De lop 11

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2017 TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN – TỈNH THÁI NGUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MÔN: HĨA HỌC 11 Thời gian: 180 phút (Khơng kể thời gian giao đề) Câu I Tốc độ phản ứng có chế (2,5 điểm) Để phân hủy hiđro peoxit (H2O2) với chất xúc tác ion iođua dung dịch có mơi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% (chấp nhận tương đương với 30 gam H 2O2 1lít dung dịch) dung dịch KI 0,1 M với nước theo tỉ lệ khác thể tích để tiến hành thí nghiệm xác định thể tích oxi ( VO2 ) Thí nghiệm VH2O2 (ml) VKI (ml) VH2O (ml) υ O2 (ml/phút) 298 K atm 25 50 75 4,4 50 50 50 8,5 100 50 17,5 50 25 75 4,25 50 100 16,5 Xác định bậc phản ứng phân huỷ H2O2 chất xúc tác I Viết phương trình hố học biểu thức tính tốc độ phản ứng Tính nồng độ mol H2O2 bắt đầu thí nghiệm sau phút Cơ chế phản ứng xem chuỗi hai phản ứng sau: H2O2 + I- k1   H2O + IO IO- + H2O2  k O2 + I- + H2O (1) (2) Hãy cho biết hai phản ứng xảy với tốc độ hay khác nhau? Phản ứng định tốc độ phản ứng giải phóng oxi? Giải thích Câu II Nhiệt – Cân hóa học (2,5 điểm) Tính lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ tổ hợp kiện sau: a) Entanpi sinh BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol Entanpi phân li Cl2: 238,26 kJ/mol Entanpi thăng hoa Ba: 192,28 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ Ba: 500,76 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ hai Ba: 961,40 kJ/mol Ái lực electron Cl : - 363,66 kJ/mol b) Hiệu ứng nhiệt trình hồ tan mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol Trong kết thu được, kết đáng tin cậy Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ số mol hệ số tỉ lượng 1: đạt tới trạng thái cân (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích a Tính số cân KP b Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành áp suất để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? c Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành nhiệt độ để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? Câu III Dung dịch- Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm) Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag Biết: E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,337V Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 101 M; RT ln 0,0592 lg F Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, thêm NH3 1M vào nửa bên phải pin Biết: [Ag(NH3)2+]:  = 107,24 ; bỏ qua thay đổi thể tích Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau phản ứng xong, suất điện động pin 0,813V Tính tích số tan Cu(OH)2 Bỏ qua thay đổi thể tích Tính pH dung dịch NaHA 0,1 M Biết H2A có Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33 Câu IV Hóa nguyên tố nhóm IVA, VA (2,5 điểm) Một nguyên tố X, nguyên tử có ba lớp electron (K, L, M) có giá trị lượng ion hố I (tính theo kJ/mol) sau: I1 