Trình bày phương pháp hoá học nhận biết các dung dịch trên, chỉ được dùng thêm thuốc thử là quỳ tím, các dụng cụ cần thiết có đủ.. 2 Hoà tan Al trong dung dịch HNO3 loãng, dư được dung d
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ NAM
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-2012 Môn: Hoá học (Đề thi có 02 trang)
Thời gian làm bài: 180 phút không kể thời gian giao đề
Câu I (3,0 điểm):
1) Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra khi cho
a) Etylamin tác dụng với HNO2 ở nhiệt độ thường
b) Anilin tác dụng với hỗn hợp HNO2 và HCl ở nhiệt độ 0 - 5oC
c) Triolein tác dụng với H2 (dư) ở nhiệt độ cao và áp suất cao có Ni xúc tác
d) Đimetyl xeton tác dụng với HCN
2) Viết phương trình hoá học (Ghi rõ điều kiện của phản ứng)
CO2 → (C6H10O5)n → C12H22O11→ C6H12O6 → C2H5OH
3) Khi thuỷ phân hoàn toàn 1 mol pentapeptit X thu được 2 mol glyxin, 1 mol
alanin, 1 mol valin, 1 mol tyrosin Khi thuỷ phân không hoàn toàn X thấy trong hỗn hợp sản phẩm có các đipeptit Gly-Ala, Ala-Gly, tripeptit Tyr-Val-Gly Cho X tác dụng với HNO2 ở nhiệt độ thường không thấy giải phóng khí N2 Xác định (có lập luận) trình tự các amino axit trong phân tử X
Câu II (3,0 điểm):
1) Có 6 lọ hoá chất bị mất nhãn, trong mỗi lọ đựng một trong các dung dịch sau:
NaCl, NaHCO3, Na2CO3, NaHSO4, NaOH, BaCl2 Trình bày phương pháp hoá học nhận biết các dung dịch trên, chỉ được dùng thêm thuốc thử là quỳ tím, các dụng cụ cần thiết
có đủ Viết các phương trình hoá học xảy ra
2) Hoà tan Al trong dung dịch HNO3 loãng, dư được dung dịch D và khí E không màu, không hoá nâu ngoài không khí và được điều chế bằng đun nóng dung dịch bão hoà NH4NO2 Chia dung dịch D làm 2 phần:
- Nhỏ từ từ dung dịch NH3 đến dư vào phần thứ nhất
- Nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư vào phần thứ hai, thấy có khí thoát ra
Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra
3) Hoàn thành các phương trình hoá học theo sơ đồ sau đây:
a) NaCl + H2SO4 đặc, nóng →
b) KMnO4 + H2SO4 + HNO2 →
c) FeSO4 + KHSO4 + KMnO4 →
d) Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NxOy + H2O
Câu III: (3,0 điểm):
1) Hoàn thành các phương trình hoá học theo sơ đồ chuyển hoá sau (Ghi rõ điều
kiện phản ứng, các chất viết ở dạng công thức cấu tạo thu gọn)
C8H14O4 + NaOH→ X1 + X2 + H2O
X1 + H2SO4 → X3 + Na2SO4
X3 + X4 → nilon-6,6 + H2O
X2 + X3 → X5 + H2O (tỷ lệ số mol X2: số mol X3 = 2:1)
2) Chất X là một amino axit có mạch cacbon không phân nhánh.
