Sở giáo dục và đào tạo Thái Bình Trường THPT Tây Tiền Hải ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 : năm học 2010-2011 ( Thời gian 180 phút không kể thời gian giao đề .) Câu I : ( 2 điểm ) Thuỷ phân este A bằng dung dịch NaOH thu được muối B và chất D . Biết : - B tác dụng với AgNO 3 trong NH 3 thu được Ag và dung dịch X , cho X tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 loãng thu được khí CO 2 - D có công thức (CH 2 O)n + H 2 , Ni , t 0 + HCl D E F ( F có công thức ( CH 2 Cl)n ) Xác định công thức cấu tạo của A , B ,D , E , F và viết các phương trình phản ứng ? Câu II: ( 3 điểm ) 1. Dùng một hoá chất duy nhất nhận biệt các dung dịch sau : natriphenolat , natri etylat , natri axetat , natri cacbonat 2. Muối sắt (III) thuỷ phân theo phản ứng : Fe 3+ + 2H 2 O Fe(OH) 2+ + H 3 O + K = 4,0 .10 -3 a) Tính pH của dung dịch FeCl 3 0,05M ? b) Tính pH mà dung dịch phải có để 95% muối sắt (III) không bị thuỷ phân ? Câu III : ( 2 điểm ) Hoà tan hoàn toàn 16 g hh X ( Mg , Al , Zn , Fe) trong dd H 2 SO 4 loãng d thu được 67,84 gam muối . Nếu hoà tan hoàn toàn lượng hỗn hợp X trên trong dung dịch HNO 3 loãng dư ( giả thiết chỉ có NO duy nhất bay ra ) thì thu đựơc 89,16gam muối nitrat . Tính khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu ? Câu IV : ( 3, 5 điểm ) Hợp chất hữu cơ A gồm ba nguyên tố C, H,O tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH 11,666% . Sau phản ứng thu được dung dịch X , cô cạn dung dịch X thì phần hơi chỉ có H 2 O với khối lượng là 86,6 gam , còn lại là chất rắn Y có khối lượng là 23 gam . Đốt cháy hoàn toàn Y thu được 13,8 gam K 2 CO 3 và 38 gam hỗn hợp CO 2 và H 2 O . Toàn bộ lượng CO 2 này cho vào dung dịch Ca(OH) 2 dư thu được 70 gam kết tủa . Xác định công thức cấu tạo của A , biết A đơn chức ? Câu V : ( 1,5 điểm ) Cho một lượng Fe X S Y vào dung dịch HNO 3 dư , sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch A và 3,36 lit một khí ( ở đktc) có tỉ khối so với không khí là 1,586 . Cho A tác dụng với dung dịch BaCl 2 dư thu được kết tủa trắng không tan trong axit . Mặt khác dung dịch A tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư thu được 5,73 gam kết tủa. Hãy xác định công thức phân tử của Fe x S y ? Câu VI : ( 4 điểm ) 1. Hãy sắp xếp các chất sau theo thứ tự tăng dần tính bazơ của chúng : CO( NH 2 ) 2 ; CH 3 - CH 2 - CH 2 -NH 2 ; CH 2 =CH- CH 2 -NH 2 ; p- CH 3 C 6 H 4 NH 2 ; C 6 H 5 NH 2 ; p- NO 2 - C 6 H 4 NH 2 , giải thích ? 