóa trị có electron X nguyên tố nào? Viết công thức cấu tạo axit có chứa oxi có X Câu 2: (3,0 điểm) Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl5 bị phân li theo phương trình PCl5 (k) PCl3 (k) + Cl2 (k) Cho m gam PCl5 vào bình kín dung tích khơng đổi V lít, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy phản ứng phân li PCl5 Sau đạt tới cân áp suất khí bình p Hãy thiết lập biểu thức Kp theo độ phân li áp suất p Thiết lập biểu thức Kc theo , m, V Trong thí nghiệm thực nhiệt độ T1 người ta cho 83,4 gam PCl5 vào bình kín dung tích khơng đổi V1 lít Sau đạt tới cân đo áp suất 2,70 atm Hỗn hợp khí bình có tỉ khối so với hiđro 69,5 Tính Kp Trong thí nghiệm giữ nguyên lượng PCl5 nhiệt độ thí nghiệm thay bình có dung tích khơng đổi V2 lít đo áp suất cân 0,5 atm Tính tỉ số V2 V1 Câu 3: (2,0 điểm) Cần lít dung dịch CuSO4 0,01M có pH = 2,0 để mạ điện: a Tại dung dịch cần pH thấp b Trong phịng thí nghiệm có muối CuSO4.5H2O, nước ngun chất, H2SO4 98% (D = 1,84 g/ml) Hãy trình bày cách chuẩn bị dung dịch (bỏ qua chất phụ) Có vật cần mạ, đồng, dung dịch vừa chuẩn bị nguồn điện thích hợp: a Hãy trình bày sơ đồ hệ thống để thực mạ điện (có vẽ hình) Viết phương trình phản ứng xảy điện cực b Tính thời gian thực mạ điện biết: I = 0,5 Ampe; lớp mạ có diện tích 10 cm2, bề dày 0,17 mm; khối lượng riêng đồng 8,98 g/cm3; hiệu suất điện phân đạt 80% Câu 4: (2,0 điểm) Tính nồng độ ban đầu HSO4-, biết đo sức điện động pin : Pt I 0,1 M , I 3 0,02 M MnO4- 0,05M, Mn2+ 0,01M, HSO4- CM Pt Ở 250C giá trị 0,824 V Cho EMnO / Mn2 1,51V EI0 / I 0,5355V , pK a2 H SO4 1,99 Câu 5: (2,0 điểm) Tính pH bắt đầu kết tủa, kết tủa 99% kết tủa hoàn toàn ion Fe2+ dạng Fe(OH)2 từ dung dịch Fe(ClO4)2 0,001 M Cho * FeOH = 10-5,92 ; TFe ( OH ) = 10-15,1 DeThiMau.vn Câu 6: (3,0 điểm) 3-metylbut-1-en tác dụng với axit clohidric tạo sản phẩm, có A 2-clo-3metylbutan B 2-clo-2-metylbutan Bằng chế phản ứng, giải thích tạo thành hai sản phẩm A B 2-metylbut-2-en phản ứng với axit clohidric Trình bày chế phản ứng, cho biết sản phẩm giải thích Trong phản ứng clo hoá nhờ chất xúc tác FeCl3 , khả phản ứng tương đối vị trí khác phân tử biphenyl benzen sau: 250 250 790 790 250 250 1 1 a Trình bày chế phản ứng clo hoá biphenyl theo hướng ưu tiên b Tốc độ monoclo hoá biphenyl benzen lần? c Trong phản ứng clo hoá biphenyl thu 100 gam 