Cho 0,02 mol X tác dụng vừa đủ với 80 ml dung dịch HCl 0,25M Sau phản ứng, đem cô cạn dung dịch thu được 3,67 gam muối khan
Mặt khác, đem trung hoà 1,47 gam X với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 1,91 gam muối khan
Xác định công thức cấu tạo của X (Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn)
Trang 2Câu IV (3,0 điểm):
1) Điện phân Al2O3 nóng chảy với điện cực bằng than chì, thu được m gam Al và
V lít (đktc) hỗn hợp A chỉ gồm 2 khí CO2, CO Giả thiết toàn bộ lượng oxi sinh ra tham gia vào quá trình oxi hoá cacbon
a) Viết các quá trình oxi hoá - khử xảy ra tại mỗi điện cực
b) Tìm khoảng xác định của m theo giá trị V
c) Cho V = 1,12 lít (đktc) Tính m Biết tỷ khối của A so với hiđro bằng 18,8
2) Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất X là anđehit có mạch cacbon không phân
nhánh thu được 38,72 gam CO2 và 7,92 gam nước Biết rằng, cứ 1 thể tích hơi chất X phản ứng tối đa với 3 thể tích khí H2, sản phẩm thu được nếu cho tác dụng hết với Na (dư) sẽ cho thể tích khí H2 sinh ra bằng thể tích hơi X tham gia phản ứng ban đầu Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất
a) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của X
b) Viết phương trình hoá học xảy ra khi cho X lần lượt phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, nước Br2 dư
Câu V (4,0 điểm): Cho 3,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu tác dụng với 200 ml dung
dịch AgNO3 Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch B và 9,92 gam chất rắn C Cho toàn bộ dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, phản ứng xong, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 3,2 gam chất rắn
1) Tính phần trăm khối lượng các kim loại trong A
2) Tính nồng độ mol của dung dịch AgNO3 ban đầu
3) Cho hết 3,6 gam A vào 200 ml dung dịch H2SO4 0,5 M, sau khi phản ứng hoàn toàn cho tiếp m gam NaNO3 vào hỗn hợp phản ứng Tính giá trị m tối thiểu để thu được lượng khí NO (sản phẩm khử duy nhất) lớn nhất
Câu VI (4,0 điểm): Hỗn hợp X gồm 3 este của cùng một axit hữu cơ đơn chức và 3
ancol đơn chức trong đó có 2 ancol no là đồng đẳng kế tiếp nhau và một ancol không no mạch hở chứa một liên kết đôi Cho hỗn hợp X tác dụng với 250 ml dung dịch NaOH 1M, đun nóng Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được 20,8 gam chất rắn khan Ngưng tụ toàn bộ phần ancol đã bay hơi, làm khan rồi chia thành 2 phần bằng nhau:
Phần 1: cho tác dụng hết với Na (dư) thu được 1,12 lít khí H2 (đktc)
Phần 2: đem đốt cháy hoàn toàn thu được 3,584 lít khí CO2 (đktc) và 4,32 gam H2O 1) Xác định công thức cấu tạo thu gọn của axit
