ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG MÔN HÓA HỌC 12 NĂM 2009 – 2010 THPT LỘC BÌNH doc

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG MÔN HÓA HỌC – LỚP 12 Năm học: 2009 – 2010 Thời gian làm bài: 180 phút A. PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ Bài 1 ( 1 điểm ) Bằng dung dịch NH 3 , người ta có thể làm kết tủa hoàn toàn ion Al 3+ trong dung dịch nước ở dạng hiđroxit, nhưng chỉ làm kết tủa được một phần ion Mg 2+ trong dung dịch nước ở dạng hiđroxit. Hãy làm sáng tỏ điều nói trên bằng các phép tính cụ thể. Cho biết: Tích số tan của Al(OH) 3 là 5.10 -33 ; tích số tan của Mg(OH) 2 là 4.10 -12 ; hằng số phân ly bazơ của NH 3 là 1,8.10 -5 . Bài 2. (4 điểm ) 1. Có 3 ống nghiệm, mỗi ống chứa 2 cation và 2 anion (không trùng lặp) trong số các ion sau: NH  4 , Na + , Ag + , Ba 2+ , Mg 2+ , Al 3+ , Cl – , Br – , NO  3 , CO 2 3 , CH 3 COO  , PO 3 4 . Hãy xác định các cation và anion trong từng ống nghiệm. 2. Cho 5 dung dịch: Na 2 CO 3 , FeCl 3 , NaOH, Al 2 (SO 4 ) 3 , AgNO 3 . Viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có) khi lần lượt cho một dung dịch này phản ứng với các dung dịch còn lại. 3. Có 5 chất bột màu trắng đựng trong 5 bình riêng biệt bị mất nhãn hiệu là: NaCl, Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4 , BaCO 3 và BaSO 4 . Chỉ được dùng thêm nước và CO 2 hãy trình bày cách phân biệt từng chất. Bài 3. ( 4 điểm) A là dung dịch Na 2 CO 3 0,1M; B là dung dịch hỗn hợp Na 2 CO 3 0,1M và KHCO 3 0,1M và C là dung dịch KHCO 3 0,1M 1. Tính thể tích khí CO 2 ( đktc) thoát ra khi cho từ từ từng giọt đến hết 50ml dung dịch HCl 0,1M vào 100ml dung dịch A và khi cho hết 100ml dung dịch B vào 200ml dung dịch HCl 0,1M. 2. Xác định số mol các chất có trong dung dịch thu được khi thêm 100ml dung dịch Ba(OH) 2 0,1M vào 150 ml dung dịch C 3. Tính pH của các dung dịch A và C, biết axit cacbonnic có pK 1 =6,35 và pK 2 = 10,33 4. Đề nghị phương pháp nhận biết các ion trong dung dịch B Bài 4 ( 3 điểm ) Hoà tan hoàn toàn 4,431 gam hỗn hợp Al, Mg bằng dung dịch HNO 3 loãng thu được dung dịch A và 1,568 lít (đktc) hỗn hợp 2 khí không màu có khối lượng 2,59 gam, trong đó có một khí bị hoá đỏ nâu trong không khí. 1. Tính thành phần % theo khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. 2. Tính số mol HNO 3 đã phản ứng. 3. Khi cô cạn dung dịch A thì thu được bao nhiêu gam muối khan Biết Al = 27 Mg = 24 H = 1 N = 14 O = 16 C = 12 K = 39 SỞ GD & ĐT LẠNG SƠN TRƯỜNG THPT LỘC BÌNH B. PHẦN HOÁ HỌC HỮU CƠ Câu1 (4,5 Điểm) 1. Cho 3 chất: rượu etylic, axit axetic, phenol, hãy sắp xếp các chất trên theo độ linh động tăng dần của nguyên tử hydro trong nhóm -OH. Viết phương trình phản ứng minh họa. 2. Bằng phương pháp hóa học, hãy phân biệt sáu chất sau: Anđehit fomic, glixerin, glucozơ, phenol, tinh bột, rượu metylic.Viết các phương trình phản ứng ( nếu có). 