HDC HOA HOC 11

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XIII, NĂM 2022 ĐỀ THI MƠN: HĨA HỌC - LỚP 11 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 14/7/2022 (Đề thi gồm 06 trang) Câu (2,0 điểm) 1.1 Vĩnh Phúc 1.1 Người ta nghiên cứu phản ứng thủy phân saccarozơ (S) dung dịch đệm có pH = pH=3,8  Glucozơ (G) + Fructozơ (F) Saccarozơ (S)  Kết theo dõi nồng độ S theo thời gian sau: - Tại pH = t (phút) 100 250 500 750 1000 [S] (mol/L) 0,400 0,348 0,283 0,200 0,139 0,100 - Tại pH = 3,8 t (phút) [S] (mol/L) 0,380 31,2 0,190 62,4 0,095 93,6 0,0475 a Hãy cho biết bậc phản ứng tính số tốc độ k (tại pH=5) k’ (tại pH=3,8) phản ứng b Từ kết cho biết ngồi saccarozơ (S) cịn có chất có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng cho biết bậc riêng phần chất 1.2 Tuyên Quang Propan-2-ol (A) phân hủy bề mặt xúc tác V2O5 tạo ba sản phẩm (B), (C), (D) Các phản ứng phân hủy theo định luật động học bậc Nghiên cứu phản ứng 590K, sau thời gian phản ứng giây, nồng độ chất đo sau: [A] = 28,2 mmol.L-1, [B] = 7,8 mmol.L-1, [C] = 8,3 mmol.L-1, [D] = 1,8 mmol.L-1 a) Xác định nồng độ ban đầu [A]0 propan-2-ol b) Hằng số tốc độ k quan sát việc tiêu thụ [A], kết ba phản ứng xảy đồng thời: A → B + C + D; d[A]/dt = -k[A] Tính giá trị số tốc độ k c) Tính giá trị số tốc độ k1, k2 k3 Câu (2,0 điểm) 2.1 Lào Cai Trộn 10,0 mL dung dịch gồm CH 3COOH 2,00 M CH3COONa 2,00 M với 5,0 mL dung dịch FeCl3 4.10-3 M 5,0 mL dung dịch NaF 1,00 M thu dung dịch A Có kết tủa Fe(OH)3 xuất dung dịch A hay khơng? Tính nồng độ cân cấu tử dung dịch A Cho biết: lgβ1 (FeF2+) = 5,72, lgβ2 (FeF2+) = 10,18; lgβ3 (FeF3) = 13,4; * β (FeOH2+) = 10-2,17; pKs (Fe(OH)3) = 37; lgβ1 (Fe(CH3COO)2+) = 3,38; lgβ2 (Fe(CH3COO)2+) = 6,48 pKa (HF) = 3,17; pKa (CH3COOH) = 4,76 2.2 Biên Hòa-Hà Nam Pin nhiên liệu nghiên cứu rộng rãi nhằm thay nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt Trong pin nhiên liệu, dòng điện tạo phản ứng oxi hóa nhiên liệu (hydro, cacbon monoxit, metanol, etanol, …) oxi không khí Pin sử dụng nhiên liệu lỏng metanol, etanol đặc biệt quan tâm có nguồn nhiêu liệu sinh học dồi pin hoạt động nhiệt độ thường Cấu tạo pin etanol-oxi sau: (–) Hợp kim Pt/Ru|C2H5OH(l), KOH (dd)| màng khuếch tán ion| KOH(dd), O 2(k)| Hợp kim Pt/Ru (+) Trong C2H5OH bị oxi hóa thành CO2 H2O a Viết bán phản ứng xảy điện cực phản ứng xảy pin hoạt động Tính sức điện động chuẩn pin 298 K Cho số Faraday F = 96485 C.mol-1 