2. Cho các chất sau : cumen ( isopropyl benzen ) , ancol benzylic ( phenylmetanol) , anizol( metylphenylete ) , benzanđehit và axit benzoic . a) So sánh nhiệt độ sôi , nhiệt độ nóng chảy của chúng , giải thích ? b) Từ metan và các chất vô cơ cần thiết viết phương trình điều chế các chất ở trên ? Câu VII : ( 2,5 điểm ) 1. Từ dung dịch KAlO 2 có thể dùng những chất nào trong số các chất sau để điều chế Al(OH) 3 : Na 2 S , NaHS , K 2 SO 3 , KHSO 3 , FeCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 , NH 4 NO 3 . Viết các phương trình phản ứng xảy ra ? 2. Xác định chiều của phản ứng oxi hoá khử sau : Cu + Fe 3+ Cu 2+ + Fe 2+ (1) 2Fe 3+ + Sn 2+ 2Fe 2+ + Sn 4+ (2) Biết : O xi hoá khử Sn 4+ / Sn 2+ Cu 2+ /Cu Fe 3+ / Fe 2+ E 0 (V) + 0,15 + 0,34 + 0,77 Câu VIII : ( 1,5 điểm ) Hỗn hợp A gồm Na 2 CO 3 ; MgCO 3 ; BaCO 3 ; FeCO 3 . Chỉ dùng một hoá chất và các phương pháp cần thiết trình bày cách điều chế từng kim loại từ hỗn hợp trên ? Bài I : ( 2 điểm ) F có công thức dạng ( CH 2 Cl)n Vì mỗi nguyên tử Cl tương ứng với 1 nguyên tử H nên ta có 3n ≤ 2n+2 => n ≤ 2 Khi n = 1 : CH 2 Cl ( loại ) Khi n=2 : C 2 H 4 Cl 2 => D có công thức phân tử là C 2 H 4 O 2 . D sinh ra từ phản ứng thuỷ phân este do đó trong D phải có nhóm chức -OH . Vì D + H 2 E CH 2 Cl- CH 2 Cl => CTCT của D là HO- CH 2 - CHO ; CTCT của E là : HO-CH 2 - CH 2 - OH Muối B có phản ứng tráng gương , suy ra B là : HCOONa . A + NaOH HCOONa + HO- CH 2 - CHO Nên A có công thức cấu tạo là : HCOOCH 2 - CHO Các phương trình phản ứng : 1) HCOOCH 2 CHO + NaOH HCOONa + HO- CH 2 - CHO 2) HCOONa + 2[Ag(NH 3 ) 2 OH] NH 4 NaCO 3 + 2 Ag + 3 NH 3 + H 2 O 3) 2NH 4 NaCO 3 + 2H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + 2CO 2 + 2 H 2 O Ni, t 0 4) HO- CH 2 CHO + H 2 HO- CH 2 - CH 2 - OH 5) HO- CH 2 - CH 2 - OH + 2HCl Cl- CH 2 - CH 2 - Cl + 2 H 2 O Câu II : ( 3 điểm ) 1 ( 2 điểm ) ; 2 ( 1 điểm ) 1. Có thể dùng dung dịch HCl để nhận ra từng dung dịch CH 3 COONa , C 6 H 5 ONa , C 2 H 5 ONa , Na 2 CO 3 , NaNO 3 , C 6 H 5 NH 3 Cl . Hiện tượng xảy ra như sau : Khi cho axit HCl lần lượt vào các mẫu thử của các dung dịch trên nhận thấy : - Nếu có mùi giấm bốc ra là CH 3 COONa do tạo thành axit axetic . PTPƯ : - Nếu dung dịch hoá đục rồi phân lớp là C 6 H 5 ONa do tạo thành phenol C 