olympic hóa 11.am.2011

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ NỘI – AMSTERDAM ĐỀ THI OLYMPIC HÀ NỘI - AMSTERDAM 2011 Môn thi: Hóa học lớp 11 Ngày thi: 25/3/2011 Thời gian làm bài: 120 phút. Câu 1. (4,5 điểm) 1/ Hoàn thành phương trình hóa học của các phản ứng sau và cho biết ứng dụng của từng phản ứng? a) PdCl 2 + H 2 O + CO → … b) Si + KOH + H 2 O → … c) Zn 3 P 2 + H 2 O → … 2/ So sánh và giải thích: a) Nhiệt độ sôi của photphin (PH 3 ) và amoniac. b) Nhiệt độ sôi của silan (SiH 4 ) và metan. 3/ Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết các anion có trong dung dịch hỗn hợp gồm: (NaNO 3 , Na 2 SO 4 , Na 2 SO 3 , Na 2 CO 3 , Na 3 PO 4 ). Câu 2. (4,5 điểm) 1/ Khi chiếu sáng hỗn hợp gồm metan và clo, người ta thấy ngoài các dẫn xuất clo của metan còn thu được etan. Hãy giải thích. 2/ Từ CH 4 , NaCl, nước, các chất xúc tác và các điều kiện cần thiết có đủ, hãy viết các phương trình hóa học điều chế: a) Policloropren b) Poli(butadien stiren) 3/ ''Trong các hóa chất hữu cơ do con người sản xuất ra thì etilen đứng hàng đầu về sản lượng'', hãy nêu lí do làm cho etilen chiếm được thứ hạng cao như vậy và dùng những phản ứng hóa học để minh họa cho ý kiến của mình. Câu 3. (3,0 điểm) 1/ Hỗn hợp khí X gồm ankan B và H 2 có tỷ lệ thể tích tương ứng là 4:1. Đốt cháy hoàn toàn 12,2 gam hỗn hợp X thu được 23,4 gam nước. Tìm công thức phân tử của B. 2/ Đốt cháy hoàn toàn 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm B, C 2 H 4 và H 2 thu được 18 gam nước. a) Hỗn hợp khí Y nặng hay nhẹ hơn khí metan. b) Dẫn hỗn hợp khí Y đi qua xúc tác Ni đun nóng, sau phản ứng thu được 8,96 lít hỗn hợp khí Z ở điều kiện tiêu chuẩn. Z không làm mất màu dung dịch nước brom. Xác định thành phần % về thể tích khí C 2 H 4 trong Y. Câu 4. (4,0 điểm). Hỗn hợp A gồm 3 oxit FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 với số mol bằng nhau. Dẫn chậm khí CO qua ống sứ đựng m 1 gam A nung nóng, CO phản ứng hết. Dẫn toàn bộ lượng khí CO 2 thu được hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH) 2 , có m 2 gam kết tủa trắng tách ra. Chất rắn còn lại trong ống sứ sau phản ứng có khối lượng là 19,2 gam gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 . Cho chất rắn này tác dụng hết với dung dịch HNO 3, thu được 2,24 lít (đktc) khí NO duy nhất. 1/ Viết các phương trình hóa học xảy ra. 2/ Tính m 1 , m 2 và số mol HNO 3 đã tham gia phản ứng. Câu 5. (4,0 điểm) 1/ Trong phòng thí nghiệm có sẵn dung dịch NH 3 0,1M. Cần bao nhiêu ml dung dịch NH 3 trên và bao nhiêu ml nước cất để pha chế được 0,5 lít dung dịch NH 3 có pH=11. Coi thể tích dung dịch không đổi khi pha trộn. NH 3 có K b = 1,8.10 -5 . 