b Một bóng đèn LED có cơng suất 1,5 W thắp sáng pin nhiên liệu etanol-oxi Tính thời gian (theo giờ) bóng đèn thắp sáng liên tục sử dụng 20,0 gam etanol làm nhiên liệu Biết hiệu suất trình oxi hóa etanol anot 40,0% Cho biết:  f Ho298 So298 (kJmol-1) (JK-1mol-1) O2(k) 205,14 H2O(l) –285,83 69,91 C2H5OH(l) –277,69 160,70 CO2(k) –393,51 213,74 Câu (2,0 điểm) 3.1 Nguyễn Trãi-Hải Dương Ở dạng khí, phân tử Br2(k) ngun tử Br(k) có tính chất nhiệt động sau đây: Chất S0 (J.mol-1.K-1) H0 (kJ.mol-1) Br2 (k) 30,9 245,4 Br (k) 111,9 175,0 a Có nguyên tử Br (k) trạng thái cân bình chứa 1,00 L chứa Br2 0,100 bar, 298 K? b Áp suất brom lỏng 298 K 0,283 bar Tính entropy S° tuyệt đối Br2(l) 3.2 Bắc Ninh Sau chu trình hoạt động thiết bị làm ấm: Ở thời điểm đầu chu trình, chất làm lạnh điflometan dạng lỏng (chất A) thiết bị bay nhiệt độ thấp chút so với nhiệt độ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp bên ngồi Do truyền nhiệt từ nước, A bị bay Ở dạng hơi, A nạp vào máy nén, thiết bị nén đoạn nhiệt khí A đến áp suất cao, nhiệt độ khí A tăng lên khoảng 60oC Khí A cho tiếp xúc với chất làm lạnh hệ thống sưởi ấm, làm lạnh ngưng tụ từ từ Sau đó, A lỏng trạng thái nén dẫn qua ống hẹp (van tiết lưu), áp suất giảm ban đầu A lỏng làm lạnh sâu (nhiệt độ giảm ban đầu) Giai đoạn khép kín, lượng khơng cung cấp vào Sau đó, chu trình lặp lại Nguồn lượng cung cấp cho trình vận hành máy nén khí A có cơng thức CH2F2, có nhiệt độ sơi atm -51,801 oC, nhiệt hóa 19,826 kJ.mol-1, CP,A khí = 65,86 J.mol-1.K-1 Giả sử A khí lí tưởng a Tính nhiệt độ sơi A áp suất atm 25 atm b Nếu nén đoạn nhiệt thuận nghịch khí A từ 0oC; 5atm đến 25 atm nhiệt độ khí sau nén bao nhiêu? Tính cơng q trình Câu (2,0 điểm) 4.1 Lê Hồng Phong- Nam Định 4.1 Đầu đánh lửa que diêm chứa hỗn hợp photpho sesquisunfua P 4S3 kali clorat KClO3 Khi que diêm quẹt ngang qua bề mặt ghồ ghề, nhiệt sinh ma sát đủ để đốt cháy photpho sesquisunfua; kali clorat bị phân hủy để cung cấp oxi cần cho cháy a) Viết phương trình để mô tả: - phản ứng đốt cháy photpho sesquisunfua tạo lưu huỳnh đioxit photpho(V) oxit - phản ứng diễn diêm cháy photpho sesquisunfua kali clorat b) Photpho sunfua tạo thành cách đun nóng photpho trắng (P 4) với lưu huỳnh (S8) Khi phản ứng thực nhiệt độ thấp, loạt sản phẩm từ P 4S3 tới P4S5 tạo thành Phổ cộng hưởng từ hạt nhân P 31- NMR sử dụng để xác định cấu trúc nhiều photpho sunfua Trong phổ P 31 - NMR, số đỉnh quan sát