SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 12 THPT Phần tự luận - Thời gian làm bài: 90 phút (Đề thi gồm 02 trang) Câu 1: (3,5 điểm) 1. Cho sơ đồ điều chế khí O 2 trong phòng thí nghiệm: a. Chỉ ra hai chất có thể là X trong sơ đồ trên, viết phương trình phản ứng minh họa. b. Hãy giải thích tại sao trong thí nghiệm trên: - khí O 2 lại được thu qua nước? - ống nghiệm khi lắp hơi chúc xuống và khi kết thúc thí nghiệm phải tháo ống dẫn khí trước khi tắt đèn cồn? 2. Hãy chọn các chất thích hợp và viết các phương trình phản ứng hoàn thành sơ đồ biến hóa sau: ( +(X)+ +(X) +(X)+ +(Y) (A) (B) (D) (P) +(Y) (M) N) (Q) (R) → → ¬ ¬ ↓ ↓ ↓ ↓ → → Cho biết: - Các chất (A), (B), (D) là hợp chất của natri. - Các chất (M), (N) là hợp chất của nhôm. - Các chất (P), (Q), (R) là hợp chất của bari. - Các chất (N), (Q), (R) không tan trong nước. - (X) là chất khí không mùi, làm đục dung dịch nước vôi trong. - (Y) là muối của natri, dung dịch (Y) làm đỏ quỳ tím. 3. E là muối sunfat kép của nhôm và kali ngậm nước, được dùng trong ngành thuộc da, chất cầm màu trong công nghiệp nhuộm vải, chất làm trong nước…. Hòa tan hết m gam E vào nước thu được dung dịch G, nhỏ từ từ dung dịch Ba(OH) 2 vào dung dịch G thấy khi dùng vừa hết 0,2 lít dung dịch Ba(OH) 2 0,18M thì thu được kết tủa có khối lượng lớn nhất. Viết công thức của G, tính m. Câu 2: (2,5 điểm) 1. Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử là C 5 H 6 O 3 . Từ X có sơ đồ sau : Xác định X và viết các phương trình hóa học để hoàn thành sơ đồ. 2. Peptit A có phân tử khối nhỏ hơn 300. Trong A có 43,64%C, 6,18%H, 34,91%O, 15,27%N về khối lượng. Thủy phân hoàn toàn 2,75 gam A trong dung dịch axit vô cơ thu được 3,11 gam hỗn hợp các amino axit trong đó có amino axit Z là hợp chất phổ biến nhất trong protein của các loại hạt ngũ cốc, trong y học được sử dụng trong việc hỗ trợ chức năng thần kinh, muối mononatri của Z dùng làm bột ngọt (mì chính)…. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của A (dạng kí hiệu). Trang 1/2 ĐỀ CHÍNH THỨC X + H 2 O/H + ,t 0 A B D CH 4 E F G +AgNO 3 /NH 3 +AgNO 3 /NH 3 +NaOH +NaOH 1: 2 X Câu 3: (2,0 điểm) 1. Cho 2,16 gam kim loại R (hóa trị không đổi) vào cốc đựng 250 gam dung dịch Cu(NO 3 ) 2 3,76% màu xanh đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lọc bỏ phần không tan thu được dung dịch không màu có khối lượng 247,152 gam. Xác định kim loại R. 2. Hòa tan m gam Mg trong 500ml dung dịch chứa hỗn hợp H 2 SO 4 0,4M và Cu(NO 3 ) 2 đến phản ứng hoàn toàn thu được 1,12 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm N 2 và H 2 , dung dịch Y và 2 gam hỗn hợp kim loại. Xác định giá trị m (biết tỉ khối của X so với H 2 là 6,2). Câu 4: (2,0 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 2,54 gam hợp chất hữu cơ E (chỉ chứa một loại nhóm chức) mạch hở, thu được 2,688 lít khí CO 2 (đktc) và 1,26 gam nước. Mặt khác 0,1 mol E tác dụng vừa đủ với 200ml NaOH 1,5M tạo ra 28,2 gam muối của axit monocacboxylic A và m gam ancol B. 1. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E. 2. Hỗn hợp X gồm axit A và 3 đồng phân cấu tạo của nó đều phản ứng được với dung dịch NaOH. Cho m gam X phản ứng với dung dịch NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn Y và hỗn hợp hơi Z. Cho Z tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH 3 dư cho 21,6 gam Ag. Nung Y với vôi tôi xút, dư trong điều kiện không có không khí được hỗn hợp hơi F. Đưa F về nhiệt độ thường thì có một chất ngưng tụ G còn lại hỗn hợp khí N. G tác dụng với Na dư sinh ra 1,12 lít khí H 2 (đktc). Hỗn hợp khí N qua Ni nung nóng cho hỗn hợp khí P có tỉ khối so với hiđro là 8. Tính khối lượng chất A và khối lượng chất rắn B? Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Hết Họ và tên thí sinh:………………………Họ, tên chữ ký GT1:………………………………… Số báo danh:…………………………… Họ, tên chữ ký GT2:………………………………… Trang 2/2 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 12 THPT Phần tự luận (Hướng dẫn chấm này gồm 05 trang) Câu Ý Nội dung Điểm 1 1 1,00 - X có thể là: KClO 3 , KMnO 4 , KNO 3 , NaNO 3 0,25 - Hai phản ứng: 2KClO 3 o 2 t , MnO → 2KCl + 3O 2 2KMnO 4 o t → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 2KNO 3 o t → 2KNO 2 + O 2 …. Thí sinh chỉ cần viết 2 pt 0,25 - Giải thích: + Khí O 2 rất ít tan trong nước, có M = 32 ≈ 29, nên được thu qua nước. 0,25 + Ống nghiệm hơi chúc xuống để tránh hiện tượng hơi nước trong chất rắn khi nung nóng sẽ bay hơi, ngưng tụ lại trên thành ống nghiệm không chảy ngược xuống đáy gây vỡ ống nghiệm. + Phải tháo ống dẫn khí trước vì nếu tắt đèn cồn trước, sự chênh lệch áp suất sẽ làm cho nước trào vào ống nghiệm, gây vỡ ống nghiệm. 0,25 2 1,5 - khí X là CO 2 , muối Y là NaHSO 4 , A là NaOH; B là Na 2 CO 3 ; D là NaHCO 3 ; P là Ba(HCO 3 ) 2 ; R là BaSO 4 ; Q là BaCO 3 ; M là NaAlO 2 ; N là Al(OH) 3 . 0,25 - PTPƯ: 2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → 2NaHCO 3 NaHCO 3 + NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O 2NaOH + 2Al + 2 H 2 O → 2 NaAlO 2 + 3H 2 NaAlO 2 + CO 2 + 2 H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3 3Na 2 CO 3 + 2AlCl 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaCl + 3CO 2 2NaHCO 3 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + Na 2 CO 3 + 2H 2 O BaCO 3 + 2NaHSO 4 → BaSO 4 + Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O Ba(HCO 3 ) 2 + 2NaHSO 4 → BaSO 4 + Na 2 SO 4 + 2CO 2 + 2H 2 O Ba(HCO 3 ) 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 + 2NaHCO 3 Chú ý: Cứ 2 ptpư đúng được 0,25 điểm 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 3 1,00 Công thức A: K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O hoặc viết gọn là KAl(SO 4 ) 2 .24H 2 O 0,25 - Khi cho dung dịch X phản ứng với dung dịch Ba(OH) 2 : Gọi số mol A là a mol ⇒ n Al 3+ = 2a mol; n SO 4 2- = 4a mol. +) Khi kết tủa hết Al 3+ : Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 2a 6a 2a (mol) ⇒ n Ba 2+ = 3a mol Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 3a 3a (mol) Khối lượng kết tủa khi đó = 2a.78 + 3a.233 = 855a gam. Trang 3/2 ĐỀ CHÍNH THỨC 0,25 +) Khi kết tủa hết SO 4 2- : Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 4a 4a 4a (mol) ⇒ n OH - = 8a mol Al 3+ + 3OH - → Al(OH) 3 2a 6a 2a (mol) Al(OH) 3 + OH - → 2 AlO − + 2H 2 O 2a 2a (mol) (hoặc Al(OH) 3 + OH - → 4 ( )Al OH − ) 3+ = 2a mol; n SO 4 2- = 4a mol. 2a 2a Kết tủa chỉ có BaSO 4 . Khối lượng kết tủa khi đó = 4a.233 = 932a gam. 0,25 ⇒ Kết tủa lớn nhất khi ion SO 4 2- trong dung dịch kết tủa hoàn toàn. ⇒ n Ba(OH 2 = 4a = 0,036 ⇒ a = 0,018 ⇒ m = 0,018.948 = 8,532 gam 0,25 2 1 1,00 Theo sơ đồ công thức cấu tạo của X là: CH 2 =CH-OOC-CH 2 -CHO. Phương trình phản ứng: CH 2 =CH-OOC-CH 2 -CHO + H 2 O + 0 H , t → CH 3 CHO + HOOC-CH 2 -CHO 0,25 CH 3 CHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O o t → CH 3 COONH 4 +2Ag ↓ + 2NH 4 NO 3 (Hoặc CH 3 COOH + 2Ag(NH 3 ) 2 OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O) CH 3 COONH 4 + NaOH o t → CH 3 COONa + NH 3 ↑ + H 2 O 0,25 CH 3 COONa + NaOH o CaO,t → CH 4 + Na 2 CO 3 | 2 | COOH CH CHO +2AgNO 3 +4NH 3 +H 2 O o t → H 4 NOOC-CH 2 -COONH 4 +2Ag ↓ +2NH 4 NO 3 (Hoặc HOOC – CH 2 – CHO + 2Ag(NH 3 ) 2 OH → H 4 NOOC-CH 2 -COONH 4 +2Ag ↓ + 2NH 3 + H 2 O) 0,25 H 4 NOOC-CH 2 -COONH 4 + 2NaOH → NaOOC-CH 2 -COONa + 2NH 3 + 2H 2 O NaOOC-CH 2 -COONa + 2NaOH o CaO,t → CH 4 + 2Na 2 CO 3 (Chú ý: Cứ hai phương trình đúng cho 0,25 điểm) 0,25 2 1,5 Gọi CT của A là C x H y O z N t ⇒ x : y : z : t = 43,64 34,91 15,27 : 6,18: : 12 16 14 = 3,64:6,18:2,18:1,09 = 10 : 17 : 6 : 3 ⇒ CTĐGN của A là C 10 H 17 O 6 N 3 Vì M A < 300 ⇒ CTPT A là C 10 H 17 O 6 N 3 ( M A = 275) 0,5 * Phản ứng thủy phân: n A = 0,01 mol 2,75 gam A + H 2 O H + → 3,11 gam hỗn hợp các amino axit. Trang 4/2 ⇒ m H 2 O = 3,11 – 2,75 = 0,36 gam ⇒ n H 2 O = 0,02 mol ⇒ 2 2 n n H O A = ⇒ Số liên kết peptit trong A là 2 ⇒ A tạo thành từ 3 gốc α - amino axit - A có 3 nguyên tử N ⇒ phân tử A đều tạo thành từ ba phân tử α - amino axit có chứa 1 nhóm NH 2 . - A có 6 nguyên tử O ⇒ Phân tử A được tạo thành từ 1 α - amino axit có 2 nhóm COOH và 2 phân tử α - amino axit có 1 nhóm COOH. _ Z là amino axit có nhiều trong thực vật, được sử dụng làm thuốc hỗ trợ thần kinh ⇒ Z là axit glutamic ( HOOC – CH 2 -CH 2 -CH(NH 2 )-COOH ( có 5 nguyên tử C) ⇒ hai phân tử amino axit còn lại có tổng số 5 nguyên tử C ⇒ chúng là glyxin ( H 2 N – CH 2 – COOH) và alanin ( H 2 N – CH(CH 3 ) – COOH) (Chú ý: Không lập luận, xác định luôn các amino axit cho 0,25 điểm) 0,5 * Công thức cấu tạo của A là: Gly – Ala – Glu Ala – Gly – Glu Ala – Glu - Gly Gly – Glu – Ala Glu – Gly – Ala Glu – Ala - Gly (Chú ý: Viết được 3CTCT cho 0,25 điểm) 0,5 3 1 1,00 n Cu(NO 3 ) 2 = 250.3,78 100.188 = 0,05mol Vì dung dịch sau phản ứng không màu ⇒ ion Cu 2+ phản ứng hết. * TH1: R phản ứng tạo Cu 2R + nCu(NO 3 ) 2 → 2R(NO 3 ) n + nCu 0,1/n 0,05 0,05 heo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m R pư + m dd trước = m dd sau + m Cu tt ⇒ m R pư = m dd sau + m Cu – m dd trước = 0,352 gam ⇒ M R = 0,352/0,1/n = 3,52n ( không có kết quả thỏa mãn) 0,25 * R phản ứng với nước: 2R + nH 2 O → 2R(OH) n + nH 2 a an/2 (mol) 2R(OH) n + nCu(NO 3 ) 2 → 2R(NO 3 ) n + nCu(OH) 2 0,05 0,05 (mol) 0,25 Gọi số mol R phản ứng là a Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có m R pư + m dd trước = m dd sau + m Cu(OH) 2 + m H 2 ⇒ m H 2 = 2,16 + 200 – 247,152 – 0,05.98 = 0,108 gam ⇒ n H 2 = an/2 = 0,054mol ⇒ an = 0,108 ⇒ M R = 2,16/0,108/n = 20n ⇒ Với n = 2 ⇒ M R = 40 ( thỏa mãn) Vậy kim loại cần tìm là Ca 0,5 2 1,00 Trang 5/2 n H 2 SO 4 = 0,5.0,4 = 0,2 (mol) ⇒ n H + = 0,4 (mol) n X = 1,12 22,4 = 0,05 (mol); 6,2.2 12,4 X M = = Áp dụng công thức đường chéo: ⇒ n N 2 = 0,02 mol; n H 2 = 0,03 mol 0,25 Vì sau phản ứng thu được 2 gam hỗn hợp kim loại ⇒ Mg dư, H + phản ứng hết. Hỗn hợp khí thu được gồm N 2 và H 2 ⇒ NO 3 - phản ứng hết Phương trình phản ứng: 5Mg + 12H + + 2 3 NO − 2 2 6N H O→ + + Mg 2+ (1) 0,1 0,24 0,04 ¬ 0,02 (mol) Mg + 2H + → H 2 + Mg 2+ (2) 0,03 0,06 ¬ 0,03 Mg + Cu 2+ → Mg 2+ + Cu (3) 0,025 ¬ 0,025 Theo (1), (2): n H + pư = 0,24 + 0,06 = 0,3 < n H + ban đầu = 0,4 0,25 ⇒ Xảy ra phản ứng tạo ra 4 NH + 4Mg + 10H + + 3 NO − → 4Mg 2+ + 4 NH + + 3H 2 O (4) 0,04 ¬ 0,1 → 0,01 (mol) Theo (1), (4): n 3 NO − = 0,04 + 0,01 = 0,05 mol ⇒ n Cu 2+ = 0,025 mol ⇒ m Cu = 0,025.64 = 1,6 gam ⇒ m Mg dư = 0,4 gam Theo (1), (2), (3), (4): n Mg = 0,195 mol ⇒ m Mg pư = 0,195.24 = 4,68 gam ⇒ Khối lượng Mg ban đầu là: m = 5,08 gam 0,5 4 1 1,00 Tìm CTPT E: Đặt CTTQ A: C x H y O z (x, y, z nguyên dương). n 2 CO = 0,12mol; 2 H O n = 0,07 mol ⇒ m C = 1,44 gam; m H = 0,14 gam; m O = 0,96 gam. Ta có tỷ lệ: x: y: z = 6:7:3 ⇒ CTPT của E: (C 6 H 7 O 3 ) n 0,25 Ta có: n E : n NaOH = 1: 3. Vậy E có 3 chức este, Suy ra E có 6 nguyên tử oxi (n = 2). Vậy CTPT E: C 12 H 14 O 6 (M = 254). 0,25 Vì khi cho E phản ứng với dung dịch NaOH thu được 1 muối của axit monocacboxylic và một ancol ⇒ E có công thức dạng: (RCOO) 3 R'. (RCOO) 3 R’+ 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH) 3 0,1 → 0,3 → 0,1 (mol) M RCOONa = 28,2 0,3 = 94 ⇒ M R = 27 (C 2 H 3 ) ⇒ M R’ = 41 (C 3 H 5 ) ⇒ CTCT E: 2 2 | 2 | 2 2 CH = CH-COO-CH CH = CH-COO-CH CH = CH-COO-CH 0,5 Trang 6/2 N 2 : 28 10,4 12,4 H 2 : 2 15,6 2 1,00 CTCT A: CH 2 =CH-COOH (x mol) ⇒ CTPT A là C 3 H 4 O 2 ⇒ 3 đồng phân đơn chức là este : HCOOCH=CH 2 (y mol); este vòng 3 \ / CH - CH- C = O O và 2 | | 2 CH - C = O CH - O có tổng số mol là z (mol) CH 2 =CH-COOH + NaOH → CH 2 =CH-COONa + H 2 O (1) HCOOCH=CH 2 + NaOH 0 t → HCOONa + CH 3 CHO (2) 2 | | 2 CH - C = O CH - O + NaOH 0 t → HOCH 2 -CH 2 -COONa (3) 3 \ / CH - CH- C = O O + NaOH 0 t → CH 3 -CH(OH)-COONa (4) 0,25 Hỗn hợp hơi (D): CH 3 CHO, H 2 O (h) . CH 3 CHO+2AgNO 3 +3NH 3 +H 2 O → CH 3 COONH 4 +2Ag+2NH 4 NO 3 (5) Chất rắn (B): CH 2 =CH-COONa; HCOONa; HOCH 2 -CH 2 -COONa và CH 3 -CH(OH)-COONa CH 2 =CH-COONa + NaOH (r) 0 t → CH 2 =CH 2 + Na 2 CO 3 (6) HCOONa + NaOH (r) 0 CaO,t → H 2 + Na 2 CO 3 (7) HOCH 2 -CH 2 -COONa + NaOH 0 CaO,t → CH 3 -CH 2 -OH + Na 2 CO 3 (8) CH 3 -CH(OH)-COONa + NaOH 0 CaO,t → CH 3 -CH 2 -OH + Na 2 CO 3 (9) Hỗn hợp hơi (F): C 2 H 4 ; H 2 , C 2 H 5 OH (G) Hỗn hợp (N) : C 2 H 4 + H 2 0 Ni,t → C 2 H 6 (10) (G) : 2C 2 H 5 OH + 2Na → 2C 2 H 5 ONa + H 2 (11) 0,25 n Ag = 21,6 0,2 108 = ⇒ n HCOOCH=CH 2 = n HCOONa = n CH 3 CHO= n H 2 (7) = 0,1 (mol) n H 2 (11) = 1,12 0,05 22,4 = (mol) ⇒ n C 2 H 5 OH = n HOC 2 H 4 COONa = 0,1(mol) Vì 8.2 16 P M = = ⇒ P gồm H 2 dư và C 2 H 6 . Gọi số mol C 2 H 4 (10) là x ⇒ Trong P chứa C 2 H 6 ( x mol) và H 2 (0,1-x mol) ⇒ 30. 2(0,1 ) 16 0,1 x x+ − = ⇒ x = 0,05 ⇒ n C 2 H 3 COOH = n C 2 H 3 COONa = 0,05 mol ⇒ m A = 0,05.72 = 3,6 gam m B = 0,05.94 + 0,1. 68 + 0,1.112 = 22,7 gam 0,5 Lưu ý: 1) Cách giải khác với đáp án, nếu đúng, được điểm tương đương với phần đó, câu đó. 2) Đối với PTHH, nếu viết sai một công thức hóa học trở lên thì không cho điểm. Nếu PTHH thiếu điều kiện hoặc chưa cân bằng thì chỉ cho một nửa số điểm của PTHH đó. Trang 7/2 3) Điểm của toàn bài là tổng số điểm của từng câu; là bội số của 0,25./. Trang 8/2 . DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 12 THPT Phần tự luận - Thời gian làm bài: 90 phút (Đề thi gồm 02 trang) Câu 1: (3, 5 điểm) 1. Cho sơ đồ. CH 3 CHO + HOOC-CH 2 -CHO 0,25 CH 3 CHO + 2AgNO 3 + 3NH 3 + H 2 O o t → CH 3 COONH 4 +2Ag ↓ + 2NH 4 NO 3 (Hoặc CH 3 COOH + 2Ag(NH 3 ) 2 OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O) CH 3 COONH 4 . CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 Môn: HOÁ HỌC – Lớp 12 THPT Phần tự luận (Hướng dẫn chấm này gồm 05 trang) Câu Ý Nội dung Điểm 1 1 1,00 - X có thể là: KClO 3 , KMnO 4 , KNO 3 ,