2) Xác định công thức cấu tạo thu gọn của các ancol
3) Viết công thức cấu tạo và gọi tên 3 este
Cho: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; Ag = 108
-HẾT -Họ và tên thí sinh: Số báo danh
Họ và tên giám thị số 1:
Họ và tên giám thị số 2:
Trang 3SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO HÀ NAM
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT
NĂM HỌC 2011-2012 Hướng dẫn chấm môn: Hoá học (15/02/2012)
I
3,0 đ (1đ) 1 a) C
2H5NH2 + HNO2 → C2H5OH + N2 + H2O b) C6H5NH2 + HNO2 + HCl C6H5N2 Cl- + 2H2O c) (C17H33COO)3C3H5 + 3H2 (C17H35COO)3C3H5
d) CH3COCH3 + HCN → CH3 - C(OH)(CN)CH3
0,25 0,25 0,25 0,25
2
(1đ) 6CO
2 + 5H2O (C6H10O5)n + 6O2
2(C6H10O5)n + 2nH2O nC12H22O11
C12H22O11 + H2O 2C6H12O6
C6H12O6 C2H5OH + H2O
0,25 0,25 0,25 0,25
3
(1đ)
X có thể có cấu tạo là: Tyr - Val - Gly - Ala - Gly Tuy nhiên do X tác dụng với HNO2 không thấy giải phóng khí N2 chứng
tỏ trong X không còn nhóm NH2 tự do
Do đó, X phải có cấu tạo mạch vòng với trình tự như sau:
Tyr - Val - Gly Gly - Ala
0,5
0,5
II
3,0 đ
1
(1đ)
-Cho quỳ tím lần lượt vào các dung dịch:
+ Quỳ tím không đổi màu là : NaCl, BaCl2 (nhóm I) + Quỳ tím chuyển thành xanh là: NaHCO3, NaOH, Na2CO3 (nhóm II)
+ Quỳ tím chuyển màu đỏ là NaHSO 4
- Dùng NaHSO4 cho vào các chất ở nhóm I
+ Trường hợp nào có kết tủa trắng là BaCl 2: NaHSO4 + BaCl2 → BaSO4 + HCl + NaCl
+ Chất còn lại ở nhóm I là NaCl
- Dùng BaCl2 cho vào các chất ở nhóm (II)
+Chất p/ư tạo kết tủa trắng là Na 2 CO 3
BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaCl +Còn hai chất: NaHCO3, NaOH (nhóm III)
- Dùng NaHSO4 nhận được ở trên cho vào các chất ở nhóm III
+ Trường hợp có khí thoát ra là NaHCO 3, NaHSO4 + NaHCO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O
+Trường hợp không thấy hiện tượng gì là NaOH
0,25
0,25
0,25
0,25
→
0 − 5 0C
→
t0 ,p,Ni
anhsang , clorophin
→
enzim
→
enzim
→
enzim
Trang 4(1,0) Khí E là N2, được điều chế theo phản ứng :
NH4NO2 → N2 + 2H2O 10Al + 36HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O 8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
Dung dịch D chứa: Al(NO3)3, HNO3 dư, NH4NO3
NH3 + HNO3 → NH4NO3
3NH3 + 3H2O + Al(NO3)3 → Al(OH)3 + 3NH4NO3
NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O 3NaOH + Al(NO3)3 → Al(OH)3 + 3NaNO3
NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4] NaOH + NH4NO3 → NH3 + H2O + NaNO3
0,25
0,25
0,25
0,25
3
(1đ) NaCl + H2SO4 (đặc, nóng) → HCl + NaHSO4
hoặc: 2NaCl + H2SO4 (đặc, nóng) → 2HCl + Na2SO4
2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 HNO2 → K2SO4 + 2 MnSO4 + 5HNO3 + 3 H2O