2/ Một học sinh lấy 100 ml benzen (D=0,879 g/ml ở 20 0 C), brom lỏng (D=3,1 g/ml, 20 0 C) và bột sắt để điều chế brombenzen. a) Tính thể tích brom cần dùng. b) Để hấp thụ toàn bộ khí sinh ra cần dung dịch chứa tối thiểu bao nhiêu gam NaOH. c) Hãy đề nghị phương pháp tách lấy brombenzen ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Biết: brombenzen là chất lỏng, sôi ở 156 0 C, D=1,495 g/ml ở 20 0 C, tan trong benzen, không tan trong nước và không phản ứng với dung dịch kiềm. d) Sau khi tinh chế, thu được 80ml brombenzen (ở 20 0 C). Tính hiệu suất phản ứng brom hóa benzen. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC 11 KHÔNG CHUYÊN Câu 1. (4,5 đ) 1. 1. Hãy viết các phương trình phản ứng sau và cho biết ứng dụng của từng phản ứng? a. PdCl 2 + H 2 O + CO → … b. Si + KOH + H 2 O → … c. Zn 3 P 2 + H 2 O → … 2. So sánh và giải thích: a. Nhiệt độ sôi của photphin và amoniac. b. Nhiệt độ sôi của Silan và Metan. 3. Trình bày phương pháp hóa học để nhận biết các anion có trong dung dịch hỗn hợp NaNO 3 ; Na 2 SO 4 ; Na 2 SO 3 ; Na 2 CO 3 ; Na 3 PO 4 . 1. a. PdCl 2 + H 2 O + CO → Pd + 2HCl + CO 2 . Nhờ phản ứng này, người ta phát hiện lượng vết CO trong hỗn hợp khí, những hạt rất nhỏ của Pd tách ra trong dung dịch làm cho màu đỏ của dung dịch PdCl 2 trở nên đậm hơn. 0,25 0,25 b. Si + 2KOH + H 2 O → K 2 SiO 3 + 2H 2 . Dùng điều chế nhanh H 2 nhanh. 0,25 0,25 c. Zn 3 P 2 + 6H 2 O → 3Zn(OH) 2 + PH 3 ↑ PH 3 rất độc nên được sử dụng để làm thuốc diệt chuột 0,25 0,25. 2. a. So sánh T S (NH 3 ) > T S (PH 3 ). Liên kết N – H là liên kết cộng hóa trị phân cựa mạnh, giữa các phân tử NH 3 có liên kết hidro, mặt khác, phân tử NH 3 phân cực mạnh hơn PH 3 → tương tác giữa các phân tử NH 3 mạnh hơn PH 3 nên có T S cao hơn. 0,25 0,25 b. So sánh T S (SiH 4 ) > T S (CH 4 ). Liên kết C – H và Si – H đều rất kém phân cực (không phân cực) nên tương tác của các phân tử của 2 chất đều kém nhưng do Phân tử khối của SiH 4 lớn hơn nên nó có T S lớn hơn. 0,25 0,25 3. Các ion: SO 3 2- ; CO 3 2- ; SO 4 2- ; NO 3 - ; PO 4 3- . -Trích mẫu thử - Cho HCl dư vào hỗn hợp, thu được dung dịch A và các khí X (SO 2 ; CO 2 ) Viết 3 phương trình phản ứng: SO 3 2- + 2H + → H 2 O + SO 2 . CO 3 2- + 2H + → H 2 O + CO 2 PO 4 3- + 3H + → H 3 PO 4 . - Khí X dẫn qua lần lượt bình 1 đựng dung dịch Brom/KMnO 4 dư, bình 2 đựng nước vôi trong có dư. + B1: Dung dịch nhạt màu → Có SO 2 → nhận biết được SO 3 2- . (viết ptpư) + B2: Có kết tủa trắng → Có CO 2 → nhận được CO 3 2- (viết ptpư) - Chia dung dịch A thành 2 phần: 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 + Phần 1: Cho dung dịch BaCl 2 vào → Có ↓ trắng → có SO 4 2- (viết ptpư). Lọc bỏ kết tủa, cho dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch sau phản ứng. NaOH + HCl → NaCl + H 2 O. H 3 PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2 O 3Ba 2+ + 2PO 4 3- → Ba 3 (PO 4 ) 2 ↓ (trắng) → có PO 4 3- . + Phần 2: Cho lá đồng vào, có khí không màu bay ra hóa nâu ngoài không khí → có NO 3 - . 3Cu + 2NO 3 - + 8H + → 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O. 2NO + O 2 → 2NO 2 0,25 Câu 2: 4,5 đ 1. Trong quá trình phản ứng của CH 4 với khí Clo có chiếu sáng, người ta thấy ngoài các dẫn xuất monohalogen còn thu được Etan? Hãy giải thích? 2. Từ CH 4 , NaCl, Nước, các chất xúc tác và các phương tiện cần thiết có đủ, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế: a. CaosuCloropren b. CaosuBuna – S. 3. Trong số 20 hóa chất được sản xuất nhiều nhất thì H 2 SO 4 đứng đầu, etilen chiếm vị trí thứ 4, Clo xếp thứ 10, … Còn trong các hóa chất hữu cơ do con người sản xuất ra thì etilen đứng hàng đầu về sản lượng. hãy nêu lí do làm cho etilen chiếm được thứ hạng cao như vậy, dùng những phản ứng hóa học để minh họa cho ý kiến của mình? 1. Viết đúng cơ chế phản ứng thế của Metan với Clo, giải thích đúng 1,5 điểm 2. Viết đúng các phương trình phản ứng điều chế được 2 cao su 1,5 điểm 3. Nêu và dẫn được các ví dụ chứng minh: - Etilen là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp tổng hợp polime và các hóa chất hữu cơ khác. - Tổng hợp polime: + PE; PVC, … dùng ché tạo màng mỏng, ống dẫn nước, … - Tổng hợp hóa chất khác: Etanol; etilenoxit, Etylenglicol, Andehit axetic, … Chú ý: Có phương trình phản ứng minh họa. Nếu không có chỉ cho ¼ số điểm. 0,25 0,5 0,75 Câu 3. (3,0 đ) Hidrocacbon B có công thức C x H 2x+2 (x nguyên, x≥1). 1. Hỗn hợp khí X gồm B và H 2 có tỷ lệ thể tích tương ứng là 4:1, đốt cháy hoàn toàn 12,2 gam hỗn hợp này thu được 23,4 gam nước. Tìm CTPT của B? 2. Hỗn hợp khí Y gồm B, C 2 H 4 , H 2 có thể tích 11,2 lít (đktc) đem đốt cháy hoàn toàn thu được 18 gam nước. a. Hỗn hợp khí Y nặng hay nhẹ hơn khí Metan? b. Dẫn hỗn hợp khí Y đi qua xúc tác Ni đun nóng, sau phản ứng thu được 8,96 lít hỗn hợp khí Z (đktc), hỗn hợp này không làm mất màu dung dịch nước Brom. Xác định thành phần % về thể tích khí C 2 H 4 trong Y? 1. Viết phương trình phản ứng C x H 2x+2 + (3x+1)/2 O 2 → xCO 2 + (x+1)H 2 O (1) 2H 2 + O 2 → 2H 2 O (2) Tìm được B là C 2 H 6 . số mol H 2 O = 23,4/18 = 1,3 Đặt số mol của C x H 2x+2 và H 2 trong X là a,b Ta có a = 4b (I) a(14x+2) + 2b = 12,2 (II) Theo (1), (2) a(x+1) + b = 1,3 (III) 0,25 0,5 Giải (I),(II),(III) ta có a = 0,4, b = 0,1, x = 2 Công thức hiđrocacbon là C 2 H 6 2. a. 2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O (3) C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O (4) 2H 2 + O 2 → 2H 2 O (5) 0,5 Số mol Y = 11,2 / 22,4 = 0,5 Số mol H 2 O = 18/18 = 1 Đặt số mol C 2 H 6 , C 2 H 4 , H 2 trong Y là n 1 , n 2 , n 3 Ta có n 1 + n 2 + n 3 = 0,5 (IV) Khối lượng mol trung bình của Y là M Y = (30 n 1 + 28n 2 + 2n 3 )/ (n 1 + n 2 + n 3 ) (*) Theo (3),(4),(5) 3n 1 + 2n 2 + n 3 = 1 (V) Kết hợp (IV) (V) tìm ra n 1 = n 3 (VI) 0,25 Thay (VI) vào (V) tìm ra n 1 = 0,25 – 0,5n 2 (VII) Thay (IV),(VI),(VII) vào (*) ta có M Y = [30(0,25 - 0,5n 2 ) + 28n 2 + 2(0,25 - 0,5 n 2 )] / 0,5 = 16 + 24n 2 > 10 Khối lượng mol của CH 4 là 16. Do đó Y nặng hơn CH 4 0,5 b. Hỗn hợp Y cho qua xúc tác Ni nung nóng có phản ứng C 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 (6) Hỗn hợp Z không làm mất màu dung dịch brom, chứng tỏ không còn C 2 H 4 Theo (6) ⇒ thể tích khí giảm đi bằng thể tích C 2 H 4 phản ứng = 11,2 – 8,96 = 2,24 lít Phần trăm thể tích C 2 H 4 trong Y = 2,24 . 100/ 11,2 = 20% 1,0 Câu 4: (4,0 đ) 1. Cho hỗn hợp A gồm 3 oxit của sắt FeO; Fe 3 O 4 ; Fe 2 O 3 với số mol bằng nhau. Lấy m 1 gam A cho vào 1 ống sứ chịu nhiệt, nung nóng nó rồi cho 1 luồng khí CO đi qua ống, CO phản ứng hết, toàn bộ khí CO 2 ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng lượng dư dung dịch Ba(OH) 2 , thu được m 2 gam kết tủa trắng. Chất rắn còn lại trong ống sứ sau phản ứng có khối lượng là 19,2 gam gồm Fe, FeO; Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 . Cho hỗn hợp này tác dụng hết với dung dịch HNO 3 , đun nóng thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc). 1. Viết các phương trình phản ứng xảy ra? 2. Tính khối lượng m 1 ; m 2 và số mol HNO 3 đã tham gia phản ứng? 1. Viết đúng 8 pt.0,25 = 2,0 điểm 2,0 điểm 2. Ta có thể coi có các chất khử là: CO và hỗn hợp các oxit ban đầu (FeO, Fe 3 O 4 ) Gọi số mol các oxit là x (mol). Ta có số mol CO = số mol O trong oxit bị khử = 160.x 232.x 72.x – 19,2 16 CO O n n + + = = (mol). Dễ thấy các phương trình cho, nhận e: n e do oxit nhường = x + x = 2x (mol). n e do CO nhường = 160.x 232.x 72.x – 19,2 464 – 19,2 2 .2 16 8 CO x n + + = = (mol). n e do N+5 nhận = 0,1.3 = 0,3 mol). 1,0 điểm Theo định luật BTĐT, ta có: 464 – 19,2 2 0,3 8 x x + = → x= 0,045. → m 1 = 0,045.464 = 20,88 (gam). 2 464.0,045 19,2 0,105( ) 16 CO n mol − = = Khí CO 2 tác dụng với Ba(OH) 2 → BaCO 3 ↓. Khối lượng ↓ = m 2 = 0,105.197 = 20,685 (gam). Theo định luật bảo toàn nguyên tố: 3 3 ( ) 2. 3. 0,27( ) Fe NO n x x x mol= + + = 3 3 3 3 ( ) 3. 