De &DA chon HS dự thi HSG môn hóa Quốc gia

Khi hoà tan một hỗn hợp gồm FeS và Fe trong dung dịch HCl, thu đợc một sản phẩm khí có tỉ khối hơi đối với không khí là 0,90.. Thu sản phẩm khí của phán ứng cháy đó vào một lợng d dung d

Trang 1

Sở giáo dục và đào tạo H ớng dẫn chấmđề thi chọn đội tuyển

hà Tây dự thi học sinh giỏi quốc gia năm 2003 Môn: hoá học

Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu I:

1 Có các nguyên tố hoá học sau: H, F, Cl, Br, I

a) Hãy viết công thức phân tử tất cả các chất đợc tạo ra từ các nguyên tố đó b) Cho biết các phân tử đợc tạo ra ở a) thuộc loại liên kết hoá học nào? Tại sao ?

c) So sánh độ bền liên kết, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính khử và tính axit của các hợp chất với hidro? (Giải thích tóm tắt)

2 Viết các phơng trình hoá học từ Na2Cr2O7 , C (than đá), Al (bột nhôm) và các điều kiện cần thiết để thu đợc Cr

3 CrO2Cl2 (cromyl clorua) là một hoá chất quan trọng Hãy viết các phơng trình hoá học tạo ra CrO2Cl2 từ:

a) CrO3 tác dụng với axit HCl

b) Cho K2Cr2O7 tác dụng với KCl trong H2SO4 đặc, nóng

Lời giải:

1 a) và b):

- Đơn chất X2 : 5 chất (đều có liên kết cộng hoá trị không phân cực)

- Hợp chất HX, XX’( X’ là halogen mạnh hơn) : 15 chất (đều có liên kết cộng hoá trị phân cực)

c)

- Độ bền liên kết: HF > HCl > HBr > HI do độ dài liên kết tăng, năng lợng 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 lợng liên kết giảm

Trang 2

Khi phân tích tất cả các mẫu quặng uran 238 tìm thấy trong vỏ quả đất, ngời ta nhận thấy tỉ lệ khối lợng giữa 82Pb206 với 92U238 luôn luôn bằng 0,866, nhng trong một thiên thạch tỉ lệ này lại bằng 2,597

a) Tính hằng số phóng xạ của chuỗi 92U238 Thừa nhận vận tốc chung của chuỗi đợc xác định bởi vận tốc của phản ứng chậm nhất

b) Hãy dự đoán tuổi của quả đất và tuổi của thiên thạch, giả thiết rằng 92U238 đợc tạo thành trong những vụ nổ vũ trụ lúc hình thành quả đất và thiên thạch

NH4HS vừa có khả năng cho proton [ (1) và (2)], vùa có khả năng nhận proton (3),

nó là hợp chất lỡng tính Tuy vậy, khả năng nhận proton có hơn khả năng cho proton (Kb> Ka>>Ka 2) nên dung dịch có phản ứng bazơ yếu

vào dung dịch ở cực đồng (dung dịch A).

- Thêm một ít KMnO4 (môi trờng axit)

Trang 3

Nồng độ Cu2+ giảm ECu 2+/Cu giảm → Epin tăng

- Khi thêm NH3 vào dung dịch A:

m NH3 + 2 Cu2+ → Cu(NH3)m2+

Nồng độ Cu2+ giảm → Epin tăng (nh trên)

- Khi thêm KMnO4 vào dung dịch B:

CFe 2+ giảm vì bị oxi hoá:

5 Fe2+ + MnO4- + 8 H+ → 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O

EFe 3+/ Fe 2+ tăng → Epin tăng

- Khi thêm NaF vào dung dịch B:

CFe 3+ giảm vì tạo phức với F- : Fe3+ + 3F- → FeF3

do đó EFe 3+/ Fe 2+ giảm → Epin giảm

- Khi thêm NaOH vào dung dịch B:

Fe3+ + 3 OH- → Fe(OH)3↓

Kết tủa này xuất hiện trớc Fe(OH)2 do tích số tan của Fe(OH)3 nhỏ hơn của

Fe(OH)2 nhiều do đó CFe 3+ giảm , và Epin giảm

NaHCO3 lấy d thì đều thu đợc 24,6 ml CO2 (ở 270C và 1 atm) Đun nóng tới ~

1200C, từ A sinh ra X với MX = 98 đvc ; từ B sinh ra Y có My=72 đvc; còn C không biến đổi nhng nếu đun tới 3000C thì C cũng cho X Nếu cho X vào dung dịch NaHCO3 thì sau một thời gian mới thấy khí CO2 thoát ra từ từ

a) Hãy xác định cấu trúc của A,B,C,X,Y, gọi tên chúng.

b) So sánh A và C về nhiệt độ nóng chảy và về hằng số axit K1; K2, giải thích.

Lời giải:

1 pKa càng nhỏ thì Ka cànglớn và tính axit càng mạnh

Trang 4

HOOC H ; HOOC COOH và COOH

C = C C = C CH2=C

H COOH H H COOH (trans-) (cis-)

COOHC

C + H2O COOH

(X)

1200C

COOHCH

2=C CH

2=CH – COOH + CO

2 COOH (Y)

Vậy cấu tạo 3 chất là

A phải có cấu tạo cis- để tách H2O (116 – 98 = 18) tạo ra X là vòng lacton

B có cấu tạo không lập thể để tách CO2 (116 – 72 = 44)tạo Y là axit không no

C có cấu tạo

2 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

- Ka1 của A < C do liên kết hidro nội phân tử làm giảm khả năng điện ly

- Ka2 của A > C do anion sinh ra đợc bền hóa bởi sự cộng hởng giữa electron π với

điện tích âm

Trang 6

Sở giáo dục và đào tạo Hớng dẫn chấm đề thi chọn học sinh

Hà Tây giỏi lớp 12 khối chuyên năm học 2003 Môn: hoá học

Đề dự bị Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu I :

1 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A

a) Kết tủa nào tạo ra nớc, vì sao?

b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch

Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10–6 M thì coi nh đã đợc tách hết

2 Hoàn thành các phơng trình phản ứng sau (dạng ion ):

NO2- + Co2+ + CH3COOH + Cl- → Co(NO2)63- + NO + CH3COO- + K+

H2SiO3 + H+ + MoO42- → (NH4)4H4[Si(Mo2O7)6] + NO3- +

So sánh (I) < (II) thấy →↓ Fe(OH)3 tạo ra trớc

b) Để tạo ↓ Mg(OH)2: [OH –] = 10-4 →[H+] = 10-10 → pH = 10 (nếu pH < 10 thì không ↓)

Để tạo ↓ Fe(OH)3: [Fe3+] > 10-6→[OH –]3 < 10-33 →[H+] > 10-3→ pH > 3 Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd: 3 < pH < 10

2 Các phơng trình ion:

7NO2- + Co2+ + 2CH3COOH → Co(NO2)63- + NO + 2CH3COO- + H2O

H2SiO3 + 20H+ + 12MoO42- + 4NH4 → (NH4)4H4[Si(Mo2O7)6] + 9H2O

3CuS + 8H+ + 2NO3– → 3S + 2NO + 4H2O + 3Cu2+

2CrI3 + 64OH– + 27Cl2→ 2CrO42– + 6IO4– + 54Cl– + 32H2O

Trang 7

2 Khi hoà tan một hỗn hợp gồm FeS và Fe trong dung dịch HCl, thu đợc một sản phẩm khí có tỉ khối hơi đối với không khí là 0,90 Đốt cháy 2,24 lít sản phẩm khí đó trong d khí O2 Thu sản phẩm khí của phán ứng cháy đó vào một lợng d dung dịch

FeCl3 rồi cô dung dịch này đến cạn khô, thêm d H2SO4 đặc và đun nóng cho đến khi không còn khí bay ra Để nguội bình phản ứng, thêm một lợng d dung dịch HNO3

loãng và đun nhẹ

a) Xác định thành phần phần trăm về khối lợng của hỗn hợp FeS và Fe ban đầu b) Tính thể tích của khí thoát ra khi thêm dung dịch HNO3 loãng và đun nhẹ (các thể tích khí đều đợc lấy ở điều kiện tiêu chuẩn)

Lời giải:

1 * Nếu giải bài này bằng cách lấy tổng các thế của hai nửa phản ứng:

E0 = E0 (Hg 2+ / Hg 2

2 + ) + E0 (Hg 2+ / Hg) = – 0,92V + 0,85V = – 0,07V thì kết quả sai, vì số e trao đổi ở phản ứng tổng quát khác số e trao đổi ở các nửa phản ứng

* Trong trờng hợp này phải tính theo phơng pháp tổng quát:

Theo phơng trình: 3 SO2→ 6 FeSO4→ 2NO

0,075 0,05 (mol)

Suy ra thể tích NO (đktc) = 0,05 22,4 = 1,12 lít

Câu III:

1 Hợp chất nitro hữu cơ (RNO2) bị khử điện phân bằng dung dịch

CH3COOH/CH3COO– trong nớc có nồng độ axetat chung là 0,5 M và pH = 5,0 Khử

Trang 8

So sánh (I) < (II) thấy →↓ Fe(OH)3 tạo ra trớc

b) Để tạo ↓ Mg(OH)2: [OH –] = 10-4 →[H+] = 10-10 → pH = 10 (nếu pH < 10 thì không ↓)

Để tạo ↓ Fe(OH)3: [Fe3+] > 10-6→[OH –]3 < 10-33 →[H+] > 10-3→ pH > 3 Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd: 3 < pH < 10

Trang 9

A là NO

2 ; B là NH

2 ; Clà NH

2 ; D là N+ ≡ N ; E là HO

nhất trong quả chanh, gây nên vị chua

a/ Axit xitric biến đổi nh thế nào khi đun nhẹ với H2SO4 đặc ở 450C→500C ?Viết cấu trúc và tên IUPAC của sản phẩm tạo ra Loại axit hữu cơ nào sẽ có phản ứng tơng tự?

b/ Sau khi đun nhẹ axit xitric với axit sunfuric, thêm anisol(metoxi benzen) vào

hỗn hợp phản ứng thì thu đợc sản phẩm A (C12H12O5) Cần 20 ml KOH 0,05 N để trung hoà 118 mg A Cùng lợng chất A phản ứng với 80 mg Brom tạo thành sản

phẩm cộng Khi đun nóng với anhidrit axetic, A tạo một anhidrit Suy ra cấu trúc của A.

c/ Hãy xác định các đồng phân có thể có của A trong phản ứng này và cho

biết

cấu trúc, cấu hình tuyệt đối và tên gọi theo IUPAC của chúng

d/ Trong phản ứng brom hóa có thể thuđợc bao nhiêu đồng phân lập thể của

A? Viết công thức chiếu Fise của chúng và kí hiệu theo R,S các tâm lập thể đó

Trang 10

e/ Thay vì anisol, nếu thêm phenol và resorcinol (có cấu tạo nh hình vẽ)

riêng rẽ vào hỗn hợp phản ứng, lần lợt thu đợc hợp chất B và C.

Chất B không nhuộm màu với FeCl3 trung tính, nhng C lại có thể

nhuộm màu Với các điều kiện phản ứng nh nhau, chất C đợc tạo

thành nhiều hơn hẳn so với B

- Hãy cho biết cấu trúc của B và C? HO

OH

- Có gì khác biệt giữa phản ứng tạo thành A và B?

