SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT GIẢI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH CẦM TAY NĂM HỌC 2011-2012 Câu (2,0 điểm) Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp A gồm Al Fe xOy thu hỗn hợp chất rắn B Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu dung dịch C, phần không tan D 0,672 lít H2 Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch C đến thu lượng kết tủa lớn lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi 5,1 gam chất rắn Phần không tan D cho tác dụng với dung dịch H 2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu dung dịch E chứa muối sắt 2,688 lít khí SO2 a Xác định cơng thức phân tử oxit sắt b Tính giá trị m (Cho: Hiệu suất phản ứng đạt 100% khí đo đktc) Câu (2,0 điểm) Ở nhiệt độ xác định áp suất hệ 1,0 atm độ phân li N2O4 thành NO2 11% a Tính số cân Kp phản ứng (theo atm theo Pa) b Độ phân li thay đổi áp suất chung hệ giảm từ 1,0 atm xuống 0,8 atm? Từ cho biết ảnh hưởng áp suất tới cân hệ? Câu 3(2,0 điểm) A dung dịch CH3COOH 0,2M, B dung dịch NaOH 0,2M C dung dịch CH 3COONa 0,2 M a Tính pH dung dịch A, B b Tính pH dung dịch thu trộn A với B theo tỉ lệ thể tích c Tính pH dung dịch thu trộn A với C theo tỉ lệ thể tích Cho: Ka (CH3COOH ) =1,8.10-5 Câu (2,0 điểm) Hợp chất A có cơng thức MXx M chiếm 46,67% khối lượng; M kim loại, X phi kim chu kì Trong hạt nhân M có tổng số hạt nơtron trừ tổng số hạt proton 4, hạt nhân X có tổng số hạt nơtron tổng số hạt proton Tổng số proton MXx 58 a Xác định tên, số khối M, X b Viết cấu hình electron nguyên tử M, X Câu (2,0 điểm) A chất độc hóa học sử dụng chiến tranh Việt Nam Trong A có chứa nguyên tố C, H, O nguyên tố X Kết phân tích cho thấy A chứa hàm lượng % C, H, O theo khối lượng 44, 72%; 1,24%; 9,94% lại hàm lượng X Trong phân tử A chứa nguyên tử oxi số nguyên tử X gấp lần số nguyên tử oxi a Hãy tìm cơng thức đơn giản công thức phân tử A b Viết công thức cấu tạo A biết A có cấu tạo đối xứng chứa vòng benzen (A bền nhiệt, axit, bazơ A có tâm đối xứng) Câu (2,0 điểm) Cho m gam este X chức tạo axit hữu đơn chức ancol đơn chức tác dụng hết với dung dịch NaOH Sau phản ứng cho toàn lượng ancol thu qua bình đựng Na dư thu khí Y khử gam Fe2O3 nhiệt độ cao tạo Fe bình đựng Na khối lượng tăng m thêm 3,1 gam Mặt khác gam X làm màu vừa hết gam Br CCl4 thu sản phẩm chứa 61,54% brom theo khối lượng a Xác định giá trị m b Xác định công thức phân tử, viết cơng thức cấu tạo có X Câu (2,0 điểm) Dung dịch X có chất tan muối M(NO 3)2 Người ta dùng 200 ml dung dịch K 3PO4 vừa đủ để phản ứng với 200 ml dung dịch X, thu kết tủa M 3(PO4)2 dung dịch Y Khối lượng kết tủa (đã sấy khô) khác