Bài tập khó ôn thi HSG hóa 11

Tài liệu tổng hợp 34 bài tập hay và lạ dành cho học sinh ôn tập thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 11. Các bài tập được sưu tầm từ các đề thi học sinh giỏi các tỉnh và đề thi olympic hóa học. Tài liệu chắc chắn sẽ giúp cho các học sinh rất nhiều cho việc luyện tập ôn thi học sinh giỏi tỉnh môn hóa học lớp 11.

MỘT SỐ BÀI TẬP HAY VÀ LẠ DÙNG CHO HSG 11 Câu 1: Inden C9H8 tách từ nhựa than đá, có phản ứng với KMnO làm màu dung dịch Br2 CCl4 Tiến hành hidro hoá có xúc tác điều kiện êm dịu nhận Indan điều kiện mạnh bixiclo [4,3,0] nonan Khi oxi hoá Inden thu axit phtalic Viết công thức cấu trúc Inden, Indan bixiclo [4,3,0] nonan Hướng dẫn: Inden có CTPT C9H8 cho thấy phân tử có độ bất bảo hịa Δ= Có phản ứng với 0,25 KMnO4 làm màu dung dịch Br2 CCl4, chứng tỏ phân tử Inden có chứa liên kết bội bền Khi hidro hoá Inden điều kiện êm diệu thu Indan (C 9H10) 0,25 điều kiện mạnh bixiclo [4,3,0] nonan Như phân tử Inden có chứa liên kết π bền, vịng liên kết π bền vững (vì Δ= 6) 0,25 CTCT Inden: 0,25 CTCT Indan: 0,25 + H2  0,25 + 4H2  Câu 2: X nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3 Electron cuối nguyên tử X có tổng số lượng tử 4,5 a 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 2XO + Cl , 5000C có Kp= 1,63.10-2 Ở trạng thái cân áp suất b Cho phản ứng: 2XOCl riêng phần PXOCl =0,643 atm, PXO = 0,238 atm (1) Tính PCl2 trạng thái cân (2) Nếu thêm vào bình lượng Cl để trạng thái cân áp suất riêng phần XOCl 0,683 atm áp suất riêng phần XO Cl2 bao nhiêu? Hướng dẫn: a> Vì X thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3 nên nhóm VA (ns2np3) Vậy: ms = +1/2; l = ; m = +1 suy ra: n = 4,5 – 2,5 = Vậy X Nitơ ( 1s22s22p3) Công thức cấu tạo hợp chất dự đoán trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm: NH3 : N có trạng thái lai hố sp3 N H H H b> Xét phản ứng 5000C: 2NOCl  2NO + Cl2 Kp = 1,63.10-2 Ở trạng thái cân có: PNOCl = 0,643 atm, PNO = 0,238 atm Vậy dựa biểu thức Kp ta có: PCl2 = Kp  PNOCl    = 0,119 atm P  NO  Nếu thêm vào bình lượng Cl2 để PNOCl = 0,683 atm PNO = 0,238 – 0,04= 0,198 atm PCl2 = 0,194 atm Câu 3: Thực chuyển hố sau phương trình phản ứng: +B − H 2O + O2 + H2 PBr3 CuO , t → (C)  Etilen  → (A)  → (D)   → (E)  → (F)  → (G) → (B)  OH − + IBr (I) ←  Br2  → (H) as Biết (F) CH3-CH2-CH2-COOH Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Hướng dẫn: Thực chuyển hoá : H+ CH2=CH2 + HOH  (A) → CH3-CH2OH + CuO ,t CH3-CH2OH  (B) → CH3-CH=O OH − 2CH3-CH=O  (C) → CH3-CH(OH)-CH2-CH=O − H 2O CH3-CH(OH)-CH2-CH=O  (D) → CH3-CH=CH-CH=O O2 CH3-CH=CH-CH=O → CH3-CH=CH-COOH (E) + H2 CH3-CH=CH-COOH  (F) → CH3-CH2-CH2-COOH PBr3 CH3-CH2-CH2-COOH  (G) → CH3-CH2-CHBr-COOH Br2 → CH3-CHBr-CH2-COOH CH3-CH2-CH2-COOH  (H) as IBr CH3-CH=CH-COOH → CH3-CHBr-CHI-COOH (I) Câu 4: Cho 83,3g hỗn hợp hai nitrat A(NO 3)2 B(NO3)2 ( A kim loại kiềm thổ, B kim loại d) nung tới tạo thành oxít, thể tích hỗn hợp khí thu gồm: NO O2 26,88 lít (0oC, atm) Sau cho hỗn hợp qua dung dịch NaOH dư thể tích hỗn hợp khí giảm lần a A, B kim loại nào? b Thành phần trăm hỗn hợp nitrat theo số mol c Nếu nung nhiệt độ cao thu muối gì? Hướng dẫn: a n (NO2 + O2) = 26,88/1,2 n O2 = 1,2/6 = 0,2; n NO2= mol Thành phần trăm NO2 = 100/1,2 = 83,3% điểm Thành phần trăm O2 = 0,2 x 100/1,2 = 16,7% Suy tỉ lệ NO2 : O2 = 5:1 Phương trình phản ứng: 2Me (NO3)2 = 2Me O + 4NO2 + O2; nNO2 : nO2 = : Như vậy, O2 oxi hóa BO thành B2Ox ; Các phương trình phản ứng: 2A(NO3)2 = 2AO + NO2 + O2; a a 2ª 0,5a 2B(NO3)2 = 2BO + NO2 + O2; b b 2b 0,5b n O2 =1x 1/4 -0,2 = 0,05 mol 