6 H 5 OH ít tan trong nước , để lâu lắng xuống phía dưới tạo mặt phân cách . PTPƯ : - Nếu có mùi rượu bốc ra khi đun nóng là C 2 H 5 ONa do phản ứng tạo ra C 2 H 5 OH PTPƯ : - Nếu có khí bay ra là Na 2 CO 3 PTPƯ : Hai dung dịch còn lại không có hiện tượng gì là NaNO 3 và C 6 H 5 NH 3 Cl Cho dung dịch C 2 H 5 ONa vào hai mẫu thử của hai dung dịch trên , nếu dung dịch vẩn đục là C 6 H 5 NH 3 Cl do tạo ra C 6 H 5 NH 2 ít tan . Giải thích C 2 H 5 ONa có môi trường kiềm mạnh do phản ứng thuỷ phân : C 2 H 5 ONa + H 2 O C 2 H 5 OH + NaOH Khi cho vào dung dịch C 6 H 5 NH 3 Cl có phản ứng : C 6 H 5 NH 3 Cl + C 2 H 5 ONa + H 2 O C 6 H 5 NH 2 + NaCl + C 2 H 5 OH 2. a. FeCl 3 Fe 3+ + 3Cl - Fe 3+ + H 2 O Fe(OH) 2+ + H + [ Fe(OH) 2+ ] [H + ] K = = 4,0 . 10 - 3 ( 0,25 đ) ( 0, 25 đ) (0,25 đ) ( 1,25 đ) ( 0,25 đ) ( 0,25 đ) ( 0,25 đ) ( 0,25 đ) (0,25 đ) (0,25 đ) (0,25 đ) ( 0,25đ) ( 0,5 đ) [ Fe 3+ ] K khá nhỏ nên lượng ion Fe 3+ bị thuỷ phân rất nhỏ so với lượng ion Fe 3+ ban đầu nên ta có : [ H + ] 2 [ H + ] 2 K= = = 4,0 .10 - 3 [Fe 3+ ] 0,05 [ H + ] 2 = 4,0.10 -3 . 0 ,05 = 2. 10 - 4 [ H + ] = 0,01414 => pH = 1,85 b. pH mà dung dịch phải có để 95% muối sắt (III) không bị thuỷ phân [ Fe(OH) 2+ ] 5 = [ Fe 3+ ] 95 5 K = [ H + ] = 4,0 .10 - 3 => [ H + ] = 7,7. 10 -2 (M) => pH = 1,1 . 95 Câu III ( 2 điểm ) Hỗn hợp X gồm Mg , Al, Zn , Fe tác dụng với H 2 SO 4 loãng tạo ra 67,84 gam muối , theo các phương trình phản ứng Tạo ra các muối MgSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , ZnSO 4 , FeSO 4 Theo định luật bảo toàn khối lượng : m SO4 2- = 67,84 - 16 = 51,84 n SO4 2- = 0,54 mol = n H2 Chất khử là Mg , Al , Zn , Fe với số mol lần lượt là x , y , z ,t : Mg Mg 2+ + 2 e Tổng số mol e nhường là :2x + 3y + 2z + 2t Al Al 3+ + 3e Zn Zn 2+ + 2e Fe Fe 2+ + 2 e Chất oxi hoá là H + 2H + + 2 e H 2 Vậy số mol e nhận là 1,08 áp dụng định luật bảo toàn e ta có : 2x+ 3y + 2z + 2t = 1,08 (1) Hỗn hợp X tác dụng với HNO 3 loãng tạo ra các muối nitrat : Mg(NO 3 ) 2 , Al(NO 3 ) 3 , Zn(NO 3 ) 2 , Fe(NO 3 ) 3 Theo định luật bảo toàn khối lượng : m NO3 _ = 89,16 - 16 = 73,16 => n NO3 - = 2x + 3y + 2z + 3t = 1,18 (2) Lấy (2) -(1) ta có : t = 0,1 = > m Fe = 0,1 . 56 = 5,6 gam Câu IV : ( 3,5 đ) H 2 O A + dd KOH dd X K 2 CO 3 Y CO 2 , H 2 O Xác định CO 2 có trong 38 gam ( CO 2 và H 2 O ) . CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O 0,7 mol 0,7 ( mol ) => m CO2 = 0,7 . 