Đề thi kì thi chọn học sinh giỏi tỉnh Hải Dương lớp 12 THPH năm học 2011 - 2012 doc

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2012 Môn thi : Hóa học Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 02 trang) Câu I (2 điểm) 1. Chỉ dùng thêm phương pháp đun nóng, hãy nêu cách phân biệt các dung dịch mất nhãn chứa từng chất sau: NaHSO 4 , KHCO 3 , Mg(HCO 3 ) 2 , Na 2 SO 3 , Ba(HCO 3 ) 2 . 2. Cho sơ đồ các phương trình phản ứng: (1) (X) + HCl → (X 1 ) + (X 2 ) + H 2 O (5) (X 2 ) + Ba(OH) 2 → (X 7 ) (2) (X 1 ) + NaOH → ↓(X 3 ) + (X 4 ) (6) (X 7 ) +NaOH → ↓(X 8 ) + (X 9 ) + … (3) (X 1 ) + Cl 2 → (X 5 ) (7) (X 8 ) + HCl → (X 2 ) +… (4) (X 3 ) + H 2 O + O 2 → ↓(X 6 ) (8) (X 5 ) + (X 9 ) + H 2 O → (X 4 ) + … Hoàn thành các phương trình phản ứng và cho biết các chất X, X 1 ,…, X 9 . Câu II (2 điểm) 1. Cho sơ đồ chuyển hóa giữa các chất hữu cơ như sau: (Các chữ cái A, B, C, D, E, F là kí hiệu các chất khác nhau cùng có 2 nguyên tử Cacbon trong phân tử) Tìm công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F và viết các phương trình phản ứng xảy ra theo sơ đồ biến hóa trên, ghi rõ điều kiện để phản ứng xảy ra (nếu có). 2. Tiến hành lên men giấm 200ml dung dịch ancol etylic 5,75 0 thu được 200ml dung dịch Y. Lấy 100ml dung dịch Y cho tác dụng với Na dư thì thu được 60,648 lít H 2 (đktc). Tính hiệu suất của phản ứng lên men giấm. (Biết 2 5 C H OH d = 0,8 g/ml; 2 H O d = 1 g/ml) Câu III (2 điểm) 1. Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của 2 nguyên tố M và X lần lượt là 82 và 52. M và X tạo thành hợp chất MX a (a: nguyên dương, trong hợp chất MX a thì X có số oxi hóa bằng -1), trong phân tử của hợp chất MX a có tổng số hạt proton bằng 77. Xác định công thức phân tử MX a . (Cho biết một số nguyên tố: 7 N, 8 O, 9 F, 16 S, 15 P, 17 Cl, 29 Cu, 26 Fe, 30 Zn, 24 Cr, 25 Mn) 2. Một hỗn hợp lỏng gồm 4 chất: C 6 H 5 OH, C 6 H 6 , C 6 H 5 NH 2 , C 2 H 5 OH. Nêu phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp. 1 ĐỀ CHÍNH THỨC A B CH 3 CHO C D E dd KMnO 4 dd H 2 SO 4 đặc t 0 C F (Muối amoni) Câu IV (2 điểm) Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO 3 0,45 M và H 2 SO 4 0,9M. Đun nóng cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc). Dung dịch Y hòa tan tối đa m 1 gam bột Cu và thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất của NO 3 - ). 