3. Từ than đá, đá vôi và các chất cần thiết, viết phương trình điều chế Ortho-nitrophenol và Meta-aminophenol. Câu2 (3,5 Điểm) Làm bay hơi một chất hữu cơ A (chứa các nguyên tố C, H, O), được một chất hơi có tỉ khối hơi đối với metan bằng 13,5. Lấy 10,8 gam chất A và 19,2 gam O 2 cho vào bình kín, dung tích 25,6 lít (không đổi). Đốt cháy hoàn toàn A, sau đó giữ nhiệt độ bình ở 163,8 o C thì áp suất trong bình bằng 1,26 atm. Lấy toàn bộ sản phẩm chấy cho vào 160 gam dd NaOH 15%, được dd B có chứa 41,1 gam hỗn hợp hai muối. Khí ra khỏi dung dịch B có thể tích V 1 lít (đktc). 1. Xác định công thức phân tử, viết một công thức cấu tạo của A.(Biết rằng khi cho A tác dụng với kiềm tạo ra 1 rượu và 3 muối). 2. Tính V 1 và C% của các chất trong dung dịch B. 3. Cho 10,8 gam A tác dụng vừa đủ với V 2 lít dd NaOH 3M thu được a gam hỗn hợp muối. Tính V 2 và a. Hết - Học sinh được phép sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ ( 12 ĐIỂM) BÀI NỘI DUNG ĐỂM BÀI 1 3  NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH  K 3 NH = 1,8.10 5 Al(OH) 3 Al 3+ + 3 OH  K S 3 )(OHAl = 5. 10 33 Al 3+ + 3 NH 3 + 3 H 2 O Al(OH) 3 + 3 NH 4 + K = 3 3 )( 3 OHSAl NH K K = 1,17.10 18 Tương tự như vậy, đối với phản ứng: Mg 2+ + 2 NH 3 + 2 H 2 O Mg(OH) 2 + 2 NH 4 + K = 2 3 )( 2 OHSMg NH K K = 81 Phản ứng thuận nghịch, Mg 2+ không kết tủa hoàn toàn dưới dạng magiê hiđroxit như Al 3+ . 0,5 0,5 BÀI 2 1. ống nghiệm 1: NH 4 + , Na + , CO 3 2- , PO 4 - ống nghiệm 1: Ag + , Mg 2+ , NO 3 - , CH 3 COO  ống nghiệm 1: Ba 2+ , Al 3+ , Cl - , Br - 0,75 2. Các ptpư: 1. 3Na 2 CO 3 + 2FeCl 3 + 3H 2 O  6NaCl + 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 2. 3Na 2 CO 3 + Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O  3Na 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 + 3CO 2 3. Na 2 CO 3 + 2AgNO 3  2NaNO 3 + Ag 2 CO 3  4. FeCl 3 + 3NaOH  3NaCl +Fe(OH) 3  5. FeCl 3 + 3AgNO 3  Fe(NO 3 ) 3 + 3AgCl  6. Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH  3Na 2 SO 4 +2Al(OH) 3  7. Al(OH) 3 + NaOH dư  NaAlO 2 + 2H 2 O Mỗi phương trình đúng được 0,25 điểm 1,75 3. + Lấy mẫu thử từ các chất trên + Hoà tan lần lượt từng chất vào nước - Các chất tan tạo dung dịch là: NaCl; Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 4 - Các chất không tan là: BaCO 3 ; BaSO 4 + Hoà tan hai chất không tan trong nước vào nước có CO 2 : - Chất tan dần tạo thành dung dịch là: BaCO 3 Ptpư: BaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ba(HCO 3 ) 2 tan - Chất không tan còn lại là: BaSO 4 + Dùng dung dịch Ba(HCO 3 ) 2 vừa điều chế được cho tác dụng với các dung dịch NaCl; Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 4 ở trên: - Hai dung dịch có kết tủa trắng xuất hiện là Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 4 Ptpư: 1, Ba(HCO 3 ) 2 + Na 2 CO 3  BaCO 3  + 2NaHCO 3 2, Ba(HCO 3 ) 2 + Na 2 SO 4  BaSO 4  + 2NaHCO 3 - Dung dịch không có hiện tượng gì là NaCl Lọc lấy kết tủa ở trên đem hoà tan trong nước có CO 2 , kết tủa tan