SỞ GD - ĐT THANH HOÁ ĐỀ THI CHỌN HỌC GIỎI LỚP 12 THPT Trường THPT Cẩm thuỷ I Năm học 2010 - 2011 MÔN THI : HOÁ HỌC ( Thời gian làm bài : 180 phút không kể thời gian phát đề ) Câu 1 : 1) Nhiệt phân hoàn toàn m gam Cu(NO 3 ) 2 được chất rắn A và hỗn hợp B. - Thổi H 2 dư qua A nung nóng tới hoàn toàn, được chất rắn E - Cho hỗn hợp khí B hấp thụ hết trong nước, được dung dịch D . - Chất rắn E tác dụng với dung dịch D thấy có m’ gam chất rắn không tan , phản ứng tạo ra NO . Viết các phương trình hoá học xảy ra của các phản ứng trên . Tính m / m’ 2) Cho một mẫu FeS vào dung dịch HNO 3 ( vừa đủ ) và có lẫn một lượng axit sunfuric. Sau khi phản ứng xảy xong ta thu được dung dịch A và khí NO duy nhất . Cho một ít bột Cu vào dung dịch A , đun nóng thì thấy dung dịch chuyển sang màu xanh lam và không có khí thoát ra. Giải thích và viết các PTHH dạng phân tử và ion rút gọn có thể xảy ra để mô tả các thí nghiệm trên . 3) Để làm trong nước đục, tại sao người ta lại dùng phèn chua: K 2 SO 4 . Al 2 (SO 4 ) 3 .12H 2 O hoà tan vào nước đục. Giải thích và viết các phương trình hoá học để minh hoạ . Câu 2 : 1) Viết phương trình phản ứng giữa 2- metylbuta -1,3 - đien với brom và HBr theo tỉ lệ số mol 1:1 2) Đun nóng etanol với H 2 SO 4 đặc ở 170 0 c thu được phần hơi bay lên có 6 chất hữu cơ A, B, C, D, E, F và 3 chất vô cơ là G, H, I . Làm ngưng tụ hết A, B, C, D, E . Ba khí còn lại là I, F, G. Các chất A, B, C, D, E, F, G, H, I .là những chất gì ? Biết rằng có 2 chất hữu cơ tác dụng được với Natri , hai chất khí tác dụng được với dung dịch kiềm. 3) Bốn chất hữu cơ A, B, C, D có công thức phân tử C 2 H 2 O n ( n 0 ) trong đó : - A, B, C tác dụng được với dung dịch AgNO 3 /NH 3 - C, D tác dụng được với dung dịch NaOH - A tác tác dụng được với nước Xác định A, B, C, D và viết các phương trình phản ứng Câu 3: Trong một bình kín dung tích 56 lít chứa N 2 và H 2 theo tỉ lệ thể tích 1 : 4 ở 0 0 c, 200 atm và một ít chất xúc tác . Nung nóng bình một thời gian sau đó đưa nhiệt độ về 0 0 c thấy áp xuất trong bình giảm 10% so với áp xuất ban đầu. 1) Tính hiệu xuất phản ứng điều chế NH 3 2) Nếu lấy 2 1 lượng NH 3 tạo thành có thể điều chế được bao nhiêu lít dung dịch NH 3 25% ( d = 0,907 g/ml). 3) Nếu lấy 2 1 lượng NH 3 tạo thành có thể điều chế được bao nhiêu lít dung dịch HNO 3 67% ( d = 1,40 g/ml ), biết hiệu xuất quá trình điều chế HNO 3 là 80%. 