1. Tính % khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp ban đầu. 2. Tính giá trị m 1 và V. 3. Cho m 2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO là sản phẩm khử duy nhất của NO 3 - ), sau phản ứng thu được 3,36 gam chất rắn. Tính giá trị m 2 . Câu V (2 điểm) Este A tạo bởi 2 axit cacboxylic X, Y đều mạch hở, không phân nhánh và ancol Z. Xà phòng hóa hoàn toàn a gam A bằng 140 ml dung dịch NaOH, để trung hòa NaOH dư sau phản ứng cần dùng 80ml dung dịch HCl 0,25M, thu được dung dịch B. Cô cạn dung dịch B thu được b gam hỗn hợp muối khan M, nung M trong NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu được chất rắn R và hỗn hợp khí K gồm 2 hidrocacbon có tỉ khối so với O 2 là 0,625. Dẫn khí K lội qua dung dịch nước brom dư thấy có 5,376 lít một chất khí thoát ra. Cho toàn bộ lượng chất rắn R thu được ở trên tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 loãng, dư, có 8,064 lít khí CO 2 thoát ra. (Giả thiết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn, các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn) 1. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z, A. Biết rằng để đốt cháy hoàn toàn 2,76 gam ancol Z cần dùng 2,352 lít O 2 (đktc), sau phản ứng khí CO 2 và hơi nước tạo thành có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 11/6. 2. Tính giá trị a, b và nồng độ dung dịch NaOH đã dùng trong phản ứng xà phòng hóa ban đầu. **** Cho nguyên tử khối các 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 và tên thí sinh:………………………………………Số báo danh:……………………… Chữ ký giám thị số 1:……………………… Chữ ký giám thị số 2:…………………… 2 Sở Giáo dục và 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 Câu Ý ĐÁP ÁN Điểm 1 1 1 (1đ) - Lấy mẫu thí nghiệm. - Đun nóng các mẫu thí nghiệm thì thấy: + Một mẫu chỉ có khí không màu thoát ra là KHCO 3 . 2KHCO 3 → 0t K 2 CO 3 + CO 2 ↑ + H 2 O 0,25 + Hai mẫu vừa có khí thoát ra vừa có kết tủa trắng là dung dịch Mg(HCO 3 ) 2 , dung dịch Ba(HCO 3 ) 2 .(Nhóm I) Mg(HCO 3 ) 2 → 0t MgCO 3 ↓ + CO 2 ↑ + H 2 O Ba(HCO 3 ) 2 → 0t BaCO 3 ↓ + CO 2 ↑ + H 2 O + Hai mẫu không có hiện tượng gì là dung dịch NaHSO 4 , dung dịch Na 2 SO 3 . (Nhóm II) 0,25 - Lần lượt cho dung dịch KHCO 3 đã biết vào 2 dung dịch ở nhóm II. + Dung dịch có sủi bọt khí là NaHSO 4 : 2NaHSO 4 + 2KHCO 3 → Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + CO 2 ↑ + 2H 2 O + Dung dịch không có hiện tượng là Na 2 SO 3 . 0,25 - Lần lượt cho dung dịch NaHSO 4 vào 2 dung dịch ở nhóm I. + Dung dịch vừa có sủi bọt khí, vừa có kết tủa trắng là Ba(HCO 3 ) 2 : 2NaHSO 4 + Ba(HCO 3 ) 2 → BaSO 4 ↓ + Na 2 SO 4 +2 CO 2 ↑ + 2H 2 O + Dung dịch chỉ có sủi bọt khí là Mg(HCO 3 ) 2 . 