10FeSO4 +16 KHSO4 + 2KMnO4 → 5Fe2(SO4)3 + 9K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
(5x-2y) Fe3O4 + (46x-18y)HNO3 → 3.(5x-2y) Fe(NO3)3 + NxOy + (23x-9y)H2O
0,25
0,25 0,25 0,25
III
3,0 đ
1
(1đ)
HOOC - [CH2]4-COOC2H5 + 2NaOH NaOOC- [CH2]4-COONa + C2H5OH + H2O (X1) (X2)
NaOOC- [CH2]4-COONa + H2SO4 → HOOC- [CH2]4-COOH + Na2SO4
(X1) (X3)
nHOOC- [CH2]4-COOH + nH2N - [CH2]6 - NH2 (X3) (X4) [-NH- [CH2]6 - NH-CO-[CH2]4-CO-]n + 2nH2O (nilon -6,6)
2C2H5OH + HOOC- [CH2]4-COOH (X2) (X3)
C2H5OOC- [CH2]4-COOC2H5 + 2H2O (X5)
0,25
0,25
0,25
0,25
2
(2đ)
TN1: Vì nX = 0,02 = n HCl → X có 1 nhóm NH2
Đặt CT của X là: H2NR(COOH)x
H2NR(COOH)x + HCl → ClH3NR(COOH)x (1) 0,02mol 0,02mol 0,02mol
→ M = 3,67/0,02 =183,5 g/mol → M = 183,5 - 36,5 = 147 g/mol
0,25
0,25 0,25
→
t0
4
2SO đăc ,t
H
→
t0
Trang 5TN2: H2NR(COOH)x + xNaOH → H2NR(COONa)x + xH2O (2)
nX = 1,47/147 = 0,01 mol Theo (2): Cứ 1 mol X chuyển hoá thành 1mol muối thì mtăng = 22x (g) → 0,01 mol X chuyển hoá thành 0,01mol muối thì mtăng = 0,22x (g) Theo đề có: 0,22x = 1,91-1,47=0,44g → x = 2
→ MR = 147-16-90 = 41 → R là C 3 H 5
=> Các CTCT của X là :
HOOC-CH 2 CH 2 CH(NH 2 )COOH ; HOOC-CH 2 CH(NH 2 )CH 2 -COOH
0,25
0,25 0,25
0,25 0,25
IV
3,0 đ (1,5) 1 a) - Tại anot (cực dương) : 2O
2- → O2 + 4e
C + O2 → CO2
CO2 + C → 2CO (hoặc 2C + O2 → 2CO)
- Tại catot (cực âm): Al3+ + 3e → Al
b) Các PTHH
2Al2O3 → 4Al + 3O2 (1)
C + O2 → CO2 (2) 2C + O2 → 2CO (3) Gọi x là tỷ lệ % theo thể tích của CO trong hỗn hợp (0 < x < 1)
=> nCO = x.V/22,4; nCO = (1-x).V/22,4
nAl = nO = (nCO + nCO ) = [(1-x) + x ] =
= (1-0,5x)
=> mAl = (1-0,5x) 27 = (1-0,5x)
Do 0< x < 1 nên: < m <
c) V = 1,12 => nhh khí = 0,05 mol
d A/H2 = 18,8 => số mol CO2 : số mol CO = 3:2
=> số mol CO là 0,02 mol, số mol CO2 là 0,03 mol;=> m = 1,44 gam
0,5
0,25
0,25
0,5
2
(1,5)
a) X + H2 → ancol, mà ancol + Na => số mol H2 = nX => anđehit X có 2 nhóm CHO
Vì Vhiđro = 3Vanđehit => Trong phân tử X có 3 liên kết , trong đó có 2 liên kết ở nhóm CHO, 1 liên kết ở gốc hiđrocacbon => Công thức của X
có dạng: CmH2m-2(CHO)2
P/ư cháy : CmH2m-2(CHO)2 + (1,5m + 2) O2 → (m+2)CO2 + mH2O
=> = => m = 2
=> CT của X là C2H2(CHO)2
CTPT: C4H4O2, CTCT của X: OHC - CH = CH - CHO
0,25
0,25
0,25
0,25
π
m
m 2+
44 , 0
88 , 0
2
3
4
2 3
4
2 2
1
3
4
4 , 22
V
4 , 22
V
2 1
3
4
4 , 22
V
3
4
4 , 22
V
4 , 22
36V
4 , 22
18V
4 , 22
36V
Trang 6b) Các PTHH
OHC - CH = CH - CHO + 4[Ag(NH3)2]OH →
H4NOOC-CH=CH-COONH4 + 4Ag + 6NH3 + 2H2O OHC - CH = CH - CHO + 3Br2 + 2H2O→ HOOC - CHBr - CHBr - COOH + 4HBr
0,25
0,25
V
4,0 đ
a) Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1)
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2)
- Gọi a, b lần lượt là số mol của Fe và Cu trong hh đầu
Ta có (a+b) > 3,6/64 = 0,05625 mol
- Nếu Fe và Cu hết thì
mAg > 2 0,05625.108 = 12,15 g > mchất rắn thu được = 9,92 gam
=> AgNO3 hết, kim loại trong hh ban đầu còn dư
- Nếu chỉ có Fe p/ư thì theo (1): nFe p/ư = = 0,0395 mol
Fe2+ → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3
0,0395mol 0,01975mol
=> mchất rắn = 0,01975 160 = 3,16 gam < 3,2 gam
=> Cu đã phản ứng ở (2) : Cu2+ → Cu(OH)2 → CuO
- Gọi b' là số mol Cu đã p/ư
Từ giả thiết, ta có hệ pt:
=> Trong hh đầu: %m Fe = (0,03.56)/3,6 = 46,67%; %m Cu = 53,33%
b) Số mol Ag+ p/ư = 2a+2b' = 0,08 mol
=> C M (AgNO 3 ) = 0,08/0,2 = 0,4M c) Số mol H+ ban đầu = 0,2 mol Chỉ có Fe tan trong dd H2SO4 loãng:
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
0,03 0,06 0,03mol Khi cho tiếp NaNO3 vào, xảy ra p/ư:
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,03 0,08 0,02
3Fe2+ + 4H+ + NO3- → 3Fe3+ + NO + 2H2O 0,03 0,04 0,01
=> Tổng số mol H+ p/ư = 0,06 + 0,08 + 0,04 = 0,18 mol => H+ dư
0,25 0,25 0,25
0,25 0,25
0,25 0,25
0,5
0,25 0,25
0,25
0,25 0,25 0,25
56 108 2
6 , 3 92 , 9
−
−
= +
=
− +
+
= +
2 , 3 80 '
160 2
92 , 9 ) ' ( 64 108 )
' ( 2
6 , 3 64 56
b a
b b b
a
b
a
⇔
=
=
=
mol b
mol b
mol a
01 , 0 '
03 , 0
03 , 0
Trang 74,0 đ 1) Gọi CTTQ của 3 este là RCOOR', ta có các PTHHRCOOR' + NaOH → RCOONa + R'OH (1)
R'OH + Na → R'ONa + 1/2 H2 (2) Trong 1 phần: nR'OH = 2 1,12/22,4 = 0,1 mol ; Số mol CO2 = 0,16 mol;
số mol H2O = 0,24 mol;
nNaOH ban đầu = 0,25 mol
Vì nNaOH > nR'OH (toàn bộ) = 0,2 mol => este hết
nRCOONa = 0,2 mol; nNaOH dư = 0,05 mol
=> mchất rắn = (R+67).0,2 + 0,05.40 = 20,8
=> R = 27 => axit là : CH 2 =CH-COOH 2) Gọi là số nguyên tử cacbon trung bình của 3 ancol
=> = 0,16/0,1 = 1,6 => có một ancol là CH 3 OH => ancol đồng đẳng kế tiếp là C 2 H 5 OH
Đặt CT của ancol không no là CxH2x-1OH Các p/ư cháy: CH3OH + 1,5O2→ CO2 + 2H2O (3)
C2H5OH + 3O2→ 2CO2 + 3H2O (4)
CxH2x-1OH + O2→ xCO2 + xH2O (5)
Gọi a, b,c lần lượt là số mol của các ancol: CH3OH, C2H5OH,CxH2x-1OH
Ta có hệ pt:
=> c =0,02 ; b = 0,08 - 0,02x >0 => x <4
=> x=3 => ancol không no là: CH 2 = CH - CH 2 OH 3) CTCT 3 este:
CH 2 =CH-COOCH 3 : metyl acrylat;
CH 2 =CH-COOC 2 H 5 : etyl acrylat;
CH 2 =CH-COOCH 2 -CH=CH 2 : anlyl acrylat
0,25 0,25
0,25
0,5
0,75
0,25
0,5
0,5 0,25 0,25 0,25 Ghi chú: Học sinh làm đúng theo cách khác vẫn cho điểm tương đương
- Hết
-−
n
−
n
2
1
3x−
= + +
= + +
= + +
24 , 0 3
2
16 , 0 2
1 , 0
xc b a
cx b a
c b a