Viết biểu thức tính tốc độ của phản ứng, cho biết giá trị hằng số k, bậc của phản ứng.. Viết phản ứng chuẩn độ và viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng *.. Tìm công thức sản phẩm oxi h
Trang 1HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KHU VỰC DH VÀ ĐB BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI BÌNH.
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Người ra đề
Nguyễn Thị Nhung
ĐT : 0979001969
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC
DUYÊN HẢI VÀ ĐB BẮC BỘ NĂM 2015
MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 11
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
Đề thi gồm 03 trang
Câu 1 Tốc độ phản ứng: (2 điểm)
Nghiên cứu phản ứng oxi hoá ion iođua bởi ion peroxođisunfat tại 250C:
S2O82- + 2I- 2SO42- + I2 (*)
Người ta ghi được các số liệu thực nghiệm sau:
Co(S2O82-)[mol.l-1] Co(I-)[mol.l-1] vo.108[mol.l-1.s-1]
a Viết biểu thức tính tốc độ của phản ứng, cho biết giá trị hằng số k, bậc của phản ứng.
b Cho năng lượng hoạt hoá của phản ứng bằng 42kJ.mol-1 Tìm nhiệt độ (toc) để tốc độ phản ứng tăng lên 10 lần.
c Lượng iot sinh ra được chuẩn độ nhanh chóng bởi ion thiosunfat Viết phản ứng chuẩn độ
và viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng (*) Nhận xét.
d Giải thích tại sao ion peroxođisunfat có tính oxi hoá rất mạnh và ion iođua có tính khử mạnh mà phản ứng (*) lại xảy ra rất chậm?
Câu 2: Cân bằng trong dung dịch điện li: (2 điểm)
Cho dd A chứa FeCl3 0.01M Giả thiết rằng Fe(H2O)63+ (Viết tắt là Fe3+) là axit một nấc với hằng số phân li là Ka = 6,3.10-3.
a Tính pH của dd A
b Tính pH cần thiết để bắt đầu xảy ra sự kết tủa Fe(OH)3 từ dd A Biết Fe(OH)3 có Ks = 6,3.10-38
c Ở pH nào thì sự kết tủa Fe(OH)3 từ dd A xảy ra hoàn toàn? Giả thiết kết tủa được coi là hoàn toàn khi hàm lượng sắt còn lại trong dd dưới 10-6M.
Câu 3: Điện hoá học: (2 điểm)
Ăn mòn kim loại thường đi kèm với các phản ứng điện hóa Việc ăn mòn rỉ sắt trên
bề mặt cũng theo cơ chế này Phản ứng điện cực ban đầu thường là:
(1) Fe(r) → Fe2+
(aq) + 2e (2) O2 + 2H2O + 4e → 4OH
-(aq)
Tế bào điện hóa ứng với các phản ứng trên được biểu diễn như sau (t=25oC):
Fe(r)│Fe2+
(aq)║OH
-(aq), O2(k)│Pt(r) Thế chuẩn ở 25oC:
Fe2+
(aq) + 2e → Fe(r) Eo = -0,44V.
O2 + 2H2O + 4e → 4OH
-(aq) Eo = 0,40V.
Cho biết: RTln10/F = 0,05916V (ở 25oC) F = 96485C.mol-1.
a Tính Eo của phản ứng ở 25oC.
b Viết phản ứng xảy ra ở hai nửa pin và toàn bộ phản ứng.
c Tính K của phản ứng.
