1 X¸c ®Þnh c¸c hîp chÊt ho¸ häc øng víi c¸c ch÷ c¸i A, B, C, D vµ viÕt c¸c ph¬ng tr×nh ph¶n øng theo s¬ ®å sau SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Lớp 12 THPT năm học 2011[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG ĐỀ CHÍNH THỨC KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2012 Mơn thi : Hóa học Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 02 trang) Câu I (2 điểm) Chỉ dùng thêm phương pháp đun nóng, nêu cách phân biệt dung dịch nhãn chứa chất sau: NaHSO4, KHCO3, Mg(HCO3)2, Na2SO3, Ba(HCO3)2 Cho sơ đồ phương trình phản ứng: (1) (X) + HCl (X1) + (X2) + H2O (5) (X2) + Ba(OH)2 (X7) (2) (X1) + NaOH (X3) + (X4) (6) (X7) +NaOH (X8) + (X9) + … (3) (X1) + Cl2 (X5) (7) (X8) + HCl (X2) +… (4) (X3) + H2O + O2 (X6) (8) (X5) + (X9) + H2O (X4) + … Hoàn thành phương trình phản ứng cho biết chất X, X1,…, X9 Câu II (2 điểm) Cho sơ đồ chuyển hóa chất hữu sau: A dd KMnO4 B C D dd H2SO4 đặc t 0C CH3CHO F (Muối amoni) E (Các chữ A, B, C, D, E, F kí hiệu chất khác có ngun tử Cacbon phân tử) Tìm công thức cấu tạo chất A, B, C, D, E, F viết phương trình phản ứng xảy theo sơ đồ biến hóa trên, ghi rõ điều kiện để phản ứng xảy (nếu có) Tiến hành lên men giấm 200ml dung dịch ancol etylic 5,75 thu 200ml dung dịch Y Lấy 100ml dung dịch Y cho tác dụng với Na dư thu 60,648 lít H (đktc) Tính hiệu suất phản ứng lên men giấm (Biết dC H OH = 0,8 g/ml; d H O = g/ml) Câu III (2 điểm) Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố M X 82 52 M X tạo thành hợp chất MX a (a: nguyên dương, hợp chất MXa X có số oxi hóa -1), phân tử hợp chất MX a có tổng số hạt proton 77 Xác định công thức phân tử MXa (Cho biết số nguyên tố: 7N, 8O, 9F, 16S, 15P, 17Cl, 29Cu, 26Fe, 30Zn, 24Cr, 25Mn) Một hỗn hợp lỏng gồm chất: C 6H5OH, C6H6, C6H5NH2, C2H5OH Nêu phương pháp tách riêng chất khỏi hỗn hợp Câu IV (2 điểm) Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO3 0,45 M H2SO4 0,9M Đun nóng cho phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đo đktc) Dung dịch Y hòa tan tối đa m1 gam bột Cu thu V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử NO3-) Tính % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Tính giá trị m1 V Cho m2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO sản phẩm khử NO 3-), sau phản ứng thu 3,36 gam chất rắn Tính giá trị m2 Câu V (2 điểm) Este A tạo axit cacboxylic X, Y mạch hở, không phân nhánh ancol Z Xà phịng hóa hồn tồn a gam A 140 ml dung dịch NaOH, để trung hòa NaOH dư sau phản ứng cần dùng 80ml dung dịch HCl 0,25M, thu dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu b gam hỗn hợp muối khan M, nung M NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu chất rắn R hỗn hợp khí K gồm hidrocacbon có tỉ khối so với O2 0,625 Dẫn khí K lội qua dung dịch nước brom dư thấy có 5,376 lít chất khí Cho toàn lượng chất rắn R thu tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư, có 