2BO + (x-2)/2 O2 = B2Ox b b(x-0,2)/4 b(x-0,2)/4 = 0,05  b = 0,2/(x-2); Me (NO3)2 NO2 Khối lượng mol trung bình muối: 83,5/0,5= 167g/mol Khối lượng mol nguyên tử kim loại (Me) 167- 124 = 43g/mol  A Ca (MA = 40g/mol) Khối lượng trung bình muối M= (40a + bMB )/0,5; 2a + 2b = a = (1-2b)/2 = 0,5 - 0,2/(x-2) = (0,5x- 1,2)/(x-2) [40 (0,5x -1,2) + 0,2MB]/ (x-2)0,5 = 43 x = 4; MB = 55g/mol  B Mn b a = 0,4; b = 0,1 ; % Ca(NO3)2= 0,4 x 100/0,5 = 80%; % Mn(NO3)2= 20% c Nếu nung nhiệt độ cao , ta có phương trình: xCaO + MnO2 = CaxOx-1 MnO3 (1≤ x ≤ 4), Manganat kiềm Câu 5: Ở 8200C số cân Kp phản ứng sau: CaCO3 (tt) CaO (tt) + CO2 (k) K1 = 0,2 C gr + CO2(k) 2CO (k) K2 = Cho mol CaCO3 mol C vào bình chân khơng dung tích 22,4 lít trì 8200C a Tính số mol chất cân b Ở thể tích bình phân hủy CaCO3 hoàn toàn Hướng dẫn: P CO K1=PCO2 = 0,2 atm K2 = Do PCO = 2.0,2 = 0, 632 atm PCO2 Gọi x,y số mol CaCO3 CO2 phản ứng Từ suyra số mol chất Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 trạng thái cân là: CaCO3 1-x PCO2.V CaO x CO2 x-y P CO.V C 1-y CO 2y x - y = RT ≈ 0,05 mol CO2; 2y = ≈ 0,158 mol CO RT ⇒ CaO n = 0,129 mol ; n CaCO3 = 0,871mol ; nC = 0,921 mol (1đ) b Sự phân hủy hồn tồn x = ⇒ nCO2 = (1- y) mol n CO = 2y (mol).Áp suất CO2 CO không đổi nên: 0,632V = 2yRT giải hai phương trình ta V 173,69 lít ≈ 0,2V = (1 -y)RT ⇒ Câu 6: Hợp chất có công thức phân tử C3H4BrCl có đồng phân cis – trans Hãy viết công thức cấu cặp đồng phân cis – trans có? Hướng dẫn: H CH3 H CH2Cl Br CH3 Br CH2Cl H Cl Br H H H CH2Br H CH2Br H Cl H Cl CH3 Br CH3 Br H Cl H H Br Cl Cl H CH3 H CH3 Cl Br Br Cl Cl Br H Cl Br H H H -4 -4 Câu 7: Dung dịch A chứa hỗn hợp MgCl2 10 M FeCl3 10 M Tìm trị số pH thích hợp để tách Fe 3+ khỏi dung dịch A dạng kết tủa hidroxit Cho biết tích số hịa tan: T(Mg(OH)2) = 1,12.10-11và T(Fe(OH)3) = 3,162.10-38 Hướng dẫn: Để tách hết Fe3+ dạng kết : khơng có Mg(OH)2 [ Fe3+] ≤ 10-6 Tách hết Fe3+: [Fe3+] ≤ 10-6 Ks Fe ( OH )3 = [Fe3+].[OH-] = 3,162.10-8 ⇒ [Fe ] = 3+ 3,162.10 −38 [OH ] − ≤ 10-6 ⇒[OH-] ≥ 3,162.10 −38 = 3,162.10 −11 −6 10 10 −14 = 0,32.10 −3 ⇒ pH ≥ 3,5 3,162.10 −11 Khơng có Mg(OH)2↓: [Mg2+].[OH-] ⇒ pH < 10,5 3,35.10 −4 10 −4 Vậy: 3,5 ≤ pH < 10,5 Câu 8: Xét phân tử BF3, NF3 IF3 Trả lời câu hỏi sau : a Viết công thức chấm electron Lewis chất b Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử cho biết tr ạng th lai hóa nguyên tử trung tâm dạng hình học phân tử c Xác định xem phân tử phân cực không phân cực Giải thích kết chọn 1,5 điểm N F F F I F F F S F F F ⇒ [H + ] ≤ Lai hóa sp2 Tam giác phẳng Tài liệu ơn thi HSG 11 Lai hóa sp3 Tháp đáy tam giác Lai hóa sp3d Hình chữ T 0,75 điểm 0,75 điểm Năm học 2016-2017 Khơng cực momen lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu điểm Câu 9: Tính pH dung dịch H2C2O4 0,01M a Cho từ từ dung dịch C2O42- vào dung dịch chứa ion Mg2+ 0,01M Ca2+ 0,01M b Kết tủa xuất trước c Nồng độ ion thứ lại ion thứ hai bắt đầu kết tủa d Tính pH dung dịch để 0,001moL CaC2O4 tan hết Lít dung dịch Biết H2C2O4 có số axít tương ứng pK1 = 1,25; pK2 = 4,27 Tích số tan CaC2O4 10 – 8,60; MgC2O4 10 - 4,82 Hướng dẫn: III.1 H2C2O4 H+ + HC2O4- K1 = 10-1,25 (1) HC2O4H+ + C2O42- K2 = 10-4,27 (2) H2O H+ + OHKw = 10-14 (3) Do Kw Câu 17: Hằng số cân phản ứng : H2 (k) + I2(k) 2HI (k) 6000C 64 a Nếu trộn H2 I2 theo tỉ lệ mol 2:1 đun nóng hỗn hợp tới 600 0C có phần trăm I tham gia phản ứng ? b.) Cần trộn H2 I2 theo tỉ lệ để có 99% I2 tham gia phản ứng (6000C) Hướng dẫn a H2(k) + I2 (k) 2HI (k) 2mol 1mol x x 2x Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 2-x 1-x (2 x) Kc = = 64 (2 − x )(1 − x) 2x KC = [ HI ] [ H ][ I ] x1 = 2,25(loại) x2 = 0,95 (nhận) => 95% I2 tham gia phản ứng b H2(k) + I2(k) 2HI (k) n n-0,99 0,01 1,98 n: nồng độ ban đầu H2 KC = (1,98)2 = 64 (n-0,99)(0,01) n≈ => cần trộn H2 I2 theo tỉ lệ 7:1 Câu 18: Đốt miếng đồng kim loại khơng khí, thấy bề mặt miếng đồng bị hóa đen Cho miếng đồng sau đốt vào bình chứa dung dịch amoni clorua thổi khơng khí liên tục vào bình thấy tượng sau xảy ra: Miếng đồng từ từ tan ra: ban đầu lớp màu đen bề mặt, sau lớp đồng kim loại Dung dịch chuyển dần từ không màu sang xanh lam nhạt sau xanh lam đậm pH dung dịch tăng dần Sau thổi khí thời gian dài từ dung dịch xanh dương đậm xuất kết tủa màu xanh lam nhạt Hướng dẫn: 2Cu + O2 → 2CuO (1) NH4+ + H2O → NH3 + H3O+ (2) CuO + 2H3O+ → Cu2+ + 3H2O (3) Có thể viết (2) (3) thành phương trình: CuO + 2NH4+ → Cu2+ + NH3 + 2H2O Cu2+ + Cu → 2Cu+ (4) 4Cu+ + O2 + 4H+ → 4Cu2+ + 2H2O (5) Có thể viết (4) (5) thành phương trình: 2Cu + O2 + 4H+ → 2Cu2+ + 2H2O + Q trình hịa tan Cu tạo dung dịch màu xanh lam nhạt làm tăng pH + pH tăng làm cân (2) dịch chuyển theo chiều làm tăng nồng độ NH3 + NH3 tạo phức chất màu xanh lam đậm với Cu2+ Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ (6) Khi nồng độ OH- đạt tới mức cạnh tranh với NH3, có tạo thành muối bazo đồng chất rắn có màu xanh lam nhạt: Cu2+ + xOH- + (2-x) Cl- → Cu(OH)xCl2-x (7) Câu 19: Nung 8,08 gam muối A, thu sản phẩm khí 1,6 gam hợp chất rắn không tan nước cho sản phẩm khí qua 200 gam dung dịch natri hiđrôxit nồng độ 1,2% điều kiện xác định tác dụng vừa đủ dung dịch gồm muối có nồng độ 2,47% Viết cơng thức phân tử muối A nung số oxi hóa kim loại khơng biến đổi Hướng dẫn: Cơng thức phân tử muối A : 200 × 1,2 2,4 = 2,4 g ( hay = 0,06mol ) - Khối lượng NaOH: 100 40 - Khối lượng sản phẩm khí : mkhí = mA - mchất rắn = 8,08 – 1,6 = 6,48 g - Khi sản phẩm khí qua dung dịch NaOH NaOH hấp thụ khí làm cho khối lượng dung dịch thành : mdd = 200 + 6,48 = 206,48 g Vì dung dịch sau phản ứng có nồng độ 2,47%, nên khối lượng muối dung dịch : a × mdd 2,47 × 206,48 = = 5,1g mmuối = 100 100 Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Sản phẩm tác dụng vừa đủ với NaOH tạo nên muối lượng Na có NaOH chuyển vào muối Khối lượng Na có muối : mNa = 0,06 23 = 1,38g Khối lượng gốc axit muối : mgốc axit = 5,1 – 1,38 = 3,72g Gốc axit Muối Na Số mol gốc X Khối lượng mol phân tử gốc X Hóa trị NaX nx = nNa = 0,06 3,72 Mx = = 62 0,06 ứng với NO3 Hóa trị Na2X n 0,06 3,72 nx = Na = = 0,03 MM = = 124 0,03 2 khơng có gốc axit Hóa trị Na3X 3,72 n 0,06 nx = Na = = 0,02 Mx = = 186 0,02 3 khơng có gốc axit Vậy muối A muối nitrat Muối nitrat A khơng thể muối nitrat kim loại kiềm chất rắn tạo thành nhiệt phân tan nước chất khí có tác dụng với dung dịch NaOH tạo muối Do khí tạo thành có NO2 O2 2NO2 + 2NaOH + O2 = 2NaNO3 + H2O (1) nNO2 nNaOH nO2 Vậy nNO2 = nNaOH = 0,06 mol → mNO2 = 46 × 0,06 = 2,76 g Gọi M kim loại muối A có hóa trị 2, 3, Vì nung A số oxy hóa kim loại không thay đổi nên muối nitrat nung khơng cho kim loại đơn chất có số oxy hóa phương trình phản ứng nhiệt phân muối nitrat sau : 2M(NO3)2 = 2MO + 4NO2 + O2 (2) 4M(NO3)3 = 2M2O3 + 12NO2 + 3O2 (3) M(NO3)4 = MO2 + 4NO2 + O2 (4) ( peroxit ) * Nếu muối A muối nitrat gồm tinh thể ngậm nước nhiệt phân ngồi NO2 O2 cịn có nước Theo phương trình phản ứng (2), (3), (4) tỷ lệ NO2 O2 : nNO2 : nO2 = : Theo khí NO2 có nNO2 = 0,06 mol 0,06 Khí O2 có : nO2 = nNO2 = = 0,015 mol 4 mO2 = 0,015 × 32 = 0,48g Tổng số khối lượng NO2 O2 : m(NO2:O2) = 2,76 + 0,48 = 3,24g < 6,48g lượng khí Trong khí ngồi NO2 O2 