Cho hai nguyên tử A và B có tổng số các hạt electron, proton và notron là 65; trong đó hiệu số hạt mang điện và không mang điện là 19.. Tổng số hạt mang điện của B nhiều hơn tổng số hạt
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
GIA LAI
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI LỚP 12
DỰ THI CẤP QUỐC GIA NĂM HỌC 2014-2015
Môn: HÓA HỌC
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 22/10/2014
(Đề thi có 02 trang, gồm 07 câu)
Câu 1 (2,5 điểm).
1 Cho hai nguyên tử A và B có tổng số các hạt electron, proton và notron là 65; trong đó hiệu số hạt
mang điện và không mang điện là 19 Tổng số hạt mang điện của B nhiều hơn tổng số hạt mang điện của A là 26
a Xác định kí hiệu hóa học của A và B Viết cấu hình electron của A và B
b Viết công thức Lewis của phân tử AB2, cho biết dạng hình học của phân tử, trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm?
c Hãy giải thích tại sao phân tử AB2 có khuynh hướng polime hoá?
2 Urani phân rã phóng xạ thành Radi theo chuỗi sau:
23892 U Th Pa U Th Ra
a Viết đầy đủ các phản ứng của chuỗi trên
b Chuỗi trên tiếp tục phân rã thành đồng vị bền 82206Pb Hỏi có bao nhiêu phân rã và được phóng ra khi biến 23892 U thành 82206Pb
Câu 2 (3,5 điểm).
1 Cho giản đồ thế khử chuẩn của Mn trong môi trường axit (pH = 0):
a Tính thế khử chuẩn của cặp 2
2-4
b Hãy cho biết phản ứng sau có thể tự xảy ra được không ? Tại sao ?
3MnO24 4H 2MnO4 MnO2 2H O2
c Mangan có phản ứng được với nước và giải phóng hidro không ?
2
H O e H OH có E = 0,00 - 0,059 pH
2 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A
a Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? Biết tích số tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt bằng 10-39 và
10-11
b Tìm pH thích hợp để tách một trong hai ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch Biết rằng nếu ion
có nồng độ ≤ 10–6 M thì coi như đã được tách hết
Câu 3 (3,0 điểm).
1 Khí N2O4 kém bền, bị phân ly một phần theo phương trình:
N2O4 (khí) 2NO2 (khí) (1) Thực nghiệm cho biết các số liệu sau khi (1) đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm:
h
(M h là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí ở trạng thái cân bằng)
a Tính độ phân ly của N2O4 ở các nhiệt độ đã cho
b Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên
c Phản ứng theo chiều nghịch của (1) là phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt Giải thích ?
(Khi tính lấy tới chữ số thứ 3 sau dấu phẩy)
+1,51V
Trang 22 137Cslà nguyên tố phóng xạ dùng trong lò phản ứng hạt nhân, có chu kì bán hủy là 30,2 năm Sau
bao lâu lượng chất này còn lại 1% ?
Câu 4 (2,0 điểm).
Tecpineol có công thức phân tử C 10 H 18 O Tecpineol là một chất lỏng, không màu, có mùi đinh
hương Người ta tìm thấy tecpineol trong cây bạch đậu khấu, rau kinh giới, dẫn xuất của dầu thông và nhiều loại thực vật khác Tecpineol có thể được tổng hợp bằng con đường hóa học như sau:
Axit p-toluic 2 4 / 3
H SO SO A 1)2)KOH H B 2 5 ,
C H OH Na C
HBr D 2 5 /
C H OH KOH E 2 5 / 2 4
C H OH H SO F 3
2
1) 2)
CH MgI
H O
Tecpienol.
Viết công thức cấu tạo của các chất: axit p-toluic, tecpineol và các chất từ A đến F.
Câu 5 (3,5 điểm).
1 Dự đoán công thức của C 1 , C 2 và D phù hợp với sơ đồ chuyển hóa các monoterpen sau:
A B
CH3
H 3 C
CH 3
C2+
2 Alizarin đỏ (E) là một thuốc nhuộm, ngày nay được dùng trong hóa phân tích Alizarin đỏ là dẫn xuất monosunfonic của alizarin (D).
Xét sơ đồ chuyển hóa sau, xuất phát từ naphtalen:
AlCl 3
1000 C
Oleum
00C
1.KOH, t0
2 KNO3/H2O
H2SO4
4500C
O2, V2O5
F
a Viết công thức cấu tạo của các chất từ A đến F.
b Phản ứng chuyển D thành E xảy ra khó hay dễ ? Phản ứng chuyển E thành F xảy ra khó hay dễ ?
