Hoa 11_LQD Dien Bien Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương MỚI Nhất

Hãy xác định thành phần hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng được tạo thành theo phản ứng: CO + H2O ƒ H2 + CO2 từ hai thể tích như nhau của cacbon oxit và hơi nước ở điều kiện trên.. Một số

Trường THPT chuyên

Lê Quý Đôn Điện Biên

ĐỀ GIỚI THIỆU

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT HỌC SINH GIỎI HÙNG VƯƠNG

MÔN: HÓA HỌC 11 Thời gian: 180 phút

Câu 1 Nhiệt – cân bằng hóa học (2,5 điểm)

1 Đối với phản ứng đề hiđro hóa etan:

C2H6 (k) ƒ C2H4 (k) + H2 (k) (1)

có các số liệu sau: ΔGGo900K= 22,39 kJ.mol-1 và các giá trị entropy được ghi ở bảng dưới đây:

o 900K

a) Tính Kp của phản ứng (1) tại 900K

b) Tính ΔGHo900Kcủa phản ứng C2H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k)

c) Tính Kp tại 600K của phản ứng (1), giả thiết trong khoảng nhiệt độ từ 600K đến 900K thì o

ΔGH và ΔGSokhông thay đổi

2 Ở 1396K và áp suất 1,0133.105 N.m-2, độ phân li của hơi nước thành hiđro và oxi là 0,567.10-4; độ phân li của cacbon đioxit thành cacbon oxit và oxi là 1,551.10-4 Hãy xác định thành phần hỗn hợp khí (ở trạng thái cân bằng) được tạo thành theo phản ứng:

CO + H2O ƒ H2 + CO2

từ hai thể tích như nhau của cacbon oxit và hơi nước ở điều kiện trên

Câu 2 Dung dich điện li ( chuẩn độ, cân bằng dung dịch) (2,5 điểm)

Dung dịch A gồm Na2CO3 và NaOH 0,001M Cho L CO 2=3 10−2M

1) Tính C Na 2 CO 3 trong dung dịch A, biết rằng để trung hòa hoàn toàn 25,00 ml dung dịch A hết 81,25 ml HCl 0,10 M

2) Có thể dùng phenolphtalein làm chỉ thị để chuẩn độ nấc 1 không?

3) Đánh giá sai số khi sử dụng chỉ thị phenolphtalein cho phép chuẩn độ trên

4) Tính pH tại điểm tương đương thứ hai

5) Tính VHCl 0,10M cần dùng để chuẩn độ 25,00 ml A đến pH = 6,00

Câu 3 Nitơ – photpho, Cacbon – silic (2,5 điểm)

Các kim loại nhóm IA như Li, Na, có hoạt tính hóa học cao Một số hợp chất của chúng có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

1 Viết các phương trình hóa học xảy ra khi đốt cháy từng kim loại Li, Na trong không khí

2 Hiện nay, một số hợp chất chứa kim loại kiềm là các vật liệu tiềm năng cho pin nhiên liệu

bởi khả năng lưu trữ hiđro cao, Li3N là một trong những hợp chất như vậy Một phân tử Li3N

có khả năng phản ứng với hai phân tử H2 qua hai phản ứng theo sơ đồ sau:

Li3N + H2 → A + B

A + H2 → C + B

Hoàn thành các phương trình hóa học và cho biết công thức phân tử các hợp chất A và B.

3 Một hợp chất khác với hàm lượng hiđro cao cũng thu hút nhiều sự quan tâm và nghiên cứu là

NH3BH3 Tuy nhiên, một nhược điểm của hợp chất này là chỉ bắt đầu giải phóng hiđro ở nhiệt

độ khá cao (khoảng 150oC), không thích hợp cho các phản ứng trong pin nhiên liệu Để khắc phục nhược điểm này, người ta cho NH3BH3 phản ứng với hợp chất B theo tỉ lệ mol 1 : 1, thu

được một mol H2 và một mol hợp chất mới D

Viết phương trình hóa học tạo thành D trong phản ứng trên Cho biết công thức cấu tạo của D và trạng thái lai hóa của các nguyên tử B, N trong hợp chất này.