4) Lấy V ml dung dịch HNO 3 ở trên pha loãng bằng nước được dung dịch mới hoà tan vừa đủ 4,5 gam nhôm và giải phóng hỗn hợp khí NO và N 2 O có tỉ khối so với H 2 là 16,75 . Tính thể tích các khí và thể tích V . Câu 4 : Hỗn hợp A gồm một axit no đơn chức và 2 axit không no đơn chức chứa một liên kết đôi, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Cho A tác dụng hoàn toàn với 150 ml dung dịch NaOH 2M . Để trung hoà vừa hế lượng NaOH dư cần thêm vào 100 ml dung dịch axit HCl 1M , được dung dịch D. Cô cạn cẩn thận D được 22,98 gam chất rắn khan. Mặt khác đốt cháy hoàn toàn A rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng lướng dư dung dịch NaOH đặc, khối lượng bình tăng thêm 26,72 gam. Xác định CTCT có thể có của từng axit và tính khối lượng của chúng trong hỗn hợp A (Cho biết : N = 14 , H = 1 , O = 16 , Na = 23 , C = 12 , Cl = 35,5 , Al = 27, Cu = 64) Giám thị coi thi không giải thích thêm gì ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM CHẤM CHỌN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 - MÔN HOÁ 2008 - 2009 Câu ý Nội dung Điểm 1 5,0 đ 1 Viết các PTHH khi nhiệt phân Cu(NO 3 ) 2 . Tính m / m ’ 2,25đ 2 Cu(NO 3 ) 2 caot 0 2CuO + 4NO 2 + O 2 (1) A : CuO , B là hỗn hợp khí NO 2 và O 2 0,25đ 2CuO + H 2 caot 0 Cu + H 2 O (2) E : Cu 0,25đ 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O 4HNO 3 (3) Dung dịch D là dung dịch HNO 3 0,25đ 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O (4) Chất rắn không tan sau phản ứng (4) là Cu dư 0,25đ nCu(NO 3 ) 2 = 188 m mol . Theo PƯ (1) và (2) thì nCu = 188 m mol = x 0,25đ Theo PƯ (1) và (3) : nHNO 3 = nNO 2 = nCu(NO 3 ) 2 = 2x 0,25đ Theo PƯ (4) : nCu = 8 3 nHNO 3 = 8 3 2x = 4 3 x 0,25đ nCu dư = x - 4 3 x = 4 1 x => m’ = mCu dư = x 4 64 = 16x 0,25đ nCu đầu = 188 m mol = x => m = mCu = 188x => 47 4 188 16' x x m m 0,25đ 2 Giải thích và viết PTPƯ khi hoà tan FeS vào d 2 HNO 3 1,5đ - Cho FeS vào dung dịch HNO 3 với sự có mặt của H 2 SO 4 tạo khí NO là do FeS bị axit HNO 3 oxi hoá trong môi trường axit H 2 SO 4 tạo thành muối Fe 3+ 0,25đ - Khi cho bột Cu vào dung dịch A ta thấy dung dịch chuyển sang màu xanh và không có khí thoát ra chứng tỏ Cu đã bị Fe 3+ oxi hoá về muối Cu 2+ ( màu xanh ) và trong d 2 A không chứa muối NO 3 - 0,25đ 2FeS + 6HNO 3 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6NO + 4H 2 O 2FeS + 6NO 3 - + 8H + 2Fe 3+ + 2SO 4 2- + 6NO + 4H 2 O 0,5đ Fe 2 (SO 4 ) 3 + Cu 2FeSO 4 + CuSO 4 2Fe 3+ + Cu 2Fe 2+ + Cu 2+ 0,5đ 3 Giải thích phèn chua làm trong nước đục 1,25đ -Phèn chua có công thức : K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O - Khi tan trong nước phèn chua phân li : K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O 