Giải thích vị trí thế ưu tiên
Câu 6 (3,5 điểm)
1.Viết cơ chế phản ứng để giải thích sự tạo thành các sản phẩm A và B trong sơ đồ sau:
OH
H+
2 Sơ đồ chuyển hóa dưới đây là một phần trong tổng hợp Taxol- một chất chống ung thư được phân lập
từ cây thông đỏ Viết công thức cấu tạo của các chất từ A đến E.
O
CN
1 MeMgBr TsOH, to
Bu2AlH Ac 2 O
Et3N
dd KOH
H3O+ 2.
Câu 7 (2,0 điểm)
Cho 3 hợp chất hữu cơ A, B, C đều có công thức C9H14O3 Xử lý A, B bằng kiềm đều tạo C Biết C
thỏa mãn sơ đồ sau đây:
C C H (OH) 2 4 2
C11H18O4 Na/EtOH
C9H16O3 H O3
C 1 3 7 3 o 3 7
2 4
1)(i C H O) Al/i C H OH 2)H SO ,t
C x H y 3
1)O 2)[H]
O=CH-CH2-CO-CH2-CH2-CH=O
Hãy chọn các chất A, B thích hợp để chuyển hóa thành C Viết công thức cấu tạo của các chất
C11H18O4, C9H16O3, C 1 , C x H y
Trang 3ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC
Đáp án Câu 1
2,5đ
1
a Gọi ZA, ZB lần lượt là số proton trong nguyên tử A, B
Gọi NA, NB lần lượt là số notron trong nguyên tử A, B
Với số proton = số electron
17 Z 4 Z 13 Z Z
21 Z Z 26
2Z 2Z
19 ) N (N ) 2Z (2Z
65 ) N (2Z ) N (2Z
B A A
B B A A
B
B A B
A
B B A
A
…………
ZA = 4 A là Be Cấu hình e : 1s22s2
ZB = 17 B là Cl Cấu hình e : 1s22s22p63s23p5 ………
b
- Công thức Lewis của phân tử AB2
Cl :
: Be : Cl
:
- Dạng hình học của phân tử: đường thẳng
- Trạng thái lai hoá : sp
c Khi tạo thành phân tử BeCl2 thì nguyên tử Be còn 2 obitan trống; Cl đạt trạng thái bền
vững và còn có các obitan chứa 2 electron chưa liên kết do đó nguyên tử clo trong phân tử BeCl2 này sẽ đưa ra cặp electron chưa liên kết cho nguyên tử Be của phân tử BeCl2 kia tạo liên kết cho-nhận Vậy BeCl2 có khuynh hướng polime hoá: ………
2
a Các phản ứng xảy ra của chuỗi trên:
234
90
92 U Th 2 He
234
91
90 Th Pa 1e
234
92
91 Pa U 1e
230
90
92 U Th 2 He
226
88
90 Th Ra 2He ………
b Gọi x là số phân rã , y là số phân rã Mỗi phân rã làm Z giảm 2; A giảm 4 còn mỗi phân rã
làm Z tăng thêm 1 Nên ta có :
………
Vậy có 8 phân rã và 6 phân rã được phóng ra ………
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Cl Be Cl
Cl Be Cl
Cl Be Cl
Cl Be Cl
Cl Be Cl
Trang 4Câu 2
3,5đ
1
a Tính thế khử chuẩn của cặp 2- 2
4
MnO /MnO
MnO4
+ e MnO24
(1) G1= -F.0,56 MnO2
4
- + 4H+ + 2e MnO2 +2H2O (2) G2=-2FE 02 MnO2 + 4H+ + e Mn3+ +2H2O (3) G3=-F.0,95
Mn3+ + e Mn2+ (4) G4=-F.1,51
MnO4
-+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O (5) G5=-5F.1,51 Vậy G2= G5 (G1 G3 G4) Thay số vào ta được:
0
2
E =+2,265V
b 3MnO24 4H 2MnO4 MnO22H O2
Từ thế khử chuẩn E0 2
4
-4
MnO /MnO
= 0,56V và E0
2
2-4
MnO /MnO = 2,265V .
Áp dụng cho phản ứng trên ta có E0pu= 1,705V nghĩa là 0
G pu< 0 phản ứng tự xảy ra .
c Theo đầu bài 2 1 2
2
H O e H OH
Ở pH = 7; ta có E = 0,00 - 0,059 pH = -0,41V
Giả sử phản ứng giữa Mn và H2O là
Mn + 2H2O Mn(OH)2 +H2
E0pu= 0,77V nghĩa là 0
G pu< 0 .