Câu 4 Hiệu ứng cấu trúc (2,5 điểm)

1 Hãy sắp xếp các chất sau theo chiều tăng dần tính bazơ, giải thích ?

I II III IV V VI

2 So sánh nhiệt độ sôi của các chất sau , giải thích:

(A) (B) (C) (D) (E)

Câu 5 Cơ chế hữu cơ (2,5 điểm)

1 Enamin có thể được tạo thành khi cho anđehit hoặc xeton phản ứng với amin bậc hai có xúc tác axit Xiclohexanon phản ứng với piroliđin tạo ra enamin H theo sơ đồ sau:

O

N H

+

Đề xuất cơ chế giải thích quá trình tạo thành enamin H

2 Trình bày cơ chế của phản ứng sau

HO

HO

H+

t 0

O

Câu 6 Xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ (2,5 điểm)

1 Cho sơ đồ tổng hợp Jasmon (một chất thơm có trong tinh dầu hoa nhài) Hãy điền tác nhân

phản ứng hoặc điều kiện còn thiếu trong sơ đồ sau:

NH2

NO2

NO2

NO2

O2N

NH2

NH 2

CN

NH2 N

H2

NH2

CN

NO2

O2N

O

CH2CH2CHO O

CH2CH2CHCH2CH3 O

CH2CH2CH O

1 ?

2 ?

OH

CH2CH=CHCH2CH3 O

CH2C O

CH2CH=CHCH2CH3

O Br

CH2CH=CHCH2CH3 O

O OH

CH 2 CH=CHCH 2 CH 3

?

?

?

2 Hãy hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, giải thích sự hình thành X5 và X6:

o-Xilen Br2

to X1 NaI X2 Mg

(C8H6Br4) (C8H6Br2)

X3

(C8H6)

X4 (C16H12)

X7 (C16 H12)

X5

t o HCl

X6

(khong mat mau nuoc brom)

(C16H13Cl) ' - ,

-Câu 7 Tổng hợp hữu cơ (2,5 điểm)

1 Hợp chất A (C10H18O) được phân lập từ một loại tinh dầu ở Việt Nam A không làm

mất màu nước brom và dung dịch thuốc tím loãng, cũng không tác dụng với hiđro có xúc tác niken, nhưng lại tác dụng với axit clohiđric đậm đặc sinh ra

1-clo-4-(1-clo-1-metyletyl)-1-metylxiclohexan Hãy đề xuất cấu trúc của A.

2 Hợp chất B (C10H20O2 ) có trong một loại tinh dầu ở Nam Mỹ Từ B có thể tổng hợp được A bằng cách đun nóng với axit Viết công thức cấu tạo và gọi tên B.

3 Hợp chất B thường được điều chế từ C (2,6,6-trimetylbixiclo[3.1.1] hept-2-en) có

trong dầu thông Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình phản ứng và chỉ rõ các liên kết của

C bị đứt ra.

4 Trong cây long não có hợp chất D tên là 1,7,7-trimetylbixiclo[2.2.1]heptan-2-on (hay là campho) Viết sơ đồ các phản ứng tổng hợp D từ C và cho biết cơ chế của giai đoạn đầu.

Câu 8 Tổng hợp vô cơ (2,5 điểm)

Hòa tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu vào 17,5 gam dung dịch HNO3 50,4% thu dung dịch X và V lít (đktc) hỗn hợp khí B Cho 100ml dung dịch KOH 1M vào dung dịch X thu được kết tủa Y và dung dịch Z Lọc kết tủa Y nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu 3,2 gam chất rắn R Cô cạn dung dịch Z được rắn T, nung T đến khối lượng không đổi thu 8,21 gam rắn Các phản ứng xảy ra hoàn toàn

1 Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A

2 Tính C% mỗi chất tan trong X

3 Giả sử trong khí B gồm hai chất khí có tỉ lệ mol là 3:2, xác định hai chất khí và tính V

-Hết -Người ra đề: Lương Thị Hồng số đt: 0984354805

ĐÁP ÁN Câu 1 Nhiệt – cân bằng hóa học (2,5 điểm)

