Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương Vat li 11

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII ĐỀ THI MÔN HOÁ HỌC TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH HÀ GIANG ĐỀ THI ĐỀ XUẤT LỚP 11 (Đề có 03 trang, gồm 08 câu) Câu 1: Nhiệt – cân hóa học (2,5 điểm) 1.Ở 4530C đồng phân hoá cis - trans dimetyl xiclopropan phản ứng thuận nghịch bậc Thành phần phần trăm hỗn hợp phản ứng theo thêi gian thu sau: t (s) Dạng trans (%) 45 90 10,8 18,9 225 270 360 495 675 ∞ 37,7 41,8 49,3 56,5 62,7 70 Tính số cân số tốc độ phản ứng thuận nghịch Tính ∆G0 số cân K phản ứng NO + O3 NO2 + O2 Cho biết liệu sau: NO2 O2 NO O3 ∆Ght0 298 [kJ / mol ] 51,79 86,52 163,02 ∆H 0ht.298 [kJ/mol] 33,81 90,25 142,12 ∆Sht0 298 [J/kmol] 240,35 240,82 210,25 237,42 Độ lớn số cân hệ chủ yếu ∆H0 hay ∆S0 phản ứng? Giải thích Câu 2:Dung dich điện li (chuẩn độ, cân dung dịch)(2,5 điểm) Trong chanh có axit xitric HOOC–CH2 –C(OH)(COOH)–CH2–COOH (viết tắt H3Xit )  → H2Xit– + H+ H3Xit ¬ Ka1 = 10 – 3,13    → HXit 2– + H+ H2Xit– ¬ Ka2 = 10 – 4,76    → Xit 3– + H+ HXit 2– ¬ Ka3 = 10 – 6,4   Trộn 30 ml dung dịch NaOH 0,020 M với 20 ml dung dịch axit xitric 0,010 M Tính pH dung dịch thu ? Câu 3:Nitơ – photpho, Cacbon – silic (2,5 điểm) Viết phương trình phản ứng sau cho biết ứng dụng phản ứng: (a) PdCl2 + H2O + CO → (c) N2H4 + O2 → (b) Si + KOH + H2O → (d) Zn3P2 + H2O → Hỗn hợp X gồm kim loại R muối cacbonat (có tỉ lệ mol tương ứng 2:1) Hoà tan hoàn toàn 68,4 gam hỗn hợp X dung dịch HNO dư, thấy thoát hỗn hợp khí Y gồm NO (sản phẩm khử nhất) CO Hỗn hợp khí Y làm màu vừa đủ 420 mL dung dịch KMnO4 1M H2SO4 loãng Khí lại cho qua dung dịch Ca(OH)2 dư thấy xuất m gam kết tủa, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 16,8 gam (a) Viết phương trình phản ứng xảy dạng ion thu gọn (b) Xác định công thức muối cacbonat R tính thành phần % theo khối lượng chất hỗn hợp X Câu 4:Hiệu ứng cấu trúc (2,5 điểm) Hai hợp chất hữu đa chức A B có công thức phân tử C 5H6O4 đồng phân lập thể Cả A, B tính quang hoạt, A có nhiệt độ sôi thấp B A, B tác dụng với NaHCO3 giải phóng khí CO2 Khi hiđro hóa A hay B H với xúc tác Ni hỗn hợp X, gồm chất có công thức C 5H8O4 Có thể tách X thành hai dạng đối quang (a) Lập luận xác định cấu tạo A B (b) Viết công thức Fisher hai dạng đối quang X (c) Cho A tác dụng với Br2/CCl4 Viết chế phản ứng, viết công thức Newmen, công thức phối cảnh, công thức Fisher sản phẩm tạo thành Câu 5:Cơ chế hữu (2,5 điểm) Viết sơ đồ điều chế chất sau đây: a) 1,3,5 - tribrombenzen từ axetilen hóa chất cần thiết khác b) Axit m-toluic từ benzen hóa chất cần thiết khác