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 VĨNH PHÚC

Xác định công thức của X, và tính m.. 2 điểm Cơ chế phản ứng – Đồng phân lập thể – Danh pháp Hãy cho biết các công thức cấu tạo của các chất ứng với các chữ cái trong sơ đồ.. Biết A

TRƯỜNG THPT

CHUYÊN VĨNH PHÚC

ĐỀ THI CHỌN HSG VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

LẦN THỨ - NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC- LỚP 11

Thời gian: 180 phút ( không kể thời gian giao đề)

(Đề thi gồm trang)

GV: Nguyễn Đắc Tứ - THPT Chuyên Vĩnh Phúc Điện thoại: 0945028349

Câu 1 (2 điểm) Tốc độ phản ứng

Khảo sát phản ứng phân hủy NO2 tạo thành NO và O2 ở 100C dưới ảnh hưởng động học

và nhiệt động học Bảng sau cho biết tốc độ đầu của phản ứng phụ thuộc vào các nồng độ đầu khác nhau của NO2 :

Vo ( mol.L-1.s-1) 5,4.10-5 7,78.10-5 1,06.10-5 1,38.10-5

a) Xác định bậc của phản ứng và hằng số vận tốc ?

b) Một cách gần đúng, nếu xem như các đại lượng nhiệt động của phản ứng trên không

phụ thuộc nhiệt độ Hãy sử dụng các giá trị sau để trả lời các câu hỏi: Nhiệt độ nhỏ nhất cần đạt đến để cân bằng dịch chuyển về phía phải là bao nhiêu?

/ 2 , 33

0

, 2 kJ mol

HsNO =

HsNO =

∆

/ 205

; / 211

; /

0

2

Câu 2 (2 điểm) cân bằng trong dung dịch

Tốc độ của phản ứng khử HCrO4 – bằng HSO3 – được biểu diễn bằng phương trình:

V = k.[HCrO4 – ][HSO3 – ]2[H+] Trong một thí nghiệm với các nồng độ ban đầu:

HCrO4 – = 10 – 4 mol/l; HSO3 – = 0,1 mol/l; H+ cố định bằng 10 – 5 mol/l

Thì nồng độ HCrO4 – giảm xuống còn 5.10 – 5 mol/l sau 15 giây

1 sau bao lâu nồng độ HCrO4 – sẽ bằng 1,25.10 – 5 M

2 nếu nồng độ đầu của HSO3 – là 0,01M thì sau bao lâu nồng độ của HCrO4 – sẽ bằng 5.10 – 5 M

3 Tính hằng số tốc độ phản ứng k

4 Nếu nồng độ ban đầu của HSO3 – và H+ đều bằng 10 – 3 M và được giữ cố định thì cần thời gian bao lâu để một nữa lượng HCrO4 – bị khử

Câu 3 (2 điểm) Pin điện Điện phân

Cho pin sau : H2(Pt), P H2 = 1atm / H+ 1M // MnO−

4 1M, Mn2+ 1M, H+ 1M / Pt Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V

1 Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính E0 / 2

4 − Mn+

MnO

2 Sức điện động của pin thay đổi như thế nào trong các trượng hợp sau :

- Thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin

- Thêm một ít FeSO4 vào nửa phải của pin

- Thêm một ít CH3COONa vào nửa phải của pin

Câu 4 (2 điểm) Bài tập vô cơ

Cho m gam hợp chất X ( được tạo thành từ hai nguyên tố) phản ứng hoàn toàn với H2SO4 đặc, nóng chỉ thu được 20,16 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm hai khí và H2O A làm mất màu vừa đủ 1,6 lít dung dịch Br2 0,5M và A không có phản ứng với dung dịch CuCl2 Cho A vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 106 gam kết tủa trắng

Xác định công thức của X, và tính m

Câu 5 (2 điểm) Cơ chế phản ứng – Đồng phân lập thể – Danh pháp

Hãy cho biết các công thức cấu tạo của các chất ứng với các chữ cái trong sơ đồ

1.KMnO4,H+

2 CH2N2 du P

CH3ONa

- CH3OH

Q

Q H3O

+ ,t0

- CO2 R

CH2N2

S

Zn, BrCH2CO2CH3

T

- H2O U

H2/Pt V

V CH3ONa

- CH3OH X

H3O+, t0

- CO2 Y

NaNH2, CH3I du O

(fenchon)

Câu 6 (2 điểm) So sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tính axit- bazơ, Nhận biết

1 So sánh tính chất của các chất trong các dãy sau (có giải thích):

a Tính axit: CH3COOH, CH2=CH-COOH; Phenol, m-crezol, p- crezol

b Tính bazơ: đietyl amin; tetrametylen amin; anilin; CH3CONH2

2 Hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O có khối lượng phân tử bằng 74 đvc Biết A không phản ứng với Na, khi phản ứng với dung dịch NaOH chỉ thu được một sản phẩm hữu

cơ Biết từ A thực hiện được sơ đồ:

A

B +H2O CH3CHO D + H2O butan 2 ol Xác định công thức cấu tạo của A và viết phương trình phản ứng

Câu 7 ( 2 điểm) Dựa vào tính chất xác định Cấu tạo, cấu trúc của hợp chất hữu cơ

Hợp chất (A) có công thức phân tử C10H10O không tạo màu với FeCl3, tạo sản phẩm cộng với NaHSO3 Cho (A) tác dụng với I2/NaOH không tạo kết tủa, axit hóa hỗn hợp sau phản ứng được (B) là C10H10O2, không làm mất màu dung dịch KMnO4 Cho (B) tác dụng với lượng dư brom khi có mặt HgO(đỏ) hay Ag2O/CCl4 thu được (C) là 1,2,3-tribrom-2-phenylpropan, hầu như không có sản phẩm hữu cơ khác

Mặt khác, cho (A) tác dụng với NaBH4 thu được (D) là C10H12O Đun nóng nhẹ (D) với axit H2SO4 đặc thu được (E) là C10H10 Xác định công thức cấu tạo của (A), (B), (C), (D), (E) Hãy giải thích sự tạo thành (E) từ (D)

Câu 8 ( 2 điểm) Tổng hợp các chất hữu cơ:

Antihistamine (kháng histamine) được dùng để giảm ảnh hưởng của các tác động dị ứng trên

cơ thể Dược chất fexofenadin được dùng để chữa chứng hắt hơi, hảy nước mũi, ngứa mắt do

dị ứng phấn hoa mà không gây buồn ngủ Fexofenadin được bán trên thị trường dưới dạng muối hidro clorua Đây là sơ đồ tổng hợp fexofenadin:

Xác định cấu tạo của các chất trong phương pháp tổng hợp trên.

Câu 9 (2 điểm) Cân bằng hóa học

ở 8200C hằng số cân bằng của phản ứng phân huỷ:

CaCO3(r)  CaO (r) + CO2 (k) là K = 0,2

Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 8200C , ta đưa 0,1 mol CaCO3 vào

1 Tính thành phần số mol mỗi chất ở trạng thái cân bằng

2 Giả sử tăng dần thể tích V ( vẫn ở 8200C) Vẽ các đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất

P và của số mol CaO theo thể tích V

3 Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 8200C ta đưa 0,1 mol CaO vào.Sau đó bơm khí CO2, vẽ đồ thị biểu diễ sự biến thiên của áp suất P theo số mol CO2 đưa vào

Câu 10 (2 điểm) Phức chất

1 Dựa vào thuyết MO, Viết cấu hình electron đối với các phân tử CO và O2 Tính độ bội liên kết, xác định từ tính của mỗi chất

2 Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) để giải thích dạng hình học, từ tính của các phức

chất sau: [Ni(CN)4]2-, [NiCl4]2-, [Ni(CO)4]

Hết

TRƯỜNG THPT

CHUYÊN VĨNH PHÚC

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

LẦN THỨ - NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC- LỚP 11

Thời gian: 180 phút ( không kể thời gian giao đề)

Câu 1

Câu 1

(2

điểm)

a) Phản ứng : 2NO2→ 2NO + O2

Tính toán :

V = k[NO2]x ⇒ lgv = logk + xlog[NO2]

Áp dụng : log 5,4.10-5 = logk + xlog0,010 và log 1,38.10-4 = logk + xlog0,016

⇒ 0,4075 = x.0,0204 ⇒ x ≈ 2 ⇒ k = 2

2 ] [NO v

Sử dụng lần lượt các dữ kiện thực nghiệm, ta có:

K1 = 5,4.10-5/0,012 = 5,040.10-1

K2 = 7,78.10-5/0,0122 = 5,35.10-1

K3 = 1,57.10-4/0,0142 = 5,41.10-1

K4 = 2,05.10-4/0,0162 = 5,39.10-1 Tóm lại: bậc của phản ứng là bậc 2, k = 0,54L/mol.s

b) Trước hết, ta tính các thông số nhiệt động cơ bản của phản ứng như sau :

∆Hpứ0 = 290,3 – 2×33,2 = 114,2 kJ

∆Spứ0 = 2×211 + 205 – 2×241 = 145 J/K

∆Gpứ0 = 114,2 -283 ×0,145 = 73,2 kJ

Tóm lại : ∆Hpứ0 = 114,2 kJ; ∆Spứ0 = 145 J/K, ∆Gpứ0 = 73,2 kJ

Một cách gần đúng , về mặt nhiệt động học khi phản ứng đạt đến cân bằng

thì : ∆Gpứ0 = 0

K J

J S

H

o

o

6 , 787 )

/ ( 145

1000 2 ,

=

∆

∆

Như vậy, điều kiện về nhiệt độ cần để cân bằng dịch chuyển về phía phải là

:

T ≥ 787,6 K

0,5

0,5

0,5

0,5

Câu 2

Câu 2

(2

điểm)

1) Vì nồng độ HSO3 – = 0,1M >> HCrO4 – = 10 – 4 M và H+ = const

=> phản ứng là giả bậc nhất với HCrO4 –

=> thời gian bán phản ứng là 15 (giây)

=> để HCrO4 – còn 1,25.10 – 5 M thì cần thời gian là : 15.3 = 45 (giây)

2) Phản ứng là bậc 2 với HSO3 – nên khi giảm nồng độ HSO3 – từ 0,1M xuống 0,01M thì tốc độ phản ứng giảm 100 lần

0,5

=> để HCrO4 – giảm còn 5.10 – 5 M thì thời gian cần là: 15 100 = 1500 giây.

3) khi phản ứng là giả bậc 1 với HCrO4 – ta có

2 -3

1 2

15

t

+

   

=    = = =

2 5

0,0462

0,1 10

4) nếu nồng độ đầu của HSO3 – và H+ đều bằng 10 – 3 M và không đổi

khi đó k” giảm 100 lần so với k’

=> tốc độ phản ứng giảm 100 lần

Hay thời gian để ½ lượng HCrO4 – bị khử là 1500 giây

0,5

0,5

0,5

Câu 3

Câu 2

(2

điểm)

1

* Phản ứng thực tế xảy ra trong pin:………

Epin = 1,5 V > 0 nên cực Pt - (phải) là catot, cực hiđro - (trái) là anot do đó

PƯ thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng qui ước:

- Catot: MnO−

4+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

- Anot: H2 2H+ + 2e

- PƯ: 2MnO−

4+ 6H+ + 5H2 2Mn2+ + 8H2O

*Tính E0 / 2

4 − Mn+

Ta có: E0

pin = E0 / 2

4 − Mn+

MnO - E02H+/H2= 1,5 V

⇒ E0 / 2

4 − Mn+

MnO = 1,5 V

2 Sự thay đổi suất điện động của pin:

*) Nếu thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra pư:

HCO3- + H+→ H2O + CO2

⇒ [ ]H+ giảm nên E2H+/H2= [ ]

2

lg 2

059 , 0

H

P

H+ giảm , do đó

Epin = (E − 2 +

4/ Mn

MnO - E2H+/H2) sẽ tăng………

*) Nếu thêm một ít FeSO4 vào nửa phải của pin sẽ xảy ra PƯ:

MnO−

4+ 8H+ + 5Fe2+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

SO42- + H+ HSO4

-do đó nồng độ của MnO−

4và H+ giảm , Mn2+ tăng

E − 2 +

4/ Mn

MnO = E0 / 2

4 − Mn+

[ +]

+

−

2

8

4 lg

5

059 , 0

Mn

H MnO

giảm do đó Epin giảm

*) Nếu thêm một ít CH3COONa vào nửa phải của pin sẽ xảy ra PƯ:

CH3COO- + H+ → CH3COOH

nên nồng độ H+ giảm , do đó Epin giảm………

0,25 0,5

0,25

0,5

0,25

0,25

Câu 4

Câu 4

(2

điểm)

20,16

22, 4

A

Trong A có SO2 và một khí Y , Y không phản ứng với dung dịch Br2

2 r

B

n =0,5.1,6 = 0,8 (mol) => n SO2 = 0,8 (mol)

=> nY = 0,1 (mol) Kết tủa gồm 0,8 mol CaSO3 và kết tủa do Y tạo ra

m (CaSO3) = 0,8 120 = 96 (gam)

=> kết tủa do Y tạo ra = 106 – 96 = 10 (gam)

Mà nY = 0,1 (mol) => Y là CO2 và kết tủa là CaCO3

=> A gồm 0,1 mol CO2 và 0,8 mol SO2

=> X chứa hai nguyên tố là C và S

Giả sử công thức của X là CSx

=> CSx  → C + 4 + xS+ 4 + (4 + 4x)e

S+ 6 + 2e  → S+ 4 n(CO2) : n(SO2) = 1 :8

=> x + 2 + 2x = 8 => x = 2 Công thức của X là CS2 và m = 0,1.76 = 7,6 gam

0,5

0,5

0,5 0,5

Câu 5

Bài 5

(2

điểm)

COOCH 3

CH 3

O

H3COOC

H3COOC

COOCH3

CH 3

P

COOCH3 COOCH3

CH3 O

Q

O

COOH

CH3

R

O

COOCH3

CH3

S

H3COOC

H3C

OH COOCH3

T

H3COOC

H3C

U

H3COOC

H3C

V

O

CH3

X

O

CH3

Y

Câu 6 (2 điểm).

1 Tính axit tăng dần theo thứ tự:

p-Crezol < m-Crezol < Phenol < CH3COOH < CH2=CH-COOH

+I, +H(CH3-) +I (CH3-) + I -I,+C

- Nhóm OH của phenol có tính axit yếu hơn nhóm OH của nhóm caboxylic

2 Tính bazơ tăng dần theo dãy:

CH3CONH2 < C6H5NH2 < (C2H5)2NH < (-CH2-)4NH

NH2 trong nhóm amit hầu như không còn tính bazơ do hiệu ứng –C của nhóm CO Anilin có tính bazơ yếu hơn NH3 do hiệu ứng – C của nhó phenyl

(C2H5)2NH; (-CH2-)4NH là các amin no bậc 2 có tính bazơ lớn hơn NH3 nhưng 2 nhóm

metyl cồng kềnh hơn tetrametylen nên tính bazơ (C2H5)2NH < (-CH2-)4NH

3 Đặt công thức phân tử của A là CxHyOz Theo giả thiết ta có:

12x + y + 16z = 74; y ≤ 2x + 2 ⇒ z ≤ (74 - 12.1 – 2):16 = 3,75

Lần lượt xét z = 1, 2, 3 ta thu được các công thức: C4H10O; C3H6O2; C2H2O3

Mà A thoả mãn sơ đồ thì A phải có CTPT và CTCT tương ứng là: C2H2O3 và

H C

O

O C

O

H anhidrit fomic Các phương trình phản ứng:

(HCO)2O + 2 NaOH  2HCOONa + H2O

(HCO)2O + CH3MgCl  CH3CH(OOCH)OMgCl

CH3CH(OOCH)OMgCl + H2O CH3CHO + HCOOH + Mg(OH)Cl

C2H5MgCl + CH3CH=O  CH3CH2CH(CH3)OMgCl

CH3CH2CH(CH3)OMgCl + H2O  CH3CH2CH(CH3)OH

Câu 7 (2 điểm)

A: C10H10O (∆ = 6), có 1 nguyên tử O →A có thể ancol, phenol, ete, andehit, xeton

A không tạo màu với FeCl3 →không phải phenol.

A tạo sản phẩm cộng với NaHSO3 → là andehit hoặc metylxeton

A không tạo kết tủa với I2/NaOH → không phải metylxeton

⇒A chứa nhóm –CHO.

Mặt khác, A(C10H10O) 2

+ 1.I /NaOH 2.H

→ B(C10H10O2), đây là phản ứng oxi hóa nhóm –CHO thành nhóm –COOH

Do B không làm mất màu dung dịch KMnO4 → B chứa vòng benzen, nhánh no.

⇒A chứa vòng benzen (∆ =4), chứa 1 nhóm –CHO (∆ =1) Mà A có ∆ = 6 nên suy ra A có thêm 1 vòng no (xiclo)

Mặt khác, B +Br du HgO2 / →C: C6H5-CBr(CH2Br)2.Suy ra:

CHO

CTCT (A):

2 H +

COOH

(C)

(E) (D)

* Cơ chế phản ứng: D →E

CH2OH

H +

(E)

(D)

CH2OH2+

H2O

CH2+

Câu 8

Câu 9.

Câu 9

(2

điểm)

Ta có cân bằng:

CaCO3(r) ¬ → CaO(r) + CO2 (k) với k = 0,2 0.1

0,1 – n n n

1 Nếu CaCO3 chưa bị phân huỷ hoàn toàn ( n < 0,1)

=> P CO 2 = = K 0, 2(atm)

pv 0, 2.22, 4

Vậy số mol các chất ở trạng thái cân bằng:

CaCO3 : 0,05(mol); CaO : 0,05 (mol); CO2 : 0,05 (mol)

2 Khi CaCO3 phân hủy hoàn toàn thì số mol CO2 = 0,1 (mol) 0,5

Thay vào phương trình trạng thái;

 V = 44,8 (l) nếu tiếp tục tăng V thì áp suất lại giảm vì số mol khí không đổi

mối liên hệ: p = 8,96

V

đồ thị:

3 Khi cho CO2 vào ta có phương trình

CaO (r) + CO2(k)  → CaCO3 (r) (1) số mol CO2 < 0,05 mol tức p < 0,2 (atm) thì (1) không xảy ra

Khi p = 0,2 (atm) bắt đầu xảy ra phản ứng, khi đó p = const số mol CaO phản ứng hết, p = 0,2(atm) => số mol CO2 = 0,15 (mol) sau đó p tăng theo số mol CO2 theo phương trình

p = 4(n – 1)

Ta có đồ thị

0,75

0,75

Câu 10 (2 điểm).

0,2

22,4 44,8 V(lit) p(atm)

0,2

n

p(atm)

0,15 0,05

Câu 5

(2 đ)

Cấu hình electron :

1

* 1

* 4 2

2

2 2

2 2

2 : ( ) ( ) ( ) ( lk ) ( x) ( y)

y

lk x

lk p

plk s

lk s

O σ σ σ π = π π π ; độ bội liên kết = 2

2

4

8− = ; thuận từ

( S = 1)

2 2 4 2

2

2

2 ) ( ) ( ) ( ) (

p

lk y

lk x

plk s

lk s

CO σ σ π = π σ ; độ bội liên kết = 3

2

2

8− = ; nghịch từ ( S = 0)

2 Ni : 3d8 4s 2 ; Ni 2+ : 3d 8

Ni 2+ :

Phức [Ni (CN) 4 ] 2- : CN - là phối tử nhận π → tạo trường mạnh → dồn electron d

→ tạo phức vuông phẳng với lai hóa dsp 2 Spin thấp (S = 0 ) Nghịch từ

dsp2 [Ni(CN)4]

2-Phức [NiCl 4 ] 2- : Cl - là phối tử cho π → tạo trường yếu → không dồn ép electron

d được → tạo phức tứ diện với lai hóa sp 3 Spin thấp (S = 1 ) Thuận từ

[Ni(Cl)4]

2-sp3

Ni : 3d 8 4s 2

Phức [Ni(CO) 4 ] : CO là phối tử nhận π → tạo trường mạnh → dồn electron 4s

vào 3d → tạo obitan 4s,3d trống → lai hóa sp 3 , phức tứ diện Spin thấp (S = 0)

Nghịch từ

sp 3

CO CO CO CO

0,5 0,5

0,25

0,25

0,5

Hết