Viết phương trình phản ứng của axit sunfuric và canxi photphat để điều chế 2.. Sau khi kết thúc phản ứng cho tiếp 740 ml dung dịch HCl 1M và đun nóng đến khi hỗn hợp khí B ngừng thoát ra
Trang 1SỞ GD&ĐT NINH BÌNH ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT
Kỳ thi thứ hai - Năm học 2012 – 2013
MÔN: HÓA HỌC
Ngày thi 18/12/2012
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
Đề thi gồm 06 câu, trong 02 trang
Câu 1 (3,5 điểm )
1 Cho các hạt vi mô: Na, Na+, Mg, Mg2+, Al, Al3+, F-, O2- Hãy sắp xếp (có giải thích) các hạt theo thứ tự giảm dần bán kính hạt?
2 Hoà tan hỗn hợp A gồm BaO, Fe3O4 và Al2O3 vào H2O dư được dung dịch D và
nóng được chất rắn E Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy tan một phần, còn lại
3 Nêu hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng khi cho:
Câu 2 (2,0 điểm).
1 Viết phương trình phản ứng của axit sunfuric và canxi photphat để điều chế
2 Tính pH của dung dịch khi trộn lẫn 250ml dung dịch AlCl3 1M vào 150ml dung dịch NaOH 0,75M (khi đã lọc bỏ kết tủa)
Câu 3 (3,5 điểm)
2M thu được 2,688 lít khí hiđro Sau khi kết thúc phản ứng cho tiếp 740 ml dung dịch HCl 1M và đun nóng đến khi hỗn hợp khí B ngừng thoát ra Lọc và tách cặn rắn C Cho B hấp
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
Trang 2dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được dung dịch D và 1,12 lít một chất khí duy nhất Cô cạn
D rồi nhiệt phân muối khan đến khối lượng không đổi được m gam sản phẩm rắn Tính khối lượng của từng chất trong hỗn hợp A và giá trị m? (Biết rằng các thể tích khí đều đo ở điều kiện tiêu chuẩn)
Câu 4 (3,0 điểm).
1 Nhận biết các dung dịch sau bằng phương pháp hoá học: CH2=CH-CHO, HCHO,
2 Hoàn thành chuỗi chuyển hóa sau:
Câu 5 (4,0 điểm)
1 Đốt cháy hoàn toàn 0,12 mol chất hữu cơ A mạch hở cần dùng vừa đủ 50,4 lít
tủa Khí thoát ra khỏi bình có thể tích 41,664 lít Xác định công thức phân tử chất A? (Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc)
2 A, B, C, D, E, F là các đồng phân có công thức phân tử C4H8 A, B, C, D, E đều làm mất màu dung dịch brom còn F thì không D và E là cặp đồng phân hình học Hỗn hợp chứa
phản ứng?
3 Từ một hiđrocacbon thích hợp và các chất vô cơ không có cacbon, điều chế axeton
và axit succinic Hãy viết phương trình phản ứng điều chế?
Câu 6 (4,0 điểm).
Đốt cháy hoàn toàn 2,54 gam este E (không chứa chức khác) mạch hở, được tạo ra từ một axit cacboxylic đơn chức và ancol, thu được 2,688 lít
H2O/H + , t 0
AgNO3/NH3
AgNO3/NH3
NaOH
NaOH
1 : 2
C5H6O3
Trang 3NaOH 1,5M tạo ra muối và ancol Đốt cháy toàn bộ lượng ancol này được
1 Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E?
2 A là axit cacboxylic tạo ra E Một hỗn hợp X gồm A và 3 đồng phân
cấu tạo của nó đều phản ứng được với dung dịch NaOH (vừa đủ), cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn B và hỗn hợp hơi D Cho D tác dụng
và CaO rắn, dư trong điều kiện không có không khí được hỗn hợp hơi F Đưa
F về nhiệt độ thường thì có một chất ngưng tụ G còn lại hỗn hợp khí N G tác
nóng cho hỗn hợp khí P Sau phản ứng thể tích hỗn hợp khí giảm 1,12 lít (đktc) và tỉ khối so với hiđro là 8 Tính khối lượng chất A và khối lượng chất rắn B? Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn
Cho biết: H= 1; N= 14; C= 12; O=16; Na = 23; P =31; S = 32; Ag
=108; Cu =64; Fe =56; Al =27; Ca =40; Ba =137.
