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... Vậy theo nguyờn lớ Lơ Satơlie, 1 là phản ứng toả nhiệt..
Trang 1SỞ 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 AB3, 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 AB3 (viết phương trình phản ứng minh họa)
2 Dung dịch A gồm các chất tan FeCl3, AlCl3, NH4Cl và CuCl2 (nồng độ mỗi chất xấp xỉ 0,1M) a) Dung dịch A có phản ứng axit, bazơ, trung tính? Tại sao?
b) Cho H2S 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 NH3 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: H2 (k) + Br2(k) 2 HBr (k) (1)
a) Khi khảo sát phản ứng tại hai nhiệt độ T1 và T2 mà T1<T2, thấy hằng số cân bằng hóa học (cbhh) theo nồng độ có trị số tương ứng là K1, K2 mà K1>K2 Phản ứng này tỏa nhiệt hay thu nhiệt Giải thích
b) Tại nhiệt độ 10240C, phản ứng (1) có K= 1,6.105 Hãy tính trị số hằng số cbhh của phản ứng: 1/2 H2 (k) + 1/2 Br2 (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 10240C Hãy tính tỷ lệ HBr bị phân hủy tại 10240C (theo phương trình (1)) Cho nhận xét về kết quả đó
Câu 3:(3,5 điểm)
1 Trộn ba dung dịch H2SO4 0,1M, HNO3 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 HNO3 dư thu được 1,12 lít hỗn hợp 2 khí (N2O, N2) 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 NH3 Xác định kim loại M và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A Biết nA = 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:
CH4→A A1 A2 Phenol+0→
2 / Ni t
H A3 +CuO t0→ A4 +KMnO 4 /H+→A5 Tơnilon 6,6
2 Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần nhiệt độ sôi của các chất sau đây:
a) (CH3)4C b) CH3(CH2)2CH3 c) (CH3)2CHCH(CH3)2 d) CH3(CH2)3CH2OH
(A) (B) (C) (D)
e)(CH3)2C(OH)CH2CH3.(E)
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 23 Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong dãy sau đây:
(D)
;
N
COOH
;
COOH
;
CH2COOH
Câu 5 (2,5 điểm)
Hợp chất A (C18H18O2Br2) 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 (C9H9O2Br) và C(C9H11OBr) 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
0
170
Cl AS ddNaOH t ddHCl H SO ãc
C
(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 CO2 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
Trang 3SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TUYấNQUANG
HƯỚNG DẪN CHẤM Đấ̀ TH CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2010-2011
MễN: HÓA HỌC
Cõu 1
1
a) Xác định A, B: 40
3 13,33
Z = = ⇒mụ̣t nguyờn tử sẽ có Z<13,33 và mụ̣t nguyờn tử sẽ có
Z>13,33
A thuụ̣c chu kỳ 3 nờn có Z từ 11 đờ́n 18; A có khả năng kờ́t hợp được 3 nguyờn tử B nờn
-Nờ́u B hóa trị 1 thì A hóa trị 3 vọ̃y A là Al có Z=13
ZA+3ZB = 40
13+ 3ZB =40
3ZB =40-13; ZB = 40-13: 3 = 9 B là nguyờn tụ́ Be loại vì Be khụng thờ̉ kờ́t hợp với Al tạo
thành hợp chṍt AlBe3
- Nờ́u B hóa trị 2 thì A có hóa trị 6 ; A là S có Z =16
ZA+3ZB = 40
13+ 3ZB =40
3ZB = 24; ZB = 8<13,33 hợp lý B là nguyờn tụ́ oxi
Vọ̃y hợp chṍt AB3 là SO3
b SO3 là chṍt oxi hóa mạnh
SO3 + 2KI → K2SO3 +I2
3SO3 + 2NH3 → 3SO2 + N2+3H2O
2 Dung dịch A có phản ứng axit vì:
FeCl3 = Fe3+ + 3Cl
Fe3+ + H2O ↔ FeOH2+ + H+
AlCl3 = Al3+ + 3Cl
Al3+ + H2O ↔ AlOH2+ + H+
NH4Cl = NH4+ + Cl
NH4+↔ NH3 + H+
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl
Cu2+ + H2O ↔ CuOH+ + H+
3.Cho H2S lội qua dd:
Cu2+ + H2S = CuS↓ + 2H+
2Fe3+ + H2S = Fe2+ + S + 2H+
Vì vậy, trong kết tủa có: CuS và S
Trong dd B: Fe2+, Al3+, NH4+, H+, H2S, Cl
-3.Thêm NH3 cho đến d sẽ có các phản ứng:
NH3 + H+ ↔ NH4+
H2S + 2NH3 = 2NH4+ + S
Fe2+ + S2- = FeS↓
Al3+ + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3↓ +3NH4
Có thể viết: 2Al3+ + 3S2- + 6H2O ↔ 2Al(OH)3↓ + 3H2S
H2S + 2NH3↔ 2NH4+ + So
Nh vậy sẽ có kết tủa FeS (đen) và Al(OH)3 (trắng)
4,5 1,5
0,25ì4
0,25x2
1,0 0,125x8
1,0 0,25x4
1,0 0,125.4
0,5
a) Theo điều kiện của đề bài: ở T1 < T2 mà K1 > K2, nghĩa là khi nhiệt độ tăng cbhh lại chuyển
dời sang trỏi Vậy theo nguyờn lớ Lơ Satơlie, (1) là phản ứng toả nhiệt
b) Phản ứng 1/2 H2 (k) + 1/2 Br2 (k) HBr (k) (b)
cú hằng số cbhh đợc kớ hiệu là Kb So sỏnh hệ số cỏc chất tơng ứng trong (b) này với (1) của đề
bài, rừ ràng Kb = K1/2
Sự thay đổi đú của trị số hằng số cbhh hoàn toàn do thuần tuý làm toỏn chứ khụng cú ý nghĩa
(a) 0,25
Trang 4hoá 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 H2 (k) + Br2 (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/α2 hay
K1/2 = [2 (1 - α )]/α2 α (2.102 + 1) = 1
Khi coi 2.102 >>1, ta đợc α ~ 1/2.102 ~ 0,005 Kết quả này thoả mãn điều kiện: 0 < α < 1 (*)
Vậy tỉ lệ HBr bị phân huỷ thành H2 và Br2 tại 10240 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, 10240 C Đó là sự thể hiện của phản ứng (1) có trị số của hằng số cbhh khá lớn, tới
1,6.105 tại nhiệt độ này Số liệu trên cho thấy phản ứng thuận trong phản ứng thuận nghịch (1)
xảy ra khá dễ dàngtại 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 ∑n H+ =0,07mol Gọi V là thể tích dung dịch B
OH
∑ = 0,49 mol; Khi trộn A với B có phản ứng H+
+ OH- = H2O Dung dịch thu được có pH = 2
2 0,07 0,49
−
+
2 Theo đầu bài cho B tác dụng với NaOH dư thu được NH3, như vậy Al tác dụng với HNO3 cho
N2O, N2 và cả NH4NO3 ta có pt
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
10Al + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
4M + 10HNO3 = 4M(NO3)2 + N2O + 5H2O
5M + 12HNO3 = 5M(NO3)2 + N2 + 6H2O
4M + 10HNO3 = 4M(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
3NaOH + Al(NO3)3 = Al(OH)3 +3NaNO3
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2↓ + 2H2O
2NaOH + M(NO3)2 = M(OH)2↓ + 2NaNO3
NaOH + NH4NO3 = NH3 + H2O + NaNO3
Có thể có phản ứng M(OH)2 + 2NaOH = Na2MO2 + 2H2O
gọi số mol Al là a, số mol M là b, số mol N2O là x, N2 là y ta có
a + b = 0,25
27a + bM = 12,45
và cặp
x + y = 0,05
44x 28y 37,6
x y
+
→ x= 0,03; y= 0,02
Áp dụng DLBTe ta có:
Al-3e → Al3+
a 3a
M-2e → M2+
b 2b
(b)3,5 1,0 0,25x4
2,5
10x0,1 5=1,5
0,5
Trang 52N5+ +8e = 2N; 2N5+ +10e = N2
8x x 10y y
N5+ + 8e = N3+trong(NH4NO3)
8 0,02 0,02
tụ̉ng e nhường = e nhọ̃n nờn : 3a+2b=8.0,03+ 10.0,02+ 8.0,02→ a= 0,1; b= 0,15
Thay b= 0,15 và giải hợ̀ ban đõ̀u M=65 M là Zn; mAl= 2,7g; mzn=9,75g
0,5
Cõu 4
2 , 1500
Cl Fe lamlanhnhanh C H C H Cl
C6H5Cl + NaOH C6H5OH + NaCl
C6H5OH + 3H2 C6H11OH
-C6H11OH + CuO C6H10O ( Xeton) + H2O + CuO
C6H10O + KMnO4 + H+ HOOC-(CH2)4-COOH + K+ + Mn2+ + H2O
n HOOC-(CH2)4-COOH + nNH2 -(CH2)6-NH2
(-OC-(CH2)4-CONH -(CH2)6-NH-)n + 2nH2O
ghi điờ̀u kiợ̀n phản ứng
2 Trình tự tăng dõ̀n nhiợ̀t đụ̣ sụi
(CH3)4C < (CH3)2CHCH(CH3)2 < CH3(CH2)4CH3 < (CH3)C(OH)CH2CH3 < CH3(CH2)3CH2OH
- Các yờ́u tụ́ làm ảnh hưởng đờ́n nhiờt đụ̣ sụi gụ̀m: liờn kờ́t hidro, phõn tử khụ́i và điợ̀n tích bờ̀
mặt, momen lưỡng cực Do đó, trừ neopentan ra thì 4 chṍt còn lại có phõn tử khụ́i giụ́ng nhau
neopentan nhẹ nhṍt, có cṍu trúc khụ́i cõ̀u và lực hút vandevan nhỏ nhṍt nờn có nhiợ̀t đụ̣ sụi thṍp
nhṍt
- n-Hexan và 2,3-dimetylbutan khụng có liờn kờ́t hidro vì vọ̃y chúng sẽ có nhiợ̀t đụ̣ sụi cao hơn,
có đụ̣ phõn nhánh lớn hơn và có điợ̀n tích mặt bé hơn nờn nhiợ̀t đụ̣ sụi nhỏ hơn
- Hai hợp chṍt còn lại có chứa liờn kờ́t hidro và 1-pentanol có điợ̀n tích lớn hơn, có lực
vandevan lớn hơn nờn nhiợ̀t đụ̣ sụi lớn nhṍt Do đó ta có trình tự sắp xờ́p như sau
neopentan<2,3-dimetylbutan<n-hexan<2-metyl-2-butanol<1-pentanol
3 Trình tự tăng dõ̀n tính axit
(D)
<
<
<
-I1CH2COOH
-I2
-I3 N H
C O
O
-C3
(B)
-C4
-I4 N
COOH COOH
Phõn tử có -I1 <-I2 nờn (C) có tính axit mạnh hơn (D)
A và B đờ̀u có chứa N tính axit mạnh hơn D và C
A có liờn kờ́t hidro nụ̣i phõn tử làm giảm tính axit so với 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 đầu bài: Cỏc chất đều cú chứa vũng benzen, liờn kết trực tiếp với vũng cú Brom
- Mạch hidrocacbon chứa nhúm chức (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-C6H4-(CH2)2-COO-(CH2)3-C6H4-Br-p
B: p-Br-C6H4-CH2-CH2-COOH
C: p-Br-C6H4-(CH2)3-OH
D: p-Br-C6H4-CH-CH2-COOH
Cl
E: p-Br-C6H4-CH-CH2-COONa
(d)2,5
0,125 8
Trang 6OH
G: p-Br-C6H4-CH-CH2-COOH
OH
H: p-Br-C6H4-CH=CH-COOH (có đồng phân cis-trans)
Hoặc A có cấu tạo: p-Br-C6H4-CH-COO-CH2-CH-C6H4-Br-p
CH3 CH3
để cuối cùng H có cấu tạo: p-Br-C6H4-C-COOH và không có đồng phân cis-trans
CH2
*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 Xác định nhóm chức X, Y:
2
8 40 0,1
0, 2
NaOH H
n
= =
- giả sử hụ̃n hợp A gụ̀m 1 axit (R-COOH): a mol và 1 este (R,-COOR1): b mol ta có:
R-COOH + NaOH → R,-COONa + H2O (1)
a
R,-COOR1+ NaOH → R,-COONa + R1OH (2)
b b
R1OH+ Na → R1ONa + 1/2H2 (1)
b 0,1
Theo 2, 3 ta có b=0,2 mol nờn a+b = nNaOH đã tham gia phản ứng = 0,2 mol như vọ̃y a= 0 Điờ̀u
vụ lý, giải thiờ́t sai loại
- Hụ̃n hợp A gụ̀m 2 este
R-COOR1 và R,-COOR1) trong đó R,=R+CH2)
Gọi CTPT chung của 2 este là C H O x là sụ́ mol 2 este có trong 20,56 gam este ta có pt: n m 2
2
n m
n m+ − O →nCO +m H O
x 28,22422,4 =1, 26 mx2
→ 28,22422,4 = 1,26
(12n+ m + 32)x =20,56
2
mx = 15.12/18 = 0,84
Giải hợ̀ ta được: x= 0,2; n= 5,2 ; m =8,4 Vọ̃y 5<n<6 và 8<m< 10
Phù hợp X = C5H8O2 ; Y= C6H10O2
b Trong 10,28 gam A có 0,2 10,28/20,56 = 0,1 mol este
gọi a, b, là sụ́ mol X và Y ta có
Khi A+ NaOH thì:
(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 vì 0<b<1 nờn 1,78-0,1R>0
do đó: R<17,8 vọ̃y R: CH3
CTCT của X: CH3COOC2H5 ; Y: CH3- CH2COOC3H5
%mX: 77,82% ; %mY: 22,18%
(e)3,0
1,0
0,25.4
1,0
1,0
0,5.2