44 = 30,8 (g) m H2O = 38- 30,8 = 7,2 (g) Ta lại có n K ( trong KOH ) = n K ( trong K 2 CO 3 ) = 2. (13,8 : 138) = 0,2 mol => n KOH = 0,2 mol , m KOH = 0,2 . 56 = 11,2 gam m dd KOH = 11,2 . (100 : 11,666) = 96 gam => m H2O ( trong KOH ) = 96 - 11,2 = 84,8 gam ( 0,5 đ ) ( 0,5 ) ( 0,75đ) ( 0,75 đ) ( 0,25 đ) (0,25 đ) Theo bài ra khối lượng H 2 O sau phản ứng là 86,6 gam => m H2O sinh ra do A phản ứng với KOH là 86,6 - 84,8 = 1,8 gam A + KOH rắn Y + H 2 O 11,2 g 23 g 1,8 g Theo định luật bảo toàn khối lượng: m A = 23 + 1,8 - 11,2 = 13,6 g m C ( trong A ) = m C trong CO 2 + m C trong K 2 CO 3 m C = 0,7 .12 + 0,1 .12 = 9,6 g m H trong A + m H trong KOH = m H trong Y + m H trong H 2 O m H trong A + 0,2 .1 = 2. (7,2 : 18) + 2( 1,8 :18) = 1 g => m H trong A = 0,8 gam m O trong A = m A - m H - m C = 13,6 - 9,6 - 0,8 = 3,2 gam Gọi công thức của A là C X H Y O Z x : y : z = (9,6 :12) : (0,8 :1) : (3,2 : 16 ) = 4 : 4 :1 Vậy công thức đơn giản của A là ( C 4 H 4 O )n Vì A tác dụng với KOH chỉ thu được muối và H 2 O , mặt khác A đơn chức nên n = 2 CTPT của A là C 8 H 8 O 2 n A = 13,6 : 136 = 0,1 mol . Ta có tỉ lệ : n A : n KOH = 1 :2 A không thể là axit đơn chức => A là este loại phenolat . A có thể có các cấu tạo sau : CH 3 - COO - C 6 H 5 (1) HCOO- C 6 H 5 - p- CH 3 (2) HCOO- C 6 H 5 - m- CH 3 (3) HCOO- C 6 H 5 - o- CH 3 (4) Câu V : (1,5 đ) M khí = 1,586 . 29 = 46 .Vậy khí đó là NO 2 n NO2 = 0,15 mol . Fe X S Y + ( 6x + 6y ) HNO 3 xFe(NO 3 ) 3 + ( 3x + 6y) NO 2 + + y H 2 SO 4 + ( 3x + 2y) H 2 O (1) Dung dịch A có chứa : H 2 SO 4 , Fe(NO 3 ) 3 . Cho A phản ứng với dung dịch Ba(OH) 2 dư có các phản ứng : H 2 SO 4 + Ba(OH) 2 BaSO 4 ↓ + 2 H 2 O (2) 2 Fe(NO 3 ) 3 + 3 Ba(OH) 2 2Fe(OH) 3 ↓+ 3 Ba(NO 3 ) 2 (3) Theo (1) n Fe(NO3) = 0,15x : ( 3x + 6y ) Theo (2) n H2SO4 = 0,15y : ( 3x+6y) ( 0,5 đ) (0,25 đ) (0,25 đ) ( 0,5 đ) (0,25đ) (0,25 ) (0,5 đ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ ) => n Ba SO4 = 0,15 y : ( 3x + 6 y) n Fe(OH)3 = 0,15x : ( 3x + 6y ) Kết tủa thu được có khối lượng 5,73 gam , nên ta có phương trình : [0,15.107x : ( 3x+6y)] + [ 0,15 .233 y : ( 3x+ 6y) ] = 5,73 =>(3x + 6y ) : ( 107 x + 233 y) = 0,15 : 5,73 => x = 2y . Công thức phân tử của hợp chất là FeS 2 Câu VI : ( 4điểm ) 1 .1điểm 2. 