2K + + 2Al 3+ + 4SO 4 2- + 24H 2 O 0,5đ Al 3+ + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + 0,25đ - Al(OH) 3 là chất không tan trong nước , dạng keo nên trong nước các chất bẩn bám vào Al(OH) 3 và bị lắng xuống đáy theo sự kết tủa của Al(OH) 3 0,5đ 2 5,0 đ 1 Viết PTPƯ giữa 2- metylbuta -1,3 - đien với brom , HBr theo tỉ lệ số mol 1:1 1,0đ T¸c dông víi Br 2 : CH 2 = C - CH = CH 2 CH 3 + Br 2 CH 2 = C - CHBr - CH 2 Br CH 3 CH 2 Br - CBr - CH = CH 2 CH 3 CH 2 Br - C = CH - CH 2 Br CH 3 0,5đ CH 2 = C - CH = CH 2 CH 3 + HBr CH 2 = C - CHBr - CH 3 CH 3 CH 3 - CBr - CH = CH 2 CH 3 CH 3 - C = CH - CH 2 Br CH 3 T¸c dông víi HBr : 0,5đ 2 Các chất A, B, C, D, E, F, G, H, I .là những chất gì ? 2,0đ Khi đun nóng etanol với H 2 SO 4 đặc ở 180 0 c sẽ xảy ra các phản ứng : C 2 H 5 OH 0 t C 2 H 4 + H 2 O 2C 2 H 5 OH 0 t C 2 H 5 - O - C 2 H 5 + H 2 O C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 đ 0 t CH 3 CHO + SO 2 + 2H 2 O 0,5đ C 2 H 5 OH + 2H 2 SO 4 đ 0 t CH 3 COOH + 2SO 2 + 3H 2 O C 2 H 5 OH + 6H 2 SO 4 đ 0 t 2CO 2 + 6SO 2 + 9H 2 O C 2 H 5 OH + CH 3 COOH H 2 SO 4 ®, t0 CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O 0,5đ Theo giả thiết và các phản ứng : - I , G lần lượt là : SO 2 và CO 2 vì 2 khí này là hợp chất vô cơ và đều tác dụng với nước - F là C 2 H 4 ; H là H 2 O 0,5đ Hai chất hữu cơ tác dụng được với Natri là : CH 3 COOH và C 2 H 5 OH (dư) Như vậy : A, B, C, D, E là những chất C 2 H 5 OH , CH 3 COOH , CH 3 CHO , C 2 H 5 - O - C 2 H 5 , CH 3 COOC 2 H 5 0,5đ 3 Xác định A, B, C, D và viết các phương trình phản ứng Các hợp chất A, B, C, D đều có công thức phân tử C 2 H 2 O n ( n 0 ) 2,0đ Nếu n = 0 thì có công thức C 2 H 2 . C 2 H 2 tác dụng được với d 2 AgNO 3 /NH 3 và với H 2 O => C 2 H 2 là hợp chất A 0,25đ C 2 H 2 + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH AgC CAg + 4NH 3 + 2H 2 O C 2 H 2 + H 2 O 02 42 ,, tHgSOH CH 3 CHO 0,25đ Nếu n = 1 thì có công thức C 2 H 2 O không phù hợp => loại 0,25đ Nếu n = 2 thì có công thức C 2 H 2 O 2 , tương ứng với CTCT CH=O CH=O An®ehit oxalic ( etan®ial ) 0,25đ Anđehit oxalic có thể tham gia phản ứng tráng bạc CH=O CH=O + 4[Ag(NH 3 ) 2 ]OH COONH 4 COONH 4 4Ag + + 6NH 3 + 2H 2 O => B chÝnh lµ an®hit oxlic 0,25đ COOH CH=O NÕu n = 3 th× cã c«ng thøc C 2 H 2 O 3 , t¬ng øng víi CTCT Hợp chất này vừa tác dụng được với AgNO 3 /NH 3 và NaOH => đây chính là hợp chất C 0,25đ COOH CH=O + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH 2Ag + + 2NH 3 + 2H 2 O COONH 4 COONH 4 COOH CH=O + NaOH COONa CH=O + H 2 O 0,25đ axit oxlic COOH COOH NÕu n = 4 th× cã c«ng thøc C 2 H 2 O 4 , t¬ng øng víi CTCT Axit oxalic tác dụng được với NaOH => axit oxalic chính là hợp chất D COOH COOH + 2NaOH COONa COONa + 2H 2 O 0,25đ 3 5,0đ 1 Tính hiệu xuất phản ứng điều chế NH 3 1,5 Tổng số mol (n) của N 2 và H 2 moln n 500 273 56.200 273 4,22 1 0,25đ Trong đó : nN 2 = 5 500 = 100 mol và nH 2 = 400 mol Gọi x là số mol N 2 phản ứng, ta có tỉ lệ áp xuất và số mol trước và sau phản ứng : 0,25đ N 2 + 3H 2 2NH 3 Ph¶n øng ®iÒu chÕ amoniac : §Çu ph¶n øng Trong ph¶n øng Sau ph¶n øng 100 400 0/ x 3x 2x (100 - x) (400 - 3x) 2x 0,5đ Như vậy ta có : 90 100 2)3400()100( 500 xxx 0,25đ => nN 2 = x = 25 mol ; nNH 3 = 2 . 25 = 50 mol . Vậy H% = 100 100.25 = 25% 0,25đ 2 Tính số lít dung dịch NH 3 25% tạo thành 0,5đ Gọi V là thể tích của dung dịch NH 3 25% , ta có : 1/2 số mol NH 3 là 25 mol => mNH 3 = 17 . 25 = 425 g 0,25đ md 2 NH 3 25% = 25 100.425 = 1700 g vậy V = 907,0 1700 = 1874,3 ml 0,25đ 3 Tính số lít dung dịch HNO 3 67% tạo thành 1,0đ Ta có các phản ứng : 4NH 3 + 5O 2 0 850,NO 4NO + 6 H 2 O 2NO + O 2 2NO 2 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 4HNO 3 0,5đ Nếu đặt V’ là thể tích dung dịch HNO 3 67% cần tìm . Theo các phản ứng : nHNO 3 = nNH 3 = 25 mol . vì hiệu xuất pư là 80% => nHNO 3 = 100 80.25 = 20 mol 0,25đ mHNO 3 = 20 . 63 = 1260 g và V’d 2 HNO 3 = 4,1.67 100.1260 = 1343,2 ml 0,25đ 4 Tớnh th tớch cỏc khớ v th tớch V . 2,0 Gi PTKTB ca hn hp khớ l M , s mol cỏc khớ NO v N 2 O ln lt l x , y M = 16,75 . 2 = yx yx 4430 = 33,5 30x + 44y = 33,5x + 33,5y => x : y = 3 : 1 0,5 Xem phn ng l 2 QT riờng bit, t ú ta cú : Al + 4HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 8Al + 30HNO 3 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O (1) (2) 0,5 Theo t l s mol ca NO v N 2 O ta nhõn P (1) vi 9 v cng P (1) v P (2) vi nhau, ta cú PTP (3) : 17Al + 66HNO 3 17Al(NO 3 ) 3 + 9NO + 3N 2 O + 33H 2 O (3) 0,25 Theo P (3) : nNO = 17 9 nAl = 27 5,4 17 9 . 22,4 = 1.9764 lớt nN 2 O = 17 3 nAl = 27 5,4 17 3 . 22,4 = 0,6588 lớt 0,25 Theo P (3) : Tng s mol HNO 3 = 27 5,4 17 66 = 0,647 mol 0,25 Gi V l s ml dung dch HNO 3 ó pha ta cú : 63.100 67.4,1.V = 0,647 => V = 43,45 ml 0,25 4 5,0 Đặt CT của axit no đơn chức : C n H 2n + 1 COOH Và CT chung của 2 axit không no ( 1 nối đôi ) đơn chức : C m H 2m - 1 COOH 0,25 C n H 2n + 1 COOH + NaOH C n H 2n + 1 COONa + H 2 O (1) C m H 2m - 1 COOH + NaOH + NaOH C m H 2m - 1 COONa + H 2 O (3) (2) HCl NaCl + H 2 O 0,5 C n H 2n + 1 COOH C m H 2m - 1 COOH + 3n + 1 2 O 2 (n + 1)CO 2 + (n + 1)H 2 O 3m + 1 2 O 2 (m + 1)CO 2 + mH 2 O + (4) (5) 0,25 Đặt x, y là số mol axit no đơn chức và 2 axit không no đơn chức Theo giả thiết ta có : (14n + 68)x + (14m + 66)y + mNaCl = 22,89 0,25 nHCl = 0,1 . 