I2 I3 I4 I5 I6 1012 1903 2910 4956 6278 22230 Viết cấu hình electron X Xác định công thức phân tử , viết tên gọi chất sơ đồ viết PTHH thực chuyển hóa theo sơ đồ sau: (A) (6) X (1) (7) (8) (B) (9) (2) (4) (E) (3) (5) (10) (12) (14) (H) (F) (G) (11) (C) (D) (13) (15) Biết: Trong hợp chất A, B, C, D, E, F, G, H X có mức oxi hóa cao B, D, E tạo dung dịch làm đỏ quỳ tím Dung dịch F, G phản ứng với axit mạnh bazơ mạnh Các chất F, G, H đốt cho lửa màu tím Cho 0,1mol axit H3XO2 H3XO3 tác dụng với dung dịch KOH dư thu hai muối có khối lượng 10,408g 15,816g Xác định công thức cấu tạo gọi tên hai phân tử axit Câu V Phức chất, phân tích trắc quang (2,5 điểm) a) Thêm CN− vào dung dịch Ni2+, xuất kết tủa màu xanh, CN − dư kết tủa tan, tạo thành dung dịch suốt màu vàng, sau CN − dư dung dịch chuyển sang màu đỏ Hãy giải thích tượng b) Nếu cho dung dịch màu vàng phản ứng với Na NH lỏng tạo thành sản phẩm A có màu đỏ, nghịch từ, khơng bền khơng khí Hãy cho biết A hợp chất nào? Chiếu chùm tia đơn sắc (có bước sóng λ xác định) qua dung dịch mẫu chất nghiên cứu  I  cường độ tia sáng tới Io giảm I Tỉ số T =   gọi độ truyền qua T phụ  I0   thuộc vào nồng độ mol C (mol·L-1) chất hấp thụ ánh sáng dung dịch, chiều dày lớp dung dịch l (cm) hệ số hấp thụ mol ε (L·mol-1·cm-1) đặc trưng cho chất chất hấp thụ (định luật Lambert-Beer): - lg T = εlC Để xác định giá trị Ka axit hữu yếu HA, người ta đo độ truyền qua chùm tia đơn sắc (tại bước sóng λ xác định) với dung dịch axit HA 0,05 M đựng thiết bị đo với chiều dày lớp dung dịch l = cm Kết cho thấy 70% tia sáng tới bị hấp thụ Giả thiết, có anion A - hấp thụ tia đơn sắc bước sóng hệ số hấp thụ mol ε A- 600 L·mol-1·cm-1 Tính giá trị Ka HA điều kiện thí nghiệm Câu VI Đại cương hóa hữu ( Cơ chế phản ứng- xác định cấu trúc – đồng phân lập thể-danh pháp- so sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, độ tan ( cho dạng tập giải thích dựa sở kiện cho)- khả phản ứng): 2,5 điểm Cho liệu pKa số axit cacboxylic sau: Axit pKa1 pKa2 Axit oxalic 1,27 4,27 Axit malonic 2,86 5,70 Axit sucxinic 4,21 5,64 Axit glutaric 4,34 5,27 a) Tại axit mạnh so với axit monoankylcacboxylic tương ứng? b) Giải thích chiều biến đổi pKa1; pKa2 số nguyên tử cacbon tăng Sắp xếp (có giải thích) chất dãy sau trình tự tăng dần tính bazơ: Dãy 1: NH2 NH2 NH A B C Dãy 2: H N H N H N H3C O D N H E F CH3 NH G Dãy 3: CH3 N N H3C N CH3 H N J K Dãy 4: N N N J M N So sánh nhiệt độ sôi chất sau , giải thích: S N (A) (B) (C) O (D) NH (E) Câu VII Hiđrocacbon (phản ứng, cấu trúc): 2,5 điểm Người ta tách từ dầu mỏ hợp chất A Khi cho A tác dụng với brom có chiếu sáng, thu hợp chất B chứa 55,8%C 7,01%H, lại brom chiếm nguyên tử phân tử Cả A B hợp chất bền, không làm màu dung dịch KMnO lỗng khơng quang hoạt a) Xác định công thức phân tử A B b) Viết công thức cấu tạo công thức lập thể A B c) Dự đốn trạng thái A (lỏng hay rắn) Giải thích d) Dự đoán khả phản