SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TUYÊN QUANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-2011 MÔN: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút. (Không kể thời gian giao đề) Đề thi này có 02 trang Câu 1: (4,5 điểm) 1. Một hợp chất Y có dạng AB 3 , tổng số hạt proton trong phân tử là 40. Trong thành phần hạt nhân của A cũng như B đều có số hạt proton bằng số hạt notron. A thuộc chu kỳ 3 bảng hệ thống tuần hoàn. a) Hãy xác định tên gọi của A, B. b) Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất AB 3 (viết phương trình phản ứng minh họa). 2. Dung dịch A gồm các chất tan FeCl 3, AlCl 3 , NH 4 Cl và CuCl 2 (nồng độ mỗi chất xấp xỉ 0,1M). a) Dung dịch A có phản ứng axit, bazơ, trung tính? Tại sao? b) Cho H 2 S lội chậm qua dung dịch A cho đến bão hòa thì thu được kết tủa và dung dịch B. Hãy cho biết thành phần các chất trong kết tủa và trong dung dịch B. c) Thêm dần NH 3 vào dung dịch B cho đến dư. Có hiện tượng gì xảy ra? Viết các phương trình phản ứng ion để giải thích. Câu 2: (2,0 điểm) Cho cân bằng sau: H 2 (k) + Br 2 (k) 2 HBr (k) (1) a) Khi khảo sát phản ứng tại hai nhiệt độ T 1 và T 2 mà T 1 <T 2 , thấy hằng số cân bằng hóa học (cbhh) theo nồng độ có trị số tương ứng là K 1 , K 2 mà K 1 >K 2 . Phản ứng này tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Giải thích. b) Tại nhiệt độ 1024 0 C, phản ứng (1) có K= 1,6.10 5 . Hãy tính trị số hằng số cbhh của phản ứng: 1/2 H 2 (k) + 1/2 Br 2 (k) HBr (k) ở tại nhiệt độ này. Sự thay đổi trị số hằng số cbhh đó có ý nghĩa hóa học hay không, giải thích. c) Cho một lượng HBr nguyên chất vào bình kín có thể tích cố định rồi đưa nhiệt độ tới 1024 0 C. Hãy tính tỷ lệ HBr bị phân hủy tại 1024 0 C (theo phương trình (1)). Cho nhận xét về kết quả đó. Câu 3:(3,5 điểm) 1. Trộn ba dung dịch H 2 SO 4 0,1M, HNO 3 0,2M, HCl 0,3M với những thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Lấy 300 ml dung dịch A cho tác dụng với một dung dịch B gồm NaOH 0,2M và KOH 0,29 M. Tính thể tích dung dịch B cần dùng để sau khi tác dụng với 300 ml dung dịch A được dung dịch có pH= 2. 2. Cho 12,45 gam hỗn hợp A gồm kim loại M có hóa trị II và nhôm tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thu được 1,12 lít hỗn hợp 2 khí (N 2 O, N 2 ) có tỷ khối hơi đối với hidro bằng 18,8 và dung dịch B. Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,448 lít khí NH 3 . Xác định kim loại M và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A. Biết n A = 0,25 mol, các khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Câu 4 (4,5 điểm) 1. Hoàn thành các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: CH 4 →A A 1 A 2 Phenol → + 0 2 t/Ni/H A 3 → + 0 t/CuO A 4 → + + H/KMnO 4 A 5 Tơnilon 6,6 2. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần nhiệt độ sôi của các chất sau đây: a) (CH 3 ) 4 C b) CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 c) (CH 3 ) 2 CHCH(CH 3 ) 2 d) CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH (A) (B) (C) (D) e)(CH 3 ) 2 C(OH)CH 2 CH 3. (E). 1 ĐỀ CHÍNH THỨC 3. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong dãy sau đây: (D) (A) (B) (C) ; N COOH ; COOH ; CH 2 COOH N COOH Câu 5 (2,5 điểm) Hợp chất A (C 18 H 18 O 2 Br 2 ) phản ứng được với dung dịch NaOH nóng. Cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với dung dịch axit vô cơ loãng, thu được chất B (C 9 H 9 O 2 Br) và C(C 9 H 11 OBr). Oxi hóa B hoặc C người ta đều thu được axit para-brom-benzoic. Oxi hóa trong điều kiện thích hợp C chuyển thành B. Từ B thực hiện được chuyển hóa theo sơ đồ sau đây: 0 2 2 4 0 , ,ð , 170 Cl AS H SO ãc ddNaOH t ddHCl C B D E G H → → → → (D chứa 1 nguyên tử Clo trong phân tử, G có đồng phân Cis-trans. Các sản phẩm D, E, G, H đều là sản phẩm chính) a) Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D, E, G, H và viết các phương trình phản ứng xảy ra. b) So sánh nhiệt độ nóng chảy của B và C. Giải thích. Câu 6 (3,0 điểm) Cho hỗn hợp A gồm hai hợp chất hữu cơ mạch thẳng X và Y (chỉ chứa C, H, O) tác dụng vừa đủ với 8 gam NaOH, thu được một rượu đơn chức và hai muối của hai axit hữu cơ đơn chức kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Lượng rượu thu được cho tác dụng với natri dư, tạo ra 2,24 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn. a) X, Y thuộc loại hợp chất gì. b) Cho 10,28 gam hỗn hợp A tác dụng vừa đủ với NaOH thu được 8,48 gam muối. Mặt khác, đốt cháy 20,56 gam hỗn hợp A cần 28,224 lít oxi ở điều kiện tiêu chuẩn, thu được khí CO 2 và 15,12 gam nước. Xác định công thức cấu tạo của X, Y và tính phần trăm theo khối lượng của X, Y trong hỗn hợp A. Hết 2 S GIO DC V O TO TUYấNQUANG HNG DN CHM ấ TH CHINH THC K THI CHN HC SINH GII CP TNH LP 12 THPT NM HC 2010-2011 MễN: HOA HOC Cõu 1 1. a) Xac inh A, B: 40 3 13,33Z = = mụt nguyờn t se co Z<13,33 va mụt nguyờn t se co Z>13,33 A thuục chu ky 3 nờn co Z t 11 ờn 18; A co kha nng kờt hp c 3 nguyờn t B nờn -Nờu B hoa tri 1 thi A hoa tri 3 võy A la Al co Z=13 Z A +3Z B = 40 13+ 3Z B =40 3Z B =40-13; Z B = 40-13: 3 = 9 B la nguyờn tụ Be loai vi Be khụng thờ kờt hp vi Al tao thanh hp chõt AlBe 3 . - Nờu B hoa tri 2 thi A co hoa tri 6 ; A la S co Z =16 Z A +3Z B = 40 13+ 3Z B =40 3Z B = 24; Z B = 8<13,33 hp ly B la nguyờn tụ oxi Võy hp chõt AB 3 la SO 3 b. SO 3 la chõt oxi hoa manh SO 3 + 2KI K 2 SO 3 +I 2 3SO 3 + 2NH 3 3SO 2 + N 2 +3H 2 O 2. Dung dịch A có phản ứng axit vì: FeCl 3 = Fe 3+ + 3Cl - Fe 3+ + H 2 O FeOH 2+ + H + AlCl 3 = Al 3+ + 3Cl - Al 3+ + H 2 O AlOH 2+ + H + NH 4 Cl = NH 4 + + Cl - NH 4 + NH 3 + H + CuCl 2 = Cu 2+ + 2Cl - Cu 2+ + H 2 O CuOH + + H + 3.Cho H 2 S lội qua dd: Cu 2+ + H 2 S = CuS + 2H + 2Fe 3+ + H 2 S = Fe 2+ + S + 2H + Vì vậy, trong kết tủa có: CuS và S Trong dd B: Fe 2+ , Al 3+ , NH 4 + , H + , H 2 S, Cl - 3.Thêm NH 3 cho đến d sẽ có các phản ứng: NH 3 + H + NH 4 + H 2 S + 2NH 3 = 2NH 4 + + S 2- Fe 2+ + S 2- = FeS Al 3+ + 3NH 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 +3NH 4 Có thể viết: 2Al 3+ + 3S 2- + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S H 2 S + 2NH 3 2NH 4 + + S o Nh vậy sẽ có kết tủa FeS (đen) và Al(OH) 3 (trắng). 4,5 1,5 0,25 ì 4 0,25x2 1,0 0,125x8 1,0 0,25x4 1,0 0,125.4 0,5 Cõu 2 2,0 a) Theo iu kin ca bi: T 1 < T 2 m K 1 > K 2 , ngha l khi nhit tng cbhh li chuyn di sang trỏi. Vy theo nguyờn lớ L Satlie, (1) l phn ng to nhit. b) Phn ng 1/2 H 2 (k) + 1/2 Br 2 (k) HBr (k) (b) cú hng s cbhh c kớ hiu l K b . So sỏnh h s cỏc cht tng ng trong (b) ny vi (1) ca bi, rừ rng K b = K 1/2 . S thay i ú ca tr s hng s cbhh hon ton do thun tuý lm toỏn ch khụng cú ý ngha (a) 0,25 3 hoá học. (Sự thay đổi của hằng số cbhh nh dã đợc xét ở a) trên đây mới có ý nghĩa hoá học). c) Ta xét H 2 (k) + Br 2 (k) 2 HBr (k) (1) Số mol ban đầu 0 0 n Số mol ở cbhh (1/2) nα (1/2) nα n - nα Với α là tỉ lệ HBr bị phân huỷ mà ta cần tính. Chú ýđiều kiện: 0 < α < 1 ( *) Vì phản ứng (1) có Δn = 0 nên biểu thức của hằng số cbhh K biểu thị đợc theo số mol các chất tại cbhh: K = [n (1 -α )] 2 /[(1/2) nα × (1/2) nα] = [2(1 -α )] 2 /α 2 hay K 1/2 = [2 (1 - α )]/α 2 α (2.10 2 + 1) = 1 Khi coi 2.10 2 >> 1, ta đợc α ~ 1/2.10 2 ~ 0,005. Kết quả này thoả mãn điều kiện: 0 < α < 1 (*). Vậy tỉ lệ HBr bị phân huỷ thành H 2 và Br 2 tại 1024 0 C là α ~ 0,005 hay 0,5%. Tỉ lệ này rất nhỏ, nghĩa là HBr rất bền, khó bị phân huỷ, mặc dù phản ứng (1) được thực hiện ở nhiệt độ rất cao, 1024 0 C. Đó là sự thể hiện của phản ứng (1) có trị số của hằng số cbhh khá lớn, tới 1,6.10 5 tại nhiệt độ này. Số liệu trên cho thấy phản ứng thuận trong phản ứng thuận nghịch (1) xảy ra khá dễ dàng tại nhiệt độ đó. Tất nhiên phản ứng nghịch, tức là sự phân huỷ HBr xảy ra khó khăn. 0,25x2 0,5 0,25 0,5 Câu 3 1. Trong 300 ml dung dịch A có 0,07 H n mol + = ∑ . Gọi V là thể tích dung dịch B OH n − ∑ = 0,49 mol; Khi trộn A với B có phản ứng H + + OH - = H 2 O Dung dịch thu được có pH = 2 2 0,07 0,49 0,3 10 0,134 V V V lit − − + ⇒ = ⇒ = 2. Theo đầu bài cho B tác dụng với NaOH dư thu được NH 3 , như vậy Al tác dụng với HNO 3 cho N 2 O, N 2 và cả NH 4 NO 3 . ta có pt 8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O 10Al + 36HNO 3 = 10Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 + 18H 2 O 8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O 4M + 10HNO 3 = 4M(NO 3 ) 2 + N 2 O + 5H 2 O 5M + 12HNO 3 = 5M(NO 3 ) 2 + N 2 + 6H 2 O 4M + 10HNO 3 = 4M(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O 3NaOH + Al(NO 3 ) 3 = Al(OH) 3 +3NaNO 3 Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2↓ + 2H 2 O 2NaOH + M(NO 3 ) 2 = M(OH) 2↓ + 2NaNO 3 NaOH + NH 4 NO 3 = NH 3 + H 2 O + NaNO 3 Có thể có phản ứng M(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 MO 2 + 2H 2 O gọi số mol Al là a, số mol M là b, số mol N 2 O là x, N 2 là y ta có a + b = 0,25 27a + bM = 12,45 và cặp x + y = 0,05 44 28 37,6 x y x y + + = → x= 0,03; y= 0,02 Áp dụng DLBTe ta có: Al-3e → Al 3+ a 3a M-2e → M 2+ b 2b (b)3,5 1,0 0,25x4 2,5 10x0,1 5=1,5 0,5 4 2N 5+ +8e = 2N; 2N 5+ +10e = N 2 8x x 10y y N 5+ + 8e = N 3+ trong(NH 4 NO 3 ) 8. 0,02 0,02 tụng e nhng = e nhõn nờn : 3a+2b=8.0,03+ 10.0,02+ 8.0,02 a= 0,1; b= 0,15 Thay b= 0,15 va giai hờ ban õu M=65 M la Zn; m Al = 2,7g; m zn =9,75g. 0,5 Cõu 4 1. CH 4 0 2 , 1500 2 2 6 6 Cl Fe lamlanhnhanh C H C H Cl C 6 H 5 Cl + NaOH C 6 H 5 OH + NaCl C 6 H 5 OH + 3H 2 C 6 H 11 OH -C 6 H 11 OH + CuO C 6 H 10 O ( Xeton) + H 2 O + CuO C 6 H 10 O + KMnO 4 + H + HOOC-(CH 2 ) 4 -COOH + K + + Mn 2+ + H 2 O n HOOC-(CH 2 ) 4 -COOH + nNH 2 -(CH 2 ) 6 -NH 2 (-OC-(CH 2 ) 4 -CONH -(CH 2 ) 6 -NH-) n + 2nH 2 O ghi iờu kiờn phan ng 2. Trinh t tng dõn nhiờt ụ sụi (CH 3 ) 4 C < (CH 3 ) 2 CHCH(CH 3 ) 2 < CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 < (CH 3 )C(OH)CH 2 CH 3 < CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 OH - Cac yờu tụ lam anh hng ờn nhiờt ụ sụi gụm: liờn kờt hidro, phõn t khụi va iờn tich bờ mt, momen lng cc. Do o, tr neopentan ra thi 4 chõt con lai co phõn t khụi giụng nhau. neopentan nhe nhõt, co cõu truc khụi cõu va lc hut vandevan nho nhõt nờn co nhiờt ụ sụi thõp nhõt. - n-Hexan va 2,3-dimetylbutan khụng co liờn kờt hidro vi võy chung se co nhiờt ụ sụi cao hn, co ụ phõn nhanh ln hn va co iờn tich mt be hn nờn nhiờt ụ sụi nho hn. - Hai hp chõt con lai co cha liờn kờt hidro va 1-pentanol co iờn tich ln hn, co lc vandevan ln hn nờn nhiờt ụ sụi ln nhõt. Do o ta co trinh t sp xờp nh sau neopentan<2,3-dimetylbutan<n-hexan<2-metyl-2-butanol<1-pentanol. 3. Trinh t tng dõn tinh axit (D) < < < -I 1 CH 2 COOH (C) (A) -I 2 -I 3 N H C O O -C 3 (B) -C 4 -I 4 N COOH COOH Phõn t co -I 1 <-I 2 nờn (C) co tinh axit manh hn (D). A va B ờu co cha N tinh axit manh hn D va C. A co liờn kờt hidro nụi phõn t lam giam tinh axit so vi B. (c)4,5 2,0 0,25.8 1,5 0,5 1,0 1,0 0,5 0,5 Cõu 5 a) Theo u bi: Cỏc cht u cú cha vũng benzen, liờn kt trc tip vi vũng cú Brom - Mch hidrocacbon cha nhúm chc (A: -COO - ; B: -COOH; C: -OH). - Theo sơ đồ chuyển hoá đã cho ta thấy trong cấu tạo G cha có liên kết đôi C=C G không có đồng phân cis-trans. Vậy công thức cấu tạo: A: p-Br-C 6 H 4 -(CH 2 ) 2 -COO-(CH 2 ) 3 -C 6 H 4 -Br-p B: p-Br-C 6 H 4 -CH 2 -CH 2 -COOH C: p-Br-C 6 H 4 -(CH 2 ) 3 -OH D: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COOH Cl E: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COONa (d) 2,5 0,125. 