3điểm 1 . Thứ tự tăng dần tính bazơ là : CO ( NH 2 ) 2 < p- NO 2 - C 6 H 4 - NH 2 < C 6 H 5 NH 2 < p- CH 3 - C 6 H 4 - NH 2 < CH 2 =CH- CH 2 - NH 2 < CH 3 - CH 2 - CH 2 - NH 2 . Giải thích : Những nhóm thế hút e làm giảm tính bazơ , nhóm thế đẩy e làm tăng tính bazơ Nhóm - C- liên kết trực tiếp với nguyên tử N có tác dụng hút e mạnh O giảm tính bazơ . Gốc phenyl có tác dụng hút electron , do đó mật độ e tự do trên nguyên tử N giảm , tính bazơ giảm ; mặt khác khi nhóm thế hút e như - NO 2 liên kết với nhân thơm càng có tác dụng làm giảm tính bazơ , nhóm thế đẩy e như - CH 3 làm tăng tính bazơ . Gốc không no như CH 2 = CH- CH 2 - có tác dụng hút e nhưng yếu hơn so với gốc phenyl , gốc CH 3 - CH 2 - CH 2 - có tác dụng đẩy e do đó tính bazơ mạnh nhất . 2. Cumen : C 6 H 5 CH(CH 3 ) 2 ; ancolbezylic : C 6 H 5 CH 2 OH ; anizol : C 6 H 5 OCH 3 C 6 H 5 CHO ; axit benzoic : C 6 H 5 COOH . a) Nhiệt độ sôi , nhiệt độ nóng chảy tăng theo thứ tự sau : Cumen < anizol < benzanđehit < ancolbenzylic < axit benzoic . Giải thích : Nhiệt độ sôi nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào lực hút liên phân tử như : lực hút lưỡng cực , liên kết hiđro Axit benzoic và ancol bezylic có liên kết hiđro giữa các phân tử do đó có nhiệt độ sôi lớn , tuy nhiên liên kết hiđro giữa các phân tử axit benzoic mạnh hơn trong ancol do đó nhiệt độ sôi lớn hơn . Phân tử benzanđehit có nhóm - CO phân cực mạnh hơn nhóm - O- trong anizol , do đó nhiệt độ sôi lớn hơn . Phân tử cumen không phân cực do đó có nhiệt độ sôi thấp nhất . b) Điều chế các chất : Cumen : 1500 0 C , lln 1) 2 CH 4 C 2 H 2 C , 600 0 C 2) 3 C 2 H 2 C 6 H 6 CuCl , NH 4 Cl 3) 2C 2 H 2 C 4 H 4 Ni, t 0 4) C 4 H 4 + 3H 2 C 4 H 10 Crackinh 5) C 4 H 10 CH 4 + C 3 H 6 Xúc tác ( 0,5 đ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ) ( 0,25 đ) ( 0,5 đ) ( 2,25 đ) Mỗi phương trình sai - 0,25 điểm , thiếu điều kiện - 0,25 đ. 6) C 6 H 6 + CH 2 =CH- CH 3 C 6 H 5 CH(CH 3 ) 2 Anizol : 100 0 C 7C 6 H 5 CH(CH 3 ) 2 + O 2 + H 2 O C 6 H 5 OH + CH 3 COCH 3 8) C 6 H 5 OH + NaOH C 6 H 5 ONa + H 2 O Askt 9) CH 4 + Br 2 CH 3 Br + HBr 10) C 6 H 5 ONa + CH 3 Br C 6 H 5 OCH 3 + NaBr . Ancolbezylic : 11) C 6 H 6 + CH 3 Br AlCl 3 C 6 H 5 CH 3 + HBr Askt 12) C 6 H 5 CH 3 + Cl 2 C 6 H 5 CH 2 Cl + HCl 13) C 6 H 5 CH 2 Cl + NaOH C 6 H 5 CH 2 OH + NaCl Benzanđehit t 0 14) C 6 H 5 CH 2 OH + CuO C 6 H 5 CHO + Cu + H 2 O Axit benzoic : O 2 , Mn 2+ 15)2C 6 H 5 CHO + O 2 2 C 6 H 5 COOH Câu VII : 2. điểm . Câu1 : 1,5 đ Câu 2 . 