ứng B với dung dịch kiềm/ nước Giải thích Hiđro hóa hiđrocacbon A (C10H14) thu hiđrocacbon C10H18 Ozon hóa A chế hóa tiếp với Zn/CH3COOH thu O=CH[CH2]3CO-CO[CH2]3CH=O a) Viết hai cơng thức cấu tạo có A b) Hiđrocacbon A phản ứng với anhiđrit maleic cho sản phẩm cộng – đóng vịng Đinxơ – Anđơ B Viết cơng thức cấu tạo xác A B c) Viết công thức cấu tạo sản phẩm cộng chế phản ứng xảy cho A phản ứng với HCl theo tỉ lệ mol :1 Câu VIII Tổng hợp hữu ( đến este) dạng dãy chuyển hóa( khơng có dị tố N,S) 2,5 điểm 1(1,5 điểm) Hợp chất có cấu trúc COOCH2CH3 tổng hợp từ propen benzen theo sơ đồ phản ứng sau A C B MgCl + H I G K F L D E M P +C2H5OH COOC2H5 Chỉ rõ cấu trúc chất ứng với chữ 2(1 điểm) Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau cách xác định cấu trúc chất từ (A) đến (L) -HẾT - TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2017 TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN – TỈNH THÁI NGUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MƠN: HĨA HỌC 11 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu I Tốc độ phản ứng có chế (2,5 điểm) Để phân hủy hiđro peoxit (H2O2) với chất xúc tác ion iođua dung dịch có mơi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% (chấp nhận tương đương với 30 gam H 2O2 1lít dung dịch) dung dịch KI 0,1 M với nước theo tỉ lệ khác thể tích để tiến hành thí nghiệm xác định thể tích oxi ( VO2 ) Thí nghiệm VH2O2 (ml) VKI (ml) VH2O (ml) υ O2 (ml/phút) 298 K atm 25 50 75 4,4 50 50 50 8,5 100 50 17,5 50 25 75 4,25 50 100 16,5 Xác định bậc phản ứng phân huỷ H2O2 chất xúc tác I- Viết phương trình hố học biểu thức tính tốc độ phản ứng Tính nồng độ mol H2O2 bắt đầu thí nghiệm sau phút Cơ chế phản ứng xem chuỗi hai phản ứng sau: H2O2 + I- k1   H2O + IO IO- + H2O2  k O2 + I- + H2O (1) (2) Hãy cho biết hai phản ứng xảy với tốc độ hay khác nhau? Phản ứng định tốc độ phản ứng giải phóng oxi? Giải thích Hướng dẫn chấm: Ý Nội dung Điể m Từ phương trình phản ứng: H2O2  H2O + O2 ta có: thể tích oxi đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Theo thí nghiệm 1, 2, tăng gấp đơi thể tích dung dịch H2O2 giữ ngun thể tích dung dịch KI tốc độ phản ứng tăng gấp đơi, điều có nghĩa tốc 0,5 độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ H2O2  phản ứng bậc H2O2 Tương tự, từ thí nghiệm 2, 4, ta thấy tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ I-  phản ứng bậc I- Phương trình phản ứng: H2O2  H2O + O2 0,5 Biểu thức định luật tốc độ phản ứng: V = k C H2O2 C IKhi pha lỗng lần nồng độ H2O2 (C0) thí nghiệm giảm lần: 0,5 10 = 0,294 M 34 Vì phản ứng xảy chậm nên coi tốc độ phản ứng (thể tích oxi ra) khơng thay đổi khoảng thời gian ngắn (4 phút) Sau phút thoát ra: 4,25 = 17 (ml) oxi, đó:  C0 = 10 gam H2O2/1 lit Hay C0 = n O2 = P.V 17.10-3 = = 0,695.10-3 (mol) R.T 0,082 298 Lúc đầu có: n H2O2 = 0,294 0,15 = 44,1.10-3 (mol) Sau phút, số mol H2O2 còn: 44,1.10-3 – 0,695.10-3 = 42,71.10-3 (mol) Vậy sau phút: C H2O2 = 0, 04271 = 0,285 (M) 0,15 Phản ứng: - H O  I H O + O v  (*) d  H 2O2  dt Cơ chế: H O + I-  k  H O + IO IO- + H O  k  H 2O + I- + O2 (1) (2) Xét trường hợp: 1/ Nếu phản ứng (1) chậm định tốc độ tốc độ phản ứng tổng hợp (*) tốc độ phản ứng (1): 0,25 d  H2O2  k1[H O ][I- ] dt Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ 2/ Nếu phản ứng (2) chậm thì: v  d  H2O2  k2 [H O ][IO - ] dt Chấp nhận nồng độ IO- ổn định ta có: v  d [IO- ] k k1[H 2O ][I - ]  k [IO- ][H 2O ] 0  [IO- ]  [I - ] dt k2 (a) 0,25 (b) Thay (b) vào (a) ta được: d  H2O2  k1[H O ][I- ] dt Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ 3/ Nếu hai phản ứng có tốc độ xấp xỉ thì: v  d [H O ]   k1[H O2 ][I- ]  k2 [H O ][IO - ] 0,25 dt Chấp nhận nồng độ IO- ổn định, tính [IO-] trường hợp thay vào biểu thức ta được: v  d  H2O2  k1[H O ][I- ] dt Cơ chế phù hợp với định luật tốc độ Trong trường hợp, trường hợp đầu hợp lí khơng cần chấp 0,25 nhận điều kiện gì; mặt khác trường hợp 2, giả thiết phản ứng (2) chậm việc chấp nhận nồng độ IO- ổn định khơng hợp lí v  Câu II Nhiệt – Cân hóa học (2,5 điểm) Tính lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ tổ hợp kiện sau: a) Entanpi sinh BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol Entanpi phân li Cl2: 238,26 kJ/mol Entanpi thăng hoa Ba: 192,28 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ Ba: 500,76 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ hai Ba: 961,40 kJ/mol Ái lực electron Cl : - 363,66 kJ/mol b) Hiệu ứng nhiệt q trình hồ tan mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol Trong kết thu được, kết đáng tin cậy Hướng dẫn chấm Ý Nội dung 1.a Điể m o Ba(r) + Cl2(k) Hth(Ba) HS(BaCl , tt) BaCl2 (tt)  Hpl(Cl2) Ba(k) + 2Cl (k) o Uml = H I1(Ba) + I2(Ba) ACl Uml Ba2+ + 2Cl- -  Hth (Ba) - Hpl(Cl ) - I1(Ba) - I2(Ba) - 2ACl S(BaCl2, tt) 0,5 = - 859,41 - 192,28 - 238,26 - 500,76 - 961,40 + 363,66 = - 2024,79 (kJ/mol) 1.b 0,25 Uml =  H1 +  H2 -  Hht(BaCl2) = -1344 - 2.363 + 10,16 = -2059,84 (kJ/mol) Kết a) đáng tin cậy hơn, kết tính theo mơ hình b) gần mơ hình khơng mơ tả hết q trình diễn dung dịch, ion 0,25 cation nhiều cịn có tương tác lẫn tương tác với H2O Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k);  = - 92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ số mol hệ số tỉ lượng 1: đạt tới trạng thái cân (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích a Tính số cân KP b Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành áp suất để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? c Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành nhiệt độ để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? Hướng dẫn chấm N2 (k) + 3H2 (k) 1.Ban đầu (mol) Cân (mol) 1-x n 2NH3 (k);   = - 92 kJ 3-3x 2x = – x + – 3x + 2x = – 2x (mol) sau 2x %VNH = - 2x 100% = 36%  x = 0,529  0,592 1 x %VN = - 2x 100% =  2.0,592 100% = 16% %VH = 