Trang 2d Phản ứng xảy ra trong 24 giờ và I = 0,12A Tính khối lượng Fe chuyển thành Fe2+ sau 24 giờ Biết oxy dư.
e Tính E của phản ứng biết:
[Fe2+] = 0,015M; pHnửa pin phải = 9,00, p(O2) = 0,700bar
Câu 4: Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp: (2 điểm)
Hoà tan 1,00g hiđroxylamoni clorua vào nước được 250ml dd A Cho 25,0ml A vào
dd chứa lượng dư ion Fe3+ trong môi trường axit sunfuric Hỗn hợp được đun nóng một thời gian để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa về nhiệt độ phòng thu được dd B Đem chuẩn độ
dd B bằng dd kalipermanganat 0,02mol.l-1 thấy tốn hết 28,9ml.
a Biểu diễn cấu trúc của ion hiđroxylamoni kèm theo giá trị gần đúng các góc liên kết.
b Tìm công thức sản phẩm oxi hoá chứa nitơ của hiđroxylamin và viết các Pt ion:
Câu 5: Sơ đồ biến hoá, cơ chế phản ứng, đồng phân lập thể, danh pháp: (2 điểm)
Cho hợp chất hữu cơ H là một dẫn xuất của prolin có công thức:
N
HO
O
O
H được tổng hợp theo các quy trình sau:
O
H2O
A
1 O3
2 Me2S
NBS, H2O NaOH
NH2
B + E NH3/NH4
+
H
NBS: N-bromsuxinimit; DMSO: đimetylsunfoxit
a Biết rằng 2mol B được tạo thành từ 1mol A, trong mỗi phân tử D, E còn một liên kết đôi
ở nhánh Hãy cho biết cấu trúc các phân tử A, B, C, D và E.
b Sự kết hợp giữa B và E nhờ xúc tác axit yếu (đệm NH3/NH4+) lần lượt tạo 2 ion dương F
và G G xảy ra quá trình chuyển hoá nội phân tử tạo thành H Trình bày cơ chế phản ứng tạo thành H từ B và E?
Câu 6: Tổng hợp các chất hữu cơ, so sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tính axit bazơ: (2 điểm)
2,7-đimetylnaphtalen có thể được tổng hợp bằng phản ứng giữa tác nhân Grignard A và axetal B theo sơ đồ sau:
Trang 3i
A
CHO O
O
O O
ii
B
+A/H+
a Đề nghị điều kiện tạo thành A và B Viết phương trình phản ứng
b Trình bày cơ chế phản ứng tạo thành 2,7-đimetylnaphtalen.
Câu 7: Nhận biết, tách chất, xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ: (2 điểm)
Người ta tiến hành các phản ứng sau đây để xác định công thức cấu tạo của hợp chất thơm A (C9H10O):
- Oxy hóa mạnh chất A với KMnO4 đậm đặc thu được hai axit C7H6O2 và C2H4O2.
- Cho A phản ứng với metyl magie bromua rồi thuỷ phân thu được ancol bậc ba (B) có một nguyên tử cacbon bất đối.
a Viết công thức cấu tạo và gọi tên A.
b Hãy cho biết góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cực của ancol B bằng 0 hay khác 0, vì sao?
c Cho A tác dụng với metyl iodua dư trong môi trường bazơ mạnh người ta cô lập được C (C11H14O) Hãy cho biết tên cơ chế phản ứng Viết công thức cấu tạo và gọi tên C.
Câu 8: Hữu cơ tổng hợp: (2 điểm)
Trình bày cơ chế của các phản ứng sau:
a
Cl OH
R
R
b
O
OH
-c
OH
H +
Trang 4Câu 9: Cân bằng hoá học: (2 điểm)
Trong công nghiệp amoniac được tổng hợp từ nitơ và hiđro theo cân bằng sau:
N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) Kp
Coi entanpi và entropi không đổi trong suốt quá trình phản ứng Tại 298K có
1
298o ( 3) 16,30
3
o s
a Tính hằng số cân bằng của phản ứng tại 298K và 450K Nhận xét?
N2 và H2 được đưa vào hệ phản ứng theo đúng tỉ lệ của phương trình và được tiến hành duy trì ở nhiệt độ 450K Khi hệ đạt cân bằng áp suất chung đo đượu là P.
b Tính áp suất riêng phần của từng khí tại thời điểm cân bằng theo P.
c Cho P = 10 bar Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3?
d Tính áp suất của hệ duy trì để hiệu suất tổng hợp NH3 bằng 25%?
Câu 10: Phức chất: ( 2 điểm)
Cho phức chất B được tạo thành từ nguyên tố kim loại chuyển tiếp Pt với mức oxi hoá +2 Một trong các phương pháp tổng hợp B là cho muối kali C tác dụng với NH3 theo tỉ
lệ mol tương ứng là 1:2 Tuy nhiên trong quá trình tổng hợp luôn sinh kèm một đồng phân B' của B Biết rằng trong phân tử C chứa 3 loại nguyên tố hoá học và tỉ lệ khối lượng mol của C/B là 1,383.
a Cho biết công thức phân tử của B, B' và C?
b Vẽ cấu trúc phân tử và gọi tên B, B'.
c B có thể được điều chế từ C theo phương pháp sau:
2NH 2AgNO
.
Vẽ cấu trúc của D, E và F.
………HẾT………
Trang 5ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN HÓA KHỐI 11.
Câu 1 Tốc độ phản ứng:
Nghiên cứu phản ứng oxi hoá ion iođua bởi ion peroxođisunfat tại 250C:
S2O82- + 2I- 2SO42- + I2 (*) Người ta ghi được các số liệu thực nghiệm sau:
Co(S2O82-)[mol.l-1] Co(I-)[mol.l-1] vo.108[mol.l-1.s-1]
a Viết biểu thức tính tốc độ của phản ứng, cho biết giá trị hằng số k, bậc của phản ứng
b Cho năng lượng hoạt hoá của phản ứng bằng 42kJ.mol-1 Tìm nhiệt độ (toc) để tốc độ phản ứng tăng lên 10 lần
c Lượng iot sinh ra được chuẩn độ nhanh chóng bởi ion thiosunfat Viết phản ứng chuẩn độ và viết lại biểu thức tính tốc độ phản ứng (*) Nhận xét
d Giải thích tại sao ion peroxođisunfat có tính oxi hoá rất mạnh và ion iođua có tính khử mạnh mà phản ứng (*) lại xảy ra rất chậm?
HD:
a Gọi x, y là bậc riêng phần của phản ứng (*) tương ứng với ion S2O82- và ion I-
Ta có biểu thức tốc độ của phản ứng được tính theo phương trình:
V = k.(C(S2O82-))x.(C(I-))y (1) Dựa vào giá trị tốc độ đầu của phản ứng ở các TN trên có: Từ TN1 và TN2 có x= 1; Từ TN2 và TN3 có y
=1 Thay x, y vào (1) tính được k = 0,011(l.mol-1.s-1)
b Áp dụng biểu thức: . E a
RT
k A e có biểu thức 2 2 1
a
E
ta tìm được T2 = 345K, t2 = 720C
c Phương trình chuẩn độ iot: 2S2O32- + I2 S4O62- + 2I- (**)
Vì phảm ứng (**) xảy ra rất nhanh nêu nồng độ của I- trong phản ứng (*) coi như không đổi Do đó phản ứng (*) là giả bậc I với biểu thức: V = k'.C(S2O82-) với k'=k.C(I-)
d vì hai ion cùng dấu đẩy nhau, làm giảm tốc độ của phản ứng
Câu 2: Cân bằng trong dung dịch điện li:
Cho dd A chứa FeCl3 0.01M Giả thiết rằng Fe(H2O)63+ (Viết tắt là Fe3+) là axit một nấc với hằng số phân li là Ka = 6,3.10-3
a Tính pH của dd A
b Tính pH cần thiết để bắt đầu xảy ra sự kết tủa Fe(OH)3 từ dd A Biết Fe(OH)3 có Ks = 6,3.10-38
c Ở pH nào thì sự kết tủa Fe(OH)3 từ dd A xảy ra hoàn toàn? Giả thiết kết tủa được coi là hoàn toàn khi hàm lượng sắt còn lại trong dd dưới 10-6M
HD:
a Xét các cân bằng điện li H+ trong A:
(1) Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Ka = 6,3.10-3
(2) H2O H+ + OH- Kw = 10-14
Ka<<Kw cân bằng (1) quyết định pH của hệ:
Xét cân bằng (1): Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ Ka = 6,3.10-3
[] 0,01-x x x
Ta có:
3 3+
6,3.10
a
K
x
x = 5,4.10-3
pH = -lg[H+] = 2,3
b Có Ks = [Fe3+].[OH-]3
(*)
3+
[ ( ) ][H ]
[Fe ]
a
Fe OH
K
w
[ ( ) ]=[Fe ] [Fe ].[OH ]
Fe OH
H
Lại có [Fe3+] + [Fe(OH)2+] = CFe3+ = 0,01M (***)
Trang 6Từ (**) và (***) [Fe3+] + 3 - a
w
K [ ].[OH ]
K
Fe
= 0.01M (****) Kết hợp (*) và (****): [ ]3
s
K
OH (1+[OH-] a
w
K
K ) = 0,01 tính được [Fe3+] = 0,00399M và [OH-] = 2,51.10-12
pH = 2,4
c Làm tương tự b có pH = 4,3
Câu 3: Điện hoá học:
Ăn mòn kim loại thường đi kèm với các phản ứng điện hóa Việc ăn mòn rỉ sắt trên bề mặt cũng theo cơ chế này Phản ứng điện cực ban đầu thường là:
(3) Fe(r) → Fe2+
(aq) + 2e
(4) O2 + 2H2O + 4e → 4OH
-(aq)
Tế bào điện hóa ứng với các phản ứng trên được biểu diễn như sau (t=25oC):
Fe(r)│Fe2+
(aq)║OH
-(aq), O2(k)│Pt(r) Thế chuẩn ở 25oC:
Fe2+
(aq) + 2e → Fe(r) Eo = -0,44V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH
-(aq) Eo = 0,40V
Cho biết:
RTln10/F = 0,05916V (ở 25oC)
F = 96485C.mol-1
a Tính Eo của phản ứng ở 25oC
b Viết phản ứng xảy ra ở hai nửa pin và toàn bộ phản ứng
c Tính K của phản ứng
d Phản ứng xảy ra trong 24 giờ và I = 0,12A Tính khối lượng Fe chuyển thành Fe2+ sau 24 giờ Biết oxy dư
e Tính E của phản ứng biết:
[Fe2+] = 0,015M; pHnửa pin phải = 9,00, p(O2) = 0,700bar
HD:
a Eo
(pin) = Eo
phải- Eo trái = 0,40 – (-0,44) = 0,84V
b Phản ứng xảy ra ở hai nửa pin:
Trái: Fe → Fe2+ + 2e
Phải: O2 + 2H2O + 4e → 4OH
-Phản ứng: 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH
-c K = [Fe2+][OH-]4/p(O2)
∆G = -nFEo
(pin) = -RTlnK → K = 6,2.1056 (M6bar-1)
d Q = It = 10368C n(e) = Q/F = 0,1075mol m(Fe) = 3,00g
) (
Fe log 05916 , 0
2
4 2
2 )
( )
(
O p
OH n
E
pin pin
; pH = 9,00 → [H+] = 10-9M và [OH-] = 10-5M
Câu 4: Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp:
Hoà tan 1,0g hiđroxylamoni clorua vào nước được 250,0ml dd A Cho 25,0ml A vào dd chứa lượng dư ion Fe3+ trong môi trường axit sunfuric Hỗn hopự được đun nóng một thời gian để phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa về nhiệt độ phòng thu được dd B Đem chuẩn độ dd B bằng dd kalipermanganat 2.10-2mol.l-1 thấy tốn hết 28,9ml
a Biểu diễn cấu trúc của ion hiđroxylamoni kèm theo giá trị gần đúng các góc liên kết