2-clobiphenyl, thu gam 4-clobiphenyl? Câu 7: (3,0 điểm) Thủy phân hoàn toàn mol polipeptit X cho ta mol Ala, mol Glu, mol Lys, mol His Nếu cho X tác dụng với 2,4-đinitroflobenzen (ArF) thủy phân thu Ala, Glu, Lys hợp chất: CH2-CH-COOH N NH-Ar N H Nếu thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptiđaza thu Lys tetrapeptit Ngồi thủy phân khơng hồn tồn X thu đipeptit Ala-Glu, Ala-Ala, His-Ala Cho biết trật tự xếp mạch polipeptit X Sắp xếp amino axit theo thứ tự tăng dần pHI, biết giá trị pHI 3,22; 6,00; 7,59; 9,74 Giải thích Viết công thức cấu tạo dạng tồn chủ yếu amino axit pH = pH = 13 Dưới tác dụng enzim thích hợp amino axit bị đecacboxyl hóa Viết công thức cấu tạo sản phẩm đecacboxyl hóa Ala, His So sánh tính bazơ ngun tử nitơ phân tử hai sản phẩm Giải thích Câu 8: (3,0 điểm) A D-anđopentozơ chuyển hóa thành chất theo sơ đồ: A HNO 3 B (C5H8O7) không quang hoạt Khử H 2O HCN 2O A A1 H A2 A3 C (C6H12O6) + D (C6H12O6) HNO C E (C6H10O8) quang hoạt D HNO 3 F (C6H10O8) không quang hoạt Hãy xác định cơng thức cấu trúc cấu hình A, A1, A2, A3, B, C, D, E, F Cho: C = 12; H = 1; O = 16; N = 14; Cl = 35,5; I = 127; P = 31; S = 32; Ag = 108; Ca = 40; Mg = 24; Zn = 65; Cu = 64; Fe = 56 HẾT - Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Giám thị khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh………………… .………………… Số báo danh………… DeThiMau.vn HƯỚNG DẪN ĐÁP ÁN NỘI DUNG Câu 1: (2,0điểm) Cho Na2CO3 đến dư vào dung dịch Al3+ tách dạng Al(OH)3 Be2+ lại dạng [Be(CO3)2]2- Hòa tan Al(OH)3 vào HNO3 lấy lại Al3+ Axit hóa dd [Be(CO3)2]2- lấy lại Be2+ Al3+ + 3CO32- + 3H2O Al(OH)3 + 3CO2 Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O Be2+ + 2CO32- [Be(CO3)2]2[Be(CO3)2]2- + 4H+ Be2+ + 2CO2 + 2H2O Cơ sở phương pháp là: ion Be2+ có bán kính nhỏ nên có khả tạo phức với ion CO32-, ion Al3+ khả Từ kiện dễ dàng suy X photpho Các axit có chứa oxi X có: OH OH OH OH OH O P H H P H O OH O P OH HO P O O O OH P O P OH OH O ĐIỂM 0,75 0,25 1,0 Câu 2: (3,0 điểm) Thiết lập biểu thức cho Kp, Kc PCl5 (k) PCl3 (k) + Cl2 (k) ban đầu a mol cân ax x x (mol) Tổng số mol khí lúc cân bằng: a + x = n x = ; Khối lượng mol: M PCl5 = 208,5 (g/mol) a M PCl3 = 137,5 (g/mol) M Cl = 71 (g/mol) M PCl3 m = a mol PCl5 ban đầu 208,5 Tính Kp: Áp suất riêng phần lúc cân khí: ax x p p pPCl5 pPCl3 pPCl ax ax x p)2 pCl2 pPCl (a x) x2 a