1 Đối với phản ứng đề hiđro hóa etan:

C2H6 (k) ƒ C2H4 (k) + H2 (k) (1)

có các số liệu sau: ΔGGo900K= 22,39 kJ.mol-1 và các giá trị entropy được ghi ở bảng dưới đây:

o 900K

a) Tính Kp của phản ứng (1) tại 900K

b) Tính ΔGHo900Kcủa phản ứng C

2H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k)

c) Tính Kp tại 600K của phản ứng (1), giả thiết trong khoảng nhiệt độ từ 600K đến 900K thì ΔGH vào

o

ΔGS không thay đổi

2 Ở 1396K và áp suất 1,0133.105 N.m-2, độ phân li của hơi nước thành hiđro và oxi là 0,567.10-4; độ phân li của cacbon đioxit thành cacbon oxit và oxi là 1,551.10-4 Hãy xác định thành phần hỗn hợp khí (ở trạng thái cân bằng) được tạo thành theo phản ứng:

CO + H2O ƒ H2 + CO2

từ hai thể tích như nhau của cacbon oxit và hơi nước ở điều kiện trên

Hướng dẫn giải:

Ý 1(1,5 điểm); Ý 2 (1,0 điểm)

1 a) Áp dụng công thức ΔGG =-RTlnKo p



0 p

ΔGG lnK

22390J/mol

-8,314(J/mol.K)900K= -2,99

 Kp = 5,03.10 -2 atm.

b) Áp dụng ΔGG 900K0 =ΔGH 900K0 -TΔGS0900K,

Đối với phản ứng:

C2H4 (k) + H2 (k) C2H6 (k) (2)

0

900K

2 6 2 4 2

900K C H C H H

Ta có: ΔGH0900K= 0

900K

900K

c) Kp tại 600K,

Áp dụng

0 900K

600K

K R 900 600 , thay K900K= 5,03.10-2 và ΔGH = 143890 J/mol.0

tìm được K 600K= 3,35.10 -6 atm.

2 Theo phương trình phản ứng: CO + H2O ƒ H2 + CO2, ta có hằng số cân bằng:

2 2

2

CO H p

CO H O

P P

K =

P P

(a) Giá trị hằng số cân bằng của phản ứng này có thể tính từ hằng số phân li của hơi nước và hằng số phân

li của cacbon đioxit:

2H2O ƒ 2H2 + O2

2 2 2

2

2

O H p,H O 2

H O

P P

P (b) 2CO2 ƒ 2CO + O2

2 2

2

2

O CO p,CO 2

CO

P P

P (c) Chia vế (b) cho (c), dễ dàng suy ra

2

2

p,H O p

p,CO

K

K = K (d)

* Xác định các hằng số cân bằng:

(i).K p H O, 2

Gọi độ phân li của hơi nước là 1 = 0,567.10-4;

2H2O ƒ 2H2 + O2 Ban đầu 2 0 0 (mol) Phân li 21 21 1

Cân bằng 2(1 - 1) 21 1

Tổng số mol hỗn hợp ở trạng thái cân bằng: 2 + 1

 2

1

H O

1

2(1-α )

1 H

1

2α

P =P

1 O

1

α

P =P 2+α (e) Thay (e) vào (a) với lưu ý 1= , sau vài phép biến đổi đơn giản, cuối cùng nhận được:1

1 2

3 p,H O

Pα

2 =

1, 0133.10 (0,567.10 )

2



= 0,923.10-8 (ii)K p,CO 2

Với cách tính hoàn toàn tương tự nhận được:

2

3 2 p,CO

Pα

2 =

1,0133.10 (1,551.10 )

2



=18,90.10-8 Thay các giá trị của K p,H O 2 và

2

p,CO

p = 0,221

* Xác định thành phần hỗn hợp khí theo Kp

Vì phản ứng tạo hỗn hợp khí xảy ra ở điều kiện thể tích không đổi nên nồng độ của các chất phản ứng có thể biểu diễn bằng bất kì đơn vị nào Trong trường hợp này, thuận tiện nhất là biểu diễn nồng độ bằng phần trăm thể tích Phần trăm thể tích ban đầu của CO và của H2O đều bằng 50% Gọi x

% là phần trăm thể tích của H2 và CO2 sinh ra ở trạng thái cân bằng, theo phản ứng: CO + H2O ƒ H2 +

CO2 ta có:

2

x

Câu 2 Dung dich điện li ( chuẩn độ, cân bằng dung dịch) (2,5 điểm)

Dung dịch A gồm Na2CO3 và NaOH 0,001M Cho L CO 2=3 10−2M

1) Tính C Na 2 CO 3 trong dung dịch A, biết rằng để trung hòa hoàn toàn 25,00 ml dung dịch A hết 81,25 ml HCl 0,10 M

2) Có thể dùng phenolphtalein làm chỉ thị để chuẩn độ nấc 1 không?

3) Đánh giá sai số khi sử dụng chỉ thị phenolphtalein cho phép chuẩn độ trên.

4) Tính pH tại điểm tương đương thứ hai

5) Tính VHCl 0,10M cần dùng để chuẩn độ 25,00 ml A đến pH = 6,00

Hướng dẫn: (Mỗi ý đúng được 0,5 điểm)

1) Đây là phép chuẩn độ hỗn hợp gồm bazơ mạnh và một đa bazơ bằng axit mạnh.

25.(2 C Na 2 CO 3 + 0,001) = 81,25 0,10 → C Na 2 CO 3 = 0,162 M

2) Vì nấc 1 là chuẩn độ hết lượng bazơ mạnh (OH-) và 1 nấc của đa bazơ CO32-, nên để đánh giá khả năng dùng chỉ thị phenolphtalein, cần xác định pHTĐ tại điểm tương đương 1: vì thành phần của hệ tại ĐTĐ 1 là HCO3- nên có thể đánh giá gần đúng pHTĐ1 = pH HCO

3

−=pK a1+pK a 2

thể chọn phenolphtalein làm chỉ thị chuẩn độ nấc 1 được

3) Để tính sai số khi sử dụng phenolphtalein, phải tính được VHCl tiêu thụ (Vc) để pHhệ = pTph = 8,0

Tại pH = 8,0 < pHTĐ = 8,34 → dư H+-, từ phản ứng chuẩn độ nấc 1:

H+ + OH- → H2O

CO32- + H+ → HCO3

-xác định được thành phần tại ĐTĐ 1 là hệ gồm H2CO3 và HCO3- việc tính Vc dựa vào cân bằng:

HCO3- + H2O H2CO3 + OH- Kb1= 10-7,65 với pH = 8,0 → Vc = 41,45 ml ; V TĐ1 = 40,75( tính được từ phương trình chuẩn độ nấc 1) thay vào công thức q = V c−V TĐ V TĐ .100 → q = 1,74 %. 4) Tại ĐTĐ 2 thành phần của hệ là H2CO3 C H 2CO 3=0,162 25 25+81 ,25=0,038> LCO 2 → pHTĐ2 chính là pH H 2 CO 3 có C = L CO 2=3 10−2M , dễ dàng tính được pHTĐ2 theo cân bằng phân li nấc 1 của H2CO3 sau khi so sánh các cân bằng xảy ra trong hệ: pHTĐ2 = 3,94 5) Tính VHCl theo sơ đồ

NaOH, Na2CO3 V1 +HCl pH TĐ1 = pK a 1+pK a 2 2 =8 , 34 NaCl, NaHCO3 pH = 6,00 + HCl V2

pHT Đ2 = 3,94 NaCl, H2CO3

pHT Đ2 = 3,94 < pH = 6,00 < pH TĐ1 =

pK a 1+pK a 2

hệ gồm H2CO3 và HCO3- → phần HCO3- bị trung hòa chính là lượng H2CO3 tạo thành → tính được % HCO3- bị trung hòa:

[H2CO 3] [HCO−3

]+[H2CO 3]=

h

K a 1+h=

10−6

10−6, 35+10−6=0 ,6913 Vậy VHCl cần dùng để chuẩn độ 25,00 ml hỗn hợp A đến pH = 6,00 là

VHCl = V1 + 0,6913 V2

Ở đây giá trị V1 và V2 dễ dàng tính được từ phản ứng chuẩn độ đến nấc 1 và nấc 2:

V1.CHCl = 25.(CỌH- + C CO 3 2− ) →V1 =

25(0,001+0.162)

V2 = 81,25 – 40,75 = 40,5 ml

Từ đó tính được VHCl = 68,75 ml

Câu 3 Nitơ – photpho, Cacbon – silic (2,5 điểm)

Các kim loại nhóm IA như Li, Na, có hoạt tính hóa học cao Một số hợp chất của chúng có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

1 Viết các phương trình hóa học xảy ra khi đốt cháy từng kim loại Li, Na trong không

khí

2 Hiện nay, một số hợp chất chứa kim loại kiềm là các vật liệu tiềm năng cho pin nhiên

liệu bởi khả năng lưu trữ hiđro cao, Li3N là một trong những hợp chất như vậy Một phân tử

Li3N có khả năng phản ứng với hai phân tử H2 qua hai phản ứng theo sơ đồ sau:

Li3N + H2 → A + B

A + H2 → C + B

Hoàn thành các phương trình hóa học và cho biết công thức phân tử các hợp chất A và B.

3 Một hợp chất khác với hàm lượng hiđro cao cũng thu hút nhiều sự quan tâm và

nghiên cứu là NH3BH3 Tuy nhiên, một nhược điểm của hợp chất này là chỉ bắt đầu giải phóng hiđro ở nhiệt độ khá cao (khoảng 150oC), không thích hợp cho các phản ứng trong pin nhiên liệu Để khắc phục nhược điểm này, người ta cho NH3BH3 phản ứng với hợp chất B theo tỉ lệ

mol 1 : 1, thu được một mol H2 và một mol hợp chất mới D

Viết phương trình hóa học tạo thành D trong phản ứng trên Cho biết công thức cấu tạo của D và trạng thái lai hóa của các nguyên tử B, N trong hợp chất này.

Hướng dẫn: Ý 1 (0,5 điểm); Ý 2(1,0 điểm); Ý 3 (1,0 điểm)

1) Các phương trình phản ứng xảy ra khi đốt cháy Li và Na trong không khí:

- Phản ứng của Li và Na với O2 :

4Li + O2

o

t

  2Li2O 2Na + O2

o

t

  Na2O2

Na + O2

o

t

- Phản ứng của Li và Na với N2:

6Li + N2

o

t

  2Li3N

6Na + N2

t

  2Na3N

Bên cạnh các phản ứng chủ yếu trên, trên thực tế còn xảy ra một số phản ứng sau:

- Phản ứng của Li, Na, Li2O, Na2O2, NaO2 với H2O

- Phản ứng của LiOH, NaOH, Na2O2, NaO2 với CO2

2) Hoàn thành các phản ứng trong sơ đồ:

Li3N + H2

o

t

  Li2NH + LiH

(A) (B)

Li2NH + H2

o

t

  LiNH2 + LiH (A) (C) (B)

3) Phương trình phản ứng tạo thành D:

LiH + NH3BH3

o

t

  LiNH2BH3 + H2

Công thức cấu tạo của hợp chất D:

Li

H

H H H

H

Các nguyên tử B và N đều ở trạng thái lai hóa sp3

Câu 4 Hiệu ứng cấu trúc (2,5 điểm)

1 Hãy sắp xếp các chất sau theo chiều tăng dần tính bazơ, giải thích ?

I II III IV V VI

2 So sánh nhiệt độ sôi của các chất sau , giải thích:

(A) (B) (C) (D) (E)

Hướng dẫn: Ý 1 (1,25 điểm); Ý 2(1,25 điểm)

1 Sắp xếp: I < VI < V < IV < III < II

Giải thích: Tính bazơ của N càng giảm khi có mặt các nhóm có hiệu ứng –C càng mạnh Hiệu

ứng –C của NO2 > CN

- Xiclopentadienyl chỉ có hiệu ứng –I –I làm giảm tính bazơ kém hơn –C

NH2

NO2

NO2

NO2

O2N

NH2

NH2

CN

NH2 N

H2

NH2

CN

NO2

O2N

- Các hợp chất I và VI đều có 2 nhóm NO2 ở vị trí meta so với nhóm NH2 gây ra hiệu ứng không gian làm cản trở sự liên hợp–C của nhóm NO2ở vị trí para nhiều hơn nhóm CN ở vị trí para Do đó hiệu ứng – C nhóm CN ở vị trí 4 > nhóm NO2 ở vị trí 4

2 Thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi: D< A < C < B < E.

E có nhiệt độ sôi cao nhất vì giữa các phân tử E có khả năng hình thành liên kết hidro liên phân tử B: Có mo men lưỡng cực lớn do có nguyên tử N có độ âm điện lớn, hút e mạnh làm tăng

mo men lưỡng cực C có nhiệt độ sôi tăng ít so với ben zen vì có nguyên tử S liên kết trong vòng làm tăng mo men lưỡng cực tăng nhẹ A phân tử không phân cực nhưng do khối lượng phân tử lớn hơn D D Có nguyên tử O vừa gây hiệu ứng liên hợp dương (+C), vừa gây hiệu ứng cảm ứng âm (-I), kết quả momen lưỡng cực nhỏ, đồng thời phân tử khối nhỏ hơn A.vì vậy nhiệt

độ sôi của D thấp nhất

Câu 5 Cơ chế hữu cơ (2,5 điểm)

1 Enamin có thể được tạo thành khi cho anđehit hoặc xeton phản ứng với amin bậc hai có xúc tác axit Xiclohexanon phản ứng với piroliđin tạo ra enamin H theo sơ đồ sau:

O

N H

+

Đề xuất cơ chế giải thích quá trình tạo thành enamin H

2 Trình bày cơ chế của phản ứng sau

HO

HO

H+

t 0

O

Hướng dẫn: Ý 1 (1,25 điểm); Ý 2(1,25 điểm)

1

+H+

HN HO N H2O N -H

H

H 2 O -H3 O+

N

H

2

H +

O

HO

HO

H2O

-H+ -H2O

Câu 6 Xác định cấu trúc hợp chất hữu cơ (2,5 điểm)

1 Cho sơ đồ tổng hợp Jasmon (một chất thơm có trong tinh dầu hoa nhài) Hãy điền tác nhân

phản ứng hoặc điều kiện còn thiếu trong sơ đồ sau:

O

CH2CH2CHO O

CH2CH2CHCH2CH3 O

CH2CH2CH O

1 ?

2 ?

OH

CH2CH=CHCH2CH3 O

CH2C O

CH2CH=CHCH2CH3

O Br

CH2CH=CHCH2CH3 O

O OH

CH2CH=CHCH2CH3 ?

?

?

2 2 Hãy hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, giải thích sự hình thành X5 và X6:

o-Xilen Br2

t o X1 NaI X2 Mg

(C8H6Br4) (C8H6Br2)

X3

(C8H6)

X4 (C16H12)

X7 (C16 H12)

X5

to HCl

X6

(khong mat mau nuoc brom)

(C16H13Cl) ' - ,

-Hướng dẫn: Ý 1 (1,5 điểm); Ý 2(1,0 điểm)

1

O

CH2CH2CHO O

CH2CH2CHCH2CH3 O

CH2CH2CH O

1 C2H5MgBr

2. H3O+

OH

CH2CH=CHCH2CH3

CH2C O

CH2CH=CHCH2CH3

O Br

CH2CH=CHCH2CH3 O

O OH

CH2CH=CHCH2CH3

NaNH2

CH2=CHCHO

H2SO4, to Br

H2SO4, to