Một hợp chất hữu (X) có đồng phân cis-trans Đốt cháy hoàn toàn 11,6 gam (X) thu 17,6 gam CO2 3,6 gam H2O a) Xác định công thức cấu tạo đồng phân (X), biết tỉ khối (X) He nhỏ 37,5 Gọi tên b) So sánh nhiệt độ nóng chảy đồng phân (X) Giải thích c) Trình bày chế phản ứng cho biết sản phẩm cuối phản ứng cộng Br với đồng phân (X) Câu 6:Xác định cấu trúc hợp chất hữu (2,5 điểm) Hợp chất thiên nhiên X chứa 66,67 % C; 6,67 % H lại O Biết phân tử khối X 180 X tác dụng với anhidrit axetic ( Ac 2O) cho A (C14H16O5), với HBr lạnh cho B (C10H11BrO2, gồm đồng phân cấu tạo B1, B2), với CH3I có mặt NaOH cho D (C11H13O3), với HI đun nóng cho CH3I, với O3 sau Zn/HCl cho E (C 8H8O3) E tác dụng với HI nóng cho CH3I, khử AgNO3/NH3 X, B, E tan dung dịch NaOH không tan dung dịch NaHCO A D không tan dung dịch NaOH dễ làm màu dung dịch KMnO4 loãng, dung dịch Br2 loãng a Xác định công thức phân tử nhóm chức có phân tử X b Xác định công thức cấu tạo X, A, B, D E biết E đồng phân có pKa thấp c Viết phương trình phản ứng xảy giải thích tạo thành B Câu 7:Tổng hợp hữu (2,5 điểm) Anetol có phân tử khối 148,2 hàm lượng nguyên tố: 81,04% C; 8,16% H; 10,8% O Hãy: Xác định công thức phân tử anetol Viết công thức cấu trúc anetol dựa vào các thông tin sau: - Anetol làm màu nước brom; - Anetol có hai đồng phân hình học; - Sự oxi hóa anetol tạo axit metoxibenzoic (M) và sự nitro hóa M cho axit metoxinitrobenzoic Viết phương trình của các phản ứng: (1) anetol với brom nước; (2) oxi hóa anetol thành axit metoxibenzoic; (3) nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic Viết tên anetol tất sản phẩm hữu nêu theo danh pháp IUPAC Vẽ cấu trúc hai đồng phân hình học anetol Câu 8:Tổng hợp vô (2,5 điểm) Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Au vào dung dịch HCl đậm đặc, dư thu V lít khí H (ở đktc) hỗn hợp A Cho từ từ dung dịch HNO đến dư vào hỗn hợp A đến chất rắn tan hoàn toàn, thu 4,48 lít (ở đktc) khí không màu hóa nâu không khí dung dịch B Lọc bỏ bã rắn hỗn hợp A cho toàn dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư điều kiện không khí, thu 13,5 gam kết tủa Mặt khác, cô cạn dung dịch B thu 83,25 gam muối khan Tính thành phần % khối lượng kim loại hỗn hợp X V HẾT Người đề (Ký, ghi rõ Họ tên - Điện thoại liên hệ) Vũ Thị Hồng – 0914.920.898 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HOÁ HỌC, LỚP:11 Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang điểm định Câ u Nội dung 1.Sự đồng phân hoá cis - trans dimetyl xiclopropan biểu diễn phương trình: Đồng phân cis = Đồng phân trans Gọi a phần trăm thời điểm đầu dạng cis; x phần trăm dạng trans thời điểm