khối lượng M(NO3)2 ban đầu 6,825 gam Điện phân 400 ml dung dịch X dòng điện chiều với I =2,000 ampe tới khối lượng catot khơng tăng thêm dừng, dung dịch Z Giả sử điện phân có hiệu suất 100% a Hãy tìm nồng độ ion dung dịch X, dung dịch Y, dung dịch Z Cho biết gần phải chấp nhận tính nồng độ dung dịch Y, dung dịch Z b Tính thời gian (theo giây) điện phân c Tính thể tích khí thu 27,30C, atm điện phân SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT GIẢI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH CẦM TAY NĂM HỌC 2011-2012 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC MƠN HỐ HỌC Câu (2,0 điểm) Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp A gồm Al Fe xOy thu hỗn hợp chất rắn B Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu dung dịch C, phần khơng tan D 0,672 lít H2 Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch C đến thu lượng kết tủa lớn lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi 5,1 gam chất rắn Phần không tan D cho tác dụng với dung dịch H 2SO4 đặc, nóng Sau phản ứng thu dung dịch E chứa muối sắt 2,688 lít khí SO2 a Xác định cơng thức phân tử oxit sắt b Tính giá trị m (Cho: Hiệu suất phản ứng đạt 100% khí đo đktc) Hướng dẫn chấm a (1,5 điểm) Phản ứng nhiệt Al: 2yAl + 3FexOy (1) → yAl2O3 + 3xFe Vì chất rắn sau phản ứng: B + dung dịch NaOH có H tạo nên B có Al dư B gồm: Al2O3: a mol , Fe: b mol Al : c mol dư B + dung dịch NaOH: Al2O3 + 2NaOH + H2O (2) → 2Na[Al(OH)4] mol a 2a 2Al + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑ (3) 0,672 mol 0,02 0,02 = 0,03 22,4 Theo (3): nAl dư= c = 0,02 mol (I) Dung dịch C thu gồm: NaOH dư, Na[Al(OH)4]: 2a+ 0,02 mol tác dụng với dung dịch HCl NaOH + HCl (4) → NaCl + H2O Na[Al(OH)4] + HCl (5) → NaCl + Al(OH)3 ↓ + H2O mol 2a + 0,02 2a + 0,02 Theo (5): nAl(OH)3 = 2a + 0,02 mol nung: t0 Al(OH)3 → Al2O3 + H2O (6) mol 2a + 0,02 a + 0,01 5,1 Theo (6) nAl2O3 = a + 0,01 = = 0,05 mol (II) 102 Phần không tan D: Fe + dung dịch H 2SO4 đặc, nóng sau phản ứng thu muối Fe nên có trường hợp: - TH1: Tạo muối sắt (III): 2Fe + 6H2SO4 (7) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O 2,688 mol 0,08 = 0,12 22,4 Theo (7): nFe= b= 0,08 mol (III) Từ (I, II, III) có a= 0,04; b= 0,08; c=0,02 mol nFe x 0,08 x = = = Theo (1): → → oxit Fe2O3 nAl O3 y 0,04 y - TH2: Tạo muối sắt (II) (2 phương trình gộp 1) Fe + 2H2SO4 (8) → FeSO4 + SO2↑ + 2H2O mol 0,12 0,12 Theo (8): nFe = b = 0,12 mol (IV) Từ (I,II, IV) có: a= 0,04; b= 0,12; c= 0,02 mol nFe x 0,12 x = = Theo (1): → = → oxit FeO nAl O3 y 0,04 y b.