cịn có H2O : 3,24 mH2O = mkhí - m(NO2:O2) = 6,48 – 3,48 = 3,24g →mH2O = = 0,18 mol 18 Vậy muối nitrat muối kết tinh có ngậm nước - Nếu kim loại M hóa trị : M = 37,33 (loại) - Nếu kim loại M hóa trị : M = 56 (Fe) - Nếu kim loại M hóa trị : M = 74,67 (loại) *Đặt công thức phân tử muối A ban đầu Fe(NO3)3.nH2O 4Fe(NO3)3.nH2O → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 + 4nH2O 12 mol 4n 0,06 mol 0,18 mol Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Vậy A có CTPT : Fe(NO3)3 9H2O Câu 20: Một hỗn hợp khí X, gồm hai ankan A, B kề dãy đồng đẳng anken C tích 5,04 lít ( đo đktc ) sục qua bình đựng nước brom phản ứng vừa đủ với 12,0g brom Xác định công thức phân tử thành phần phần trăm chất A, B C có hỗn hợp khí X, biết 11,6g hỗn hợp khí X làm màu vừa đủ 16,0g brom Đốt cháy hoàn toàn 11,6g hỗn hợp khí X, sản phẩm thu sau phản ứngđược dẫn hết vào bình Y chứa lít dung dịch NaOH 0,3M Hỏi: a Khối lượng bình Y tăng lên hay giảm xuống? Bao nhiêu gam? b Tính khối lượng chất có bình Y Hướng dẫn: Đặt cơng thức anken : CmH2m 2≤m≤4 Phương trình phản ứng : CmH2m + Br2 → CmH2mBr2 12 Trong 5,04 lít hỗn hợp khí X ( 5,04 : 22,4 = 0,225 mol ) chứa 0,075 mol anken số mol brom = 160 16 Trong 11,6g X chứa 0,1 mol anken = số mol brom = 160 0,225 Suy số mol khí 11,6g hỗn hợp : 0,1 × = 0,3 mol 0,075 Đặt công thức tương đương ankan : Cn H n + Số mol anken : 0,1 mol; Số mol ankan : 0,2 mol Ta có pt : 0,1 14m + 0,2( 14 n + ) = 11,6 hay n + m = m 4 2,5 n (chọn) Vậy công thức anken : C3H6 ankan : C2H6 C3H8 Gọi x số mol C2H6 , y số mol C3H8 ta có hệ pt : x + y = 0,2 ; 30x + 44y = 7,4 ; Suy x = 0,1 y = 0,1 Thành phần % thể tích khí hỗn hợp X : % C2H6 = % C3H8 = % C3H6 = 33,33 Đốt cháy hỗn hợp X, thu khí CO2 H2O Số mol CO2 = 3.0,1 + 0,1.2 + 0,1.3 = 0,8 mol Số mol H2O = 0,1.3 + 0,1.3 + 0,1.4 = 1,0 mol Khí hấp thu dd NaOH, nên khối lượng bình Y tăng lên : 0,8.44 + 1,0.18 = 53,2g nCO2 = 0,8 (mol); nNaOH = 0,6 (mol) Ta có nCO2 > nNaOH , suy muối tạo thành NaHCO3 Ptpư : CO2 + NaOH = NaHCO3 0,6 0,6 0,6 (mol) Khối lượng NaHCO3 : mNaHCO3 = 0,6.84 = 50,4g Câu 21: Khi cho isobutilen vào dung dịch H 2SO4 60%, đun nóng tới 80oC, thu hỗn hợp gọi tắt điisobutilen gồm hai chất đồng phân A B Hiđro hoá hỗn hợp hợp chất C quen gọi isooctan C chất dùng để đánh giá nhiên liệu lỏng Viết chế phản ứng để giải thích tạo thành A, B viết phương trình phản ứng tạo thành C từ A, B C điều chế phản ứng trực tiếp isobutilen isobutan có mặt axit vơ làm xúc tác Viết chế phản ứng Hướng dẫn : H2SO4 → H+ + HSO4- Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 CH2 C CH3 CH3 CH3 + H C CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 + CH2 CH3 C CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH2 CH3 C CH3 CH3 C CH2 CH3 -H CH2 (A) CH3 CH3 CH3 C CH CH3 Tài liệu ôn thi HSG 11 C C CH3 (B) CH3 Năm học 2016-2017 CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH2 + H2 CH3 CH3 CH3 CH2 CH3 C CH C CH3 + H2 CH3 CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH2 CH3 C CH3 CH3 + H CH3 C CH2 CH CH3 CH3 CH3 C CH3 CH3 CH3 CH3 C CH3 + CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH3 + CH3 CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH2 CH CH3 + CH3 C CH3 CH3 CH3 CH3 Câu 22: Có dung dịch (A) (B) - dd(A) chứa MgCl2 0,001M - dd(B) chứa MgCl2 0,001M NH4Cl 0,010M Người ta thêm NH3 vàp dung dịch đến nồng độ 0,01M Hỏi Mg(OH)2 có kết tủa khơng ? nhận xét ? Biết Kb NH3 1,8.10-5 TMg(OH)2 = 7,1.10-12 a) Cho NH3 vào dung dịch (A) NH+4 + OHNH3 + H2O C (mol.l -1) 10-2 [ ] (mol l -1) 10-2 - x x x NH 4+ OH − x2 Kb = = −2 = 1,8.10−5 [ NH ] 10 − x -2 giả sử x x =18,10-8 x = 4,24.10-4 (thích hợp) => [OH-] = 4,24.10-4 MgCl2 Mg2+ + 2Cl-3 10 M 10-3M => C Mg2+ C OH = 10-3.