t, phần trăm dạng cis thời điểm t a - x Tốc độ phản ứng hình thành dạng trans là: dx = k t ( a - x ) - kn x dt trạng thái cân bằng, tốc độ phản ứng Do đó: kt ( a - x∞ ) = knx∞ với x∞ phần trăm đồng phân trans trạng thái cân Hằng số cân phản ứng bằng: x∞ Kcb = kt/kn = a − x ∞ Theo điều kiện đầu x∞ = 70% a, a - x∞ = 30% Vậy: Kcb = 70/30 = 2,33 Hằng số tốc độ phản ứng nghiên cứu tính theo phương trình x∞ k = kt + kn = t ln x − x ∞ hay ln x∞ - ln(x∞ - x ) = ( kt + kn ).t Xây dựng đồ thị phụ thuộc ln(x∞ - x ) vào t Độ dốc đưêng thẳng tính theo: tgα = - ( kt + kn ) = - 3,36.10 - Vậy: kt + kn = k = 3,36.10 - s - 2.Tính ∆G0 phản ứng: ∆GP0.U = ∆Ght0 ( NO2 ) + ∆Ght0 ( NO) − ∆Ght0 (O3 ) Thay số vào ta ∆G PU = -197,71 kJ ∆G0 = RTlnK, suy K = 10 −∆G / 2.303RT = 10 −197710 / 2.303.8.314.298 K = 5.1034 Để xét ảnh hưởng yếu tố nhiệt hay entropi, ta tính riêng rẽ đại lượng: Điể m 2,5 ∆H P0.U = ∆H ht0 ( NO2 ) + ∆H ht0 (O2 ) − ∆H ht0 ( NO ) − ∆H ht0 (O3 ) Thay số ta được: ∆H PU = −198,55 J / K ∆S PU = S ( NO2 ) + S (O2 ) − S ( NO ) − S (O3 ) Thay số ta được: ∆S PU = -2,5J/K Từ mối liên hệ số cân K với đại lượng ∆H0 ∆S0 ta có hệ thức 0 K = 10 +∆S / 2,303R 10 −∆H / 2,303RT K = 10-0,13.1034.8 Biến thiên entropi phản ứng nhỏ cấu trúc hình học phân tử chất phản ứng sản phẩm gần Vì động lực thúc đẩy phản ứng diễn mãnh liệt từ trái sang phải yếu tố nhiệt mặt lượng sản phẩm bền chất dầu 2,5 Nồng độ NaOH : 30 0,020 / 50 = 0,012 M Nồng độ H3Xit: 20 0,010 / 50 = 0,004 M = 1/3 CNaOH Phản ứng : NaOH + H3Xit → Na 3Xit + H2O 0,012 0,004 0,004  → H+ + OH– Cân : H2O ¬ KW = 10 – 14   −1  → HXit 2– Xit 3– + H+ ¬ K a = 106,4   −1  → H2Xit– HXit 2– + H+ ¬ K a = 104,76   −1  → H3Xit H2Xit– + H+ ¬ K a = 103,13   Vì giá trị Ka xấp xỉ , đo tính gần theo cân Điều kiện proton với mức không Xit 3– , H2O h=[H+] =[OH–] – [HXit 2–] – [H2Xit–] – [H3Xit] → h= KW h – [ Xit 3– Ka1.Ka2 h + Ka1.h + 3h3 ] Ka1.Ka2 Ka3 Vì môi trường baz ( dung dịch Xit thiết h nhiệt độ nóng chảy axit maleic Giải thích: Đồng phân trans cấu trúc mạng tinh thể chặt chẽ đồng phân cis nên nhiệt độ nóng chảy cao c) Cơ chế phản ứng: - Đồng phân cis: tạo hỗn hợp raxemic H H COOH COOH H Br + H δ+ δ− +Br - Br COOH +Br− COOH COOH H Br Br H COOH COOH Br H H Br H COOH H Br + H COOH Br Br COOH H +Br− COOH Br COOH COOH H H COOH Br COOH H - Đồng phân trans: tạo sản phẩm (đồng H phân meso) COOH H Br + δ+ δ− +Br - Br COOH +Br− HOOC H H COOH HOOC H Br Br + H COOH COOH +Br − H COOH Br H H COOH H COOH COOH H Br + H COOH Br H COOH Br Br + H H COOH Br Br COOH a - - -X C10H1203( π+ ν=5) + Ac2O → A (π+ ν =7) nên X chứa –OH X + HBr lạnh → B C10H11BrO2 nên X có 1- OH ancol phản ứng, B tan dd NaOH, ko tan NaHCO3 → B có 1- OH phenol→ X có 1-OH phenol, 1-OH ancol Mặt khác X + CH3I/ NaOH tạo D C11H14O3, ko tan NaOH → X có 1-OH phenol phản ứng X + HI đun nóng→ CH3I nên X có –O-C ete X phản ứng O3, sau Zn, HCl thu E C8H8O3, E tan NaOH, khử Ag+/NH3, phản ưng HI nên E chứa,- CH=O, C-O ete, X chứa C=C Dạng E A, D ko tan NaOH làm màu KMnO loãng, Br2 loãng nên A chứa -C=C- hở Vây X chứa 2-OH, CH3O-; CH=CH b Công thức E thỏa mãn 2,5 c Viết phương trình Giải thích tạo thành B 1.Xác định công thức phân tử: C = (81,04/12,00) = 6,75 ; H = (8,16/1,01) = 8,08 ; O = (10,8/16,0 = 0,675 C = 6,75/0,675 = 10 ; H = (8,08/0,675 ) = 12 ; O= C10H12O 2.Viết công thức cấu trúc anetol: Anetol làm màu nước brôm nên có liên kết đôi; tồn dạng hai đồng phân hình học (liên kết đôi, π) oxi hóa cho axit nên có liên kết đôi mạch nhánh; cho sản phẩm sau nitro hóa nên nhóm metoxi vị trí (COOH- nhóm loại 2, metoxi nhóm loại 1) Đó axit 4-metoxi-3-nitrobenzoic Vậy anetol là: H3C O CH CH CH3 3.Các phương trình phản ứng: (1) anetol với brom nước: H 3C O CH CH CH3 Br2/H2O CH3 Br CH CH OH CH3 Br CH CH Br + (2) H3CO H3CO (2) oxi hóa anetol thành axit metoxibenzoic: + o H3C O CH CH CH3 KMnO4/H3O , t H3CO COOH + CH3COOH (3) (3) nitro hóa M thành axit metoxinitrobenzoic: H3CO COOH HNO3/H2SO4 O2N H3CO COOH (4) Tên anetol tất sản phẩm hữu nêu theo danh pháp IUPAC: (2) 2-Brom-1-(4-metoxiphenyl)-1-propanol; (3) Axit 4-metoxibenzoic; (4) Axit 4-metoxi-3-nitrobenzoic; 4.Hai đồng phân hình học anetol: 2,5 H3CO H3CO H H CH3 (E) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen (E)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen + H CH3 H (Z) -1-metoxi-4-(1-propenyl)benzen; (Z)-1-(4-metoxiphenyl)-1-propen Hỗn hợp A gồm AlCl3, FeCl2, HCl Au Dung dịch B gồm AlCl3, FeCl3, AuCl3 Gọi x, y, z số mol Al, Fe, Au (1) 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2) Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (3) 3Fe2+ + NO 3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O (4) Au + 3HCl + HNO3 → AuCl3 + NO + 2H2O Hoặc: (4) Au + 4HCl + HNO3 → HAuCl4 + NO + 2H2O (5) H+ + OH− → H2O (6) Fe2+ + 2OH− → Fe(OH)2 (7) Al3+ + 4OH− → [Al(OH)4]− Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: y + 3z = 3n NO = 0,6 mol Cho AlCl3, FeCl2, HCl tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Fe(OH) 2, ta có: 90y =13,5 gam Khối lượng muối dung dịch B: 133,5x + 162,5y + 303,5z = 83,25 gam Giải ta được: x = 0,1 mol, y = 0,15 mol, z = 0,15 mol ⇒ mx = 40,65 gam Vậy % mAl = 6,64%, %mFe = 20,66%, %mAu = 72,69% n H2 = 0,3 mol ⇒ VH = 6,72 lít 2,5