- Vì sao hiệu suất tạo thành C lớn hơn B?

b/ MA = 236 ; Tỷ lệ mol phản ứng A : KOH = 1: 2 ⇒ A là di axit

Tỷ lệ mol phản ứng A : Br2 = 1: 1 ⇒ A có liên kết đôi C=C

Mặt khác, A có vòng anizol trong phân tử

O−CH3 (C6H5OCH3)

phần còn lại so với C12H12O5 là C5H4O4, chứng tỏ A đợc tạo thành từ A' có thành phần C5H6O5 (HOOC−CH2−CO−CH2−COOH) khi kết hợp với anizol tách ra 1 phân

tử H2O Phản ứng xảy ra ở nhóm C=O của A' tạo ra nhóm OH đồng thời tách H2O

Do hiệu ứng không gian nên sự tạo thành A xảy ra ở vị trí para của vòng anizol Do

A có thể tạo anhidrit nên 2 nhóm COOH phải ở cùng phía của nối đôi Vậy cấu tạo A:

Trang 11

Khi hình thành B từ phản ứng của phenol,tấn công xảy ra ở vị trí ortho đối với nhóm

OH, do hiệu ứng không gian của nhóm OH giảm đáng kể so với OCH3 nên có thể tấn công vào cả 2 vị trí ortho và para,nhng thế ở vị trí ortho đợc u tiên hơn do khả năng khép vòng của axit trung gian làm cho B bền vững.

Phenol chỉ có một nhóm OH, còn resorcinol có 2 nhóm OH tại các vị trí meta với nhau Do đó vị trí số (4) của resorcinol tơng đối hoạt động hơn(giàu e hơn) Vậy trong điều kiện tơng tự hiệu suất tạo C > B.

Trang 12

Sở giáo dục và đào tạo đề thi chọn đội tuyển dự thi học

Phú Thọ sinh giỏi quốc gia năm 2003

Môn: hoá học

Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu I :

1 Có các nguyên tố hoá học sau: H, F, Cl, Br, I

a) Hãy viết công thức phân tử tất cả các chất đợc tạo ra từ các nguyên tố đó b) Các phân tử đó đợc tạo ra từ loại liên kết hoá học nào ? Tại sao ?

c) So sánh độ bền liên kết, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tính khử và tính axit của các hợp chất với hidro? (Giải thích tóm tắt)

a) Kết tủa nào tạo ra nớc, vì sao?

b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch

Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10–6 M thì coi nh đã đợc tách hết

2 Xác định sức điện động E0, hằng số cân bằng của phản ứng:

Hg2

2

+ Hg + Hg2+

hoàn toàn 300 ml dung dịch nói trên có chứa RNO2 0,01M tạo thành RNHOH Viết phơng trình phản ứng và tính độ pH của dung dịch sau khi khử hết RNO2

Câu III :

Trang 13

1.a) Hãy sắp xếp các chất sau đây theo thứ tự tăng dần lực bazơ và giải thích:

CO(NH2)2 ; CH3-CH2-CH2-NH2 ; CH2=CH-CH2-NH2 ; p-CH3-C6H5-NH2 ; Anilin;

p-NitroAnilin

b) Có các chất : Phenol, axit axetic, CH3SO2CH2COOH, etanol, p-CH3-C6H4-OH, (CH3)3C-COOH và (C6H5)3CH Cho các trị số pKa = 2,36 , 4,76 , 5,05 , 9,95 , 10,19 , 15,8 và 25 Hãy xác định trị số pKa cho mỗi chất và giải thích

2 Hãy chỉ ra những giai đoạn cần thiết để chuyển xiclohexanon thành

xiclopentanon

Làm thế nào để thực hiện sự chuyển hóa ngợc lại

Câu IV :

Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp (A) gồm FeS và FeCO3 bằng dung dịch HNO3

đặc, nóng thu đợc hỗn hợp (B) màu nâu nhạt gồm 2 khí X và Y có tỷ khối đối với H2

là 22,8 và còn dung dịch (C) có pH < 3

1 Tính tỷ lệ % khối lợng các muối Fe2+ trong (A)

2 Làm lạnh hỗn hợp khí (B) xuống nhiệt độ thấp hơn đợc hỗn hợp (B′) gồm 3 khí X,

Y, Z có tỷ khối so với H2 bằng 28,5 Tính phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí(B′)

3 ở -11oC hỗn hợp (B′) chuyển sang (B″) gồm 2 khí Tính tỷ khối của (B″) so với

H2

Câu V :

Axit Xitric( axit 2-hidroxi-1,2,3 propan- tricacboxylic) là một axit quan trọng

a/ Axit Xitric biến đổi nh thế nào khi đun nhẹ với H2SO4 đặc ở 450C→500C ?Viết cấu trúc và tên IUPAC của sản phẩm tạo ra Loại axit hữu cơ nào sẽ có phản ứng tơng tự?

phẩm cộng Khi đun nóng với anhidrit axetic, A tạo một anhidrit Suy ra cấu trúc của A.

biết

d/ Trong phản ứngBrom hóa có thể thuđợc bao nhiêu đồng phân lập thể của

A?