x) p2 Kp ax ( ) ( ) pPCl5 a x a x p ( ) p ax x2 2 2 x p x a Kp p; Kp p p a x2 (a x) (a x) a x 1 a2 a2 Tính Kc: a (1 ) a PCl5 = ; PCl3 = Cl2 = V V ( DeThiMau.vn 1,0 [PCl ][Cl ] (a) V a m Kc = = [PCl ] a (1 ) V(1 ) 208,5V(1 ) V2 Hoặc: Kp = Kc (RT) Kp = Kc (RT) Kp = K C khí = 0,5 pV = nRT = (a + x) RT RT = pV pV a x a (1 ) pV pV 2 p = KC ax ax 1 Thay x = a pV 2 a (1 ) p = K K C C a (1 ) V 1 2 1 2 KC Thí nghiệm 1: nPCl5ban dau a a (1 ) a m V (1 )(1 ) V (1 ) 208,5V (1 ) 83, 0, 40 mol 208,5 M hỗn hợp cân bằng: 69,5 2,0 = 139,0 g/mol Tổng số mol khí lúc cân bằng: n1 = a (1 + 1) = 83,4:139,0 = 0,60mol n1 = a (1 + 1) = 0,400 (1 + 1) = 0,600 1 = 0,500 0,5 2, 0,90 2 Tìm Kp nhiệt độ T1: Kp p 1 (0,5) 2 Thí nghiệm 2: - Giữ nguyên nhiệt độ Kp không đổi - Giữ nguyên số mol PCl5 ban đầu: a = 0,40mol - áp suất cân p2 = 0,50 atm Ta có 0,5 0,25 22 22 p = Kp = 0,50 = 0,90 22 = 0,64286 22 22 2 = 0,802 Tổng số mol khí lúc cân bằng: n2 = 0,400.(1+ 2) 0,721 (mol) Thể tích bình TN 2: V2 = n RT n RT so với V1 = p2 p1 V2 n2 p1 0, 721.2, 6, 489 lần V1 n1 p2 0, 6.0,5 Câu 3: (2,0 điểm) 1/ a) Theo định nghĩa: pH = -lg[H+] Từ pH = CH+ = 10-2M Vậy dung dịch có nồng độ axit lớn để tránh thuỷ phân muối CuSO4 b) CuSO4.5H2O ứng với 0,02 mol gam (0,02.250) H2SO4 để đảm bảo lít CuSO4 có pH = 0,55 ml 98% (d = 1,84) Cách pha: + Lấy bình có vạch chuẩn lít, cho vào lít H2O cất + Thêm vào bình 0,55 ml H2SO4 98% (d = 1,84) lắc + Thêm tiếp gam CuSO4.5H2O lắc cho tan hết + Thêm tiếp nước cất cho vạch lít lắc 0,75 0,5 0,5 DeThiMau.vn (+) 2/ a) Cách lắp thiết bị: A: anốt (bản Cu) C: catốt (vật cần mạ) K: khuấy N: nguồn điện D: dung dịch vừa pha chế N (–) D A K C 0,5 Dưới tác dụng dòng điện xảy phản ứng + anốt: có hồ tan Cu - 2e Cu2+ + catốt: có kết tủa Cu2+ + 2e Cu b)Thể tích lớp mạ V = s.l = 10.0,017 = 0,17cm3 Khối lượng Cu cần: m = 8,98.0,17 = 1,5226 g 96500 m n Thời gian mạ: theo lý thuyết = = 9207,306(s) A I Với hiệu suất = 80% t = 9207,306/ 0,8 = 11509,133(s) hay 11 phút 49,13giây 0,5 Câu 4: (2,0 điểm) Ở điện cực phải Ở điện cực trái MnO4- + 8H+ +5e Mn2+ + 4H2O 3I- I3- + 2e Ephải = EMnO / Mn 2 0, 0592 MnO4 H 0, 0592 0, 05 H lg lg 1,51 5 0, 01 Mn 2 0, 0592 I 0, 0592 0, 02 lg 0,5355 lg 0,574 Etrái = E 2 (0,1)3 I 0, 0592 lg(5 H ) 0,574 Sđđ = Ephải - Etrái hay 0,824 = 1,51 h H 0, 054 M I 3 / I HSO4 C h Mặt khác từ cân bằng: H SO42 h K a 