2NaHSO 4 + Mg(HCO 3 ) 2 → MgSO 4 + Na 2 SO 4 +2 CO 2 ↑ + 2H 2 O 0,25 Chú ý: Học sinh có thể có các cách giải khác nhau, nếu đúng vẫn cho điểm tối đa 1 2 (1đ) Các phương trình phản ứng: (1) FeCO 3 + 2HCl → FeCl 2 + CO 2 + H 2 O 3 ĐỀ CHÍNH THỨC (X) (X 1 ) (X 2 ) (2) FeCl 2 + 2NaOH → Fe(OH) 2 + 2NaCl (X 1 ) (X 3 ) (X 4 ) 0,25 (4) 2FeCl 2 + Cl 2 → 2FeCl 3 (X 1 ) (X 5 ) (5) 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 → 4Fe(OH) 3 ↓ (X 3 ) (X 6 ) 0,25 (7) 2CO 2 + Ba(OH) 2 → Ba(HCO 3 ) 2 (X 2 ) (X 7 ) (8) Ba(HCO 3 ) 2 + 2NaOH → BaCO 3 ↓ + Na 2 CO 3 + 2H 2 O (X 7 ) (X 8 ) (X 9 ) 0,25 (10) BaCO 3 + 2HCl → BaCl 2 + CO 2 + H 2 O (X 8 ) (X 2 ) (11) 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaCl (X 5 ) (X 9 ) 0,25 Các chất: X: FeCO 3 X 1 : FeCl 2 X 2 :CO 2 X 3 : Fe(OH) 2 X 4 : NaCl X 5 : FeCl 3 X 6 : Fe(OH) 3 X 7 : Ba(HCO 3 ) 2 X 8 : BaCO 3 X 9 : Na 2 CO 3 2 1 (1đ) Công thức cấu tạo các chất: A. CH 2 =CH 2 B. HOCH 2 -CH 2 OH C. CH 3 -CH 2 -Cl D. CH 3 -CH 2 -OH E. CH 3 -COOH F. CH 3 -COONH 4 A→B: 3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3 HOCH 2 -CH 2 OH + 2KOH + 2MnO 2 0,25 B→CH 3 CHO: HOCH 2 -CH 2 OH CH 3 -CHO + H 2 O A → C: CH 2 =CH 2 + HCl CH 3 -CH 2 -Cl 0,25 C → D: CH 3 -CH 2 -Cl + NaOH CH 3 -CH 2 -OH + NaCl D → E: CH 3 -CH 2 -OH + O 2 CH 3 -COOH + H 2 O 0,25 CH 3 -CHO→ F: CH 3 -CHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O CH 3 -COONH 4 + 2Ag + 2NH 4 NO 3 E→ F: CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4 0,25 Chú ý: Học sinh chọn chất tác dụng khác nhau mà đúng vẫn cho điểm tương đương 2 2 (1đ) 0,25 4 dd H 2 SO 4 đặc t 0 C t 0 C Men giấm t 0 2 5 C H OH V bân đầu = 200.5,75 100 = 11,5 ml => 2 5 C H OH m = 11,5.0,8 = 9,2 gam  2 5 C H OH n ban đầu = 0,2 mol  2 H O V ban đầu = 200 – 11,5 = 188,5 ml => 2 H O n ban đầu = 10,47 mol Giả sử có x (mol) ancol bị chuyển hoá, ta có C 2 H 5 OH + O 2 → CH 3 COOH + H 2 O x mol x mol x mol Vậy sau phản ứng dung dịch Y có: x(mol)CH 3 COOH ; (0,2 -x) mol C 2 H 5 OH và (x+10,47)mol H 2 O. 0,25 Cho Na dư vào 100 ml dung dịch Y: CH 3 COOH + Na → CH 3 COONa + 1/2H 2 (1) C 2 H 5 OH + Na → C 2 H 5 ONa + 1/2H 2 (2) H 2 O + Na → NaOH + 1/2H 2 (3) 0,25  2 H n = ¼(x + 0,2 – x + 10,47 + x) = ¼(10,67 + x)  Theo bài 2 H n = 2,7075 mol => ¼(10,67 + x) = 2,7075 => x = 0,16 mol  H phản ứng = 0,16 x100% 80% 0,2 = 0,25 3 1 (1đ) Gọi p, n, e là số hạt cơ bản của X ( p, n, e nguyên dương) Có: 2p + n = 52 ⇒ n = 52 -2p Ta luôn có p ≤ n ≤ 1,524p ⇒ p ≤ 52-2p ≤ 1,524p ⇒ 14,75 ≤ p ≤ 17,33. 0,25 Vì p nguyên ⇒ p = 15, 16, 17. Cấu hình electron của X là: p = 15: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 p = 16: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 p = 17: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Trong hợp chất X có số oxi hóa bằng -1 => X là Cl Vậy X có 17p, 17e, 18n ⇒ X là Clo (Cl) 0,25 Gọi p’; n’; e’ là số hạt cơ bản của M. Tương tự ta có n’ = 82-2p’ ⇒ 3p’ ≤ 82 ≤ 3,524p’ ⇒ 23,26 ≤ p’ ≤ 27,33 0,25 Mà trong MX a có 77 hạt proton ⇒ p’ + 17.a = 77 ⇒ p’ = 77-17a ⇒ 82 82 77 17. 