tương ứng với số nguyên tử photpho khác nhau, ví dụ P 4S3 có hai ngun tử photpho khác có hai đỉnh phổ đồ Sử dụng cấu trúc đưa trên, dự đốn có đỉnh quan sát thấy phổ P31-NMR của: P4S4, P4S5 c) Trên thực tế, P4S4 tồn hai dạng đồng phân khác cấu trúc đồng phân biểu diễn Đồng phân thứ hai có đỉnh quan sát thấy phổ P31-NMR Đề nghị cấu trúc cho đồng phân thứ hai P4S4 4.2 Cao Bằng Oxit F lưỡng tính (là oxit kim loại) có màu lục sẫm, khó nóng chảy, bền với nhiệt F tác dụng với K2S2O7 nhiệt độ cao, tạo thành dung dịch G có màu xanh lục Nhỏ dung dịch KOH vào G đến dư, thu dung dịch H có màu xanh ve; thêm tiếp H2O2, dung dịch I có màu vàng Khi cho H2SO4 lỗng vào I dung dịch K có màu vàng da cam Nếu cho dung dịch KOH vào K lại thu dung dịch I Xác định chất F, G, H, I, K viết phương trình ion thu gọn phản ứng xảy Câu (2,0 điểm) 5.1 Vùng Cao Việt Bắc Phức [Fe(CN)6]4- có lượng tách 394,2 kJ/mol lượng ghép electron 210,3 kJ/mol a) Hãy vẽ giản đồ lượng phức [Fe(CN)6]4- cho biết phức spin cao hay spin thấp? b) Hỏi với kích thích electron từ t 2g đến eg phức [Fe(CN)6]4- hấp thụ ánh sáng có bước sóng  bao nhiêu? 5.2 Hạ Long Mangan (M = 54,94) crom (M = 52) thép xác định lúc trắc quang Các ion pemanganat đicromat axit sunfuric (c = mol/L) hấp thụ 440 nm 545 nm Tại bước sóng này, hệ số hấp thụ mol MnO4- ε1 = 95 L.mol-1.cm-1 ε2 = 2350 L.mol-1.cm-1 Cr2O72- ε3 = 370 L.mol-1.cm-1 ε4 = 11 L.mol-1.cm-1 Một mẫu 1,374 g thép hịa tan, sau Mn Cr dung dịch thu cho oxi hóa thành MnO4- Cr2O72- Dung dịch pha loãng với axit sunfuric (c = mol/L) đến 100,0 mL Độ truyền qua dung dịch đo với lọ 1,0 cm (độ dày dung dịch) với axit sunfuric (c=1,0 mol/L) làm đối chứng Độ truyền qua quan sát 440 nm 545 nm 0,355 (hoặc 35,5%) 0,166 (hoặc 16,6%) Giả sử định luật Beer cho ion độ hấp thụ ion không bị ảnh hưởng có mặt ion cịn lại Các ion Fe3+ xử lí phương pháp thích hợp để chúng khơng ảnh hưởng đến kết đo Tính phần trăm khối lượng mangan crom mẫu thép từ kiện (kết lấy số sau dấu phẩy) Câu (2,0 điểm) 6.1 Bắc Giang Gọi tên hợp chất sau theo danh pháp pháp IUPAC: 6.2 Lê Thánh Tơng- Quảng Nam Xiclohexan tồn số dạng như: dạng ghế (chair), dạng thuyền (boat), nửa ghế (halfchair), xoắn (twist-boat) Trans-4-floxiclohexanol tồn chủ yếu dạng ghế, đồng phân cis tồn chủ yếu dạng xoắn Vẽ cấu dạng chất giải thích ngắn gọn 6.3 Lam Sơn-Thanh Hóa Cho giản đồ lượng HOMO LUMO (tương ứng với orbital liên kết π orbital phản liên kết