0,5 đ Câu 1 : Có thể dùng các chất sau : KHSO 3 ; FeCl 3 ; Al 2 (SO 4 ) 3 ; NH 4 NO 3 để điều chế Al(OH) 3 từ dung dịch KAlO 2 1) KHSO 3 + KAlO 2 + H 2 O K 2 SO 3 + Al(OH) 3 2) FeCl 3 + 3KAlO 2 + 6H 2 O 3KCl + 3Al(OH) 3 + Fe(OH) 3 3) Al 2 (SO 4 ) 3 + 6KAlO 2 + 12H 2 O 8 Al(OH) 3 + 3K 2 SO 4 4) NH 4 NO 3 + KAlO 2 + H 2 O NH 3 + KNO 3 + Al(OH) 3 Câu 2 : Phản ứng (1) xảy ra theo chiều thuận vì E 0 của Cu 2+ /Cu < Fe 3+ / Fe do đó ion Fe 3+ có thể oxi hoá Cu thành Cu 2+ và Fe 2+ theo quy tắc anpha ỏ Phản ứng ( 2 ) xảy ra theo chiều thuận vì E 0 của Sn 4+ /Sn 2+ < Fe 3+ /Fe 2+ do đó ion Fe 3+ có thể oxi hoá Sn 2+ thành Sn 4+ và Fe 2+ . Câu VIII ( 2 điểm ) : Cho dung dịch HCl dư vào hỗn hợp trên , ta thu được dung dịch chứa : NaCl , MgCl 2 , BaCl 2 , FeCl 2 và khí CO 2 . Viết phương trình phản ứng . Điện phân dung dịch cho đến khi có khí thoát ra ở catot thì dừng lại , khi đó ion Fe 2+ bị khử hết . Phương trình điện phân : FeCl 2 Fe + Cl 2 thu được Fe ở catôt . Dung dịch còn lại gồm NaCl , MgCl 2 , BaCl 2 . Cô cạn rồi điện phân nóng chảy thu được hỗn hợp 3 kim loại Na , Ba , Mg . Cho ba kim loại trên vào H 2 O , tách được Mg ( không phản ứng với H 2 O ) Viết phương trình phản ứng . Dung dịch thu được là hỗn hợp Ba(OH) 2 và NaOH , sục khí CO 2 thu được ở trên vào dung dịch thu được BaCO 3 kết tủa . Viết phương trình phản ứng . ( 0,5 đ) ( 1 đ) ( 0,5 điểm ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ) ( 0,5 đ) Hoà tan kết tủa bằng dung dịch axit HCl , dung dịch thu được cô cạn rồi điện phân nóng chảy thu được kim loại Ba . Viết phương trình phản ứng . Cho axit HCl dư vào dung dịch Na 2 CO 3 hoặc NaHCO 3 ở trên , dung dịch thu được cô cạn rồi điện phân nóng chảy thu được kim loại Na . ( thiếu phương trình phản ứng - 0, 25). . Thái Bình Trường THPT Tây Tiền Hải ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 : năm học 2010-2011 ( Thời gian 180 phút không kể thời gian giao đề .) Câu I : ( 2 điểm ) Thuỷ phân este A bằng. 13,6 - 9,6 - 0,8 = 3,2 gam Gọi công thức của A là C X H Y O Z x : y : z = (9,6 :1 2) : (0,8 :1 ) : (3,2 : 16 ) = 4 : 4 :1 Vậy công thức đơn giản của A là ( C 4 H 4 O )n Vì A tác dụng. C 8 H 8 O 2 n A = 13,6 : 136 = 0,1 mol . Ta có tỉ lệ : n A : n KOH = 1 :2 A không thể là axit đơn chức => A là este loại phenolat . A có thể có các cấu tạo sau : CH 3 - COO - C 6 H 5