100 - (36 + 16) = 48% KP = 2 PNH PH32 PN = 0,36 2.P 0,16.P. 0,48.P  = 0,36 = 8,14.10-5 (atm 2) 0,16.0,48 3.P 0,5 2x %VNH = - 2x 100% = 50%  x = 2/3 1 x %VN = - 2x 100% = 12,5%; %VH = 37,5% KP = PNH PH32 PN KP = ln = PNH PH32 PN 0,5 = 8,14.10-5 (atm 2) 0,125.0,375 3.P  P = 682,6 (atm) 0,5 0,5 = 0,125.0,375 3.300 = 4,21.10-4 KP2 KP 1 R H  1    ln     = R  T1 T2  T1 T2 H KP K P1  K P2 R 1 8,314 4,21.10  ln  ln = T = T2 H K P1 450  273 92.10 8,14.10   T2 = 0,5 652,9 K Câu III Dung dịch- Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm) Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag Biết: E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,337V Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 10RT ln 0,0592 lg F M; Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, thêm NH3 1M vào nửa bên phải pin Biết: [Ag(NH3)2+]:  = 107,24 ; bỏ qua thay đổi thể tích Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau phản ứng xong, suất điện động pin 0,813V Tính tích số tan Cu(OH)2 Bỏ qua thay đổi thể tích Tính pH dung dịch NaHA 0,1 M Biết H2A có Ka1=10-6,35; Ka2=10-10,33 Hướng dẫn chấm 1 E Ag  / Ag E Ag   / Ag 0,125 0, 0592 lg[ Ag  ] = 0,5632V ECu 2 / Cu ECu  2 / Cu 0, 0592 lg[Cu 2 ] = 0,3074V 0,125 Do E Ag  / Ag  ECu 2 / Cu nên: catot điện cực Ag, anot điện cực Cu Sơ đồ pin: (-) Cu Cu2+ 10-1 M Ag+ 10-4M Ag (+) Epin = E(+) - E(-) = 0,5632 - 0,3074 = 0,2558V Phản ứng pin: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag [Ag ( NH ) 2 ] Ag+ + 2NH3  Ag(NH3)2+  = = 107,24 [Ag  ][NH ]2 0,125 0,125  lớn, xem phản ứng xảy hoàn toàn  [Ag(NH3)2+] = [Ag+] = 10- 4M [NH3] = - 2.10-4  1M E Ag  / Ag E Ag  / Ag 0, 0592 [Ag(NH3 )2 ] 0, 0592  lg  lg[ Ag ] = 0,8 +  [NH ]2 0, 0592 10 = 0,8 + lg 7,24 = 0,1346V 10 0,5 Do E Ag  / Ag  ECu 2 / Cu nên: catot điện cực Cu, anot điện cực Ag Sơ đồ pin: (-) Ag Ag(NH3)2+ 10-4M, NH3 1M Cu2+ 10-1M Cu (+) Epin = E(+) - E(-) = 0,3074 - 0,1346 = 0,1728V Phản ứng pin: 2Ag + Cu2+ + 4NH3 → Cu + 2[Ag(NH3)2]+ Cu2+ + 2OH- → [Cu2+] giảm   0,125 0,125 0,125 Cu(OH)2↓ ECu 2 / Cu giảm < E Ag  / Ag  Epin = E Ag  / Ag - ECu 2 / Cu ECu 2 / Cu = E Ag  / Ag - Epin = 0,5632 - 0,813 = - 0,2498V 0, 0592 ECu 2 / Cu = 0,337 + lg[Cu 2 ] = - 0,2498V  [Cu2+] = 10-19,82M 2+ Cu + 2OH- → Cu(OH)2 Ks-1 0,25 0,125 10 [Cu2+] pư = 0,1 – 10-19,82  0,1M ; [OH-]cb = 1- 0,2 = 0,8M Ks = [Cu2+][OH-]2 = 10-19,82(0,8)2 = 10 -20,01 -Mô tả cân dung dịch : 0,25   Na   HA NaHA   K w [H + ][OH - ] (1)   H   OH  HOH   0,25 [H + ][A 2- ]   HA  H  A Ka  (2)  [HA - ]   H A K a11  [H A] HA  H   (3)  [HA - ].[H + ]  2  - Viết điều kiện proton : [H+] = [OH-] + [A2-] – [H2A] (4) + Biến đổi: [H ]= K W K a [HA - ] [H + ].[HA - ]   (5) [H + ] [H + ] K a1 K W  K a [HA - ] Rút : [H ]= 1+K -1a1.[HA - ] + (6) Trong đa số trường hợp HA- phân li yếu nên coi [HA-] = C mol/l mối ban đầu.: [H + ]= K W  K a C 1+K -1a1.C (7) 0,25 Đáp số: [ H+]=4,576.10-9 pH = 8,34 (Nếu KW