Đề thi học sinh giỏi lớp 12 THPT tỉnh Điện Biên năm 2012 môn Hóa doc

1 SỞ GD&ĐT ĐIỆN BIÊN Đề thi chính thức KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP CƠ SỞ LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2009 -2010 Môn: Hoá học Thời gian làm bài 180 phút, không kể thời gian giao đề Ngày thi: 07/01/2010 (Đề thi có 02 trang) ĐỀ BÀI Câu 1. (3,5 điểm) 1. Có các nguyên tố hoá học sau: H, F, Cl, Br, I. a) Hãy viết công thức phân tử tất cả các chất được tạo ra từ các nguyên tố đó. b) Các phân tử đó được tạo ra từ loại liên kết hoá học nào? Tại sao? c) So sánh và giải thích tóm tắt về độ bền liên kết, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính khử và tính axit của các hợp chất với hiđro? 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: CuS + H + + NO 3 -  S + NO + . . . NO 2 - + Co 2+ + CH 3 COOH  Co(NO 2 ) 6 3- + NO + CH 3 COO - + H 2 O Fe(OH) 2 + HNO 3  ? H 2 S + HOCl  ? 3. Tính hằng số cân bằng K P của phản ứng 2HCl (k)  H 2(k) + Cl 2(k) ở 2000 0 K. Biết hằng số Error! Reference source not found. 3 4,1.10    . Câu 2. (3 điểm) 1. Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl 2 1,0.10 -3 M và FeCl 3 1,0.10 -3 M. Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A. Biết: TMg(OH) 2 = 1,0.10 –11 ; TFe(OH) 3 = 1,0.10 –39 . a) Kết tủa nào tạo ra trước. Vì sao? b) Tìm pH thích hợp để tách hết Fe 3+ ra khỏi dung dịch. Biết rằng nếu ion có nồng độ bằng 1,0.10 –6 M thì coi như đã được tách hết. 2. Xác định sức điện động E 0 và hằng số cân bằng của phản ứng: Hg 2 2   Hg + Hg 2+ . Thế khử chuẩn 2 2 2 0 2 / 9,2 Hg Hg E V     và 2 0 / 0,85 Hg Hg E V    . 3. Cho hỗn hợp khí gồm NO có lẫn NO 2 , SO 2 , N 2 . Hãy trình bày phương pháp hóa học để tinh chế NO tinh khiết từ hỗn hợp. Câu 3 (3 điểm). Cho m gam muối halogenua của một kim loại kiềm phản ứng với 50 ml dung dịch axit H 2 SO 4 đặc, nóng (lấy dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí A có mùi đặc biệt và hỗn hợp sản phẩm B. Trung hòa bằng dung dịch 200ml NaOH 2M rồi làm bay hơi nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm B thu được 199,6 gam hỗn hợp D (khối lượng khô). Nung D đến khối lượng không đổi thu được muối E có khối lượng 98 gam. Nếu cho dung dịch BaCl 2 lấy dư vào B thì thu được kết tủa F có khối lượng gấp 1,4265 lần khối lượng muối E. Dẫn khí A qua dung dịch Pb(NO 3 ) 2 thu được 23,9 gam kết tủa màu đen. 1. Tính nồng độ % của dung dịch H 2 SO 4 (d = 1,715g/ml) và m. 2. Xác định kim loại kiềm; halogen. 2 1) CO 2 2) H 3 O + 2H 2 O Mg/ ete KCN Cl 2 (ás) Câu 4 (2,5 điểm). Khi hoà tan hoàn toàn một hỗn hợp gồm FeS và Fe trong dung dịch HCl, thu được một hỗn hợp khí X có tỉ khối hơi đối với hiđro là 13. Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít hỗn hợp khí X rồi cho sản phẩm thu được qua dung dịch FeCl 3 dư. Cô cạn dung dịch sau phản ứng. Thêm dung dịch H 2 SO 4 loãng, dư và đun nóng nhẹ cho đến khi không còn khí bay ra. Để nguội bình phản ứng. Tiếp tục cho một lượng dung dịch HNO 3 loãng, dư và đun nhẹ, thu được sản phẩm khử duy nhất là khí NO. Các thể tích khí đều được đo ở điều kiện tiêu chuẩn. 1. Xác định thành phần phần trăm về khối lượng của hỗn hợp FeS và Fe ban đầu. 2. Tính thể tích khí NO thoát ra. Câu 5 (2 điểm). 1. Hãy sắp xếp các chất sau đây theo thứ tự tăng dần lực bazơ và giải thích: CO(NH 2 ) 2 ; CH 3 -CH 2 -CH 2 -NH 2 ; CH 2 =CH-CH 2 -NH 2 ; p-CH 3 -C 6 H 4 -NH 2 ; anilin; p-nitroanilin. 2. Hoàn thành phương trình hoá học và trình bày cơ chế của phản ứng sau với tỷ lệ số mol phản ứng là 1:1 CH 3 -CH=CH 2 + Cl 2 Error! Reference source not found. 400 500 o o C C  ? Câu 6 (3 điểm). 1. Viết phương trình thực hiện dãy chuyển hóa sau: B Toluen A X D 2. Có 5 chất hữu cơ với các giá trị mômen lưỡng cực tương ứng như sau: Chất hữu cơ A B C D E  (D) 0,0 1,89 1,97 1,71 2,13 Biết A, B, C, D, E thuộc trong các chất sau: cis - CHCl = CHCl ; cis - CH 3 –CH=CH–Cl ; trans - CHCl = CHCl; trans - CH 3 –CH = CH–Cl và trans - CH 3 – CH = CH – COOH. Hãy chỉ rõ A, B, C, D, E là những chất nào? Giải thích. Câu 7: (3 điểm). Ba hợp chất hữu cơ (A), (B), (C) có chứa các nguyên tố C, H, O có cùng một công thức phân tử và khối lượng phân tử bằng 116 đvC. Cho 0,058 gam mỗi chất vào dung dịch NaHCO 3 lấy dư thì đều thu được 24,6 ml CO 2 (đo ở 27 0 C và 1 atm). Đun nóng gần tới 120 0 C, từ (A) sinh ra X với M X = 98 đvC; từ (B) sinh ra Y có M Y = 72 đvC; còn (C) không biến đổi nhưng nếu đun tới 300 0 C thì (C) cũng cho X. Nếu cho X vào dung dịch NaHCO 3 thì sau một thời gian mới thấy khí CO 2 thoát ra từ từ . 1. Hãy xác định cấu trúc của (A), (B), (C), X, Y . 2. So sánh nhiệt độ nóng chảy và hằng số axit K 1 ; K 2 của (A) và (C). Giải thích. Cho: Fe = 56; O = 16; H = 1; S = 32; Ba = 137; F = 19; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Li = 7; Na = 23; K = 39; Rb = 85,5; N = 14; C = 12; Pb = 207. HẾT 3 SỞ GD&ĐT ĐIỆN BIÊN Đề Chính thức KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP CƠ SỞ LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2009 -2010 Môn: HÓA HỌC HƯỚNG DẪN CHẤM (Hướng dẫn chấm gồm 5 trang) CÂU ĐÁP ÁN ĐIỂM 1 Phần 1 1,5 a) Công thức phân tử các hợp chất gồm: H 2 , X 2 , HX, XX’ (X: F, Cl, Br, I và X’ là halogen có độ âm điện lớn hơn). Tổng 15 chất. 0,25 b) H 2 , X 2 là liên kết cộng hóa trị không có cực; HX và XX’ là liên kết cộng hóa trị có cực 0,25 c)- Độ bền liên kết: HF >HCl >HBr >HI do độ dài liên kết tăng, năng lượng liên kết giảm. - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: HF > HCl do HF có liên kết hidro liên phân tử. - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: HCl < HBr < HI do phân tử khối tăng. - Tính khử HF < HCl < HBr < HI và tính axit HF < HCl < HBr < HI do độ dài liên kết tăng, năng lượng liên kết giảm. 0,5 0,5 Phần 2 1,0 3CuS + 8H + + 2NO 3 –  3S + 2NO + 4H 2 O + 3Cu 2+ 0,25 7NO 2 - + Co 2+ + 2CH 3 COOH  Co(NO 2 ) 6 3 - + NO + 2CH 3 COO - + H 2 O 0,25 3Fe(OH) 2 + 10HNO 3  3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 8H 2 O 0,25 H 2 S + 4HOCl  H 2 SO 4 + 4HCl 0,25 Phần 3 1,0 Xét phản ứng: 2HCl (k)   H 2(k) + Cl 2(k) Ban đầu: a (M) 0 0 Cân bằng: a(1-α) . 