8,064 lít khí CO2 (Giả thiết phản ứng xảy hồn tồn, khí đo điều kiện tiêu chuẩn) Xác định công thức cấu tạo X, Y, Z, A Biết để đốt cháy hoàn toàn 2,76 gam ancol Z cần dùng 2,352 lít O2 (đktc), sau phản ứng khí CO2 nước tạo thành có tỉ lệ khối lượng tương ứng 11/6 Tính giá trị a, b nồng độ dung dịch NaOH dùng phản ứng xà phịng hóa ban đầu **** Cho ngun tử khối nguyên tố: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Cl = 35,5; S = 32; Na = 23; Ca = 40; Fe = 56; Zn = 65; Cu = 64 - Hết Họ tên thí sinh:………………………………………Số báo danh:……………………… Chữ ký giám thị số 1:……………………… Chữ ký giám thị số 2:…………………… Sở Giáo dục Đào tạo Hải Dương ========= ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2012 ================== Môn thi : Hóa học ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Ý ĐÁP ÁN (1đ) - Lấy mẫu thí nghiệm - Đun nóng mẫu thí nghiệm thấy: + Một mẫu có khí khơng màu KHCO3 t0 2KHCO3 K2CO3 + CO2↑ + H2O + Hai mẫu vừa có khí vừa có kết tủa trắng dung dịch Mg(HCO3)2, dung dịch Ba(HCO3)2.(Nhóm I) Mg(HCO3)2 Ba(HCO3)2 t0 t0 MgCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O Điểm 0,25 0,25 BaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O + Hai mẫu khơng có tượng dung dịch NaHSO 4, dung dịch Na2SO3 (Nhóm II) - Lần lượt cho dung dịch KHCO3 biết vào dung dịch nhóm II + Dung dịch có sủi bọt khí NaHSO4: 2NaHSO4 + 2KHCO3 Na2SO4 + K2SO4 + CO2 ↑ + 2H2O + Dung dịch khơng có tượng Na2SO3 - Lần lượt cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch nhóm I + Dung dịch vừa có sủi bọt khí, vừa có kết tủa trắng Ba(HCO3)2: 2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 BaSO4 ↓ + Na2SO4 +2 CO2↑ + 0,25 0,25 2H2O + Dung dịch có sủi bọt khí Mg(HCO3)2 2NaHSO4 + Mg(HCO3)2 MgSO4 + Na2SO4 +2 CO2↑ + 2H2O Chú ý: Học sinh có cách giải khác nhau, cho điểm tối đa (1đ) Các phương trình phản ứng: (1) FeCO3 + 2HCl FeCl2 + CO2 + H2O (X) (X1) (X2) (2) FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (X1) (X3) (X4) (3) 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 (X1) (X5) (4) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 ↓ (X3) (X6) (5) 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (X2) (X7) (6) Ba(HCO3)2 + 2NaOH BaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O (X7) (X8) (X9) (7) BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O (X8) (X2) (8) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 ↓ + 3CO2 + 6NaCl (X5) (X9) Các chất: X: FeCO3 X1: FeCl2 X2 :CO2 X3: Fe(OH)2 X4: NaCl X5: FeCl3 X6: Fe(OH)3 X7: Ba(HCO3)2 X8: BaCO3 X9: Na2CO3 (1đ) Công thức cấu tạo chất: A CH2=CH2 B HOCH2-CH2OH D CH3-CH2-OH E CH3-COOH 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 C CH3-CH2-Cl F CH3-COONH4 A→B: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → HOCH2-CH2OH + 2KOH + 2MnO2 B→CH3CHO: HOCH2-CH2OH dd H2SO4 đặc t 0C A → C: CH2=CH2 + HCl