8 5 OH G: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COOH OH H: p-Br-C 6 H 4 -CH=CH-COOH (có đồng phân cis-trans) Hoặc A có cấu tạo: p-Br-C 6 H 4 -CH-COO-CH 2 -CH-C 6 H 4 -Br-p CH 3 CH 3 để cuối cùng H có cấu tạo: p-Br-C 6 H 4 -C-COOH và không có đồng phân cis-trans CH 2 *Viết 4 phơng trình phản ứng: b)Nhiệt độ nóng chảy của B cao hơn của C vì liên kết hiđro giữa các phân tử axit bền hơn ở r ợu, đồng thời giữa 2 phân tử axit có 2 liên kết hiđro khá bền vững. 0,125 x4=0, 5 0,5 Cõu 6 a. Xac inh nhom chc X, Y: 2 8 40 0,1 0,2 NaOH H n n = = = - gia s hụn hp A gụm 1 axit (R-COOH): a mol va 1 este (R , -COOR 1 ): b mol ta co: R-COOH + NaOH R , -COONa + H 2 O (1) a R , -COOR 1 + NaOH R , -COONa + R 1 OH (2) b b R 1 OH+ Na R 1 ONa + 1/2H 2 (1) b 0,1 Theo 2, 3 ta co b=0,2 mol nờn a+b = n NaOH a tham gia phan ng = 0,2 mol nh võy a= 0. iờu vụ ly, giai thiờt sai loai. - Hụn hp A gụm 2 este R-COOR 1 va R , -COOR 1 ) trong o R , =R+CH 2 ) Goi CTPT chung cua 2 este la 2 n m C H O . x la sụ mol 2 este co trong 20,56 gam este ta co pt: 2 n m C H O + 4 4 2 2 2 4 2 n m m O nCO H O + + x 28,224 22,4 1,26= 2 mx 28,224 22,4 1,26 = (12n+ m + 32)x =20,56 2 mx = 15.12/18 = 0,84 Giai hờ ta c: x= 0,2; n= 5,2 ; m =8,4 Võy 5<n<6 va 8<m< 10 Phu hp X = C 5 H 8 O 2 ; Y= C 6 H 10 O 2 b. Trong 10,28 gam A co 0,2 . 10,28/20,56 = 0,1 mol este goi a, b, la sụ mol X va Y ta co Khi A+ NaOH thi: (R + 67)a + (R , +67)b = 8,48 Ra + R , b + 67(a+b) -8,48 a+b =0,1 Ra +R , b = 1,780 R(0,1-b)+ R , b =1,78 vi 0<b<1 nờn 1,78-0,1R>0 do o: R<17,8 võy R: CH 3 CTCT cua X: CH 3 COOC 2 H 5 ; Y: CH 3 - CH 2 COOC 3 H 5 %m X : 77,82% ; %m Y : 22,18%. (e) 3,0 1,0 0,25.4 1,0 1,0 0,5.2 6 . tạo: A: p-Br-C 6 H 4 -( CH 2 ) 2 -COO-(CH 2 ) 3 -C 6 H 4 -Br-p B: p-Br-C 6 H 4 -CH 2 -CH 2 -COOH C: p-Br-C 6 H 4 -( CH 2 ) 3 -OH D: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COOH Cl E: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COONa (d) 2,5 0 ,125 . 8 5 . p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COONa (d) 2,5 0 ,125 . 8 5 OH G: p-Br-C 6 H 4 -CH-CH 2 -COOH OH H: p-Br-C 6 H 4 -CH=CH-COOH (có đồng phân cis-trans) Hoặc A có cấu tạo: p-Br-C 6 H 4 -CH-COO-CH 2 -CH-C 6 H 4 -Br-p CH 3 CH 3 để. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TUYÊN QUANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 201 0- 2011 MÔN: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút. (Không kể thời gian giao đề) Đề thi này có 02 trang Câu