3,5 3 a≤ − ≤ ⇒ 2,92 ≤ a ≤ 3,16 Vì a nguyên ⇒ a = 3. Vậy p’ = 26. Do đó M là Fe. Công thức hợp chất là FeCl 3 . 0,25 3 2 (1đ) Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần không tan ta 5 được hỗn hợp gồm C 6 H 6 , C 6 H 5 NH 2 (hỗn hợp I) C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O Phần dung dịch gồm: C 6 H 5 ONa, C 2 H 5 OH, NaOH dư ( dung dịch II) 0,25 Chưng cất dung dịch (II), hơi ngưng tụ làm khô được C 2 H 5 OH vì C 6 H 5 ONa, NaOH không bay hơi. Cho CO 2 dư vào dung dịch C 6 H 5 ONa, NaOH, lọc tách phần kết tủa được C 6 H 5 OH NaOH + CO 2 → NaHCO 3 C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O → C 6 H 5 OH + NaHCO 3 0,25 Cho hỗn hợp (I) vào dung dịch HCl dư, chiết tách phần không tan ta được C 6 H 6 C 6 H 5 NH 2 + HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl (tan) 0,25 Cho dung dịch thu được gồm C 6 H 5 NH 3 Cl, HCl dư vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần chất lỏng ở trên ta được C 6 H 5 NH 2 HCl + NaOH → NaCl + H 2 O C 6 H 5 NH 3 Cl + NaOH → C 6 H 5 NH 2 + NaCl + H 2 O 0,25 4 1 1đ 1. Số mol NaNO 3 = 0,36 mol số mol H 2 SO 4 = 0,72 mol => số mol H + = 1,44 mol 0,25 Ta có các bán phản ứng: NO 3 - + 4H + + 3e → NO + 2H 2 O (1) mol 0,16 ← 0,16 ← 0,16 ← 0,16 Số mol NO = 0,16 mol => H + và NO 3 - dư, kim loại phản ứng hết. Số mol NO 3 - phản ứng = 0,16 mol; số mol H + phản ứng = 0,64 mol Fe → Fe 3+ + 3e(1) Zn → Zn 2+ + 2e(2) 0,25 Gọi số mol Fe là x mol, số mol Zn là y mol Theo khối lượng hỗn hợp ban đầu ta có phương trình 56 x + 65 y = 10,62 (I) Theo định luật bảo toàn electron ta có phương trình 3x + 2y = 0,16.3 (II) 0,25 Giải hệ phương trình (I), (II) ta có: x = 0,12 và y = 0,06 mol m Fe = 0,12.56 = 6,72 g => % m Fe = 63,28% => % m Zn =100% - 63,28 % = 36,72 % 0,25 4 2 (0,5đ) Dung dịch Y có 0,2 mol NO 3 - ; 0,8 mol H + ; 0,12 mol Fe 3+ ; 0,06 mol 6 Zn 2+ , khi thêm bột Cu vào dung dịch Y: 3Cu + 8H + + 2NO 3 - → 3Cu 2+ + 2NO + 4 H 2 O (3) 0,3 ← 0,8 ← 0,2 → 0,2 (mol) 2Fe 3+ + Cu → 2Fe 2+ + Cu 2+ (4) 0,12 → 0,06 0,25 Từ phản ứng (3), (4) có tổng số mol Cu = 0,36 mol m 1 = 0,36.64 = 23,04 gam V NO = 4,48 lít 0,25 4 3 (0,5đ) Thêm m 2 gam Zn vào dung dịch Y có 0,2 mol NO 3 - ; 0,8 mol H + ; 0,12 mol Fe 3+ ; 0,06 mol Zn 2+ : Do khối lượng Fe 3+ = 0,12.56 = 6,72 gam > khối lượng chất rắn bằng 3,36 gam. Nên trong 3,36 gam chất rắn sau phản ứng chỉ có Fe, Zn hết n Fe = 3,36/56 = 0,06 mol 0,25 3Zn + 8H + + 2NO 3 - → 3Zn 2+ + 2NO + 4 H 2 O 0,3 ← 0,8 ← 0,2 Zn + 2Fe 3+ → Zn 2+ + 2Fe 2+ 0,06 ← 0,12 → 0,12 Zn + Fe 2+ → Zn 2+ + Fe 0,06 ← 0,06 ← 0,06 Tổng số mol Zn đã phản ứng bằng 0,3 + 0,12 = 0,42 mol => m Zn = 27,3 gam 0,25 5 1 (1,5đ) * Xác định công thức phân tử của ancol Z. Khi đốt cháy Z cho 2 2 2 2 11 3 6 4 CO CO H O H O m n m n = => = . Vậy 2 2 H O CO n n> => Z là ancol no, mạch hở: C n H 2n+2 O k (k≤n) 0,25 C n H 2n+2 O k + 3 1 2 n k+ − O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O x(mol) → 3 1 2 n k+ − .x → n.x →(n+1).x Bài cho 2 O n phản ứng = 0,105 mol. Ta có . 