101,99 1,0 h h2 h2 Ka C h Ch Ka thay h , K a C 0,339 M Câu 5: (2,0 điểm) Fe2+ + H2O FeOH+ + Fe2+ + 2OH Fe(OH)2 Điều kiện để bắt đầu kết tủa Fe(OH)2: Ks C 'OH C’ tính từ (1) CF' e2+ Fe2+ + C: 0,001 C’ 0,001- x H2O FeOH+ x + H+ H+ 1,0 * FeOH = 10-5,92 (1) Ks-1 Fe(OH)2 = 1015,1 * FeOH = 10-5,92 x DeThiMau.vn (1) (2) x2 105,92 x 3, 4.105 C ' 0, 001 x 9, 66.104 M 0, 001 x Vậy điều kiện để bắt đầu kết tủa Fe(OH)2 là: COH b Để kết tủa 99% lượng Fe2+ 0,5 1015,1 106,04 pH 7,96 4 9, 66.10 0,5 CF' e2+ 0, 001.1% 1, 0.105 M COH 1015,1 105,05 pH 8,95 5 1, 0.10 0,5 c Để kết tủa hoàn toàn lượng Fe2+ 1015,1 104,55 pH 9, 45 6 10 CF' e2+ 1, 0.106 M COH Câu 6: (3,0 điểm) 0,5 CH3 + CH3-CH-CH2-CH2 (I) CH3 H CH3-CH-CH=CH2 + CH3 CH3 chun vÞ CH3-CH-CH-CH3 (II) + Cl CH3 CH3-C-CH2-CH3 (III) + ClCH3 CH3-CH-CH-CH3 CH3-C-CH2-CH3 Cl 2-Clo-3-metylbutan Cl 2-Clo-2-metylbutan 0,5 Do cacbocation bậc hai (II) có khả chuyển vị hiđrua tạo thành cacbocation bậc ba (III) nên tạo thành hai sản phẩm A, B CH3 CH3 CH3-C=CH-CH3 H CH3-C-CH2-CH3 + + (I) CH3 CH3-C-CH2-CH3 Cl CH3 CH3-C-CH-CH3 H + Cl- (II) Cl- 2-Clo-2-metylbutan CH3 CH3-CH-CH-CH3 Cl 2-Clo-3-metylbutan 0,5 2-Clo-2-metylbutan sản phẩm Do cacbocation bậc ba (I) bền cacbocation bậc hai (II), mặt khác cacbocation bậc hai (II) có khả chuyển vị hiđrua tạo thành cacbocation bậc ba (I) nên sản phẩm 2-clo-2-metylbutan sản phẩm a) Cơ chế SE2 , ưu tiên vào vị trí cacbon số Cl2 + FeCl3 Cl+FeCl4+ b k biphenyl k benzen = Cl+ chËm H + Cl nhanh -H + 0,5 Cl 0,5 (250.4) (790.2) 430 1.6 DeThiMau.vn Tốc độ monoclo hoá biphenyl benzen 430 lần c) Đặt x số gam 4-clobiphenyl, ta có: x 790.2 x 158 gam 100 250.4 0,5 Câu 7: (3,0 điểm) Thủy phân hoàn toàn mol polipeptit X cho ta mol Ala, mol Glu, mol Lys, mol His nên X pentapeptit Từ phản ứng X với ArF amino axit đầu N X His Từ sản phẩm thủy phân X nhờ enzim cacboxipeptiđaza amino axit đầu C X Lys Thủy phân không hoàn toàn X thu đipeptit Ala-Glu, Ala-Ala, His-Ala trật tự xếp amino axit X là: His-Ala-Ala-Glu-Lys CH3-CH(NH2)-COOH (Ala); HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH (Glu); H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH (Lys); CH2-CH-COOH N (His) NH2 N H Thứ tự tăng dần pHI Glu (3,22) < Ala (6,00) < His (7,59) < Lys (9,74) Giải thích: pHI phụ thuộc vào số nhóm COOH NH2 Càng nhiều nhóm COOH pHI nhỏ, nhiều nhóm NH2 pHI