1 = 0,1 mol ; Theo (3) nNaCl = nNaOH = nHCl = 0,1 mol nNaOH tham gia P (1) , (2) : 0,15 . 2 - 0,1 = 0,2 mol 0,25 Theo P (1) , (2) nNaOH = x + y = 0,2 mol (14n + 68)x + (14m + 66)y + mNaCl = 22,89 nx + my = 3,84 - 2x 14 (I) 0,5 Khi lng bỡnh chõ NaOH tng lờn chớnh l khi lng ca CO 2 v H 2 O Theo P (4) , (5) : nCO 2 = (n + 1)x + (m + 1)y và nH 2 O = (n + 1) + my 44[(n + 1)x + (m + 1)y] + 18[(n + 1) + my] = 26,72 0,25 BiÕn ®æi PT trªn ta cã : nx + my = (II) 8,96 - 9x 31 3,84 - 2x 14 Tõ (I) vµ (II) => = 8,96 - 9x 31 0,25đ 31(3,84 - 2x) = 14(8,96 - 9x) => x = mol1,0 64 4,6 Vì x + y = 0,2 mol nên y = 0,2 - 0,1 = 0,1 mol 0,25đ = 0,26 => 3,84 - 2x 14 Tõ (I) vµ (II) => = 8,96 - 9x 31 3,84 - 2 . 0,1 14 => 0,1(n + m) = (n + m) = 2,6 0,25đ Vì trong hỗn hợp có 2 axit không no kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng nên : - Một axit có gốc H - C chứa 2 nguyên tử Cacbon - Một axit có gốc H - C chứa 3 nguyên tử Cacbon 0,25đ Vậy CTCT của các axit trong hỗn hợp là : H - COOH : Axit fomic ; CH 2 = CH - COOH axit acrylic (axit Propenoic) 0,25đ CH 2 = CH - CH 2 - COOH Axit But - 3 - enoic Hoặc CH 3 - CH = CH - COOH Axit But - 2 - enoic CH 2 = C - COOH CH 3 Hay : axit Metacrylic ( axit 2- metylPropenoic) 0,5đ Tính khối lượng mỗi axit : nHCOOH = 0,1 mol và n 2 axit không no = 0,1 mol Nếu đặt số mol của mỗi axit không no là a và b ta có : a + b = 0,1 mol Mặt khác ta lại có : m ba ba 32 = 2,6 => a : b = 2 : 3 => a = 3 2b 0,5đ Thay a vào PT : a + b = 0,1 => 3 2b + b = 0,1 mol Giải PT trên ta được b = 0,06 mol và a = 0,04 mol 0,25đ mHCOOH = 46 . 0,1 = 4,6 gam mC 2 H 3 COOH = 72 . 0,04 = 2,88 gam mC 3 H 5 COOH = 86 . 0,06 = 5,16 gam 0,25đ Ở hai bài toán học sinh có thể giải theo cách khác. Nếu đúng và phù hợp thì dựa vào thang điểm để chấm . SỞ GD - ĐT THANH HOÁ ĐỀ THI CHỌN HỌC GIỎI LỚP 12 THPT Trường THPT Cẩm thuỷ I Năm học 2010 - 2011 MÔN THI : HOÁ HỌC ( Thời gian làm bài : 180 phút không kể thời gian phát đề ) Câu 1 : 1). -1 ,3 - đien với brom , HBr theo tỉ lệ số mol 1:1 1,0đ T¸c dông víi Br 2 : CH 2 = C - CH = CH 2 CH 3 + Br 2 CH 2 = C - CHBr - CH 2 Br CH 3 CH 2 Br - CBr - CH = CH 2 CH 3 CH 2 Br - C = CH -. Propenoic) 0,25đ CH 2 = CH - CH 2 - COOH Axit But - 3 - enoic Hoặc CH 3 - CH = CH - COOH Axit But - 2 - enoic CH 2 = C - COOH CH 3 Hay : axit Metacrylic ( axit 2- metylPropenoic) 0,5đ