(4,24.10-4)2 [ ][ ] = 1,8.10-10 > T Mg(OH)2 Mg(OH)2 Mg2+ + 2OH- T = > 1.10-12 Vậy có kết tủa Mg(OH)2 b) Cho NH3 vào dung dịch (B) NH4Cl NH+4 + Cl- 10-2M 10-2M NH3 + H2O NH+4 + C (mol l -1) 10-2 [ ] (mol l -1) 10-2 - x Tài liệu ôn thi HSG 11 OH- 10-2 10-2 + x x Năm học 2016-2017 x(10-2 +x) == 1,8.10−5 -2 10 - x KB = giả sử x x = 1,8.10-5 (thích hợp) MgCl2 Mg2+ + 2Cl- 10-3M 10-3M Mg2+ + 2OH- T = 7,1.10-12 Mg(OH)2 => C Mg2+ C OH = 10-3.(1,8.10-5)2 = 3,24.10-13 < T => khơng có kết tủa Câu 23: Đixian hợp chất có cơng thức: C2N2 Viết công thức cấu tạo đixian Khi đun nóng đixian đến 500 0C chất rắn A có màu đen, có cơng thức (CN)n Viết cơng thức cấu tạo A Đixian có tính chất hố học tương tự với halơzen Hãy viết phương trình đixian với H 2, H2O, NaOH Khi CN)2 phản ứng với H20 ngồi sản phẩm axít cịn có sản phẩm A’ có cơng thức phân tử C2H402N2 Biết A’ + H20 -> Điamoni oxalat - Viết phương trình phản ứng Để điều chế xian cho dung dịch CuS04 tác dụng với dung dịch NaCN viết phương trình phản ứng Hướng dẫn: CTCT đixian: N≡C-C≡N Khi đun nóng 5000C -> A (CN)n N CTCT A: N C C C C C C C C N III.1.2 N N N N N (CN)2 + H2 -> 2HCN (CN)2 + H2O -> HCN + HCNO (CN)2 + 2NaOH -> NaCN + NaCNO (CN)2 + H2O → NH2 - C - C - NH2 A ') NH2 - C - C - NH2 + 2H2O (→ NH4OOC – COONH4 2CuSO4 + 4NaCN -> 2CuCN + (CN)2 + 2Na2SO4 Câu 24: Các hợp chất chứa N ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp, ví dụ loại phân bón hóa học, thuốc nổ Tinh thể không màu hợp chất A (chứa 6,67%H, theo khối lượng) đun nóng khơng có khơng khí nổ cho chất B C; hai dạng khí điều kiện thường dùng làm nguyên liệu quan trọng sản xuất loại phân bón có chứa N Vài tinh thể A đem hòa tan HCl đặc Ngâm kim loại D dung dịch để khử vết oxi khí khác nhau; kim loại D dễ dàng hịa tan cho khí B Đổ hỗn hợp phản ứng vừa chuẩn bị vào rượu etylic khan nóng với lượng dư tạo nên kết tủa chậm tinh thể đỏ hình kim E (chứa 47,33% Cl theo khối lượng) Để tinh thể ngồi khơng khí chuyển thành bột màu xanh có dạng tinh thể F (chứa 37,28% chất D 41,60% Cl theo khối lượng) Hãy tìm hợp chất từ A  F viết phương trình phản ứng nêu Biết A có nguyên tử phân tử Đề xuất phương pháp điều chế A từ dung dịch NH3 HNO3 Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Hướng dẫn: Nó muối mà khơng chứa oxi B C khí điều kiện thường Trong lúc cation rõ ràng có chứa N Mặc khác, A có ng.tử phân tửCation NH4+và anion N3− = 60, 60 − = 56 , tương ứng với công thức NH4N3) 0,25đ (Tính khối lượng mol cho muối ammoni 0,0667 Các phương trình phản ứng: + Phân ly hợp chất A: NH4N3  2N2 + 2H2 + Phân hủy D: Cu + NH4N3 +5HCl  HCuCl3.3H2O + N2 + 2NH4Cl N3- + 4H+ + 2e  NH4+ + N2 Cu – 2e  Cu2+ + HCuCl3.3H2O (ngồi khơng khí)  CuCl2.2H2O + HCl + H2O + CuCl2.2H2O (trong chân không)  CuCl2 + 2H2O Điều chế NH4N3 từ NH3 HNO3 NH3 + HNO3  NH4NO3 NH4NO3  N2O + 2H2O 2Na + 2NH3  2NaNH2 + H2 NaNH2 + N2O  NaN3 + H2O 2NaN3 + H2SO4  Na2SO4 + 2HN3 HN3 + NH3  NH4N3 Câu 25: Cho 3-Metylbuten-1 tác dụng với axit bromhidric tạo sản phẩm có A 2-brom-3metylbutan B 2-brom-2-metylbutan Bằng chế phản ứng giải thích tạo thành sản phẩm A, B? Hướng dẫn: (CHú ý chuyển vị) Câu 26: Kim loại A phản ứng với phi kim B tạo hợp chất C Cho 0,1 mol hợp chất C phản ứng với CO dư tạo thành hợp chất D 2,4g B Hoà tan hoàn toàn D vào nước, dung dịch D phản ứng vừa đủ 100ml dung dịch HCl 1M giải phóng 1,12 lít khí CO2 (đktc) Hãy xác định A, B, C, D viết phương trình phản ứng xảy Biết hợp chất