là BaCO 3 , dung dịch ban đầu là Na 2 CO 3 ; 0,5 0,5 0,5 BÀI 3 1. Cho từ từ từng giọt dung dịch HCl vào dung dịch Na 2 CO 3 2 3 CO +  H   3 HCO n 0 ( mol ) 0,01 0,005 n sau phản ứng (mol) 0,005 0 Do dư 2 3 CO nên không có giai đoạn tạo CO 2 , V 2 CO = 0 * Cho dung dịch Na 2 CO 3 và KHCO 3 vào dung dịch HCl 2 3 CO + 2  H  H 2 O + CO 2 (1)  3 HCO +  H  H 2 O + CO 2 (2) Vì 2n 2 3 CO + n  3 HCO > n  H phản ứng hết Giả sử (1) xảy ra trước thì ta có n 2 CO =  H n 2 1 = 0,01 mol Giả sử ( 2) xảy ra trước thì từ (1) và (2) ta có n 2 CO = 0,015 mol Thực tế (1) và (2) đồng thời xảy ra nên: 0,224 L < V 2 CO < 0,336 L 1 2. Thêm dung dịch Ba(OH) 2 vào dung dịch KHCO 3  3 HCO +  OH  2 3 CO + H 2 O n 0 ( mol ) 0,015 0,02 n sau phản ứng (mol) 0 0,005 0,015 2 Ba + 2 3 CO  BaCO 3 n 0 ( mol ) 0,01 0,015 n sau phản ứng (mol) 0 0,005 Dung dịch còn 0,005 mol KOH và 0,005 mol K 2 CO 3 1 3. Dung dịch A có các cân bằng: 2 3 CO + H 2 O   3 HCO +  OH K b1 = 10 -3,67  3 HCO + H 2 O  H 2 O + CO 2 +  OH K b2 = 10 -7,65 H 2 O  H +  OH K w = 10 -14 Vì K b1 >> K b2 >>K w nên cân bằng (1) là chủ yếu: pH = 14 - 2 1 ( pK b1 + pC ) = 14 - 2 1 ( 3,67 + 1) = 11,67 1 Dung dịch C là dung dịch lưỡng tính nên: pH = 2 1 ( pK b1 + pK b2 ) = 2 1 ( 6,35 + 10,33) = 8,34 4. Trích mẫu thử thêm BaCl 2 dư vào mẫu thử thấy xuất hiện kết tủa trắng ( tan trong axit), như vậy mẫu thử có 2 3 CO 2 Ba + 2 3 CO  BaCO 3 Lọc tách kết tủa, thêm vào dung dịch nước lọc thấy sủi bọt khí không màu ( làm đục nước vôi trong), vậy dung dịch có  3 HCO  3 HCO +  H  H 2 O + CO 2 1 BÀI 4 Gọi x, y lần lượt là số mol của Al, Mg. Ta có 27x + 24 y = 4,431 (*) Al 0  Al 3+ + 3e x x 3x Mg 0  Mg 2+ + 2e y y 2y  e chất khử cho = 3x + 2y TH1 Giả sử tạo thành NO, N 2 O Gọi a, b lần lượt là số mol của NO, N 2 O Ta có a + b = 4,22 568,1 = 0,07 (1) 30a + 44b = 2,59 (2) Từ (1) và (2) ta có: a = b = 0,035 mol TH2 Giả sử tạo thành N 2 , NO Ta có a + b = 4,22 568,1 = 0,07 (1) 28a + 30b = 2,59 (2) Từ (1) và (2) ta có: a =- 0,245; b = 0,315 ( loại) Mặt khác N +5 + 3e  N +2 (NO) a 3a a 2N +5 + 8e  2N +1 (N 2 O) 2b 8b b  e chất oxi hóa nhận = 3a + 8b = 3.0,035 + 8.0,035 = 0,385 ADĐLBTE ta có 3x + 2y = 0,385 (**) Từ (*) và (**) ta có x= 0,021; y = 0,161 0,5 0,5 0,5 1 %Al = 12,80% %Mg = 87,20% 0,5 2 n 3 HNO phản ứng = n  3 NO = n  3 NO tạo muối + n  3 NO tạo ra khí = 3x + 2y + a + 2b = 0,49 mol 0,5 3 m muối = m kim loại + m  3 NO = 34,811 gam 0,5 PHẦN HÓA HỌC HỮU CƠ ( 8 điểm) Câu 1 1 2 Xắp xếp độ linh động tăng dần của H trong nhóm –OH C 2 H 5 OH < C 6 H 5 OH < CH 3 COOH - C 2 H 5 OH chỉ phản ứng được với kim loại kiềm, phenol và axit axetic phản ứng được với NaOH. Và CH3COOH đấy được phenol ra khỏi muối phenolat C 2 H 5 OH + Na  C 2 H 5 ONa + ½ H 2 C 6 H 5 OH + Na  C6H 5 ONa + ½ H 2 CH 3 COOH + C 6 H 5 ONa  C 6 H 5 OH + CH 3 COONa HCHO glixerol glucozơ phenol Tinh bột Ancol metylic Cu(OH) 2 - dd màu xanh dd màu xanh - - - Cu(OH) 2 , t 0 C Cu 2 O  - Cu 2 O  - - - Dd I 2 x x x - Xanh lam - ddBr 2 x x x  trắng x - Cu(OH) 2 + 2C 3 H 8 O 3  (C 3 H 7 O 3 ) 2 Cu + 2H 2 O Cu(OH) 2 + 2C 6 H 12 O 6  (C 6 H 11 O 6 ) 2 Cu + 2H 2 O HCHO + Cu(OH) 2 + NaOH  HCOONa + Cu 2 O + 3H 2 O CH2OH(CHOH) 4 -CHO + Cu(OH) 2 + NaOH  CH2OH(CHOH) 4 -COONa + + Cu 2 O + 3H 2 O HO-C 6 H5 + 3Br 2  Br 3 -C 6 H 2 -OH + 3HBr Sơ đồ CaCO 3  1 CaO  2 CaC 2  3 CH  CH  4 C 6 H 6 Orthonitrophenl C 6 H 6  5 C 6 H 5 Br  6 C 6 H 5 OH  7 HO-C 6 H 4 -NO 2 Metaaminophenol C 6 H 6  8 C 6 H 5 -NO 2  9 Br-C 6 H 4 -NO 2  10 HO-C 6 H 4 -NO 2  11 HO-C 6 H 4 -NH 2 Chú y phương trình 1  4 0,5 điểm 5,6,7 0,75 điểm 8  11 0,75 điểm Câu 2 1 CTPT – CTCT A M A = 13,5.16 = 216 n A = 05,0 216 8,10  mol n 2 O = 6,0 32 2,19  mol Theo đầu bài A + kiềm  1 rượu + 3 muối  A A là este của 3 axit hữu cơ khác nhau và 1 ancol 3 chức Số nhóm chức của A  3 Giả sử este A có 3 nhóm chức  trong phân tử A có 6 nguyên tử O Gọi CTPT C x H y O z ( M A = 216 ) 12x + y = 120  x = 9 , y = 12 0,25 0,25 0,25 0,2 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 2 3 Gọi CTPT A: C 9 H 12 O 6 Xét trường hợp phân tử A có nhiều hơn 3 nhóm chức ( không phù hợp bài)  rượu có 3 chức  CH 2 (OH)-CH(OH)-CH 2 (OH) ( glixerol) 3 axit khác có tổng số nguyên tử C là 6  H-COOH; CH 3 -COOH; CH 2 =CH-COOH CTCT của A LÀ H-COO – CH 2 CH 3 -COO – CH CH 2 =CH-COO – CH 2 Tính V 1 , C% các chất trong dung dịch B - Số mol hỗn hợp khí sau phản ứng khi đốt cháy hoàn toàn A 9,0 )5,163273(082,0 6,25.26,1    RT PV n hh mol Phương trình phản ứng C 9 H 12 O 6 + 9O 2  9CO 2 + 6H 2 O (1) 0,05 0,45 0,3 Khí thoát ra khỏi B là oxi dư có thể tích V 1 n 2 O dư = 0,9 – ( 0,45 + 0,3 ) = 0,15 ( mol) V 1 - V 2 O = 0,15.22,4 = 3,36 lít Khối lượng dung dịch B M dd = m 2 CO + m OH 2 + m ddNaOH = 0,45.44 + 0,3.18 + 160 = 185,2 gam N NaOH = 100.40 15.160 = 0,6 mol CO 2 + NaOH  NaHCO 3 x x x CO 2 + 2NaOH  Na 2 CO 3 + H 2 O y 2y y X + y  0,45 84x + 106y = 41,1  x = 0,3 mol; y = 0,15 mol C% 3 NaHCO = %6,13%100 2,185 83.3,0  C% 32 CONa = %58,8%100 2,185 106.15,0  Tính V 2 , a C 9 H 12 O 6 + 3NaOH  C 3 H 5 (OH) 3 + HCOONa + CH 3 COONa + CH 2 =CH-COONa 0,05 0,15 0,05 0,05 0,05 0,05 Theo định luật bảo toàn khối lượng A = m A + m NaOH - m rượu = 0,05.21,6 + 0,15.40 - 0,05.92 = 12,2 gam V 2 = 05,0 3 15,0  lít 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 . ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG MÔN HÓA HỌC – LỚP 12 Năm học: 2009 – 2010 Thời gian làm bài: 180 phút A. PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ Bài 1 ( 1 điểm ) Bằng dung dịch. nhiêu gam muối khan Biết Al = 27 Mg = 24 H = 1 N = 14 O = 16 C = 12 K = 39 SỞ GD & ĐT LẠNG SƠN TRƯỜNG THPT LỘC BÌNH B. PHẦN HOÁ HỌC HỮU CƠ Câu1 (4,5 Điểm) 1. Cho 3 chất: rượu etylic, axit axetic,. muối. Tính V 2 và a. Hết - Học sinh được phép sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm HƯỚNG DẪN CHẤM BÀI PHẦN HÓA HỌC VÔ CƠ ( 12 ĐIỂM) BÀI NỘI DUNG ĐỂM BÀI