3 3 ( 1). 4 n x n n x = => = + 0,25 m Z = (14n + 2 + 16k).x = 2,76 2 O n = 3 1 2 n k+ − .x = 0,105 => (3n + 1 – k).x = 0,21 Thay n = 3 vào ta có 44 16 2,76 3 10 0,21 k k k + = => = − . Vậy Z là C 3 H 8 O 3 0,25 7 CH 2 OHCHOHCH 2 OH: Glixerol Xác định 2 axit X, Y: Vì khối lượng trung bình K = 32.0,625 = 20, vậy chắc chắn có CH 4 , khí còn lại là R ’ H. Cho K qua dung dịch Br 2 dư chỉ thu được 1 khí bay ra có số mol bằng 5,376/22,4 = 0,24 mol Chất rắn R có chứa Na 2 CO 3 do đó phản ứng với dung dịch H 2 SO 4 loãng dư có phản ứng: Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O 0,36 ← 0,36 0,25  4 CH n = 0,24 mol => axit tương ứng X là CH 3 COOH CH 3 COONa + NaOH Na 2 CO 3 + CH 4 0,24 ← 0,24 ← 0,24 ← 0,24 Chất còn lại: R ’ (COOH) t có muối R ’ (COONa) t (t=1 hoặc t = 2) R ’ (COONa) t + t.NaOH → t.Na 2 CO 3 + R ’ H 0,12 → 0,12/t Ta có: Khối lượng trung bình khí K = ' 0,12 16.0,24 . 20 0,12 0,24 t R H M t t + = + 0,25  ' t R H M = 20 +8.t; Vì mạch không phân nhánh nên t = 1 hoặc t = 2  t=1 => ' t R H M = 28 => C 2 H 4 => axit Y: CH 2 =CH- COOH (0,12 mol)  t = 2 => ' t R H M = 36 (loại) C 2 H 3 COONa + NaOH → C 2 H 4 + Na 2 CO 3 0,12 ← 0,12 ← 0,12 ← 0,12 0,25 5 2 (0,5đ) Trung hòa NaOH dư sau xà phòng hóa NaOH + HCl → NaCl + H 2 O 0,02 0,02 0,02 0,02 Vậy muối M gồm: CH 3 COONa (0,24 mol) C 2 H 3 COONa (0,12 mol) NaCl (0,12 mol) m M = b = 82.0,24 + 94.0,12 + 58,5.0,02 = 32,13 gam 0,25 A là: C 3 H 5 (OCOCH 3 ) 2 (OCOC 2 H 3 ) n A = 0,12 mol => a = 230.0,12 = 27,6 gam Công thức cấu tạo A là: 0,25 8 CH 2 CH CH 2 CH 3 COO - CH 2 =CH- COO - CH 3 COO - CH 2 CH CH 2 CH 3 COO - CH 2 =CH- COO - CH 3 COO - CaO, t 0 Chú ý: Học sinh có thể làm theo cách khác, nếu đúng, có lập luận chặt chẽ vẫn cho điểm tối đa. http://ngocbinh.dayhoahoc.com 9 . tạo Hải Dương ========= ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2 012 ================== Môn thi : Hóa học Câu Ý ĐÁP ÁN Điểm 1 1 1 (1đ) - Lấy mẫu thí nghiệm. -. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2 012 Môn thi : Hóa học Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 02 trang) Câu I (2 điểm) 1 CH 3 -CHO + H 2 O A → C: CH 2 =CH 2 + HCl CH 3 -CH 2 -Cl 0,25 C → D: CH 3 -CH 2 -Cl + NaOH CH 3 -CH 2 -OH + NaCl D → E: CH 3 -CH 2 -OH + O 2 CH 3 -COOH + H 2 O 0,25 CH 3 -CHO→ F: CH 3 -CHO