0,91( ) HNO NO Fe NO NO NO n n n n n mol − = + = + = 0,5 điểm 0,5 điểm Câu 5. (4,0 điểm) 1/ Trong phòng thí nghiệm có sẵn dung dịch NH 3 0,1M. Cần bao nhiêu ml dung dịch NH 3 trên và bao nhiêu ml nước cất để pha chế được 0,5 lít dung dịch NH 3 có pH=11. Coi thể tích dung dịch không đổi khi pha trộn. NH 3 có K b = 1,8.10 -5 . 2/ Một học sinh lấy 100 ml benzen (D=0,879 g/ml ở 20 0 C), brom lỏng (D=3,1 g/ml, 20 0 C) và bột sắt để điều chế brombenzen. a) Tính thể tích brom cần dùng. b) Để hấp thụ toàn bộ khí sinh ra cần dung dịch chứa tối thiểu bao nhiêu gam NaOH. c) Hãy đề nghị phương pháp tách lấy brombenzen ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Biết: brombenzen là chất lỏng, sôi ở 156 0 C, D=1,495 g/ml ở 20 0 C, tan trong benzen, không tan trong nước và không phản ứng với dung dịch kiềm. d) Sau khi tinh chế, thu được 80ml brombenzen (ở 20 0 C). Tính hiệu suất phản ứng brom hóa benzen. Câu 5: (4,0 đ) 1. Gọi C 2 là nồng độ mol của NH 3 sau khi pha loãng. Ta có: pH = 11 → pOH = 3 → [OH - ] = 0,001M. Các quá trình: H 2 O = H + + OH - NH 3 + H 2 O = NH 4 + + OH - K b = 1,8.10 -5 . Nồng độ ban đầu: C 2 0 0 (mol/l). Nồng độ điện li 0,001 0,001 0,001 Nồng độ cân bằng C 2 – 0,001 0,001 0,001. Ta có: 5 4 3 [ ].[ ] 1,8.10 [ ] NH OH Kb NH + − − = = . → C 2 = 0,056M. 0,25 0,25 0,25 3 1 dd 0,056.0,5 0,283( ) 0,1 NH V V lit= = = → 2 0,5 0,28 0,217( ) H O V lit= − = . V NH3 cần dùng = 283 (ml) V H2O cần dùng = 217 ml. 0,5 2. Phương trình phản ứng: C 6 H 6 + Br 2 Fe → C 6 H 5 Br + HBr. 1,127 1,127 Tính số mol C 6 H 6 = 100.0,879/78 = 1,127 (mol). → n Br2 = 1,127 mol. → V Br2 = 58,168 (ml) 0,25 0,5 b. Viết phương trình phản ứng và tính được khối lượng NaOH = 45,08 gam 0,5 c. Hỗn hợp sau phản ứng gồm: C 6 H 5 Br; HBr; C 6 H 6 ; Br 2 dư 0,25 - Rửa hỗn hợp bằng dung dịch kiềm. HBr + NaOH → NaBr + H 2 O. Br 2 + NaOH → NaBr + NaBrO + H 2 O. - Chiết lấy hỗn hợp gồm C 6 H 5 Br và C 6 H 6 . - Chưng cất, đuổi Benzen (t 0 sôi = 80 0 C và thu hồi Brombenzen ở gần 156 0 C. 0,25 0,25 0,25 d. Hiệu suất phản ứng = 67,6% 0,5 . SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ NỘI – AMSTERDAM ĐỀ THI OLYMPIC HÀ NỘI - AMSTERDAM 2 011 Môn thi: Hóa học lớp 11 Ngày thi: 25/3/2 011 Thời gian làm bài: 120. hoàn toàn 12,2 gam hỗn hợp này thu được 23,4 gam nước. Tìm CTPT của B? 2. Hỗn hợp khí Y gồm B, C 2 H 4 , H 2 có thể tích 11, 2 lít (đktc) đem đốt cháy hoàn toàn thu được 18 gam nước. a. Hỗn. tinh chế, thu được 80ml brombenzen (ở 20 0 C). Tính hiệu suất phản ứng brom hóa benzen. HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC 11 KHÔNG CHUYÊN Câu 1. (4,5 đ) 1. 1. Hãy viết các phương trình phản ứng sau