CH3-CHO + H2O CH3-CH2-Cl t 0C C → D: CH3-CH2-Cl + NaOH D → E: CH3-CH2-OH + O2 0,25 Men giấm 0,25 CH3-CH2-OH + NaCl CH3-COOH + H2O 0,25 CH3-CHO→ F: CH3-CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O t0 CH 3-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3 E→ F: CH3COOH + NH3 → CH3COONH4 Chú ý: Học sinh chọn chất tác dụng khác mà cho điểm tương đương 2 (1đ) 0,25 VC2 H5OH bân đầu = nC H OH 200.5, 75 = 11,5 ml => mC2 H5OH = 11,5.0,8 = 9,2 gam 100 ban đầu = 0,2 mol VH O ban đầu = 200 – 11,5 = 188,5 ml => nH O ban đầu = 10,47 mol 2 Giả sử có x (mol) ancol bị chuyển hố, ta có C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O x mol x mol x mol Vậy sau phản ứng dung dịch Y có: x(mol)CH3COOH ; (0,2 -x) mol C2H5OH (x+10,47)mol H2O Cho Na dư vào 100 ml dung dịch Y: CH3COOH + Na CH3COONa + 1/2H2(1) C2H5OH + Na C2H5ONa + 1/2H2(2) H2O + Na NaOH + 1/2H2(3) 0,25 0,25 nH = ¼(x + 0,2 – x + 10,47 + x) = ¼(10,67 + x) Theo nH = 2,7075 mol => ¼(10,67 + x) = 2,7075 => x = 0,16 mol Hphản ứng = 0,25 0,16 x100% 80% 0,2 (1đ) Gọi p, n, e số hạt X ( p, n, e nguyên dương) Có: 2p + n = 52 n = 52 -2p Ta ln có p n 1,524p p 52-2p 1,524p 14,75 p 17,33 Vì p nguyên p = 15, 16, 17 Cấu hình electron X là: p = 15: 1s22s22p63s23p3 p = 16: 1s22s22p63s23p4 p = 17: 1s22s22p63s23p5 Trong hợp chất X có số oxi hóa -1 => X Cl Vậy X có 17p, 17e, 18n X Clo (Cl) Gọi p’; n’; e’ số hạt M Tương tự ta có n’ = 82-2p’ 3p’ 82 3,524p’ 23,26 p’ 27,33 Mà MXa có 77 hạt proton p’ + 17.a = 77 p’ = 77-17a 0,25 0,25 0,25 0,25 82 82 77 17.a 2,92 a 3,16 3,5 Vì a nguyên a = Vậy p’ = 26 Do M Fe Công thức hợp chất FeCl3 (1đ) Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần không tan ta hỗn hợp gồm C6H6, C6H5NH2 (hỗn hợp I) C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O Phần dung dịch gồm: C6H5ONa, C2H5OH, NaOH dư ( dung dịch II) Chưng cất dung dịch (II), ngưng tụ làm khơ C2H5OH C6H5ONa, NaOH không bay Cho CO2 dư vào dung dịch C 6H5ONa, NaOH, lọc tách phần kết tủa C6H5OH NaOH + CO2 → NaHCO3 C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3 4 Cho hỗn hợp (I) vào dung dịch HCl dư, chiết tách phần không tan ta C6H6 C6H5NH2 + HCl → C6H5NH3Cl (tan) Cho dung dịch thu gồm C6H5NH3Cl, HCl dư vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần chất lỏng ta C6H5NH2 HCl + NaOH → NaCl + H2O C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O 1đ Số mol NaNO3 = 0,36 mol số mol H2SO4 = 0,72 mol => số mol H+ = 1,44 mol Ta có bán phản ứng: NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (1) mol 0,16 ← 0,16 ← 0,16 ← 0,16 Số mol NO = 0,16 mol => H+ NO3- dư, kim loại phản ứng hết Số mol NO3- phản ứng = 0,16 mol; số mol H+ phản ứng = 0,64 mol Fe → Fe3+ + 3e(1) Zn → Zn2+ + 2e(2) Gọi số mol Fe x mol, số mol Zn y mol Theo khối lượng hỗn hợp ban đầu ta có phương trình 56 x + 65 y = 10,62 (I) Theo định luật bảo tồn electron ta có phương trình 3x + 