π*) phân tử xiclopenta-1,3-đien anhiđrit maleic sau: a Trong phản ứng trên, HOMO LUMO phân tử tương tác với nhau? Giải thích b Biết thùy tính đối xứng (cùng màu) tương tác với Hãy so sánh (có giải thích) hàm lượng sản phẩm endo exo tạo thành Câu (2,0 điểm) Viết chế phản ứng sau: 7.1 Hưng Yên 7.2.Lương Văn Tụy- Ninh Bình 7.3 Chu Văn An- Bình Định 7.4 Hùng Vương- Phú Thọ Câu (2,0 điểm) Hồn thành sơ đồ chuyển hóa sau 8.1 Thái Nguyên Vẽ cấu tạo chất A1, A2, A3, A4 8.2 Chu Văn An- Hà Nội 8.3 Thái Bình Hợp chất O vật liệu xốp đa tổng hợp theo quy trình sau: Biết rằng: - G có %mC = 62,1%; %mH = 10,3% G chứa loại proton phân tử - H có %mC = 90,0% %mH = 10,0% - Mỗi phân tử H L chứa hai loại proton với tỉ lệ 3:1 Thực chuyển hóa để xác định cấu tạo chất chưa biết Câu (2,0 điểm) 9.1 Lê Qúy Đôn- Quảng Trị Vẽ công thức cấu trúc hợp chất từ A–D với đầy đủ yếu tố lập thể aqueous HCl: dung dịch nước HCl Biết phân tử A tạo thành phân tử B 9.2 Nguyễn Tất Thành-Yên Bái Một tinh dầu vỏ chanh A có CTPT C10H16O phân lập mang phân tích Kết thu sau: - Phản ứng với H2/Ni thu B (C10H22O) - Phản ứng với Na/EtOH thu C (C10H18O) - Phản ứng với Ag2O thu D (C10H16O2) - Đun nóng thu hợp chất thơm E (C10H14) - Đun nóng K2CO3 thu sản phẩm acetaldehyd - Phản ứng với KMnO4 lỗng lạnh oxy hóa K2Cr2O7/H2SO4 thu acid oxalic, aceton – oxo pentanoic acid Xác định cấu tạo chất chưa biết Viết chế tạo E phản ứng A K2CO3 Câu 10 (2,0 điểm) 10.1 Lê Qúy Đôn- Đà Nẵng Hợp chất A D-aldopentose Khi phản ứng A với NaBH4, tạo thành thành alditol thể ba tín hiệu phổ 13C NMR Hợp chất A trải qua trình tổng hợp Kiliani – Fischer để tạo hai aldohexoses B C Khi xử lý với axit nitric, hợp chất B tạo hợp chất D, hợp chất C tạo hợp chất E Cả D E axit aldaric hoạt động mặt quang học (a) Vẽ công thức cấu tạo hợp chất A (b) Vẽ cấu trúc hợp chất D E 10.2 Nguyễn Bỉnh Khiêm- Quảng Nam Alanin tổng hợp theo sơ đồ sau Hãy xác định cấu trúc chất chưa biết ? 10.3 Chu Văn An- Bình Định Chất thiên nhiên X tổng hợp theo sơ đồ sau: Biết giai đoạn (5) sang (6) q trình đồng phân hóa nhóm -OH vị trí allyl Chất X có chứa vịng furan Xác định cấu trúc chất chưa biết HẾT (Thí sinh khơng sử dụng tài liệu Cán coi thi không giải thích thêm) Họ tên thí sinh: Số báo danh: KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XIII, NĂM 2022 HƯỚNG DẪN CHẤM THI MƠN: HĨA HỌC - LỚP 11 (Hướng dẫn chấm gồm 11 trang) Câu ý Nội Dung Điểm 1.1 a Từ số liệu thực nghiệm nhận