C chứa 45,07% B theo khối lượng ; hợp chất D khơng bị phân tích nóng chảy Hướng dẫn: Số mol HCl = 0,1.1 = 0,1mol Số mol CO2 = 1,12:22,4 = 0,05mol Số mol H+ : Số mol CO2 = 2:1 ⇒ Hợp chất D muối CO32Mặt khác D không bị phân tích nóng chảy ⇒ D cacbonat kim loại kiềm 2H+ + CO32- = H2O + CO2 C + CO2 = D + B ⇒ C peoxit supeoxit B oxi Đặt cơng thức hố học C MxOy Lượng oxi có 0,1mol C(MxOy) : 16.0,05+2,4 = 3,2 g Khối lượng 0,1mol C = 3,2.100:45,07 = 7,1g ⇒ Mc = 7,1:0,1 = 71 g/mol ⇒ Khối lượng kim loại M MxOy = 7,1- 3,2 = 3,9 g Ta có: x : y = 3,9/ M : 3,2/ 16 ⇒ M = 39 Vậy: A Kali ( K ) B Oxi ( O2 ) C KO2 D K2CO3 Các phương trình: K + O2 → KO2 4KO2 + 2CO2 →2K2CO3 + 3O2 K2CO3 + 2HCl →2KCl + CO2 + H2O Câu 27: I.1 Ở 27oC, 1atm, 20% N2O4 chuyển thành NO2 Hỏi 27oC, 0,1 atm, có % N2O4 chuyển thành NO2 ? Nhận xét ? I.2 Tính α cho 69 gam N2O4 vào bình 20 lít 27oC I.3 Tính α cho 69 gam N2O4 30 gam Ar vào bình 20 lít 27oC I.4 Tính α cho 69 gam N2O4 30 gam Ar vào bình 40 lít 27oC Cho nhận xét giải thích Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 I.5 Người ta đo tỉ khối khơng khí hỗn hợp khí N2O4, NO2 áp suất atm nhiệt độ khác Kết thu là: to (C) 45 60 80 100 140 180 d 2,34 2,08 1,80 1,68 1,59 1,59 Tính α nhiệt độ Cho biết chiều thuận chiều thu nhiệt hay toả nhiệt? Hướng dẫn: I.1 N2O4 (k)  2NO2 (k) Tổng số mol khí Phệ Ban đầu n n Po Biến đổi nα 2nα Cân n(1-α) 2nα n(1+α) Pcb n (1 - α ) 2αn PN 2O4 = Pcb PNO2 = Pcb ; n (1 + α ) n (1 + α ) ⇒ KP = PNO2 = 4α Pcb 1−α -Khi Pcb = atm, α = 0,2 ⇒ KP = 0,167 -Khi Pcb = 0,1 atm ⇒ α = 0,543 = 54,3% ♣ Nhận xét: Khi Pcb hệ giảm, α tăng tức cân chuyển dịch theo chiều thuận, phù hợp với nguyên lí Lechatelier n 0,75 C N 2O = = = 0,0375 (M) I.2 V 20 Po = CRT = 0,0375.0.082.300 = 0,9225 (atm) N2O4 (k)  2NO2 (k) Ban đầu Po Biến đổi Poα 2Poα Cân Po(1-α) 2Poα ⇒ PN 2O4 PNO2 4α ⇒ α = 0,191 = 19,1% Po 1−α I.3 Mặc dù thêm lượng khí Ar làm áp suất tổng quát tăng gấp đôi nhiên thể tích bình khơng đổi nên C N 2O không đổi ⇒ Po (N2O4) không đổi, mà Kp khơng đổi (vì nhiệt độ khơng đổi) ⇒ α = 0,191 = 19,1% I.4 Tính tương tự câu I.2 ta α = 0,259 = 25,9% ♣ Nhận xét: α tăng, cân chuyển dịch theo chiều thuận Vì: áp suất tổng qt hệ khơng đổi áp suất cân gây N2O4 , NO2 lại giảm ⇒ cân chuyển dịch theo chiều thuận n.M N 2O M hh I.5 ⇒ M hh = 29d = (áp dụng định luật bảo toàn khối lượng) d hh/kk = n (1 + α ) 29 M N 2O ⇒ α= -1 29d ⇒ to 45 60 80 100 140 180 d 2,34 2,08 1,80 1,68 1,59 1,59 α 0,356 0,525 0,762 0,888 0,995 0,995 ♣ Nhận xét: nhiệt độ tăng, α tăng ⇒ cân chuyển dịch theo chiều thuận Theo nguyên lý Lechatelier, chiều thuận chiều thu nhiệt Câu 28: Cho H2SO4 đậm đặc vào C2H5OH có mặt hạt cát nhỏ bình cầu, đun nóng hỗn hợp 1800c, dẫn khí thu qua bình đựng dung dịch nước vơi trong, sau cho qua bình đựng dung dịch thuốc tím Vì phải dùng hạt cát trình đun ? Hỗn hợp bình cầu có màu sau phản ứng ? Vì phải cho khí sinh qua dung dịch nước vơi ? Dự đốn tượng xảy bình đựng dung dich thuốc tím biết dùng 18,4 g C 2H5OH v 50 g thuốc tím Hiệu suất q trình tách nước 75% Hướng dẫn: KP = PN 2O = Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 • • Để nhiệt phân bố hỗn hợp Thường có màu đen : C2H5OH + 2H2SO4  2C + SO2 + 5H2O • Để loại khí SO2 v CO2 sinh làm sai lệch kết thí nghiệm 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O  K2SO4 + 2MnSO4 +2H2SO4 • Thu ốc t ím màu kh ông hoàn toàn : - số mol C2H4 thực tế = 0,3 mol - số mol KMnO4= 50/ 158 mol > 2/3.0,3 C2H5OH  C2H4 + H2O 3C2H4 + 2KMnO4 + H2O  3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH Câu 29: Khi nhiệt phân CaCO3 tạo