Viết công thức chiếu Fise của chúng và kí hiệu theo R,S các tâm lập thể đó

e/ Thay vì anisol, nếu thêm phenol và resorcinol (có cấu tạo nh hình vẽ)

riêng rẽ vào hỗn hợp phản ứng, lần lợt thu đợc hợp chất B và C.

Trang 14

thµnh nhiÒu h¬n h¼n so víi B

- H·y cho biÕt cÊu tróc cña B vµ C? HO

OH

- Cã g× kh¸c biÖt gi÷a ph¶n øng t¹o thµnh A vµ B?

- V× sao hiÖu suÊt t¹o thµnh C lín h¬n B?

Cho: tÝch sè tan T Mg(OH) 2 = 10–11 ; T Fe(OH) 3 = 10–39

ThÕ khö chuÈn E 0 (Hg 2+ / Hg22 +) = 0,92V vµ E– 0 (Hg 2+ / Hg) = 0,85V–

H»ng sè axit K a (CH 3 COOH) ë 25 0 C = 1,75 10–5

Trang 15

HNO3H

2SO4

1) CO2

CuS + HNO3→ S + NO +

CrI3 + KOH + Cl2→ K2CrO4 + KIO4 +…

2 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A Kết tủa nào tạo ra nớc, vì sao?

Câu II:

1 Khi hoà tan một hỗn hợp gồm FeS và Fe trong dung dịch HCl, thu đợc một sản phẩm khí có tỉ khối hơi đối với không khí là 0,90 Đốt cháy 2,24 lít sản phẩm khí đó trong d khí O2 Thu sản phẩm khí của phán ứng cháy đó vào một lợng d dung dịch FeCl3 rồi cô dung dịch này đến cạn khô, thêm d H2SO4 đặc và đun nóng cho đến khi không còn khí bay ra Để nguội bình phản ứng, thêm một lợng d dung dịch HNO3

hoàn toàn 300 ml dung dịch nói trên có chứa RNO2 0,01M tạo thành RNHOH Viết phơng trình phản ứng và tính độ pH của dung dịch sau khi khử hết RNO2

2 Thực hiện các chuyển hoá sau bằng phơng trình phản ứng:

E

a) Benzen A B C D

15

Trang 16

F

B b) Toluen A C

a/ Axit Xitric biến đổi nh thế nào khi đun nhẹ với H2SO4 đặc ở 450C→500C ?Viết cấu trúc và tên IUPAC của sản phẩm tạo ra Loại axit hữu cơ nào sẽ có phản ứng tơng tự?

phẩm cộng Khi đun nóng với anhidrit axetic, A tạo một anhidrit

Suy ra cấu trúc của A.

biết

Viết công thức chiếu Fise của chúng và kí hiệu theo R,S các tâm lập thể đó d/ Thay vì anisol, nếu thêm phenol và resorcinol (có cấu tạo nh hình vẽ) riêng rẽ vào hỗn hợp phản ứng, lần lợt thu đợc hợp chất B và C.

thành nhiều hơn hẳn so với B

- Hãy cho biết cấu trúc của B và C? HO

OH

- Có gì khác biệt giữa phản ứng tạo thành A và B?

- Vì sao hiệu suất tạo thành C lớn hơn B?

Cho: tích số tan T Mg(OH) 2 = 10–11 ; T Fe(OH) 3 = 10–39

Thế khử chuẩn E 0 (Hg 2+ / Hg2+) = 0,92V và E– 0 (Hg 2+ / Hg) = 0,85V–

Hằng số axit K a (CH 3 COOH) ở 25 0 C = 1,75 10–5

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	426 KB