lớn pHI(His) > pHI(Ala) His có dị vịng chứa ngun tử N tâm bazơ pH = pH = 13 CH3-CH-COOH Ala: CH3-CH-COO + Glu: NH3 + N H N CH2-CH-COOH + NH3 N H H3N-(CH2)4-CH-COOH + CH2-CH-COO NH2 H2N-(CH2)4-CH-COO NH3 CH3-CH-COOH NH2 N H - - NH2 enzim - CO2 (a) CH3-CH2-NH2 enzim N 0,5 0,25 NH2 NH3 + Lys: 0,75 - OOC-(CH ) -CH-COO 2 HOOC-(CH2)2-CH-COOH H N 0,75 NH2 + His: 0,5 CH2-CH-COOH - CO2 NH2 (b) CH2-CH2-NH2 (c) N N (d) H Tính bazơ giảm dần: N(a) > N(b) > N(c) > N(d) Giải thích: Mật độ e N(a) > N(b) liên kết với gốc C2H5 đẩy e, N(b) ảnh hưởng gốc dị vòng hút e Mật độ e N(c) < N(b) N(c) trạng thái lai hóa sp2 nên có độ âm điện lớn N(b) lai hóa sp3 Mặt khác, N(c) liên kết với C(sp2), N(b) liên kết với C(sp3) (khả hút e C(sp2) mạnh C(sp3)) DeThiMau.vn 0,25 N(d) khơng có tính bazơ khơng cịn cặp e tự (cặp e tham gia hệ liên hợp n-) Câu 7: (3,0 điểm) 0,5 HOCH2(CHOH)3CHO HNO 3 HOOC(CHOH)3COOH (B) Tổng hợp Kaliani: CHO CHOH HCN CHOH CHOH C O COOH C N HOH CHOH CHOH CHOH CHOH CHOH -HOH Khử CHOH CHO * CHOH CHOH CHOH O CH 3,0 CHOH (C, D) Nhờ trình tổng hợp có thêm C bất đối OH Mặt khác B khơng quang Vì A D-anđopentozơ nên cấu hình nguyên tử C4 là: H hoạt nên phải có mặt phẳng đối xứng phân tử, C phải phía với C4 Vậy B là: COOH COOH H OH H OH H OH COOH H HO H OH H OH COOH 2 Cấu hình C2 (C* tạo thành) E F là: H OH HO H Cấu hình nguyên tử C* khác E F A B F không quang hoạt nên F phải là: COOH CHO COOH CHO CHO 2 2 HO H H OH H OH H OH H OH 3 3 H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH H OH 5 5 H OH H OH H OH COOH CH2OH CH OH COOH CH OH 2 (F) (D) C N H OH H OH H OH CH2OH (A1) Tìm chất cho 1/3 điểm (A) H H H H (B) COOH OH OH OH OH CH2OH (A2) (C) C=O H OH H OH O H H OH CH2OH (A3) DeThiMau.vn COOH HO H H OH H OH H OH COOH (E) ... C (C6H12O6) + D (C6H12O6) HNO C E (C6H10O8) quang hoạt D HNO 3 F (C6H10O8) không quang hoạt Hãy xác định cơng thức cấu trúc cấu hình A, A1, A2, A3, B, C, D, E, F Cho: C = 12; H =... = 35,5; I = 127 ; P = 31; S = 32; Ag = 108; Ca = 40; Mg = 24; Zn = 65; Cu = 64; Fe = 56 HẾT - Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Giám thị khơng giải thích thêm Họ tên thí sinh? ??………………... thích Trong phản ứng clo hoá nhờ chất xúc tác FeCl3 , khả phản ứng tương đối vị trí khác phân tử biphenyl benzen sau: 250 250 790 790 250 250 1 1 a Trình bày chế phản ứng clo hoá biphenyl theo hướng