chất rắn A chất khí B Khử A cacbon tạo chất rắn màu xám D khí E Các chất D E bị oxi hóa để tạo thành sản phẩm có mức oxi hóa cao Phản ứng D với nitơ cuối dẫn tới việc tạo thành CaCN2 a) Viết tất phương trình hóa học xảy b) Khi thủy phân CaCN2 thu chất gì? Viết phương trình hóa học xảy 2− c) Ion CN có hai đồng phân Axit hai ion biết Viết công thức cấu tạo hai axit cho biết cân chuyển hóa hai axit dịch chuyển phía nào? Vì sao? Hướng dẫn: a Các phương trình hóa học xảy ra: to CaCO3  → CaO + CO2 to CaO + 3C  → CaC2 + CO → 2CO2 2CO + O2  o t CaC2 + N2  → CaCN2 + C → CaCO3 + 2NH3 b CaCN2 + H2O  c Hai công thức đồng phân: H-N=C=N-H (1) N ≡ C-NH (2) Công thức (1) bền cơng thức (2) có cấu tạo đối xứng cân chuyển phía tạo chất (1) Câu 30: Hidrocacbon mạch thẳng A có dãy chuyển hố: Xác định cơng thức cấu tạo A hồn thành Cơng thức ngun: (C3H7)n Ta có điều kiện: 7n ≤ 6n + 7n số chẵn → n = 2, công thức phân tử A C6H14 Công thức cấu tạo: CH3(CH2)4CH3 (n-hexan) Dãy chuyển hóa: Tiến hành thí nghiệm sau: Cho 1mL CHCl rửa ion halogenua vào ống nghiệm có sẵn 3mL dung dịch NaOH 10% ống nghiệm, lắc đun sôi hỗn hợp cách cẩn thận Làm lạnh hỗn hợp phản ứng, gạn lấy phần dung dịch phía chia làm ba phần: Phần 1: Cho thêm vài giọt dung dịch HNO3, sau thêm tiếp vài giọt dung dịch AgNO3 1% Phần 2: Cho 1mL dung dịch AgNO3/NH3 vào phần đun nóng nhẹ Phần 3: Cho vài giọt dung dịch KMnO4 1% vào phần Nêu tượng xảy thí nghiệm phần dung dịch trên, giải thích, viết phương trình phản ứng Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 minh họa Hướng dẫn: Câu 31: Để điều chế nitrobenzen phòng thí nghiệm tính hiệu suất phản ứng, người ta tiến hành bước sau: Cho 19,5 ml axit nitric vào bình cầu đáy trịn cỡ 200 mL làm lạnh bình lắc, sau thêm từ từ 15 mL H2SO4 đậm đặc, đồng thời lắc làm lạnh đến nhiệt độ phòng Lắp ống sinh hàn hồi lưu (nước hay khơng khí), cho tiếp 13,5 mL benzen qua ống sinh hàn với tốc độ chậm giữ nhiệt độ không 50 0C, đồng thời lắc liên tục (a) Sau cho hết benzen, tiếp tục đun nóng bình phản ứng bếp cách thuỷ 30-45 phút tiếp tục lắc Sau làm lạnh hỗn hợp phản ứng đổ qua phễu chiết Tách lấy lớp nitrobenzen Rửa nitrobenzen nước dung dịch Na2CO3 (b) Tách lấy nitrobenzen cho vào bình làm khơ có chứa chất làm khơ A thể rắn (c) Chưng cất lấy nitrobenzen bình Vuy-êc bếp cách thuỷ để thu lấy nitrobenzen Cân lượng nitrobenzen thấy 15 gam (d) a Viết phương trình hố học phương trình thể chế phản ứng Cho biết cần phải lắc bình liên tục giữ nhiệt độ phản ứng 500C? Nếu khơng dùng H2SO4 đậm đặc, phản ứng có xảy khơng? b Vì cần phải rửa nitrobenzen nước, sau dung dịch Na2CO3? c A chất nào? d Tính hiệu suất phản ứng khối lượng riêng benzen 0,8g/mL Hướng dẫn: a Phản ứng: C6H6 + HONO2 H2SO (1)  4 → C6H5NO2 + H2O Cơ chế phản ứng: (+) HO - NO2 + H2SO4 (-) H - O - NO2 + HSO4 H (+) H - O - NO2 + H2SO4 (+) H3O(+) + HSO4(-) + NO2 H + NO2(+) chËm NO2 NO2 H + nhanh + H(+) Hỗn hợp phản ứng hệ dị thể nên cần phải lắc hay khuấy mạnh liên tục để tạo thành nhũ tương, bảo đảm tiếp xúc tốt tác nhân Phải giữ 500C nhiệt độ cao tăng lượng sản phẩm đinitrobenzen Nếu không dùng H2SO4, phản ứng xảy có hình thành NO2+ theo phương trình sau: HO-NO2 + HNO3  H2O+-NO2 + NO3H2O+-NO2 + HNO3  H3O+ + NO3- + NO2+ (1) Tuy nhiên khơng có H2SO4 phản ứng xảy chậm hiệu suất tạo NO2+ sinh (1) thấp Khi có mặt H2SO4 đậm đặc, cân chuyển dời phía thuận nên phản ứng xảy nhanh Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 b Cần phải rửa nước để loại axit, sau rửa dung dịch Na 2CO3 để loại hết axit dư dễ kiểm tra kết phản ứng axit Na2CO3 sinh khí c