2y = 0,16.3 (II) Giải hệ phương trình (I), (II) ta có: x = 0,12 y = 0,06 mol mFe = 0,12.56 = 6,72 g => % mFe = 63,28% => % mZn =100% - 63,28 % = 36,72 % 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (0,5đ) Dung dịch Y có 0,2 mol NO3-; 0,8 mol H+; 0,12 mol Fe3+; 0,06 mol Zn2+, thêm bột Cu vào dung dịch Y: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + H2O (3) 0,3 ← 0,8 ← 0,2 → 0,2 (mol) 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ (4) 0,12 → 0,06 Từ phản ứng (3), (4) có tổng số mol Cu = 0,36 mol m1 = 0,36.64 = 23,04 gam VNO = 4,48 lít (0,5đ) Thêm m2 gam Zn vào dung dịch Y có 0,2 mol NO 3-; 0,8 mol H+; 0,12 mol Fe3+; 0,06 mol Zn2+: Do khối lượng Fe3+ = 0,12.56 = 6,72 gam > khối lượng chất rắn 3,36 gam Nên 3,36 gam chất rắn sau phản ứng có Fe, Zn hết nFe = 3,36/56 = 0,06 mol 3Zn + 8H+ + 2NO3- → 3Zn2+ + 2NO + H2O 0,3 ← 0,8 ← 0,2 Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ 0,06 ← 0,12 → 0,12 Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe 0,06 ← 0,06 ← 0,06 Tổng số mol Zn phản ứng 0,3 + 0,12 = 0,42 mol => mZn = 27,3 gam mCO2 mH 2O 0,25 0,25 0,25 0,25 (1,5đ) * Xác định công thức phân tử ancol Z Khi đốt cháy Z cho 0,25 nCO2 11 Vậy nH 2O nCO2 => Z ancol nH 2O no, mạch hở: CnH2n+2Ok (k≤n) 3n k O2 → nCO2 + (n+1)H2O CnH2n+2Ok + x(mol) → Bài cho nO 3n k x → n.x n.x →(n+1).x = 0,105 mol Ta có (n 1).x n 3 mZ = (14n + + 16k).x = 2,76 0,25 phản ứng nO2 = 0,25 3n k x = 0,105 => (3n + – k).x = 0,21 44 16k 2, 76 Thay n = vào ta có 10 k 0, 21 k 3 Vậy Z C3H8O3 CH2OHCHOHCH2OH: Glixerol Xác định axit X, Y: Vì khối lượng trung bình K = 32.0,625 = 20, chắn có CH 4, khí cịn lại R’H Cho K qua dung dịch Br2 dư thu khí bay có số mol 5,376/22,4 = 0,24 mol Chất rắn R có chứa Na2CO3 phản ứng với dung dịch H2SO4 lỗng dư có phản ứng: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O 0,36 ← 0,36 nCH = 0,24 mol => axit tương ứng X CH3COOH 0,25 0,25 CaO, t0 CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4 0,24 ← 0,24 ← 0,24 ← 0,24 Chất cịn lại: R’(COOH)t có muối R’(COONa)t (t=1 t = 2) R’(COONa)t + t.NaOH → t.Na2CO3 + R’H 0,12 → 0,12/t Ta có: Khối lượng trung bình khí K = 16.0, 24 M R ' Ht 0, 24 0,12 t 0,12 t 20 M R ' H = 20 +8.t; Vì mạch khơng phân nhánh nên t = t = t 0,25 t=1 => M R ' H = 28 => C2H4 => axit Y: CH2=CH- COOH (0,12 mol) t t = => M R ' H = 36 (loại) t C2H3COONa + NaOH → C2H4 + Na2CO3 0,12 ← 0,12 ← 0,12 ← 0,12 (0,5đ) Trung hòa NaOH dư sau xà phịng hóa NaOH + HCl → NaCl + H2O 0,02 0,02 0,02 0,02 Vậy muối M gồm: CH3COONa (0,24 mol) C2H3COONa (0,12 mol) NaCl (0,12 mol) mM = b = 82.0,24 + 94.0,12 + 58,5.0,02 = 32,13 gam A là: C3H5(OCOCH3)2(OCOC2H3) nA = 0,12 mol => a = 230.0,12 = 27,6 gam Công thức cấu tạo A là: CH3COO - CH2 CH3COO - CH2 CH3COO - CH CH2=CH- COO - CH CH =CH- COO - CH CH COO - CH 0,25 0,25 Chú ý: Học sinh làm theo cách khác, đúng, có lập luận chặt chẽ cho điểm tối đa