2 a  Error! Reference source not found. . 2 a  Error! Reference source not found. Do 0 n    K P = K C K P = K C =           2 2 2 2 2 2 2 . 2 4 1 1 a H Cl HCl a                   Error! Reference source not found. 0,25 0,25 0,5 4 =     2 6 2 2 4,1.10 4,237.10 4 1 4,1.10       Error! Reference source not found. Ở 2000 0 K phản ứng có K P = 6 4,237.10  2 Phần 1 1,0 MgCl 2  Mg 2+ + 2Cl – và Mg 2+ + 2OH –  Mg(OH) 2  (1) FeCl 3  Fe 3+ + 3Cl – và Fe 3+ + 3OH –  Fe(OH) 3  (2) 0,25 a)Để tạo kết tủa Fe(OH) 3 thì OH –   39 3 3 1,0.10 1,0.10   = 1,0.10 -12 M (I) Để tạo kết tủa Mg(OH) 2 thì OH –   11 3 1,0.10 1,0.10   = 1,0. 10 -4 M (II) So sánh (I) và (II) thấy kết tủa Fe(OH) 3 được tạo ra trước. 0,25 b)Để tạo kết tủa Mg(OH) 2 thì:  OH –  = 10 - 4   H + ] = 10 - 10  pH = 10 Để kết tủa hết Fe 3+ thì: Fe 3+  ≤ 10 -6  OH –  3 ≥ 10 -33  H +  ≥ 10 -3  pH ≥ 3 Vậy, để tách hết Fe 3+ ra khỏi dung dịch thì: 3 ≤ pH < 10 0,5 Phần 2 1,0 Hg 2 2  ⇋ 2Hg 2+ + 2e ; G 0 1 = – 2F . (– 0,92) Hg 2+ + 2e ⇌ Hg ; G 0 2 = – 2F . 0,85 Hg 2 2  ⇋ Hg 2+ + Hg G 0 = G 0 1 + G 0 2 = – 2 F . E 0 . G 0 = – 2F.E 0 = – 2F(0,85 – 0,92)  E 0 = 2(– 0,07) = – 0,14 V lg K = 1.( 0,14) 0,059  = – 2,37  K = 4,27. 10 – 3 0,5 0,5 Phần 3 1,0 Dùng dung dịch NaOH dư để loại bỏ SO 2 và NO 2 . NaOH + SO 2  Na 2 SO 3 + H 2 O 2NaOH + 2NO 2  NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O Sau đó dùng dung dịch FeSO 4 để tách NO ra khỏi N 2 . FeSO 4 + NO  Fe(NO)SO 4 Dung dịch màu nâu thẫm có chứa Fe(NO)SO 4 khi bị đun nóng, khí NO lại thoát ra. 0,5 0,5 3 a) Gọi công thức muối halogenua là: MX. Theo đầu bài khí A có mùi đặc biệt, phản ứng với Pb(NO 3 ) 2 tạo kết tủa đen, khí A sinh ra do phản ứng của H 2 SO 4 đặc. Vậy A là H 2 S. H 2 S + Pb(NO 3 ) 2  PbS  + 2HNO 3 . (1) Theo (1) số mol H 2 S là: Error! Reference source not found. 0,1 mol Số mol H 2 SO 4 bị khử thành H 2 S là: 2 4 2 (1) 0,1 H SO H S n n   mol Khi nung nóng lượng D giảm = 199,6 - 98 = 101,6 gam là lượng chất tạo 0,25 0,25 5 ra từ X – (các muối sunfat kim loại kiềm đều không bị nhiệt phân). Muối khô E có M 2 SO 4 và Na 2 SO 4 . H 2 SO 4 + 2NaOH  Na 2 SO 4 + 2H 2 O (2) 0,4 mol 0,2 mol Ba 2+ + SO 4 2–  BaSO 4  (3) Theo (2), số mol H 2 SO 4 đã tham gia phản ứng trung hòa là: 2 4 (2) 1 .0,2.0,2 0,2 2 H SO n   Error! Reference source not found.mol Theo (2), (3) khối lượng muối M 2 SO 4 là: 98 – 0,2. 142 = 69,6 gam Kết tủa F là BaSO 4 . Số mol BaSO 4 là: ( 98 . 1,4265) : 233 = 0,6 mol Số mol M 2 SO 4 là 0,6 – 0,2 = 0,4 mol Số mol H 2 SO 4 tham gia tạo muối là: 2 4 2 4 (1) 0,4 H SO M SO n n   mol Tổng số mol H 2 SO 4 ban đầu là: 0,1 + 0,2 + 0,4 = 0,7 mol Nồng độ H 2 SO 4 là: 0,7. 98 50. 1,715 .100% = 80% 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 b) Ta có: M = 1 2 .( 69,6 0,4 - 96 ) = 39  M là Kali Quá trình oxi hóa khử ban đầu là: 6 2 1 . 8 8. ' x S e S xX X xe        Error! Reference source not found. Số e đã trao đổi là: 8x  số mol X’ là: ' 0,1.8 0,8 X n x x   Error! Reference source not found. Ta có: ' 101,6. 127 0,8 X x M x   Error! Reference source not found Xét các giá trị chỉ thỏa mãn với x=2 Error! Reference source not found.  X’ là I 2 Ta có phương trình: 8KI + 5H 2 SO 4 = 4K 2 SO 4 + 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O. (4) Khối lượng m là: 8.0,1.166 = 132,8(g) 4 FeS + 2HCl  FeCl 2 + H 2 S  Fe + 2HCl  FeCl 2 + H 2  Gọi số mol của FeS là x; số mol của Fe là y Theo bài ra, ta có: 34 2 x y x y   = 13. 2 = 26  x y = 3 1  3 FeS n  mol và 1 Fe n  Error! Reference source not found. mol Vậy %Fe = 56 56 (88.3)  . 100% = 17,5% và %FeS = 100 – 17,5 = 82,5% 2H 2 + O 2  2H 2 O 2H 2 S + 3O 2  2SO 2 + 2H 2 O 0,25 0,25 0,25 0,5 6 SO 2 + 2FeCl 3 + 2H 2 O  FeSO 4 + FeCl 2 + 4HCl  FeCl 2 + H 2 SO 4  FeSO 4 + 2HCl  6FeSO 4 + 3H 2 SO 4 + 2HNO 3  3Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2NO  + 4H 2 O Theo phương trình: 3 SO 2  6 FeSO 4  2NO 0,075 0,05 (mol) Suy ra thể tích NO (đktc) = 0,05 . 22,4 = 1,12 lít 0,75 0,5 5 Phần 1 1,0 * Thứ tự tăng dần của lực bazơ: Ký hiệu các chất theo đề bài lần lượt là A,B,C,D,E,F. Ta có: CO(NH 2 ) 2 < p-O 2 NC 6 H 4 NH 2 < C 6 H 5 NH 2 < p-CH 3 -C 6 H 4 -NH 2 < (A) (F) (E) (D) < CH 2 =CH-CH 2 -NH 2 < CH 3 -CH 2 -CH 2 -NH 2 (C) (B) * Giải thích: - Mạnh nhất là (B) do có gốc ankyl đẩy e (+I) - Yếu nhất là (A) do có nhóm C=O hút e mạnh (-I) đồng thời có hiệu ứng liên hợp giữa e  với cặp e n của N (-C) làm giảm mạnh mật độ e của nguyên tử N. - Gốc ankenyl hút e yếu hơn so với vòng benzen nên (C) > (D), (E), (F) - Nhóm NO 2 hút e góp thêm phần làm giảm mật độ e của N còn nhóm CH 3 đẩy e làm hạn chế sự giảm mật độ e của N nên (F) < (E) < (D) 0,5 0,5 Phần 2 1,0 PT pứ: CH 3 -CH=CH 2 + Cl 2 CH 2 Cl-CH=CH 2 + HCl Cơ chế: thế gốc tự do. Giai đoạn 1: Cl 2 2Cl  Giai đoạn 2: CH 3 -CH=CH 2 + Cl    CH 2 -CH=CH 2 + HCl Cl 2 +  CH 2 -CH=CH 2  CH 2 Cl-CH=CH 2 + Cl  Giai đoạn 3: 2Cl   Cl 2 Cl  +  CH 2 -CH=CH 2  CH 2 Cl-CH=CH 2 CH 2 =CH – CH 2  +  CH 2 -CH=CH 2  CH 2 =CH – CH 2 – CH 2 - CH=CH 2 0,25 0,25 0,25 0,25 6 Phần 1 1,5 Mỗi phương trình học sinh viết đúng được 0,25 điểm. C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 as  C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl C 6 H 5 CH 2 Cl + KCN  C 6 H 5 CH 2 CN + KCl C 6 H 5 CH 2 CN + 2H 2 O  C 6 H 5 CH 2 COOH + NH 3 C 6 H 5 CH 2 Cl + Mg Error! Reference source not found. C 6 H 5 CH 2 MgCl C 6 H 5 CH 2 MgCl + CO 2  