A chất hút nước dạng rắn, nên A CaCl2, khan d Hiệu suất phản ứng: 9,512g 15 × 78 = 88% m C6H6 (1) = = 9,512gam ⇒ H = 13,5mL × 0,8g / mL 123 Câu 32: Cho cân bằng: N2O4 2NO2 Cho 18,4 gam N2O4 vào bình chân khơng dung tích 5,90 lít 27oC, đạt tới trạng thái cân bằng, áp suất đạt atm Cũng với khối lượng N2O4 nhiệt độ 110oC, trạng thái cân áp suất atm thể tích hỗn hợp khí đạt 12,14 lít Tính % N2O4 bị phân li 27oC 110oC 18,4 Số mol N2O4 ban đầu nđ = = 0,2 mol 92 N2O4 2NO2 Trước phản ứng 0,2 tổng nđ = 0,2 mol Sau phản ứng 0,2(1- α ) 0,2(1+ α ) Theo phương trình trạng thái 27oC 1.0,2(1 + α ).22,4 1.5,90 α = 0,198 tức 19,8% = 273 273 + 27 110oC 1.0,2(1 + α ).22,4 1.12,14 α = 0,932 tức 93,2% = 273 273 + 110 Câu 33: Cho nguyên tố A, B, C Nguyên tố A có electron cuối ứng với số lượng tử: n = 3, l = 1, m = ms = -1/2 Hai nguyên tố B, C tạo thành cation X+ có nguyên tử Tổng số hạt mang điện 21 a Viết cấu hình electron xác định tên, vị trí A, B, C bảng tuần hoàn b nguyên tố B, C tạo thành hợp chất M N hợp chất khí A với hidro Dẫn hợp chất khí N vào nước, thu dung dịch axit N M tác dụng dung dịch N tạo thành hợp chất R Viết phương trình phản ứng công thức cấu tạo R Cho biết R hình thành liên kết gì? Hướng dẫn: A có số lượng tử n=3, l= 1, m= 0, ms = -1/2 nên ta xác định n=3 -1 +1 ⇒A có cấu hình e 1s22s22p63s23p5 ,A Clo (0,25đ) A nằm chu kì 3, nhóm VIIA (0,25đ) B, C tạo cation X+ có nguyên tử Ta có tổng số hạt mang điện 21 ⇒ ZX+ = 11 11 = 2,2 Gọi Z điện tích hạt nhân trung bình nên ta có Z = Mà ZB < Z < ZC ⇒ ZB H (Z= 1), cấu hình e: 1s1, chu kì nhóm IA Gọi cơng thức X+ AxHy+ nên x.ZA + y = 11; x + y =5 x y ZA 2.5 Nhận nghiệm x =1, y = ZA = ⇒A Nitơ Nitơ (Z = 7) có cấu hình electron 1s22s22p3, thuộc chu kì 2, nhóm VA b N HCl Vì M tác dụng với dung dịch axit N ⇒ M có tính bazơ ⇒ M NH3 NH3 + HCl → NH4Cl R NH4Cl Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 H H N H + Cl - H Công thức cấu tạo Phân tử NH4Cl hình thành liên kết ion Câu 34: Ngun tố X (có nhiều dạng thù hình) có anion chứa oxy đóng vai trị quan trọng nhuễm nước Độ âm điện nhỏ oxy Nó tạo hợp chất phân tử với halogen Ngồi hai oxit đơn phân tử cịn có oxit cao phân tử X cịn có vai trị quan trọng sinh hóa Các obitan p có electron Đó ngun tố nào?Viết cấu hình X tạo với hydro nhiều hợp chất cộng hóa trị có cơng thức chung XaHb; dãy hợp chất tương tự dãy đồng đẳng ankan Viết công thức cấu tạo chất đầu dãy Nguyên tố X tạo axit có chứa oxy (oxoaxit) có cơng thức chung H 3XOn với n = 2, Viết công thức cấu tạo axit Một hợp chất dị vòng X, với cấu trúc phẳng J Liebig F.Wohler tổng hợp từ năm 1834, tạo thành từ NH4Cl với chất pentacloro X; sản phẩm phụ phản ứng khí dễ tan nước phản ứng axit mạnh a) Viết phương trình phản ứng b) Viết công thức cấu tạo hợp chất (NXCl2)3 Hướng dẫn: 1) Photpho Cấu hình [Ne]3s23p3 2) Cơng thức cấu tạo chất đầu tiên: a) 3NH4Cl + 3PCl5 = (NPCl2)3 + 12HCl b) Công thức cấu tạo: Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 ... kết chọn 1,5 điểm N F F F I F F F S F F F ⇒ [H + ] ≤ Lai hóa sp2 Tam giác phẳng Tài liệu ơn thi HSG 11 Lai hóa sp3 Tháp đáy tam giác Lai hóa sp3d Hình chữ T 0,75 điểm 0,75 điểm Năm học 2016-2017... rắn bình gam? Hướng dẫn: CaCO3 (r) = CaO(r) + CO2 (k) (*) Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Tại 800oC PCO = 0,236 không thay đổi ⇒ đạt cân Nên Kp = PCO = 0,236 (atm) Kp 0,236 = = 2,68... phân tử Đề xuất phương pháp điều chế A từ dung dịch NH3 HNO3 Tài liệu ôn thi HSG 11 Năm học 2016-2017 Hướng dẫn: Nó muối mà không chứa oxi B C khí điều kiện thường Trong lúc cation rõ ràng có chứa