thấy: Cứ sau 500 phút (từ đến 500 từ 500 đến 1000) nồng độ saccarozơ lại giảm nửa  thời gian nửa phản ứng 500 phút Mặt khác thời gian nửa phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ đầu phản ứng  phản ứng có bậc ln ln k   1,386.10 3 phut 1 t1/2 500 0,25 Từ số liệu thực nghiệm nhận thấy thời gian nửa phản ứng 31,2 phút không phụ thuộc vào nồng độ đầu saccarozơ  phản ứng có bậc ln ln k'  '   0, 0222phut 1 t1/2 31, 0,25 b pH thay đổi  số tốc độ phản ứng thay đổi  saccarozơ H+ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng v  k pu [S][H  ]n  k hd [S] Với k hd  k pu [H  ]n Khi pH =  k hd  k  k pu [105 ]n  1,386.103 k  k '  k pu [103,8 ]n  0, 0222 Khi pH = 3,8  hd n=1 Vậy bậc phản ứng H+ 0,25 0,25 1.2 a) Nồng độ ban đầu A C0 = CA + CB + CC + CD = (28,2 + 7,8 + 8,3 + 1,8) mmol/L = 46,1 mM 0,25 b) Phản ứng thuộc loại bậc nhất:  A  k   ln    kt t  A0  A = A0⋅ e ⇒  28, mmol.L1  k ln   s  46,1 mmol.L1  = 9,83.10-2 s-1 0,25 c) - Vì tỷ lệ nồng độ sản phẩm tỷ lệ tốc độ hình thành chúng, nên tỷ lệ nồng độ tỷ lệ số tốc độ Vậy: ΔCB/ΔCD = (CB-0)/(CD-0) = CB/CD = k1/k3= 7,8 mmol∙L-1/1,8 mmol∙L-1 = 4,33 ⇒ k1 = 4,33∙k3 CB/CC = k1/k2 = 7,8 mmol.L-1/8,3 mmol.L-1 = 0,940 ⇒ k2 = 1,06.k1 Ta lại có: k = k1+k2+k3 k = k1+k2+k3 = 9,83∙10–2 s = (4,33∙k3)+(1,06∙k1) + k3 = (4,33∙k3)+(1,06∙(4,33∙k3)) + k3 ⇒ k3 = 9,83∙10–2 s /(1,06∙4,33+4,33+1) = 9,91∙10–3 s-1 k1 = 4,33∙k3 = 4,33∙9,91∙10–3 s = 4,30∙10–2 s-1 k2 = 1,06∙k1 = 1,06∙4,30∙10–2 = 4,56∙10–2 s-1 0,5 2.1 Nồng độ chất sau trộn: CH3COOH = CH3COO- = 1,0M Fe3+ : 10-3 M F- = 0,25 M    CH3COO- + H+ CH3COOH   Ka = 10-4,76    Fe3+ + H2O  Fe(OH)2+ + H+ *β = 10-2,17    CH3COOH OH- Kb = 10-9,24 CH3COO- + H2O     F- + H2O  HF + OH- (1) (2) (3) Kb‘ = 10-10,83 (4)    H+ + OHH2O  Kw = 10-14 (5) pH dung dịch định hệ đệm CH3COOH CH3COOC pH  pK a  lg b  4,76  lg  4, 76 Ca Bảo toàn nồng độ đầu CFe3   Fe3    FeF 2    FeF2     FeF3    Fe(CH 3COO) 2   Fe(CH 3COO)2     Fe(OH )   *   CFe3   Fe3  1  1  F      F    3  F     '1  CH 3COO     '2 CH 3COO     h   CFe3  Fe3   *   1  F      F    3  F     '1 CH 3COO     '2 CH 3COO    h (*) Do CF- >> CFe3+ giả sử: Ka CH 3COO    CCH 3COOH  CCH COO   Ka  h (M) 3,17 Ka 10  F    CF   3,17 0, 25  0, 244 Ka  h 10  104,76 (M)    Fe3   Thay vào (*)   2,74.10-15 M  FeF    FeF2    FeF3  = 9,97.10-4 M Kiểm tra giả sử:  =3,5.10-10 M;  = 2,46.10-6 M;  Fe(CH 3COO ) 2  = 6,56.10-12 (M)  Fe(CH 3COO )   =8,25.10-9 (M)  F phức