C 6 H 5 CH 2 COOMgCl C 6 H 5 CH 2 COOMgCl + H 2 O Error! Reference source not found. H   C 6 H 5 CH 2 COOH + MgClOH 1,5 Phần 2 1,5 * A là trans - CHCl = CHCl có  = 0 do 2 nguyên tử Clo có độ âm điện 450-500 o C 450-500 o C 7 lớn hơn tạo 2 vectơ momen lưỡng cực cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều nên triệt tiêu nhau. * Hai chất trans - CH 3 – CH = CH – COOH và trans - CH 3 –CH = CH–Cl có  lớn hơn vì do nhóm - CH 3 đẩy e, còn nhóm –COOH và nhóm – Cl hút e tạo ra 2 véc tơ momen lưỡng cực cùng phương, cùng chiều. Nhóm – COOH hút e mạnh hơn - Cl nên vectơ momen lưỡng cực có độ lớn hơn. Vì thế E là trans - CH 3 –CH = CH–COOH ( = 2,13D ) và C là trans - CH 3 –CH= CH–Cl ( = 1,97D) * Hợp chất cis - CH 3 – CH = CH – Cl có 2 véc tơ momen lưỡng cực không cùng phương nhưng khi tổ hợp lại tạo ra véctơ tổ hợp có khả năng triệt tiêu một phần nên có độ lớn không bằng so với cis - CHCl = CHCl. Vậy D là cis - CH 3 – CH = CH – Cl và B là cis - CHCl = CHCl 0,5 0,5 0,5 7 a) Các hợp chất đều tác dụng được với NaHCO 3 sinh ra CO 2 nên chúng có chứa nhóm – COOH. Thể tích CO 2 thu được ở điều kiệm tiêu chuẩn là: 2 1.2,46.273 2,24 1.300 CO V   Error! Reference source not found. Số mol CO 2 là: 2 2 2,24.10 0,001 22,4 CO n    molError! Reference source not found. Số mol các hợp chất là: 0,058 0,0005 116  mol Số mol CO 2 gấp 2 lần số mol các hợp chất nên ta xác định được mỗi chất đều có 2 nhóm –COOH. Phần gốc hiđrocacbon còn lại có khối lượng là: 116 – 90 = 26. Gọi gốc hiđrocacbon là C x H x . Ta có: 12x + y = 26  y = 26 - 12x Xét các cặp nghiệm thì chỉ có cặp x = 2 và y = 2 là phù hợp. Vậy gốc còn lại là C 2 H 2 . Công thức cấu tạo 3 chất là: A phải có cấu tạo cis- để tách H 2 O (116 – 98 = 18) tạo ra X là vòng lacton B có cấu tạo không lập thể để tách CO 2 (116-74=44) tạo ra Y là axit 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 HOOC H HOOC COOH COOH C = C ; C = C và CH 2 =C H COOH H H COOH (trans-) (cis-) COOH CH CH + H 2 O COOH (X) 120 0 C 8 không no C có cấu tạo trans- . 0,25 b) Nhiệt độ nóng chảy của C > A do A có liên kết hidro nội phân tử làm giảm khả năng tạo liên kết hidro liên phân tử. - Ka 1 của A < C do liên kết hidro nội phân tử làm giảm khả năng điện ly - Ka 2 của A > C do anion sinh ra được bền hóa bởi sự cộng hưởng giữa electron  với điện tích âm . 0,25 0,25 0,25 Ghi chú: Nếu học sinh làm bài theo cách khác, kết quả chính xác, lập luận chặt chẽ vẫn cho điểm tối đa. HẾT COOH CH 2 =C CH 2 =CH – COOH + CO 2 C OOH (Y) 120 0 C . 1 SỞ GD&ĐT ĐIỆN BIÊN Đề thi chính thức KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP CƠ SỞ LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2009 -2010 Môn: Hoá học Thời gian làm bài. = 127 ; Li = 7; Na = 23; K = 39; Rb = 85,5; N = 14; C = 12; Pb = 207. HẾT 3 SỞ GD&ĐT ĐIỆN BIÊN Đề Chính thức KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI