Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn HÓA HỌC khối 11 của trường chuyên NGUYỄN TRÃI HẢI DƯƠNG

Nối liền các hợp chất tương ứng ở cột A với nhiệt hydro hóa tương ứng của chúng bên cột B 5.3.. Viết phương trình phản ứng điều chế metyl da cam từ: N,N-dimetylanilin, benzen và các hợp

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

NGUYỄN TRÃI

TỈNH HẢI DƯƠNG

GIỚI THIỆU ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MÔN : HÓA HỌC LỚP 11

Thời gian làm bài 180 phút

Câu 1 (2 điểm)

Cho phản ứng A + B → C + D (*) diễn ra trong dung dịch ở 25 OC

*Dung dịch 1

[A]0 = 1,27.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,26 mol.L-1

*Dung dịch 2

[A]0 = 2,71.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,495 mol.L-1

a Tính tốc độ của phản ứng (*) khi [A] = 3,62.10-2 mol.L-1 và[B] = 0,495 mol.L-1

b Sau thời gian bao lâu thì nồng độA giảm đi một nửa?

Câu 2 (2 điểm)

Pyridin (C5H5N) là một bazơ yếu (Kb = 1,78.10-9)

Lấy 20 mL dung dịch pyridin 0,24M, đem chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,12M

a Tính pH của dung dịch thu được sau khi thêm 20 ml dung dịch HCl vào

b Tính pH tại điểm tương đương (khi pyridin chuẩn độ vừa hết)

Ks(Mg(OH)2) = 5,6.10-12

d Một dung dịch chứa [Mg2+]= 0,10M, [C5H5N]= 0,24M Nồng độ [C5H5NH+] phải bằng bao

Câu 3 (2 điểm)

Có thể hòa tan 100 mg bạc kim loại trong 100 mL amoniac 0,1M khi tiếp xúc với không khí đư ợc

= 107,23 ;

(Hàm lượng oxi trong không khí là 20,95% theo thể tích)

Ag+ + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2 +

Câu 4 (2điểm)

dịch có màu lục đậm Khi để trong không khí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím Quá trình chuyển đó còn xảy ra nhanh hơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi điện phân dung dịch Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm

4.2 Nung hỗn hợp A gồm sắt và lưu huỳnh sau một thời gian được hỗn hợp rắn B Cho B tác dụng với

hoàn toàn B thành Fe2O3 và SO2 cần V 2 lít khí oxi

a Tìm tương quan gía trị V 1 và V 2 (đo ở cùng điều kiện)

b Tính hàm lượng phần trăm các chất trong B theo V 1 và V 2

Câu 5:

5.1 Gọi tên IUPAC kèm ký hiệu mô tả lập thể (E/Z) đối với mỗi hợp chất sau đây

5.2 Nhiệt hydro hóa thể hiện tính bền tương đối của anken Nối liền các hợp chất tương

ứng ở cột A với nhiệt hydro hóa tương ứng của chúng bên cột B

5.3 Viết cơ chế phản ứng sau:

5.4 Hoàn thành sơ đồ các phản ứng sau:

NH2

(CH3CO)2O Cl2 NaOH, H2O 1 HNO2/HCl 0 -5C

2 H3PO2

Hãy xác định các chất X, Y, Z, T

Câu 6 Metyl da cam có công thức:

(CH3)2N - - N = N - - SO3H

a Viết phương trình phản ứng điều chế metyl da cam từ: N,N-dimetylanilin, benzen và các hợp chất

vô cơ cần thiết

b Cho biết trong phân tử metyl da cam, nguyên tử N nào có tính bazơ mạnh nhất? Giải thích

Câu 7.

a Một ankin D quang hoạt có 89.52% cacbon Hợp chất D có thể bị hydro hóa có xúc tác tạo

có mặt của quinolin (chất đầu độc xúc tác) và xử lý sản phẩm với ozon sau đó là H2O2 cho axit

tricacboxylic quang hoạt E (C8H12O6) Hợp chất E khi đun nóng sẽ tách ra một phân tử nước để tạo thành

F Viết các cấu trúc có thể có của D, E và F

C6H6(lỏng), C6H5NH2(lỏng), C2H5OH(lỏng) Hãy trình bày cách nhận biết các dung dịch và chất lỏng trên bằng một thuốc thử duy nhất

Câu 8 (2 điểm)

8.1 Khi cùng một lượng buta-1,3-dien và brom phản ứng với nhau ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra hai hợp chất G

tạo hợp chất I (C4H6Br4) là hợp chất meso Hợp chất H phản ứng với lượng dư Br2 tạo ra chất I và đồng phân dia J Vẽ công thức cấu trúc của G và H Vẽ công thức chiếu Fischer của I và J Chỉ ra cấu hình tuyệt đối ở các trung tâm bất đối

8.2 a) Tiến hành phản ứng Diels-Alder giữa 2,5-dimetylfuran và anhydrit maleic cho hợp chất K tồn tại ở

hai dạng đồng phân lập thể Vẽ cấu trúc của hai đồng phân này

b) Dehydrat hóa K xúc tác axit thu được chất L (C10H8O3) Vẽ cấu trúc của L

Câu 9: (2 điểm)

Cho cân bằng hoá học :

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 Ho

298 = -92 kJ mol-1 Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ mol là 1:3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng ở 450oC và

300 atm thì NH3 chiếm 36% thể tích

a Tính hằng số cân bằng Kp và cho biết đơn vị của Kp

b Giữ ở nhiệt độ không đổi 450oC , cần tiến hành ở áp suất bao nhiêu để khi đạt trạng thái cân bằng, NH3

chiếm 50% thể tích

Câu 10: (2 điểm)

Coban tạo ra được các ion phức: [CoCl2(NH3)4]+ (A), [Co(CN)6]3- (B), [CoCl3(CN)3]3- (C),

a Viết tên của (A), (B), (C).

b Theo thuyết liên kết hoá trị, các nguyên tử trong B ở trạng thái lai hoá nào?

c Các ion phức trên có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể? vẽ cấu trúc của chúng.

d Viết phương trình phản ứng của (A) với ion sắt (II) trong môi trường axit

ĐÁP ÁN

Câu 1 (2 điểm)

Cho phản ứng A + B → C + D (*) diễn ra trong dung dịch ở 25 OC

*Dung dịch 1

[A]0 = 1,27.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,26 mol.L-1

*Dung dịch 2

[A]0 = 2,71.10-2 mol.L-1 ; [B]0 = 0,495 mol.L-1

a Tính tốc độ của phản ứng (*) khi [A] = 3,62.10-2 mol.L-1 và[B] = 0,495 mol.L-1

b Sau thời gian bao lâu thì nồng độA giảm đi một nửa?

Câu 1 a a 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]0

Cho α các giá trị 0, 1, 2 và tính k theo các công thức sau:

α= 0 : k’= ([A]0 –[A]t)

α =1 : k’=

α=2: k’=

0,5

Kết quả tính cho thấy chỉ ở trường hợp α = 2 thì k’ mới có giá trị coi như không đổi

Đối với dung dịch 1 k'1 = k [B]0,1β = 3,22.10-3; 3,25.10-3; 3,36.10-3; (L.mol-1.s-1);

k’1 (trung bình) = 3,31.10-3 L mol-1.s-1

Đối với dung dịch 2 k'2 = k[B]0,2β = 3,28.10-3; 3,30.10-3; 3,30.10-3; (L.mol-1.s-1);

k’2 (trung bình) = 3,30.10-3 L.mol-1 s-1

Vậy k’1 ≈ k’2 ; k’ (trung bình) = 3,30.10-3 L.mol-1 s-1 Vậy α = 2

0,5

Ta có

' 0,1 1

'

2 0,2

[B]

1 [B]

k k

β β

= = 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

0,5

0

8371

k

−

Câu 2 (2 điểm)

Pyridin (C5H5N) là một bazơ yếu (Kb = 1,78.10-9)

Lấy 20 mL dung dịch pyridin 0,24M, đem chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,12M

a Tính pH của dung dịch thu được sau khi thêm 20 ml dung dịch HCl vào

b Tính pH tại điểm tương đương (khi pyridin chuẩn độ vừa hết)

Ks(Mg(OH)2) = 5,6.10-12

d Một dung dịch chứa [Mg2+]= 0,10M, [C5H5N]= 0,24M Nồng độ [C5H5NH+] phải bằng bao

Câu 2 a npy = 0,0048 mol

nHCl = 0,0024 mol

 [OH-] = Kb = 1.78x10-9

 pH = 5.25

0,5

đạt 40ml

pyH+ ⇄ py + H+

[H+] = 6,7x10-4

pH = 3,17

0,5



[pyH+] = 5.71x10-5

0,5

Câu 3 (2 điểm)

Có thể hòa tan 100 mg bạc kim loại trong 100 mL amoniac 0,1M khi tiếp xúc với không khí đư ợc

= 107,23 ;

(Hàm lượng oxi trong không khí là 20,95% theo thể tích)

Ag+ + 2NH3 ⇌ Ag(NH3)2 +

Câu 3 Về tính toán theo phương trình phản ứng ta thấy có khả năng Ag tan hết, do :

107,88 = 9,27 10− 4 ;

số mol NH3 đã cho = 10− 2 > số mol NH3 cực đại để tạo phức = 18,54 10− 4 ;

* Cần phải kiểm tra khả năng hòa tan bằng nhiệt động học :

Ag+ + e → Ag E1 = E10 + 0,059 lg [Ag+]

E2 = E02 + 4 lg[ −]4

059 ,

OH

p O

Vì khi cân bằng E1 = E2 nên tính được E2 Trong dung dịch NH3 0,1 M

[OH−

] = (Kb.C)1/2 = (1,74 10 −5

.0,1)1/2 = 1,32 10 −3

2059 , 0 lg 4

059 , 0

→ lg [Ag+] =

0

0,059

= − 4,034 → [Ag+] = 9,25 10 −5 M

1

S = [Ag+] + [Ag(NH3)+ + Ag(NH3)2

+

] = [Ag+] × ( 1 + β1[NH3] + β2[NH3]2 ) = 9,12 10 −5× ( 1 + 102,32 + 105,23 ) = 15,5 M >> nồng độ đã tính để hòa tan

hoàn toàn bạc kim loại Vậy các điều kiện nhiệt động thuận lợi cho sự hòa tan

1

Câu 4 (2điểm)

dịch có màu lục đậm Khi để trong không khí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím Quá trình chuyển đó còn xảy ra nhanh hơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi điện phân dung dịch Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm

2 Nung hỗn hợp A gồm sắt và lưu huỳnh sau một thời gian được hỗn hợp rắn B Cho B tác dụng với

hoàn toàn B thành Fe2O3 và SO2 cần V 2 lít khí oxi

a Tìm tương quan gía trị V 1 và V 2 (đo ở cùng điều kiện)

b Tính hàm lượng phần trăm các chất trong B theo V 1 và V 2

Câu 4.

0,5

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH (2)

Phản ứng này làm cân bằng (2) chuyển dịch dần sang phải

2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl 2K2MnO4 + 2H2O →dp 2KMnO4 + 2KOH + H2

2 Fe + S → FeS

Thành phần B gồm có FeS, Fe và có thể có S

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Vậy trong C có H2S và H2 Gọi x là % của H2 trong hỗn hợp C

(2x+34(100-x))/100 = 10,6.2 = 21,2 -> x = 40%

0,5

a) Đốt cháy B :

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3

S + O2 = SO2

Thể tích O2 đốt cháy FeS là: (3V1/5) (7/4) = 21V1/20

Thể tích O2 đốt cháy Fe là: (2V1/5) (3/4) = 6V1/20

Tổng thể tích O2 đốt cháy FeS và Fe là: 21V1/20 + 6V1/20 = 27V1/20

Thể tích O2 đốt cháy S là: V2- (27V1/20) = V2 - 1,35 V1 Vậy V2 ≥ 1,35 V1

0,5

b)

%

165 )

35 , 1 ( 32 2 , 75

5280 )

35 , 1 ( 32 56 5

2 88 5 3

100 88 5

3

%

1 2

1 1

2 1

1 1

2 1

1

1

V V

V V

V V

V V

V x

V x

V

x x V FeS

+

=

− +

=

− +

+

=

%

70 )

( 32

100 56 5

2

%

1 2

1 1

2

1

V V

V V

V

x x V Fe

+

= +

=

% ) 135 100

) (

32

100 ) 35 , 1 ( 32

%

1 2

1 2

1 2

1 2

V V

V V

V V

x V V

S

+

−

= +

−

=

0,5

Câu 5:

1 Gọi tên IUPAC kèm ký hiệu mô tả lập thể (E/Z) đối với mỗi hợp chất sau đây

2 Nhiệt hydro hóa thể hiện tính bền tương đối của anken Nối liền các hợp chất tương

ứng ở cột A với nhiệt hydro hóa tương ứng của chúng bên cột B

3 Viết cơ chế phản ứng sau:

4 Hoàn thành sơ đồ các phản ứng sau:

NH2

(CH3CO)2O Cl2 NaOH, H2O 1 HNO2/HCl 0 -5C

2 H3PO2

Hãy xác định các chất X, Y, Z, T

Câu 5

4

T

0,5

2,4 - đicloroanilin

1,3 - điclorobenzen

Câu 6 Metyl da cam có công thức:

(CH3)2N - - N = N - - SO3H

a Viết phương trình phản ứng điều chế metyl da cam từ: N,N-dimetylanilin, benzen và các hợp chất

vô cơ cần thiết

b Cho biết trong phân tử metyl da cam, nguyên tử N nào có tính bazơ mạnh nhất? Giải thích

Câu 6 a Điều chế metyl dacam:

t0

+

1,0

b

b) Metyl dacam : ( CH3)2N N= N SO3H

Nguyªn tö N(IV) cã tÝnh baz¬ m¹nh nhÊt v×:

(I) (II) (IV)

N= N ( CH3)2N SO3H + H+ ( CH3)2N N= NH+ SO3H

(bÒn)

1,0

Câu 7.

a Một ankin D quang hoạt có 89.52% cacbon Hợp chất D có thể bị hydro hóa có xúc tác tạo

có mặt của quinolin (chất đầu độc xúc tác) và xử lý sản phẩm với ozon sau đó là H2O2 cho axit

tricacboxylic quang hoạt E (C8H12O6) Hợp chất E khi đun nóng sẽ tách ra một phân tử nước để tạo thành

F Viết các cấu trúc có thể có của D, E và F

C6H6(lỏng), C6H5NH2(lỏng), C2H5OH(lỏng) Hãy trình bày cách nhận biết các dung dịch và chất lỏng trên bằng một thuốc thử duy nhất

Câu7 a 1,0

b Dùng dung dịch H2SO4 loãng dư cho từ từ vào ống nghiệm lắc đều và quan sát

- C6H5ONa thấy đầu tiên tạo dung dịch trong suốt sau đó bị vẩn đục

2C6H5ONa + H2SO4  2C6H5OH↓ + Na2SO4 (3)

- C6H6 tách lớp không tan

- C6H5NH2 đầu tiên tách lớp sau đó tan hoàn toàn

2C6H5NH2 + H2SO4  (C6H5NH3)2SO4 (4)

- C2H5OH tan : tạo dung dịch đồng nhất

1,0

Câu 8 (2 điểm)

1 Khi cùng một lượng buta-1,3-dien và brom phản ứng với nhau ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra hai hợp chất G

tạo hợp chất I (C4H6Br4) là hợp chất meso Hợp chất H phản ứng với lượng dư Br2 tạo ra chất I và đồng phân dia J Vẽ công thức cấu trúc của G và H Vẽ công thức chiếu Fischer của I và J Chỉ ra cấu hình tuyệt đối ở các trung tâm bất đối

2 a) Tiến hành phản ứng Diels-Alder giữa 2,5-dimetylfuran và anhydrit maleic cho hợp chất K tồn tại ở

hai dạng đồng phân lập thể Vẽ cấu trúc của hai đồng phân này

b) Dehydrat hóa K xúc tác axit thu được chất L (C10H8O3) Vẽ cấu trúc của L

2

a

0,5

b

0,5

Câu 9: (2 điểm)

Cho cân bằng hoá học :

N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 Ho

298 = -92 kJ mol-1 Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ mol là 1:3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng ở 450oC và

300 atm thì NH3 chiếm 36% thể tích

a Tính hằng số cân bằng Kp và cho biết đơn vị của Kp

b Giữ ở nhiệt độ không đổi 450oC , cần tiến hành ở áp suất bao nhiêu để khi đạt trạng thái cân bằng, NH3

chiếm 50% thể tích

a Hỗn hợp khí %V = % Mol

ở trạng thái cân bằng , phần mol của NH3 = 0,36

1 - 0,36

Phần mol của N2 = 1/3 phần mol của H2 = = 0,16

4

phần mol của H2 = 0,48

3

2

.x

NH X

N H

x K

x

Kx Kx

Kp = Kx Pn = = = 8,14.10-5 atm- 2

P 2 (300)2

1,0

b ở to không đổi thì Kp không đổi xNH3 = 0,5

xN2 = 0,125 xH2 = 0,375

( 0,5)2

Kx = = 37,926

0,125 ( 0,375)3

Kp = Kx/ p 2 = 8,14.10-5 atm2

P 2 = 465920 ( atm)2

p = 682,6 (atm)

1,0

Câu 10: Phức chất

Coban tạo ra được các ion phức: [CoCl2(NH3)4]+ (A), [Co(CN)6]3- (B), [CoCl3(CN)3]3- (C),

a Viết tên của (A), (B), (C).

b Theo thuyết liên kết hoá trị, các nguyên tử trong B ở trạng thái lai hoá nào?

c Các ion phức trên có thể có bao nhiêu đồng phân lập thể? vẽ cấu trúc của chúng.

d Viết phương trình phản ứng của (A) với ion sắt (II) trong môi trường axit

Câu 10 a Tên của các ion phức:

(A) Điclorotetraammincoban(III);

(B) Hexaxianocobantat(III);

0,75

(C) Triclorotrixianocobantat(III)

b [Co(CN)6]3- Co : d2sp3 ; C : sp ; N : không ở vào trạng thái lai hoá hoặc ở trạng thái lai hoá sp

0,25

c Ion phức (A) có 2 đồng phân:

Cl

Co

H3N

H3N

Cl

Co

H3N

Cl

H3N

Cl

Ion phức (B) không có đồng phân:

C

Co NC

CN CN NC

CN N

Ion phức (C) có 2 đồng phân:

Cl

Co Cl

CN Cl NC

CN

Co Cl

Cl Cl NC

CN CN

0,75