Đề thi học sinh giỏi Hóa học lớp 12 chọn lọc số 14

Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 1: ( 4điểm) Cho phản ứng: H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Thực hiện phản ứng trong bình kín 0,5lít ở t o C với 0,2mol H 2 và 0,2mol I 2 .Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng nồng độ của HI là 0,3mol/lít. 1.1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở t o C. 1.2 Thêm vào cân bằng trên 0,1mol H 2 thì cân bằng dịch chuyển theo chiều nào tính nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới. 1.3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng sau ở t o C. HI (K) 2 1 H 2 (K) + 2 1 I 2 (K) ĐÁP ÁN 1.1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở t o C. Theo giả thiết: [H 2 ] = [I 2 ] = 0,4mol/lít H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Trước phản ứng: 0,4 (mol/lít) 0,4(mol/lít) Lúc cân bằng: 0,25(mol/lít) 0,25 (mol/lít ) 0,3 (mol/lít ) K cb = 44,1 25,0.25,0 3,0 2 = 1.2.Nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng mới: • Nếu thêm vào cân bằng 0,1mol H 2 nồng độ H 2 tăng cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận. • Khi thêm 0,1 mol H 2 nồng độ H 2 = 0,25 + 0,2 = 0,45mol/lít Gọi x là nồng độ H 2 tham gia phản ứng để đạt cân bằng mới. H 2 (K) + I 2 (K) 2HI (K) Trước phản ứng: 0,45 (mol/lít) 0,25(mol/lít) 0,3(mol/lít) Lúc cân bằng: 0,45-x (mol/lít ) 0,25-x (mol/lít) 0,3+2x (mol/lít) K cb = 44,1 )45,0).(25,0( )23,0( 2 = −− + xx x ⇒ 2,56x 2 + 2,208x – 0,072 = 0 ĐK: 0< x < 0,25 Giải phương trình ta được : x = 0,03146 nhận ; x / = -0,89 loại. Vậy : [H 2 ] = 0,41854 (mol/lít) [I 2 ] = 0,21854 (mol/lít) Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: [HI] = 0,36292 (mol/lít) 1.3 Hằng số cân bằng của phản ứng sau ở t o C. HI (K) 2 1 H 2 (K) + 2 1 I 2 (K) Gọi K / cb là hằng số cân bằng của phản ứng: Ta có K / cb = [ ] [ ] [ ] HI IH 2 1 2 2 1 2 = cb K 1 = 44,1 1 = 6 5 Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 2: ( 4điểm) Cho A là dung dịch CH 3 COOH 0,2M , B là dung dịch CH 3 COOK 0,2M. K a = 2.10 -5 . 2.1.Tính pH của dung dịch A và dung dịch B. 2.2. Tính pH của dung dịch X tạo thành khi trộn dung dịch A và dung dịchB theo tỉ lệ thể tích bằng nhau. 2.3. Cho thêm 0,02mol HCl vào 1 lít dung dịch X được dung dịch Y.Tính pH của dung dịch Y. 2.4.Nếu trộn 0,3lít dung dịch A với Vlít dung dịch B được dung dịch có pH =4,7 . Xác định V. (Cho sử dụng các giá trị gần đúng) ĐÁP ÁN 2.1.Tính pH của dung dịch A và dung dịch B. * pH của dung dịch A: Phương trình CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Gọi x là nồng độ H + : K a = x-OH]d[ 3 2 COCH x = 2.10 -5 Vì axit yếu x << [CH 3 COOH] đ x = CK a . ⇒ x = 5 10.4,0 − ⇒ pH = 2,7 * pH của dung dịch B: CH 3 COOK = CH 3 COO - + K + CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - Gọi y là nồng độ OH - : Tương tự y = CK tp . = C K K a w = 5 14 10.2 2,0.10 − − = 10 -5 ⇒ pOH = 5 ⇒ pH = 9 2.2. Tính pH của dung dịch X: Khi trộn A và B theo tỉ lệ thể tích bằng nhau ta được dung dịch hỗn hợp: CH 3 COOH 0,1M và CH 3 COOK 0,1M. CH 3 COOK = CH 3 COO - + K + CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Gọi z là nồng độ H + Giả thiết: K a = )1,0( )1,0.( z zz − + = 2.10 -5 Vì axit yếu nên z << 0,1 ⇒ z = 2.10 -5 Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: ⇒ pH = 4,7 2.3. pH của dung dịch Y: Nếu thêm 0,02mol HCl vào 1 lít dung dịch Y ta có: CH 3 COO - + H + CH 3 COOH [CH 3 COOH] = 0,1 + 0,02 = 0,12 [CH 3 COO - ] = 0,1 - 0,02 = 0,08 K a = [ ][ ] [ ] COOH O 3 - 3 CH HCOCH + = 2.10 -5 ⇒ [H + ] = 3.10 -5 ⇒ pH = 4,52. 2.4. Xác định V. Khi trộn 2 dung dịch ta được dung dịch hỗn hợp trong đó. [CH 3 COOH] = V+3,0 3,0.2,0 [CH 3 COOK] = V V +3,0 .2,0 Gọi t là nồng độ H + CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Đầu phản ứng: V+3,0 06,0 V V +3,0 .2,0 Lúc cân bằng: V+3,0 06,0 - t V V +3,0 .2,0 + t t K a = 5 10.2 3,0 06,0 3,0 2,0 − =       − +       + + t V tt V V Giả thiết: pH = 4,7 ⇒ t = 2.10 -5 ⇔ t V t V V − + =+ + 3,0 06,0 3,0 2,0 ⇔ 0,2V + 0,3t +Vt = 0,06 – 0,3t –Vt ⇔ 0,2V + 2Vt = 0,06 –0,6t ⇔ V = t t + − 1,0 )1,001,0(3 Vì axit yếu nên t << 0,1 ⇒ V ≈ 0,3lít Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 3: ( 4điểm) 3.1. Hỗn hợp X gồm Cu 2 O , FeS 2 , Fe và Cu.Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 loãng dư được chất rắn A hỗn hợp khí B và dung dịch C. Cô cạn dung dịch C được hỗn hợp muối khan D .Biết các chất trong A có khối lượng bằng nhau, trong B có thể tích bằng nhau và trong C tỉ lệ mol 2 muối là 1: 8. Xác định % khối lượng hỗn hợp X. 3.2. Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Fe và MgCO 3 bằng dung dịch HCl dư được hỗn hợp khí A. Nếu cũng m gam hỗn hợp trên đun với dung dịch H 2 SO 4 đ thu được hỗn hợp khí B gồm SO 2 và CO 2 . tỉ khối của B đối với A là 3,6875 Tính % khối lượng hỗn hợp đầu. (Cho Fe = 56 ; Cu =64 ; S = 32 ; Mg = 24 ; C = 12 ) ĐÁP ÁN 3.1.Gọi x,y,z,t lần lượt là số mol Cu 2 O , FeS 2 , Fe ,Cu trong hỗn hợp. Phương trình phản ứng: Cu 2 O + H 2 SO 4 = CuSO 4 + Cu + H 2 O x x x FeS 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 S + S y y y y Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 z z z Cu + H 2 SO 4 t Theo giả thiết và phương trình phản ứng ta có: Khối lượng mS = mCu ⇒ 32y = 64(x+t) ⇒ y = 2x + 2t (1) V H 2 S = V H 2 ⇒ y = z (2) Tư (1) y > x ⇒ tỉ lệ mol 2 muối = 8 1 chỉ thoả với: 8 1 = + zy x ⇒ 8x = y +z (3) Từ (1) (2) (3) ⇒ y = z = 4x và t = x mCu 2 O = 144x ; mFeS 2 = 480x ; mFe = 224x ; mCu = 64x ; mhh = 912x ⇒ %Cu 2 O = 15,79(%) ; %FeS 2 = 52,63(%) %Fe = 24,56(%) ; %Cu = 7,02(%) 3.2. Gọi x,y là số mol Fe và MgCO 3 trong hỗn hợp: Phương trình phản ứng: Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: x x MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2 y y 2Fe + 6H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O x 1,5x MgCO 3 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + CO 2 + H 2 O y y Theo gt và phương trình phản ứng: dB/A = yx yx yx yx + + + + 442 5,1 4496 = 3,6875 ⇔ 96x 2 + 96xy +44xy +44y 2 = 11,0625x 2 +243,375xy + 7,375xy + 162,25y 2 ⇔ 84,9375x 2 - 118,25y 2 - 110,75xy = 0 ⇔ Giải được 2= y x và 69,0−= y x (loại) ⇒ %KLFe = 57,14 (%) %KLMgCO 3 = 42,86 (%) Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 4: ( 4điểm) . 4.1. Oximen có trong tinh dầu lá húng quế,có công thức phân tử C 10 H 16 được xem như do 2 phân tử izopren kết hợp với nhau.Khi cộng một phân tử nước ở điều kiện thích hợp ta được một dạng cấu tạo của Linalol . Khi hidro hoá hoàn tòan Linalol ta được 3,7-dimetyl octanol-3. Viết công thức cấu tạo của Oximen và Linalol. 4.2. Bằng thực nghiệm ở 300 o C người ta xác định tỉ lệ % các sản phẩm mono clo hoá isopentan như sau: 2-clo-2- metyl butan 22% ; 2-clo-3- metyl butan 33% ; 1-clo-3- metyl butan 15% ; 1-clo-2- metyl butan 30% .Tìm khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hidro ở cacbon bậc II (r II ) và cacbon bậc III (r III ) nếu khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hidro ở cacbon bậc I (r I ) là 1. ĐÁP ÁN 4.1. OH + H 2 O to/xt Oximen Linalol OH OH + 2H 2 +Ni/to Linalol 3,7-dimetyl octanol-3. CH 3 4.2. CH 3 –C -CH 2 -CH 3 22% Cl CH 3 -CH- CH-CH 3 33% CH 3 -CH -CH 2 –CH 3 CH 3 Cl CH 3 CH 3 – CH – CH 2 –CH 2 15% CH 3 Cl CH 2 –CH – CH 2 – CH 3 30% Cl CH 3 Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Theo giả thiết: n I = 9 ; n II = 2 ; n III = 1 ; r I = 1 Ta có: a 2 % = IIIII II rr r ++ 29 2 100 = 33 (1) a 3 % = IIIII III rr r ++ 29 .100 = 22 (2) Từ (1) và (2) ⇒ r II = 3,3 , r III = 4,4 Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 5:(4điểm) 5.1.1.Hợp chất A chứa C,H,O có khối lượng phân tử là 74. Biết A không phản ứng với Na và khi phản ứng với dung dịch NaOH sản phẩm chỉ thu được một chất hữu cơ. Xác định cấu tạo của A. Biết từ A thực hiện được sơ đồ sau: CH 3 MgCl + A B H 2 O CH 3 CHO D H 2 O Rượu sec-butylic. 5.2. Hai chất A,B có công thức C 3 H 7 OCl và C 2 H 4 O có đặc điểm: - A có tính quang hoạt. - Khi A phản ứng với CH 3 MgI được C 4 H 10 O không có tính quang hoạt. B phản ứng với CH 3 MgI sau đó thuỷ phân được rượu n-propylic. Xác định cấu tạo của A ,B và viết phương trình phản ứng. ĐÁP ÁN 5.1.1. Đặt công thức phân tử của A là C x H y O z . Theo giả thiết ta có : 12x + y + 16z = 74 ĐK x,y,z ∈ Z + và y ≤ 2x + 2 Ta chọn được công thức có thể có của A là: C 4 H 10 O , C 3 H 6 O 2 và C 2 H 2 O 3 . Với sơ đồ trên chỉ thoả với CTPT và CT của A là: C 2 H 2 O 3 O H C O anhidric fomic H C O (HCO) 2 O + 2NaOH → 2HCOONa + H 2 O O H - C H CH 3 -MgCl + O → CH 3 - C – O - MgCl (B) H - C OCOH O H CH 3 - C – O - MgCl + H 2 O → CH 3 -CH=O + HCOOH + MgClOH OCOH C 2 H 5 -MgCl + CH 3 -CH=O → CH 3 CH 2 -CH-OMgCl (D) CH 3 CH 3 CH 2 -CH-OMgCl + H 2 O → CH 3 CH 2 –CH-OH + MgClOH CH 3 CH 3 Rượu sec-butylic. Tỉnh Quảng Ngãi Trường THPT TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: 5.2. Cấu tạo của A : CH 3 - O- CH – CH 3 Cl Cấu tạo của B : CH 2 CH 2 O CH 3 -MgI + CH 3 - O- CH – CH 3 → CH 3 – O – CH – CH 3 + MgICl Cl CH 3 CH 3 -MgI + CH 2 CH 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -OMgI O CH 3 -CH 2 -CH 2 -OMgI + H 2 O → CH 3 -CH 2 -CH 2 OH + MgIOH . TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Theo giả thi t: n I . biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: [HI] = 0,36292 (mol/lít) 1.3 Hằng số cân bằng của phản ứng. TRẦN QUỐC TUẤN Môn: Hoá Học Khối 11 Tên giáo viên biên soạn: Trần Thanh Số mật mã: Phách Phần này là phách  ========================================================== Số mật mã: Câu 3: ( 4điểm)