Vậy phản ứng trên xảy ra theo chiều thuận, nghĩa là giải phóng H2
2
a MgCl2 Mg2+ + 2Cl – và Mg2+ + 2OH – Mg(OH)2 (1)
FeCl3 Fe3+ + 3Cl – và Fe3+ + 3OH – Fe(OH)3 (2)
Để tạo Fe(OH)3 thì OH – 3
3
39
10
10
= 10-12 M (I)
Để tạo Mg(OH)2 OH – 113
10
10
= 10-4 M (II)
So sánh (I) < (II) thấy Fe(OH)3 tạo ra trước ………
b Để Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa OH – 10-4 H+ 10-10 pH 10 (nếu pH < 10 thì không ) ………
Để Fe(OH)3 kết tủa hết thì Fe3+ 10-6 OH –3 10-33 H+ 10-3 pH 3
Vậy để tách hết Fe3+ ra khỏi dung dịch thì 3 pH <10 ………
0,5
0,5
0,25 0,25
0,25
0,25
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25 0,25
Câu 3
3,0đ
a Đặt a là số mol N2O4 có ban đầu,
là độ phân li của N2O4 ở toC xét cân bằng: N2O4 2NO2
số mol ban đầu a 0
số mol chuyển hóa a 2a
số mol lúc cân bằng a(1 - ) 2a
Tổng số mol khí tại thời điểm cân bằng là a(1 + )
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí:
M a(1 ) 1
- ở 35oC thì M h = 72,45 92
1 = 72,45 = 0,2698 hay 26,98% ………
- ở 45oC thì M = 66,8 92 = 66,80 = 0,3773 hay 37,73% ………
0,25
0,25
Trang 5b Ta có Kc =
2
2
2 4
2a
a(1 ) (1 )V
N O
V
………
V là thể tích (lít) bình chứa khí
Và PV = nS RT RT =
S
PV PV
n a(1 )
Thay RT, Kc vào biểu thức KP = Kc.(RT)n ở đây
2
4a PV P.4.
(1 )V a(1 ) 1
………
ở 35oC thì = 0,2698 Kp =0,314 (atm)
ở 45oC thì = 0,3773 K p, = 0,664 (atm)
c) Vì khi tăng nhiệt độ từ 35oC 45oC thì độ điện li của N2O4 tăng (hay KP tăng)
Chứng tỏ khi nhiệt độ tăng thì cân bằng chuyển sang chiều thuận (phản ứng tạo NO2) do
đó theo nguyên lí cân bằng Lơ Satơliê (Le Chatelier) thì phản ứng nghịch (phản ứng tạo
N2O4) là phản ứng tỏa nhiệt
2 Hằng số tốc độ của quá trình phân rã hạt nhân :
1/2
0,693
0, 023 30,2
0,693
k
(năm-1)
Ta có :
137 137
2,303 ( Cs)dau 2,303 100
t
=> t = 200,26 năm
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25 0,25
0,25
0,25
0,25 0,25
Câu 4.
2,0đ
COOH
CH3
H2SO4
SO3
COOH
CH3
H2SO4
SO3H
KOH
H+
COOH
CH3 OH
C2H5OH Na
COOH
CH3 OH
COOH
CH3
COOH
CH3
KOH
C2H5OH
CH3
C2H5OH COOC2H5
CH3
CH3MgBr H2O OH
1) 2)
2)
HBr
Br 1)
(D) (E)
(F) Tecpineol
0,25 x 8
= 2
Câu 5.
3.5đ 1.
Trang 6CH 3
Cl
A B
CH 3
H3C
CH 3
CH3
C2
HCl
2
a
O O
O
O
CO 2 H
O
O
O
O
SO 3 H
O
O
OH
O
OH OH
SO 3 H
F
b
- Ở D tạo thành E khó: sunfon hóa xảy ra ở nguyên tử cacbon số 2 do ít bị án ngữ không
gian (hiệu ứng không gian) Khiđun nóng KOH rắn với một chất oxi hóa là KNO3 xảy ra
khó khăn do qua bướcbenzin trung gian
- E thành F dễ: do nhóm -OH hoạt hóa; xảy ra ở nguyên tử cacbon số 3, ít án ngữ không
gian
0,5 x 3
= 1.5
0,25 x 6
= 1.5
0,25 x 2
= 0.5
Câu 6
3.5đ
1.
O
H +
O
H
H2O
O
OH2
O
OH H+
O
OH
OH
OH O
A
H +
O OH
HO H
HO
O
O
- H+
B
2.
O
Cl CN
ClCN OAc
MeMgBr TsOH, to
Bu 2 AlH Ac 2 O
Et 3 N
OAc
dd KOH
OAc
O OAc
0,25 x 8
= 2
0,25 x 6
Trang 7Câu 7
2đ
O
COOEt
C2H4(OH)2
COOEt
Na/EtOH
CH2-OH
H3O+
O
CH2-OH
C C 1 C x H y
Như vậy:
A:
O
COOEt H
OH
C
-B:
O
COOEt
H OH
C
-0,25 x 4
= 1
0.5x2= 1
Lưu ý : Thí sinh giải cách khác, nếu đúng và lập luận chặt chẽ vẫn chấm điểm tối đa.
Hết