b Tìm công thức sản phẩm oxi hoá chứa nitơ của hiđroxylamin và viết các phương trình phản ứng:
HD:
a Cấu trúc ion hiđroxylamoni:
N
O
H
H
H
H
+
104-110 o
108-110o
Trang 7b
3
3
10 69,5
NH OH Cl
4
4
28,9
.0,02 5,78.10 1000
KMnO
Phương trình chuẩn độ B bằng KMnO4:
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 2,89.10-3 5,78.10-4
Có tỉ lệ: NH3OH+Cl- : Fe2+ = 1,44.10-3 : 2,89.10-3
= 1:2 Gọi số oxi hoá sản phẩm oxi hoá của hiđroxylamin là x ta có:
Áp dụng định luật bảo toàn e có: x + 1 = 2 x = +1 Vậy công thức của sản phẩm là N2O
PT: 2NH3OH+Cl- + 4Fe3+ N2O + H2O + 2Cl- + 4Fe2+ + 6H+
Câu 5: Sơ đồ biến hoá, cơ chế phản ứng, đồng phân lập thể, danh pháp:
Cho hợp chất hữu cơ H là một dẫn xuất của prolin có công thức:
N HO
O
O
H được tổng hợp theo các quy trình sau:
O
H2O
A
1 O3
2 Me2S
NBS, H2O NaOH
NH2
+
H
NBS: N-bromsuxinimit; DMSO: đimetylsunfoxit
a Biết rằng 2mol B được tạo thành từ 1mol A, trong mỗi phân tử D, E còn một liên kết đôi ở nhánh Hãy cho biết cấu trúc các phân tử A, B, C, D và E
b Sự kết hợp giữa B và E nhờ xúc tác axit yếu (đệm NH3/NH4+) lần lượt tạo 2 ion dương F và G G xảy ra quá trình chuyển hoá nội phân tử tạo thành H Trình bày cơ chế phản ứng tạo thành H từ B và E?
HD:
a
C có thể là 1 trong 4 công thức sau:
O O A
H
OH O
O
B
Trang 8HO
HO
Br
HO
Br
Br
OH C
O
D
N H
OH
E
b Cơ chế B + E tạo thành H:
H HO
O
O
H +
H HO
O +
O
H Bn N
H
OH
+/-H +
OH2 HO
O
N
-H2O
HO
O
N +
HO
O
N +
-H+
N
HO
O
O
Câu 6: Tổng hợp các chất hữu cơ, so sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tính axit bazơ:
2,7-đimetylnaphtalen có thể được tổng hợp bằng phản ứng giữa tác nhân Grignard A và axetal B theo sơ
đồ sau:
MgBr i
A
CHO O
O
O O
ii
B
1 A
2 H +
a Đề nghị điều kiện tạo thành A và B Viết phương trình phản ứng
b Trình bày cơ chế phản ứng tạo thành 2,7-đimetylnaphtalen
HD:
a
NBS
Br
Mg/THF
MgBr
A
Trang 9CHO O
HO
HO
H+
O
O O
B
b
O O
OH HC
O
OH
HC +
OH
OH OH
H + /H2O
SE
-2H2O
H +
Câu 7: Nhận biết, tách chất, xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ:
Người ta tiến hành các phản ứng sau đây để xác định công thức cấu tạo của hợp chất thơm A (C9H10O):
- Oxy hóa mạnh chất A với KMnO4 đậm đặc thu được hai axit C7H6O2 và C2H4O2
- Cho A phản ứng với metyl magie bromua rồi thuỷ phân thu được ancol bậc ba (B) có một nguyên
tử cacbon bất đối
a Viết công thức cấu tạo và gọi tên A
b Hãy cho biết góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cực của ancol B bằng 0 hay khác 0, vì sao?
c Cho A tác dụng với metyl iodua dư trong môi trường bazơ mạnh người ta cô lập được C (C11H14O) Hãy cho biết tên cơ chế phản ứng Viết công thức cấu tạo và gọi tên C
HD:
1
2 4 2 2 6
C
A có nhân benzen, một mạch nhánh, có 1O và một liên kết đôi
axit benzoic axit axetic
C
C6H5 CH2CH3
O
1) CH3MgBr 2) H3O+
C
C6H5 CH2CH3
OH
CH3
(B)
A: etylphenylxeton
b) B = 0 vì CH3MgBr tấn công như nhau vào hai phía nhóm C = O tạo ra hỗn hợp raxemic
2 Ta có:
C6H5COCH2CH3 OH- CH3I
O
CH3
CH3
CH3
(C)
tert-butylphenylxeton
Trang 10Câu 8: Hữu cơ tổng hợp:
Trình bày cơ chế của các phản ứng sau:
a
Cl OH
R
R
b
O
OH
-c
OH
H +
HD:
a
Cl
OH
R
OH
-Cl
O
O
R
b
O
OH
-O
-O
O O
OH
-H2O andol
H2O
c
Trang 11OH OH
OH
+H + /-H 2 O
HC +
HC +
-H +
Câu 9: Cân bằng hoá học:
Trong công nghiệp amoniac được tổng hợp từ nitơ và hiđro theo cân bằng sau:
N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) Kp
Coi entanpi và entropi không đổi trong suốt quá trình phản ứng Tại 298K có
1
298o ( 3) 16,30
3
o s
a Tính hằng số cân bằng của phản ứng tại 298K và 450K Nhận xét?
N2 và H2 được đưa vào hệ phản ứng theo đúng tỉ lệ của phương trình và được tiến hành duy trì ở nhiệt độ 450K Khi hệ đạt cân bằng áp suất chung đo đượu là P
b Tính áp suất riêng phần của từng khí tại thời điểm cân bằng theo P
c Cho P = 10 bar Tính hiệu suất của phản ứng tổng hợp NH3?
d Tính áp suất của hệ duy trì để hiệu suất tổng hợp NH3 bằng 25%?
HD:
a Có G T H T S 298 1 1
0,099
o o s
T
G450o 1, 22 kJ mol1
G450o của phản ứng = 2, 44kJ
Áp dụng công thức Tính được Kp (298) = 518162 và Kp (450) = 1.92
b Xét cân bằng: N2(k) + 3H2(k) 2NH3(k) n khí
[] 1-x 3-3x 2x 4-2x
Áp dụng công thức i i .
i
n
n
ta có 2 1
4 2
N
x
x
4 2
H
x
x
4 2
NH
x
x
2
3
NH p
N H
P K
P P
Thay áp suất riêng phần của từng khí trong ý b vào phương trình Kp có
Trang 122 2
4 (4 2 )
1,92
27 (1 )
với P = 10bar x = 0,77 H%(NH 3) 77%
d Thay x = 0,25 vào biểu thức tính Kp theo x và P có P= 0,43bar
Câu 10: Phức chất:
Cho phức chất B được tạo thành từ nguyên tố kim loại chuyển tiếp Pt với mức oxi hoá +2 Một trong các phương pháp tổng hợp B là cho muối kali C tác dụng với NH3 theo tỉ lệ mol tương ứng là 1:2 Tuy nhiên trong quá trình tổng hợp luôn sinh kèm một đồng phân B' của B Biết rằng trong phân tử C chứa
3 loại nguyên tố hoá học và tỉ lệ khối lượng mol của C/B là 1,383
a Cho biết công thức phân tử của B, B' và C?
b Vẽ cấu trúc phân tử và gọi tên B, B'
c B có thể được điều chế từ C theo phương pháp sau: C KIdu D 2NH3 E 2AgNO3 F KCldu B
Vẽ cấu trúc của D, E và F
HD:
a B và B' có công thức: [Pt(NH3)2Cl2]; C có công thức K2[PtCl4]
b cấu trúc phân tử của B là B':
H3N
Pt Cl
H3N
Pt
NH3 Cl
Cl
Cis-diammindicloplatin(II) Trans-diammindicloplatin(II)
c
I
Pt
I
I
Pt I
H3N
Pt
H2O
H3N
H2O
Lưu ý: Học sinh làm theo cách khác kết quả đúng vẫn tính điểm.
………HẾT………
GV ra đề: Nguyễn Thị Nhung
ĐT: 0979001969.