a Viết các đồng phân hình học tương ứng với cấu tạo này.. b Vẽ cấu dạng bền nhất cho mỗi đồng phân hình học trên.. Vẽ tất cả các công thức cấu trúc bền và viết tên của một trong các công
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐIỆN BIÊN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
==============
ĐỀ GIỚI THI ỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN HOÁ HỌC LỚP 11
Thời gian làm bài 180 phút
ĐỀ BÀI Câu 1 (2,0đ): Tốc độ phản ứng
Cho phản ứng A + B →C + D (*) diễn ra trong dung dịch ở 25 OC
Đo nồng độ A trong hai dung dịch ở các thời điểm t khác nhau, thu được kết quả: Dung dịch 1 [A]0 = 1,27.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,26 mol.L
-1
[A] (mol.L-1) 0,0122 0,0113 0,0089 0,0069 0,0047 0,0024 Dung dịch 2 [A]0 = 2,71.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,495 mol.L
-1
[A] (mol.L-1) 0,0230 0,0143 0,0097 0,0074 0,0050 0,0027
1 Tính tốc độ của phản ứng (*) khi [A] = 3,62.10-2 mol.L-1 và[B] = 0,495 mol.L-1
2 Sau thời gian bao lâu thì nồng độA giảm đi một nửa?
Câu 2 (2,0đ):
a) Tính pH của dung dịch Na2A 0,022 M
b) Tính độ điện li của ion A2- trong dung dịch Na2A 0,022 M khi có mặt
NH4HSO4 0,001 M
Cho: pK a(HSO )4- = 2,00; +
4
a(NH )
pK = 9,24; pK a1(H A)2 = 5,30; pK a2(H A)2 = 12,60
Câu 3 (2,0đ): Điện hóa học.
Có thể hoà tan hoàn toàn 100mg bạc kim loại trong 100ml dung dịch
amoniac nồng độ 0,1M khi tiếp xúc với không khí được không?
Cho biết nguyên tử khối của Ag = 107,88; hằng số điện li bazơ của amoniac là Kb = 1,74.10-5; các hằng số bền của phức [Ag(NH3)i]+ tương ứng là: lg1 = 3,32(i = 1) và lg2 = 6,23 (i = 2) Các thế khử (thế oxy hóa - khử) chuẩn ở 25oC: Eo(Ag+/Ag) = 0,799V; Eo(O2/OH-) = 0,401V Áp suất riêng phần của oxy trong không khí là 0,2095atm Phản ứng được thực hiện ở 25oC
Câu 4 (2,0đ):Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp.
Trộn CuO với một oxi kim loại đơn hóa trị II theo tỉ lệ 1:2 được hôn hợp A Dẫn một luồng khí H2 dư đi qua 3,6 gam A nung nóng được hỗn hợp B Để hòa tan hết B cần 60ml dung dịch HNO3 2,5M và thu được V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch chỉ chứa nitrat kim loại Xác định kim loại nói trên và tính V?
Trang 2Câu 5 (2,0đ): Sơ đồ biến hóa, Cơ chế phản ứng, Đồng phân lập thể, Danh pháp.
1 Xét cấu tạo 2-isopropyl-5-metylxyclohexanol
(a) Viết các đồng phân hình học tương ứng với cấu tạo này
(b) Vẽ cấu dạng bền nhất cho mỗi đồng phân hình học trên
(c) Mỗi cấu dạng đó tương ứng với chất nào trong bốn chất : mentol, neomentol, isomentol hay neoisomentol Biết rằng độ bền của các phân tử này được xếp theo trật tự mentol > neomentol > isomentol > neoisomentol
2 Xét hai axit dicacboxylic đồng phân có M = 116 Oxi hóa mãnh liệt một trong hai chất đều tạo sản phẩm duy nhất là axit oxalic So sánh các hằng số phân ly axit (K1, K2) giữa hai axit dicacboxylic này
Câu 6 (2,0đ): Phức chất.