-HẾT -Họ và tên thí sinh : Số báo danh
Họ và tên, chữ ký: Giám thị 1:
Họ và tên, chữ ký: Giám thị 2:
Trang 4SỞ GD&ĐT NINH BÌNH HDC ĐỀ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
Kỳ thi thứ hai - Năm học 2012 – 2013
MÔN: HÓA HỌC
Ngày thi 18/12/2012
(Hướng dẫn chấm gồm 05 trang)
1 ( 1,25 điểm)
Câu 1
(3,5
điểm)
Cấu hình electron:
11Na: 1s22s22p63s1 Na+: 1s22s22p6
12Mg: 1s22s22p63s2 Mg2+: 1s22s22p6
13Al: 1s22s22p63s22p1Al3+: 1s22s22p6
8O2-: 1s22s22p6 và 9F-: 1s22s22p6
0,25
0,25 0,25 0,25 0,25
- Đi từ trái sang phải trong một chu kì bán kính nguyên tử giảm dần nên R: Na>Mg>Al
- Vì các ion Na+, Mg2+, F-, O2- đều có cấu hình electron của Ne, nên bán kính của chúng
giảm dần khi điện tích hạt nhân tăng
- Các nguyên tố Na, Mg, Al còn thêm một lớp electron nên bán kính phải phải lớn hơn
bán kính của các ion
- Do đó thứ tự giảm bán kính hạt như sau:
R: 11Na>12Mg>13Al>8O2- >9F->11Na+>12Mg2+>13Al3+
2 (1,25 điểm)
- Hòa tan A vào nước chỉ có các phản ứng:
BaO + H2O → Ba(OH)2
Al2O3 +Ba(OH)2→ Ba(AlO2)2 + H2O 0,25
0,25 0,25
0,25
0,25
- Phần không tan B gồm: Fe3O4, Al2O3 dư (do E tan một phần trong dung dịch NaOH)
nên dung dịch D chỉ có Ba(AlO2)2 Sục khí CO2 dư vào D:
Ba(AlO2)2 + 2CO2 + 4H2O → 2Al(OH)3 + Ba(HCO3)2
- Cho khí CO dư qua B nung nóng có phản ứng:
Fe3O4 + 4CO t 0
3Fe + 4CO2
- Chất rắn E gồm: Fe, Al2O3 Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư:
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
- Chất rắn G là Fe Cho G tác dụng với H2SO4 dư, KMnO4:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3+2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Trang 53 (1,0 điểm)
a) Màu vàng của dung dịch FeCl3 nhạt dần tạo kết tủa đỏ nâu và có khí bay lên:
3Na2CO3 + 2FeCl3 +3H2O 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl 0,25
0,25
0,25
0,25
b) Màu vàng của dung dịch FeCl3 nhạt dần xuất hiện kết tủa trắng đục của S mới sinh :
H2S+ 2FeCl3 2FeCl2 + S + 2HCl
c) Màu vàng của dung dịch FeCl3 nhạt dần, khi cho tinh bột vào màu của dung dịch
chuyển thành màu xanh
2KI + 2FeCl3 2FeCl2 +I2 +2KCl
d) NaHSO4 + Na2CO3 ¾¾®1:1 Na2SO4 + NaHCO3
Khi đun nóng có khí bay lên: 2NaHCO3 t0 Na2CO3 + CO2+H2O
Câu 2
(2,0
điểm)
1 (1,0 điểm)
100 kg supephotphat đơn chứa mP O2 5= 100
506
142
= 28,06 (kg)
0,25 0,25 0,25
0,25
2 (1,0 điểm)
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3 + 3NaCl
Có: 0,25 0,1125 mol
AlCl3 dư = 0,2125 (mol) [AlAl3+ ] = 0, 2125
0,25
0,25 0,25
Al3+ + 2H2O AlOH2+ + H3O+ K= 1,4.10-5
Ban đầu: 0,53125 0 0 (M)
Cân bằng: 0,53125-x x x (M)
Áp dụng công thức : K =
2
x (0,53125 - x)= 1,4.10
-5
Ta có: x2 + 1,4.10-5x – 7,4375.10-6 = 0
-3 -3
x = 2,72.10 M
x = - 2,73.10 M
pH = -lg(2,72.10-3) = 2,5654
Câu 3
(3,5 Al + NaOH + H2O NaAlO2 + 2
3
H2
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 đặc, t0 Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
Supephotphat đơn chứa Ca(H2PO4)2 và CaSO4 có tỷ lệ mol là 1:2
Có 234 gam Ca(H2PO4)2 (1 mol) sẽ có 272 gam CaSO4 (2 mol)
(Loại) (T/mãn)
Trang 60,08 0,08 0,12 (mol)
NaOH dư 0,04 mol; nAl = 0,08 mol mAl = 2,16 (gam)
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25
NaOH + HCl NaCl + H2O
0,04 0,04 (mol)
NaAlO2 + 4HCl NaCl + AlCl3 + 2H2O
0,08 0,32 (mol)
HCl dư 0,38 mol
C+ HNO3 được khí duy nhất FeCO3 đã phản ứng hết khi phản ứng với dung dịch HCl
FeCO3 + 2HCl FeCl2 + CO2 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
nFeCO3 =
3
CaCO
n = 0,1 mol;
3
FeCO
m = 11,6 (gam)
HCl dư 0,18 mol
B là hỗn hợp khí có CO2 và H2 nên có phản ứng Fe và HCl
2HCl + Fe FeCl2 + H2
Trường hợp 1: Fe hết
Cu + 4HNO3 đặc t 0 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
0,025 0,025 0,05 (mol)
mCu = 1,6 (gam).
mFe = 20 mCu mAl mFeCO3= 4,64 (gam)
- Với n Fe 0,083 < 0,09 nên thỏa mãn.
2Cu(NO3)2
0
t
2CuO + 4NO2 + O2 0,025 0,025 (mol)
m = mCuO = 2 gam
Trường hợp 2: Fe dư
nFe phản ứng = ½ nHCl = 0,09 (mol) Gọi Fe dư: x mol; Cu: y mol (với x, y > 0)
mFe dư + mCu = 20 mFe phản ứng mAl mFeCO3= 1,2 (gam)
Cu + 4HNO3 đặc t 0 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Fe + 6HNO3 đặc t 0 Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
56x + 64y = 1,2 (*)
nNO2 = 3x + 2y = 0,05 (mol) (2*)
Giải hệ phương trình (*) & (2*) được x = 0,01; y = 0,01 mol
mCu = 0,64 gam; mFe (dư) = 0,56 gam
mFe = mFe (p/ứng) + mFe (dư) = 5,6 gam.
Cu(NO3)2 t 0 CuO + 2NO2 + ½ O2
Trang 72Fe(NO3)3 t 0 Fe2O3 + 6NO2 +
2
3
O2
m = mCuO + mFe O2 3 = 1,6 gam.
0,25
0,25
Câu 4
(3,0
điểm)
1 (1,25 điểm)
Dùng dung dịch AgNO3/NH3 dư phân biệt được 2 nhóm:
Nhóm 1: Có kết tủa Ag: CH2=CH-CHO, HCHO
Nhóm 2: Không có hiện tượng gì: CH2=CH-CH2-OH, CH2=CH-COOH, CH3CH2OH
0,25
0,25
0,25 0,25
0,25
CH2=CH-CHO+2AgNO3+3NH3+H2O 0
t CH2=CH-COONH4+2Ag + 2NH4NO3
HCHO + 4AgNO3 + 6NH3 + 2H2O t 0 (NH4)2CO3 +4Ag + 4NH4NO3
Hoặc: HCHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O t 0 NH4HCO3 +2Ag + 2NH4NO3
*Nhóm 1: Cho tác dụng với dung dịch Br 2 /CCl 4 chất nào làm mất màu nâu đỏ của dung
dịch brom CH2=CH-CHO
CH2=CH-CHO + Br2 CCl4 CH2Br-CHBr-CHO
Chất không làm mất màu dung dịch Br2/CCl4 là HCHO
*Nhóm 2: - Dùng quỳ tím n/biết được dung dịch CH2=CH-COOH làm quỳ tím chuyển
màu đỏ D/dịch không làm đổi màu quỳ tím là: CH2=CH-CH2-OH, CH3CH2OH
- Dùng dung dịch brom để nhận biết:
Chất làm mất màu dung dịch brom trong CCl4 là: CH2=CH-CH2-OH
CH2=CH-CH2-OH + Br2 CH2Br-CHBr-CH2OH
Chất không làm mất màu dung dịch brom là: CH3CH2OH
Chú ý: Nhận biết được một chất được 0,25 điểm.
2 (1,75 điểm)
C5H6O3 có công thức cấu tạo là: CH2=CH-OOC-CH2-CHO
Phương trình phản ứng:
CH2=CH-OOC-CH2-CHO + H2O H , t + 0
CH3CHO + HOOC-CH2-CHO
CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O t o
CH3COONH4 +2Ag + 2NH4NO3
CH3COONH4 + NaOH t o
CH3COONa + NH3 + H2O
CH3COONa + NaOH CaO,t o
CH4 + Na2CO3
|
2
|
COOH
CH
CHO
+2AgNO3+4NH3+H2O t o
H4NOOC-CH2-COONH4+2Ag +2NH4NO3
H4NOOC-CH2-COONH4 + 2NaOH NaOOC-CH2-COONa + 2NH3 + 2H2O
0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
Trang 8NaOOC-CH2-COONa + 2NaOH CaO,t
CH4 + 2Na2CO3
0,25
0,25
Câu 5
(4,0
điểm)
1 (0,75 điểm)
CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O
2
CO
3 BaCO
n = 0,36 (mol); mCO2+
2
H O
m = 23,4 gam
2
H O
n = 0,42 (mol) Trong 50,4 lít không khí: nO2= 0,45 (mol); n N 2= 1,8 (mol)
Khí thoát ra là N2: nN2 = 1,86 (mol) > nN2( không khí ) P/ứng cháy sinh ra 0,06 mol N2
Gọi A là CxHyOzNt (x, y, z nguyên dương)
CxHyOzNt + (x+ -y z
4 2)O2 xCO2 +
y
2 H2O + t
2 N2
0,12 0,45 0,36 0,42 0,06 (mol)
0,25
0,25 0,25
x = 3; y = 7; z = 2; t = 1
Vậy A là C3H7O2N
2 (1,5 điểm)
B làm mất màu dung dịch Br2 nhưng không mất màu dung dịch KMnO4 B là
metylxiclopropan
xiclo-C3H5 -CH3+ Br2 CH3-CHBr-CH2-CH2Br 0,25
0,25
0,5
0,25 0,25
F không làm mất màu dung dịch Br2 F là xiclobutan
A, D, E phản ứng với H2 chỉ thu được một sản phẩm A, D, E có cùng mạch cacbon
(anken không nhánh)
C4H8 + H2
0
Ni, t
CH3-CH2-CH2-CH3
Sản phẩm từ D, E là cặp đồng phân hình học Nhiệt độ sôi của E cao hơn E là
cis-but-2-en; D là trans-but-2-en
A phải là but-1-en
C phải là 2-metylpropen
3 (1,75 điểm)
* Điều chế axit succinic
CH2=CHCH=CH2 + Br2 dd 40 C0
Br-CH2-CH=CH-CH2-Br Br-CH2-CH=CH-CH2-Br + 2NaOH loãng HOCH2CH=CHCH2OH+ 2NaBr
HOCH2CH=CHCH2OH + H2 Ni, t0
HOCH2CH2CH2CH2OH HOCH2CH2CH2CH2OH + 2CuO t o
OHC-CH2-CH2-CHO+2Cu+2H2O OHC-CH2-CH2-CHO + O2
o
xt, t
HOOCCH2CH2COOH
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25
Trang 90,25
* Điều chế axeton
CH2=CHCH=CH2 + 2H2
0
Ni, t
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
o t
CH2=CH-CH3 + CH4
CH2=CH-CH3 + H2O xt, t o
CH - CH- CH3 | 3
OH
CH - CH- CH
OH + CuO t o
CH - C- CH3 || 3
O + Cu + H2O
Câu 6
(4,0
điểm)
1 (1,5 điểm)
Đặt CTTQ E: CxHyOz (x, y, z nguyên dương)
nCO2= 0,12mol; nH O2 = 0,07 mol mC = 1,44 gam; mH = 0,14 gam; mO=
0,96 gam
0,25 0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Ta có tỷ lệ: x: y: z = 6:7:3 CTPT của E: (C6H7O3)n
Ta có: nE : nNaOH = 1: 3 Vậy E có 3 chức este, Suy ra E có 6 nguyên
tử oxi (n = 2)
Vậy CTPT E: C 12 H 14 O 6 ( M= 254 g/mol)
Vậy E: (RCOO)3R'
(RCOO)3R’+ 3NaOH 3RCOONa + R’(OH)3 (1)
Có: nR(OH)3 = n(RCOO) R'3 = 0,1 (mol)
nCO2 = 0,3mol
Do tỷ lệ 3
2
R(OH) CO
n 0,3 3 Vậy Rcó 3 nguyên tử C.
Vậy CTCT ancol: CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH ( Glixerol)
Ta có: mRCOONa = 254.0,1 +12 - 0,1.92 = 28,2gam
Từ (1): MRCOONa = 28,2/0,3 = 94 R = 27 ( C 2 H 3 -)
Vậy CTCT E:
2
|
CH = CH- COO- CH
CH = CH- COO- CH
CH = CH- COO- CH
2 (2,5 điểm)
CTCT A: CH2=CH-COOH (x mol), 3 đồng phân đơn chức là este :
HCOOCH=CH2 (y mol); este vòngCH - CH- C = O3 \ /
O và
2
2
CH - C = O
CH - O có tổng số mol là z (mol)
0,5
CH2=CH-COOH + NaOH CH2=CH-COONa + H2O (2)
Trang 10HCOOCH=CH2 + NaOH t HCOONa + CH3CHO (3)
| 2 |
2
CH - C = O
CH - O + NaOH
0
t
HOCH2-CH2-COONa (4)
CH - CH- C = O3 \ /
O + NaOH
0
t
CH3-CH(OH)-COONa (4’)
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25 0,25
Hỗn hợp hơi (D): CH3CHO, H2O(h)
CH3CHO+2AgNO3+3NH3+H2O CH3COONH4+2Ag+2NH4NO3 (5)
Chất rắn (B):
CH2=CH-COONa; HCOONa; HOCH2-CH2-COONa và CH3
-CH(OH)-COONa
CH2=CH-COONa + NaOH (r)
0
t
CH2=CH2 + Na2CO3 (6) HCOONa + NaOH (r)
0
CaO,t
H2 + Na2CO3 (7) HOCH2-CH2-COONa + NaOH CaO,t0 CH3-CH2-OH + Na2CO3 (8)
CH3-CH(OH)-COONa + NaOH
0
CaO,t
CH3-CH2-OH + Na2CO3 (8’)
Hỗn hợp hơi (F): C2H4; H2, C2H5OH (G)
Hỗn hợp (N) : C2H4 + H2 Ni,t0
C2H6 (9)
(G) : 2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + H2 (10)
Từ (3,5): y = 0,1(mol)
Từ (3,7): nH2 = 0,1(mol)
Từ (9) Độ giảm số mol của N = 0,05 mol = nH2 (pứ)
MP = 8.2 = 16 ( do mP = mN ) nên P gồm: H2 dư và C2H6 (p/ứng
hoàn toàn)
Ta có: nP = n N - 0,05 = x + 0,1 - 0,05 = (x + 0,05) mol;
mN = (28x + 0,2)gam
Suy ra: MP=28x+ 0.2
Từ (4,8,10): có n = 0,05 mol H 2 z = 0,1 mol.
Vậy: x = 0,05mol m(CH2=CH-COOH) = 3,6 gam.
y = 0,1mol và z = 0,1mol
Chú ý: HS làm theo cách khác vẫn cho đủ điểm, điểm làm tròn đến 0,25.