đỀ THI HỌC SINH GIỎI Hoa 11 NAM DINH

2.Viết các quá trình xảy ra tại các điện cực và phản ứng chung của quá trình khi tiến hànhđiện phân các dung dịch sau với điện cực trơ: Do đó, nửa pin I là cực âm, nửa pin II là cực dươn

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

LÊ HỒNG PHONG-NAM ĐỊNH

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC MỞ RỘNG

NĂM HỌC 2014- 2015 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 11

Thời gian làm bài 180 phút

Bài 1: Tốc độ phản ứng:

Cho phản ứng: A → B + C

Phản ứng trên bậc 1 và có hằng số tốc độ tại 288K và 325K lần lượt là 2 10-2 s-1và 0,38 s-1

1 Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng

2 Tính thời gian cần thiết để phản ứng hoàn thành được 0,1%; 50%; 75% ở 303K.

Hướng dẫn chấm:

Thí sinh làm hoàn chỉnh bài 1 được 2 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1 điểm Tính đúng mỗi ý K 303 ; t 1 ; t 2 ; t 3 được 0,25 điểm.

1 Sự phụ thuộc của hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ được biểu thị bởi phương trình:

1 1

1 2 576 , 4

) (

T T

T T

2 1

lgK .4,576T T K

T −T (3)

Thay các giá trị đã cho vào (3) ta được:

E= 2

0,38

lg 4,576.288.325 2.10

1 2 576 , 4

) (

T T

T T

Bài 2: Dung dịch điện ly:

1.Có hai dung dịch A chứa H2C2O4 0,1M và dung dịch B chứa Na2C2O4 0,1M Tính pH vànồng độ ion C2O42- có trong dung dịch A và B.

2.Thêm Fe(NO3)3 (tinh thể) vào dung dịch A và dung dịch B để đạt nồng độ (ban đầu) là

1,0.10-4M Giả thiết thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể Hãy cho biết có xuất hiện kếttủa Fe(OH)3 không? Chứng minh?

3.Tính phần mol của phức Fe(C2O4)33- trong dung dịch A

Cho các giá trị hằng số tạo thành tổng hợp của phức Fe3+ với C2O42- là β1 = 1,0.108; β2 =2,0.1014; β3 = 3,0.1018; KW = 10-14

Hằng số phân ly axit của H2C2O4 là Ka1 = 0,05; Ka2 = 5.10-5

Tích số tan của Fe(OH)3 Ks = 2,5.10-39.

Hướng dẫn chấm:

Thí sinh làm hoàn chỉnh bài 2 được 2 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1 điểm Tính đúng pH và nồng độ ion C 2 O 4 2- của mỗi dung dịch được 0,4 điểm x 2 = 0,8 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,8 điểm Tính đúng mỗi dung dịch được 0,4 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 3 được 0,4 điểm.

1.Tính pH và nồng độ ion C 2 O 4 2- có trong dung dịch A

Mà [OH-]A = 2.10-13M ⇒ [Fe3+].[OH-]3 = 9,1.10-49 < Ks

⇒ không có kết tủa Fe(OH)3 ở dung dịch A

Mà [OH-]A = 4,5.10-6M ⇒ [Fe3+].[OH-]3 = 3,0.10-36 > Ks = 2,5.10-39

⇒ có kết tủa Fe(OH)3 ở dung dịch B

3.Phần mol của phức Fe(C 2 O 4 ) 3 3- trong dung dịch A.

Phần mol của Fe(C2O4)33- được tính như sau:

Vậy phần mol của Fe(C2O4)33- bằng 0,43

Bài 3: Pin điện:

1.Người ta tiến hành thiết lập một pin sau:

Nửa pin I: gồm một điện cực Ag được phủ AgCl nhúng vào dung dịch KCl bão hòa.

KCl bão hòa

a.Xác định các điện cực, phản ứng tại các điện cực và phản ứng chung trong pin.

của phản ứng chung trong pin tại 250C Giả thiết ∆H0, ∆S0 không đổi trong khoảng nhiệt độtrên

Cho pKs (AgCl) = 10; pKs(Hg2Cl2) = 17,88; E0 của Ag+/Ag = 0,800V và Hg2+

2/Hg =0,792V

2.Viết các quá trình xảy ra tại các điện cực và phản ứng chung của quá trình khi tiến hành

điện phân các dung dịch sau với điện cực trơ:

Do đó, nửa pin I là cực âm, nửa pin II là cực dương

Cấu tạo của pin:

(-) Ag, AgCl | KCl bão hòa | Hg2Cl2, Hg (Pt) (+)Phản ứng trong pin:

Cực (-): Ag + Cl-  AgCl + eCực (+): Hg2Cl2 + 2e  2Hg + 2Cl-

Phản ứng chung: 2Cu2+ + 2H2O → 2Cu + O2 + 4H+

Bài 4: Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp:

1.Hòa tan 9,13 gam một mẫu kali iođua vào 100 gam nước nóng Thêm 13,96 gam I2 vào

dung dịch, khuấy đều đến khi thu được dung dịch đồng nhất A Cô đặc dung dịch A rồi hạ nhiệt

độ xuống 2oC thấy xuất hiện tinh thể B Tinh thể B có màu nâu sẫm Lọc lấy phần tinh thể B, rửa sạch rồi làm khô Hòa tan 0,950 gam B vào nước thu được dung dịch X Chuẩn độ toàn bộ lượng dung dịch X cần 21,7 ml dung dịch Na2S2O3 0,2M (có mặt hồ tinh bột) Xác định công

thức hợp chất B

Cho nguyên tử khối K: 39,10; I: 126,90; Cl: 35,45; O: 16,00; N: 14,01; C: 12,01; H: 1,01

2.Từ KI, KCl, Cl2, I2 và nước hãy viết phương trình điều chế ICl.

3.Viết các phương trình phản ứng sau:

Hướng dẫn chấm:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,25 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 3 được 0,75 điểm Mỗi phương trình đúng 0,25 điểm x 3 = 0,75 điểm.

1.Ta có: nKI = 0,055 mol và nI2 = 0,055 mol ⇒ KI và I2 phản ứng với nhau theo tỉ lệ 1 : 1theo phương trình:

KI + I2 → KI3

Phản ứng chuẩn độ: I3- + 2S2O32- → S4O62- + 3I-

Ta có số mol của S2O32- là 4,34.10-3 mol ⇒ số mol I3- là 2,17.10-3-mol

Vậy khối lượng KI3 trong dung dịch được chuẩn độ là 0,911 gam

Trong khi đó, khối lượng muối B hòa tan vào nước là 0,950 gam ⇒ Trong B có thành phầnnước (B là tinh thể hiđrat)

Khối lượng nước trong tinh thể B là 0,950 – 0,911 = 0,039 gam

⇒ nnước = 2,17.10-3- mol ⇒ tỉ lệ nKI3 : nH2O = 1 : 1 ⇒ công thức muối B là KI3.H2O

2.Từ KI, KCl, Cl2, I2 và nước Viết phương trình điều chế

KI + Cl2 + nH2O → KICl2.nH2O

2KICl2.nH2O (đun nóng) → KCl + ICl + nH2O

3.Phương trình:

3Mn2O3 + CO → 2Mn3O4 + CO2

4CN- + 2Cu2+ → 2CuCN + (CN)2

Cr2O3 + 6Fe(CN)63- + 10 OH- → 2CrO42- + 6 Fe(CN)64- + 5H2O

Bài 5: Cơ chế phản ứng, sơ đồ phản ứng, đồng phân, danh pháp:

1.Trình bày cơ chế các phản ứng sau:

a.

b.

2.Cho sơ đồ phản ứng sau:

a.Cho biết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D, F.

b.Cho biết F có thể có tất cả bao nhiêu đồng phân cấu hình?

c.Trong số các đồng phân cấu hình của F, hãy viết công thức cấu hình một đồng phân và

biểu diễn cấu dạng của đồng phân đó

Làm đúng ý 1b được 0,25 điểm Làm đúng ý 1c được 0,25 điểm.

Sơ đồ phản ứng:

b.Số đồng phân cấu hình có thể có của F là 25 = 32 đồng phân.

Bài 6: Tổng hợp hữu cơ, so sánh tính axit – bazo, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy: 1.Axit squaric có công thức phân tử C4H2O4 Ở điều kiện thường axit squaric ở trạng tháitinh thể màu trắng, tan tốt trong nước Axit squaric là axit tương đối mạnh so với các axit hữu

cơ thường gặp (CH3COOH có pKa = 4,76) Hằng số phân ly axit của axit squaric là pKa1 = 1,5

và pKa2 = 3,4 Trong ion squarat C4O42- độ dài các liên kết CC bằng nhau (1,47 Ao), các liên kết

3.Viết sơ đồ tổng hợp các hợp chất hữu cơ sau từ các hợp chất hữu cơ có 2 cacbon trở

xuống, benzen, toluen và các chất vô cơ cần thiết:

4.Các hợp chất hữu cơ có mạch liên hợp phân cực thường mang màu.

a.Azulen là hiđrocacbon thơm không chứa vòng benzen, có màu xanh da trời Naphtalen

cũng là hiđrocacbon thơm và là đồng phân của azulen Giải thích tại sao azulen có màu trongkhi đó naphtalen lại không có màu

Hướng dẫn chấm:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 0,5 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,25 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 3 được 0,5 điểm Điểu chế được mỗi chất được 0,25 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 4 được 0,5 điểm Giải thích được mỗi ý được 0,25 điểm.

1.Axit squaric là axit 2 nấc mà có 2 nguyên tử H ⇒ cả 2 nguyên tử H đều là H axit

Trong phân tử ion squarat C4O42- độ dài các liên kết CC bằng nhau (1,47 Ao), các liên kết

CO bằng nhau (1,26 Ao) Suy ra trong ion có sự giải tỏa electron mạnh Hơn nữa, chính sự giảitỏa e này làm anion sinh ra bền dẫn đến tính axit tăng lên Anion squarat là một hệ thơm bềnvững Vậy cấu trúc của ion squarat là

Công thức cấu tạo axit squaric:

Giá trị pKa2 của axit maleic lớn hơn axit fumaric do anion có liên kết H nội phân tử làm Hkhó tách ra Hơn nữa axit maleic sau khi phân ly nấc 2, hai nhóm mang điện âm gần nhau, tăngsức đẩy làm anion kém bền, dẫn đến làm giảm tính axit.

3.Điều chế:

a.

b.

c.Naphtalen là hệ liên hợp nhưng các liên kết π ít phân cực nên không có màu Trong khi

đó azulen phân cực để tạo thành 2 vòng thơm bền vững hơn Phân tử azulen tạo thành hệ liênhợp phân cực nên có màu

Khi cho azulen vào dung dịch H2SO4 thì H+ sẽ cộng vào vòng 5 cạnh làm mất hệ liên hợpkhép kín và mất tính phân cực của hệ nên azulen bị mất màu

Bài 7: Nhận biết – tách chất – xác định công thức phân tử:

1.Hợp chất hữu cơ X là một hormon trong cơ thể con người X tham gia vào một số quá

trình của cơ thể như điều hòa huyết áp, X là một dẫn xuất của axit heptanoic Trong phân tử X

không chứa nguyên tử cacbon bậc IV Kết quả đo phổ khối lượng cho biết phân tử khối của X là 354u Để xác định cấu tạo của X, người ta tiến hành các thí nghiệm sau:

Hợp chất X không phản ứng với phenylhiđrazin để tạo kết tủa Thực hiện phản ứng ozon phân oxi hóa X thu được 3 hợp chất hữu cơ A, B và C

Hợp chất A không quang hoạt và có công thức phân tử C5H8O4 Đun nóng A thu được anhiđrit axit vòng D

Hợp chất B thu được từ phản ứng ozon phân ở trên là một hỗn hợp raxemic Hợp chất B có

thể thu được khi cho hexanal phản ứng với HCN rồi thủy phân sản phẩm trong dung dịch axit

Oxi hóa C (C8H12O6) bằng CrO3 thu được hợp chất hữu cơ Y Thực hiện phản ứng khử C

bằng LiAlH4 thu được chất G Để chuyển hóa 1 mol C thành dẫn xuất axetyl F cần 2 mol axetyl

clorua

Xác định công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, G, F.

2.Có các lọ mất nhãn đựng chất lỏng và dung dịch riêng biệt sau đây: CH3OH; C2H5OH;

CH3CHO; CH3CH2CHO; CH3COOH; glixerol Trình bày phương pháp nhận biết các dung dịch,chất lỏng trên

Hướng dẫn chấm:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1,5 điểm

Xác định được công thức của A được 0,25 điểm, công thức B và D được 0,25 điểm, công thức C được 0,5 điểm, công thức G, F, X được 0,5 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,5 điểm

1.Vì hợp chất A không quang hoạt và có công thức phân tử C5H8O4 Đun nóng A thu được anhiđrit axit vòng D Công thức cấu tạo của A là:

Công thức cấu tạo của D là:

Để chuyển hóa 1 mol C thành dẫn xuất axetyl F cần 2 mol axetyl clorua do vậy C có 2 nhóm chức ancol Thực hiện phản ứng khử C bằng LiAlH4 thu được chất G suy ra C có chức

nhóm C=O

Y có cấu trúc mạch cacbon và vị trí các nhóm chức giống C

Công thức cấu tạo của C là

Hợp chất G là

và F là Công thức cấu tạo của B là

Suy ra công thức cấu tạo của X là

hoặc

Mà X là một dẫn xuất của axit heptanoic.

Vậy công thức của X là:

2.Nhận biết các dung dịch: CH3OH; C2H5OH; CH3CHO; CH3CH2CHO; CH3COOH;glixerol

-Quỳ tím: nhận ra được CH3COOH

-Dung dịch AgNO3/NH3: nhận ra được CH3CHO và CH3CH2CHO

- Dùng I2/NaOH để phân biệt CH3CHO và CH3CH2CHO

- Dùng Cu(OH)2 để nhận ra glixerol

- Dùng I2/NaOH đun nóng để nhận biết C2H5OH và CH3OH

Bài 8: Bài tập tổng hợp kiến thức hữu cơ:

Tretinoin (A) là một tecpenoit được sử dụng rộng rãi để điều trị mụn trứng cá A có công

thức cấu hình như sau:

1.Xác định cấu hình của A

2.Để tổng hợp tretinoin từ xitral – a và axeton người ta tiến hành qua các giai đoạn như

sau:

Thực hiện phản ứng ngưng tụ giữa xitral – a với axeton thu được pseuđoionon (B) Xử lý B

với dung dịch H2SO4 loãng thu được hỗn hợp C, D và E Các chất B, C, D , E cùng có công thức

phân tử C13H20O Chất C, D và E đều chứa vòng 6 cạnh, C và D có một nguyên tử cacbon bất đối còn E không có đồng phân quang học.

Ngưng tụ E với CH3CN (xúc tác C4H9Li) thu được hợp chất F (C15H21N) Tiến hành khử F bằng DiBAlH thu được hợp chất G (C15H22O) Ngưng tụ G với hợp chất anhđrit β- metylglutaconic thu được H (C21H26O3) Thủy phân H thu được K (C21H28O4) Đun nóng K với

quinolin có mặt Cu để thực hiện phản ứng đecacboxyl hóa thu được L (C20H28O2) Đun nóng L

với I2 thu được A

Cho biết: Công thức của các chất như sau:

DiBAlH là điisobutyl nhôm hiđrua: (i-Bu2AlH)2

trên đều là các sản phẩm chính

Hướng dẫn chấm:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 0,25 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 1,75 điểm Làm ý 2a được 1,25 điểm.

Làm ý 2b được 0,5 điểm Mỗi cơ chế được 0,25 điểm.

1.Cấu hình của A: tất cả các liên kết đôi đều có cấu hình E.

2.Tổng hợp A:

b.Cơ chế phản ứng từ B tạo ra C, D, E:

Cơ chế phản ứng từ E tạo ra F:

Bài 9: Cân bằng hóa học:

Cho cân bằng hóa học: CH3OH(k) + H2O(k) 3H2(k) + CO2(k)

Entanpi và năng lượng tự do Gibbs tại 374K có giá trị ∆H0

374K = + 53kJ/mol và ∆G0

374K =-17 kJ/mol.K

Cho vào bình phản ứng 1 mol metanol và 1 mol nước có mặt chất xúc tác Duy trì nhiệt độ

và áp suất trong bình không đổi là 374K và 105Pa

1.Tính hằng số cân bằng của phản ứng tại nhiệt độ 374K.

2.Khi hệ đạt trạng thái cân bằng, tính phần trăm lượng metanol đã chuyển hóa thành H2

3.Ở một thí nghiệm khác, cho vào bình phản ứng 1 mol metanol, 1 mol nước và 20 mol N2

có mặt chất xúc tác Duy trì nhiệt độ và áp suất trong bình không đổi (374K và 105Pa) Tínhphần trăm lượng metanol đã chuyển hóa thành H2

Hướng dẫn chấm:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 0,5 điểm

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,75 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 3 được 0,75 điểm.

RT

−∆

⇒ K = 2,37.102.2.Xét cân bằng: CH3OH(k) + H2O(k) 3H2(k) + CO2(k)

[ ] 1 – x 1 – x 3x xTổng số mol khí trong bình ở TTCB là (2 + 2x)

2.Thực hiện phản ứng A với các chất theo phương trình như sau:

Làm hoàn chỉnh ý 1 được 1,25 điểm Trả lời mỗi ý được 0,25 điểm.

Làm hoàn chỉnh ý 2 được 0,75 điểm Viết đúng mỗi phương trình được 0,25 điểm.

Công thức phân tử của A: Fe(CO)5

Trong A, nguyên tử Fe lai hóa dsp3 Phân tử A có hình dạng lưỡng tháp tam giác A là hợp