(0,5 điểm) -TH1: m = mAl2O3 + mFe + mAl dư = 0,04.102 + 0,08.56 + 0,02.27 = 9,1 gam - TH2: m=mAl2O3 + mFe + mAl dư = 0,04.102 + 0,12.56 + 0,02.27 = 11,34 gam Biểu điểm: a Tìm cơng thức oxit sắt: 0,75 điểm b Tìm m ứng với cơng thức: 0,25 điểm (Chú ý: Nếu học sinh viết phương trình hóa học Al, Al 2O3 với NaOH tạo NaAlO2 chấp nhận NaAlO2 với axit cũ không cho điểm tối đa câu dạng NaAlO2 tồn trạng thái nóng chảy) Câu (2,0 điểm) Ở nhiệt độ xác định áp suất hệ 1,0 atm độ phân li N2O4 thành NO2 11% a Tính số cân Kp phản ứng (theo atm theo Pa) b Độ phân li thay đổi áp suất chung hệ giảm từ 1,0 atm xuống 0,8 atm? Từ cho biết ảnh hưởng áp suất tới cân hệ? Hướng dẫn chấm a (1,5 điểm) Xét cân bằng: N2O4 (k) 2NO2 (k) ; Kp Ban đầu mol mol Phản ứng α mol 2α mol Cân (1- α) mol 2α mol Tổng số mol hệ lúc cân bằng= 1-α + 2α = + α (mol) nN O4 nNO2 2α 1−α P = P = P (với P áp suất hệ) P ; PNO2 = Ta có: PN2O4 = n hecanbang n hecanbang 1+ α 1+ α Hằng số cân Kp = PNO PN 2O4 = 4α P 1−α (1) Thay số: α = 11% = 0,11 P = 1,0 atm vào (1) Kp ≈ 0,049 atm Theo Pa: Kp= 0,049 1,013.105 = 4963,7 Pa Kp 0,049 b (0,5 điểm) Từ (1) có: (1-α2) Kp = 4α2.P rút độ phân li α = = ≈ 0,123 hay K p + 4P 0,049 + 4.0,8 12,3% Vậy giảm áp suất độ phân li tăng tức tăng áp suất cân chuyển dịch theo chiều nghịch (tạo N2O4) giảm áp suất cân chuyển dịch theo chiều thuận (tạo NO2) Biểu điểm: a - Viết biểu thức Kp: 0,5 điểm - Tính Kp theo atm: 0,5 điểm - Tính Kp theo Pa: 0,5 điểm b - Tính α: 0,25 điểm - Trả lời ảnh hưởng áp suất: 0,25 điểm Câu 3(2,0 điểm) A dung dịch CH3COOH 0,2M, B dung dịch NaOH 0,2M C dung dịch CH 3COONa 0,2 M a Tính pH dung dịch A, B b Tính pH dung dịch thu trộn A với B theo tỉ lệ thể tích c Tính pH dung dịch thu trộn A với C theo tỉ lệ thể tích Cho: Ka (CH3COOH ) =1,8.10-5 Hướng dẫn chấm a (1,0 điểm)Tính pH dung dịch A, B - dung dịch A: CH3COOH CH3COO- + H+ ; Ka (CH3COOH) =1,8.10-5 Ban đầu: 0,2 0 Cân bằng: 0,2 -x x x − + CH COO H x Ta có: Ka = = = 1,8 10-5 hay x2 + 1,8.10-5 x - 0,36.10-5 = (*) [ CH 3COOH ] 0,2 − x Giải phương trinh bậc (*) (chọn nghiệm dương nhỏ 0,2) x≈ 1,8884 10-3 M Vậy [H+] = x = 1,8884.10-3 M pH = -lg[H+]= - lg(1,8884.10-3) ≈ 2,72 - dung dịch B: NaOH → Na+ + OH0,2 M 0,2 M Từ suy ra: pOH = -lg[OH-] = -lg0,2 ≈ 0,70 Vậy pH= 14-pOH= 13,30 b.(0,5 điểm) Trộn A, B với tỉ lệ thể tích nồng độ đầu chất giảm nửa C0 (CH3COOH) = C0 (NaOH) = 0,1 M Khi trộn xảy phản ứng: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 0,1 0,1 0,1 M dung dịch thu gồm: CH3COONa: 0,1 M Xét cân bằng: CH3COONa → CH3COO- + Na+ 0,1 0,1 10 −14 10 −14 = CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-; Kb = Ka 1,8.10 −5 Ban đầu: 0,1 0 Cân bằng: 0,1-x x x − −14 [ CH 3COOH ] OH x 10 = Ta có: Kb = = − CH 3COO 0,1 − x 1,8.10 −5 [ ][ ] [ [ Giả sử x