Phức vuông phẳng cis-diaminodicloroplatin (II) là một dược phẩm quan trọng để điều trị ung thư
1 Viết các đồng phân cis và trans của phức
Một số ion cũng có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2
2 Viết tất cả công thức có thể có của ion trên nhưng phải thỏa mãn các điều kiện sau:
- Có công thức nguyên Pt(NH3)2Cl2
- Anion và cation phải được viết rõ và tất cả phải có cấu trúc vuông phẳng
- Anion và cation phải thể hiện được sự tồn tại của mỗi phức platin (II) riêng biệt của mỗi hợp chất
3 Lớp 5d của platin có bao nhiêu electron?
Sự tách mức năng lượng trong giản đồ năng lượng obitan d của phức vuông phẳng liên quan đến phức bát diện do lien kết kim loại – ligand: Nếu các ligand nằm trên trục z biến mất mà liên kết kim loại – ligand với các ligand nằm trên trục x và y trở nên mạnh hơn
4 Trong số 5 obitan 5d của platin, trong phức Pt vuông phẳng thì obitan nào có mức năng lượng cao nhất?
Câu 7 (2,0đ): Nhận biết, Tách chất, Xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ.
1 Hợp chất A chứa C, H, O có khối lượng phân tử là 74 đvC Biết A không phản
ứng với Na và khi phản ứng với dung dịch NaOH chỉ thu được một chất hữu cơ Xác định cấu tạo của A Biết từ A thực hiện được sơ đồ sau:
CH3MgCl A B 2O CH3CHO D 2O ancol sec-butylic
2 Cho axetanđehit tác dụng với lượng dư fomanđehit có mặt NaOH, thu được chất
A Cho A tác dụng với lượng dư dung dịch NaBr bão hoà và H2SO4 đặc, thu được chất B Đun nóng B với bột Zn, thu được chất C C có công thức phân tử là C5H8 Viết các phương trình phản ứng xảy ra
Trang 3Câu 8 (2,0đ): Hữu cơ tổng hợp.
1 0,75 điểm; 2 1,25 điểm.
Viết công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ A, B, C, D, E, F, G, H, I, J,
K, M, N để hoàn thành các sơ đồ chuyển hóa sau:
K G
CH3-CH2-CH2-OH H2N-C(CH3)3 LiN[CH(CH3)2]2
F
M N
C
B
Mg
H2, Pd / C
H2O, H +
H2O, H +
1 CH3 O
CH3
2 H+
(C14H12O2)
A
Câu 9 (2,0đ): Cân bằng hóa học.
Trong một hệ có cân bằng 3 H2 + N2 2 NH3 (*) được thiết lập ở 400
K người ta xác định được các áp suất phần sau đây:
p = 0,376.105 Pa , p = 0,125.105 Pa , p = 0,499.105 Pa
1 Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG0 của phản ứng (*) ở400 K
2 Tính lượng N2 và NH3, biết hệ có 500 mol H2.
3 Thêm 10 mol H2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không đổi Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng (*) chuyển dịch theo chiều nào?
4 Trong một hệ cân bằng H2/N2/NH3 ở 410 K và áp suất tổng cộng 1.105 Pa, người
ta tìm được: Kp = 3,679.10-9 Pa-2, n = 500 mol , n = 100 mol và n = 175 mol Nếu thêm 10 mol N2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất không đổi thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào?
Cho: Áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.105 Pa; R = 8,314 JK-1mol-1;
1 atm = 1,013.105 Pa
Câu 10 (2,0đ):
1 Trong mỗi cặp chất sau đây, chất nào có nhiệt hiđro hóa lớn hơn? Giải thích.
a) Penta-1,4-đien và penta-1,3-đien
b) trans- và cis-4,4-đimetylpent-2-en
2 Cho hợp chất CH3CH=C(CH3)COCH3 Vẽ tất cả các công thức cấu trúc bền và
viết tên của một trong các công thức cấu trúc tìm được của hợp chất
3 Vẽ công thức cấu trúc của các dẫn xuất 1,4-đioxan là sản phẩm đime hóa hợp chất
(R)-1,2-epoxi-2-metylpentan
HẾT
- Thí sinh không được sử dụng tài liệu;
Người ra đề: Bùi Thị Thu Hà 01213119288
Trang 4SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐIỆN BIÊN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
==============
ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015
MÔN HOÁ HỌC LỚP 11
Thời gian làm bài 180 phút
Câu 1:
1 Giả sử phương trình động học của phản ứng có dạng v = k [A]α[B]β
Vì [B] 0 >> [A] 0 nên v = k [A] α ; k = k [B] 0β
Cho α các giá trị 0, 1, 2 và tính k theo các công thưc sau:
α = 0 k = ([A] 0 -[A])
α = 1 k = ln
α = 2 k =
Kết quả tính cho thấy chỉ ở trường hợp α = 2 k mới có giá trị coi như không đổi
Đối với dung dịch 1
k1 = k [B]0,1β = 3,22.10-3; 3,25.10-3; 3,36.10-3; 3,35.10-3; 3,35.10-3; 3,37.10-3
(L.mol-1.s-1);
k1 (trung bình) = 3,31.10-3 L mol-1.s-1
Đối với dung dịch 2
k2 = k[B]0,2β = 3,28.10-3; 3,30.10-3; 3,30.10-3; 3,37.10-3; 3,26.10-3; 3,33.10-3
(L.mol-1.s-1);
k2 (trung bình) = 3,30.10-3 L.mol-1 s-1
k1 ≈ k2 ; k (trung bình) = 3,30.10-3 L.mol-1 s-1 Vậy α = 2
= = 1 Vì [B]0,1 ≠ [B]0,2 nên β = 0 và k = k (trung bình)
v = k [A]2 = 3,30.10-3 L mol-1 s-1 (3,62.10 -2 mol.L-1) 2
v = 4,32.10¯ 6 mol.L-1.s-1
2 t½ = 8371 s
Câu 2:
, ,
0
[A]
[A]0 - [A]
[A]0 [A]
,
1 t 1 t 1 t
Trang 5a) A2- + H2O HA- + OH- Kb1 = 10-1,4 (1)
HA- + H2O H2S + OH- Kb2 = 10-8,7 (2)
H2O H+ + OH- Kw = 10-14 (3)
Vì Kb1.C >> Kb2.C >> Kw pH của hệ được tính theo cân bằng (1):
A2- + H2O HA- + OH- Kb1 = 10-1,4
C 0,022 [ ] 0,022 - x x x
[OH-] = x = 0,0158 (M) pH = 12,20 b) Khi có mặt NH4HSO4 0,0010 M:
NH4HSO4 NH4 + HSO4 0,001 0,001 Phản ứng: HSO4 + A2- HA- + 2
4
SO K1 = 1010,6 0,001 0,022
- 0,021 0,001 0,001
NH4
+ A2- HA- + NH3 K2 = 103,36 0,001 0,021 0,001
- 0,020 0,002 0,001
Hệ thu được gồm: A2- 0,020 M; HA- 0,002 M; 2
4
SO 0,001 M; NH3 0,001 M Các quá trình xảy ra:
A2- + H2O HA- + OH- Kb1 = 10-1,4 (4)
NH3 + H2O NH4 + OH- K = 10'b -4,76 (5)
HA- + H2O H2A + OH- Kb2 = 10-8,7 (6) 2
4
SO + H2O HSO4 + OH- Kb = 10-12 (7)
HA- H+ + A2- Ka2 = 10-12,6 (8)
So sánh các cân bằng từ (4) đến (7), ta có: Kb1.CA2 ->> K 'b C NH 3>> Kb2.CHA->> Kb
2
4
-SO
C (4) chiếm ưu thế và như vậy (4) và (8) quyết định thành phần cân bằng của hệ:
A2- + H2O HA- + OH- Kb1 = 10-1,4
C 0,02 0,002 [] 0,02 - x 0,002 + x x
x = 0,0142 [HA-] = 0,0162 (M)
A
[HA ] 0,0162
α = =
0,022 0,022 = 0,7364 hay 2
A
-α = 73,64 %
-HSO NH
-[OH ] + C + C 0,0142 + 0,001 + 0,001
=
Câu 3 (2,0đ):
Trang 6NAg = 0,100 : 107,88 = 9,27.10-4mol
Số mol cực đại của NH3 cần để tạo phức là: 9,27.10-4 2 = 1,854.10-3M nghĩa là nhỏ hơn nhiều so với số mol NH3 cú trong dung dịch (10-2M) Vậy NH3 rất dư để hoà tan lượng Ag nếu xảy ra phản ứng
Chỳng ta sẽ kiểm tra khả năng hoà tan theo quan điểm điện húa và nhiệt động:
1 + 0,059lg[Ag+]
O2 + 4e + H2O 4OH- 2 2 4
2
lg 4
059 , 0
OH
P E
Khi cõn bằng E1 = E2 Trong dung dịch NH3 = 0,1M (lượng NH3 đó phản ứng khụng đỏng kể) ta cú: [OH-] = (Kb.C)1/2 = 1,32.10-3M
E2 = 0,5607V
Vỡ E2 = E1 nờn từ tớnh toỏn ta cú thể suy ra được [Ag+] = 9,12.10-5M
Nồng độ tổng cộng của Ag+ trong dung dịch:
[Ag+]o= [Ag+] + [Ag(NH3)+] + [Ag(NH3)2+]
= [Ag+](1 + 1[NH3] + 12[NH3]2) = 15,5M
Giỏ trị này lớn hơn nhiều so với lượng Ag dựng cho phản ứng Vỡ vậy cỏc điều kiện điện húa và nhiệt động thuận lợi cho việc hoà tan 0,100g Ag
Cõu 4 (2,0đ):
Gọi oxit kim loại phải tìm là MO và a và 2a là số mol CuO và MO trong A
Vì hidro chỉ khử đợc những oxit kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa nên có
2 khả năng xảy ra:
* Trờng hợp 1: M đứng sau nhôm trong dãy điện hóa
CuO + H2 Cu + H2O
MO + H2 M + H2O
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4HH2O
3M + 8HNO3 3 M(NO3)2 + 2NO + 4HH2O
Ta có hệ pt:
80 ( 16).2 3, 6
= 0,15
Giải hệ pt cho a = 0,01875 và M = 4H0 Ca
Trờng hợp này loại vì Ca đứng trớc Al trong dãy thế điện hóa
* Trờng hợp 2: M đứng trớc nhôm trong dãy điện hóa
CuO + H2 Cu + H2O
3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4HH2O
MO + 2HNO3 M(NO3)2 + 2H2O
Ta có hệ pt:
80 ( 16).2 3, 6 8
4a = 0,15 3
a
Giải hệ pt cho a = 0,01875 và M = 24H Mg
Nghiệm này hợp lý và V= 0,01875 2
3 22,4H = 0,28 lít
% CuO 41,66%
% MgO 58,34%
Cõu 5 (2,0đ):
Trang 71. Đồng phân hình học, cấu dạng bền và chất xác định :
Me
OH
Pr
OH
Pr
OH Pr
OH
OH
Me
neoisomentol isomentol
neomentol mentol
2. Gọi công thức của hai axit là R(COOH)2 Theo giả thiết R + 90 = 116
R = 26 (C2H2) Vì oxi hóa mãnh liệt mỗi chất đều tạo axit oxalic, nên hai axit này có cùng cấu tạo HOOC-CH=CH-COOH và là đồng phân hình học của nhau
OH O
O O
OH
OOC
-H+
HOOC
HOOC
-H
-H
O
- K1(M) > K1(F) là do M có khả năng tạo liên kết hidro nội phân tử, liên kết
O-H của M trong quá trình phân ly thứ nhất phân cực hơn so với F và bazơ liên hợp M’ cũng bền vững hơn F’
- K2M < K2F là do liên kết hidro nội phân tử làm cho M’ khó nhường proton hơn so với F’ và bazơ liên hợp của M’ là M” lại kém bền hơn (do thế năng tương tác giữa các nhóm -COO- lớn) bazơ liên hợp của F’ là F’’
Câu 6 (2đ)
1 Công thức cấu tạo các dạng đồng phân của phân tử cis-diaminodicloroplatin (II): (1 điểm)
Pt
cis
Pt
trans
Trang 82 [Pt(NH3)4][PtCl4] [Pt(NH3)3Cl][Pt(NH3)Cl3]
[Pt(NH3)3Cl]2[PtCl4] [Pt(NH3)4][Pt(NH3)Cl3]2
3 8
4 5d x2 y2
Trong phức tứ diện 4 ligand đều nằm trên đường phân giác của hai trục x và y Nếu được đầy đủ electron thì mật độ electron sẽ cao hơn
Câu 7 (2,0đ):
1 Đặt công thức phân tử của A là CxHyOz
Theo giả thiết ta có: 12x + y + 16z = 74, y 2x + 2
Ta chọn được công thức có thể có của A là: C4H10O, C3H6O2 và C2H2O3
Với sơ đồ trên chỉ thoả với công thức phân tử và công thức cấu tạo của A là lần lượt là: C2H2O3
C
O
O
C
O
H
H
anhidrit fomic
(HCO)2O + 2NaOH 2HCOONa + H2O
CH3MgCl + (HCO)2O CH3CH(OOCH)OMgCl
CH3CH(OOCH)OMgCl + H2O CH3CH=O + HCOOH + Mg(OH)Cl
C2H5MgCl + CH3CH=O CH3CH2CH(CH3)OMgCl
CH3CH2CH(CH3)OMgCl + H2O CH3CH2CH(CH3)OH
2.
(A)
(Hoặc:
CH2OH
CH2OH
CHO
C
CH2OH
CH2OH
CHO
CH2OH
CH2OH
(A) )
C
(B)
Trang 9Câu 8:
Ph-CO-CHOH-Ph
OH O
Ph- C- C-OH O
Ph
O
Ph- C - C- OH O
Ph
O
Ph- C - C- OH O
Ph
HO
H+
(C)
1
2
F
Li+
N
Li
I
J
CH3-CH2-CHO H2N-C(CH3)3CH3-CH2-CH=N-C(CH3)3LiN[CH(CH3)2]2
D
H
G
E
CH2=CH-CHO HBr
O
H2C-CH2 Br
Mg
2 O
1 CH3 O
CH3
H2, Pd / C
- H2O
H2O
H +
H3C
CH3
CHO
I
K
H3C
CH3
CHO +
M
CH 3 -CH-CH=N-C(CH 3 ) 3
F
H3C
CH3
(CH3)3C-N=HC CH3
H3C
CH3
OHC CH3
CH3-CH-CH=N-C(CH3)3
H2 O, H +
- H2N-C(CH3)3
O
O
H2C-CH2
3 C
O O
H3C OH
H3C
O O
H3C OH
H3C
CH 3
O O
CH3-CH2-CH2-OH PCC, CH2Cl2
K
Câu 9 (2,0đ)
1 Kp = 3
2 NH 3
H N
P
P P Kp = (0, 4H99 10 )5 3 5 2 5
(0,376 10 ) (0,125 10 )
= 3,747.109 Pa-2
K = Kp P0-Δn K = 3,747.10-9 (1,013.105)2 = 38,45
ΔG0 = -RTlnK ΔG0 = -8,314 400 ln 38,45 = -12136 J.mol¯1 = - 12,136
kJ.mol -1
2.
nN 2 = 2
2
H
N H
n
P
P nN 2= 500
0,376 0,125 = 166 mol
Trang 10nNH 3= 2
3 2
H
N H H
n
P
P nNH 3 = 500
0,376 0,499 = 664 mol
n tổng cộng = 1330 mol P tổng cộng = 1105 Pa
3 Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol
PH 2 = 510
134H0 1105 = 0,380.105 Pa ; PN 2= 166
134H0 1105 = 0,124105 Pa
PNH 3= 664H
134H0 1105 = 0,496105 Pa
ΔG = ΔG0 + RTln
ΔG0 = [-12136 + 8,314 400 ln (4H9632
381
2 1,013 0,124H )] = -144,5 J.mol 1
Cân bằng ( * ) chuyển dịch sang phải.
4 Sau khi thêm 10 mol N2 trong hệ có 785 mol khí và áp suất phần mỗi khí là:
PH 2= 100
785 1105 Pa ; PN 2= 510
785 1105 Pa ; P= 175
785 1105 Pa
ΔG = ΔG0 + RTln
ΔG = 8,314 410 [-ln (36,79 1,0132 ) + ln ( 1752 2
100 510 7852 1,0132)] = 19,74 J.mol¯1
Cân bằng ( * ) chuyển dịch sang trái.
Câu 10 (2,0đ):
1 Nhiệt hình thành của hai đồng phân hợp chất không bão hòa chỉ có thể so sánh
khi hiđro hóa chúng cho cùng một sản phẩm và đo nhiệt hiđro hóa Đồng phân kém bền có nhiệt hiđro hóa lớn hơn và khi đó tách ra nội năng lớn hơn Nhiệt hiđro hóa bằng -H của phản ứng Vì vậy, nhiệt hiđrohóa của penta-1,4-đien lớn hơn của
penta-1,3-đien; của cis-4,4- đimetylpent-2-en lớn hơn của trans-4,4-
đimetylpet-2-en
2 Các công thức cấu trúc bền của CH3CH=C(CH3)COCH3
C
C
O
C
O
C
CH3
C C
CH3
trans, s-trans
Tên của một trong các cấu trúc đó: trans,s-trans-3-metylpent-3-en-2-on.
3 Công thức cấu trúc của các dẫn xuất 1,4-đioxan thế khi đime hóa hợp chất
(R)-1,2-epoxi-2-metylpentan: