Đề thi HSG môn hóa

2-Từ đá vôi, than đá, nớc và các chất vô cơ khác, hãy viết phơng trình phản ứng điều chế các chất sau ghi rõ các điều kiện phản ứng: a phenol b axit oxalic HOOC-COOH.. Cô cạn dung dịch

Sở GD&ĐT Cao Bằng

- Kì thi chọn Học Sinh Giỏi lớp 12

Môn: hoá học

Năm học 2007 - 2008

Thời gian làm bài: 180 phút Không kể thời gian giao đề - Đề gồm 2 trang

Bài 1: (3,75 điểm)

1-Thực hiện các chuyển hoá sau bằng phơng trình phản ứng:

Etilen →(A) →CuO t, 0 (B) B

OH−

+

→(C)→−H O2 (D)+O2→(E)+H2→(F)PBr3→(G)

(I)←+IBr Br2

as

→(H) Biết (F) làCH3-CH2-CH2-COOH

2- Thực hiện dãy chuyển hoá sau bằng phơng trình phản ứng, các phản ứng diễn ra theo tỉ

lệ mol 1:1, các chất sau phản ứng đều là sản phẩm chính

2

Br Fe

+

→B 0 ;

KOH

t cao P cao

n-C3 H7-C6H5

as

0

/

KOH C H OH t

→EBr H O2 / 2 →F 2

0

/

KOH H O t

Bài 2: (4,5 điểm)

1- Chỉ từ KMnO4, FeS, Zn và dung dịch axit clohidric với các thiết bị thí nghiệm và điều kiện phản ứng coi nh có đủ hãy viết các phơng trình phản ứng để có thể điều chế đợc 6 chất khí khác nhau

2-Từ đá vôi, than đá, nớc và các chất vô cơ khác, hãy viết phơng trình phản ứng điều chế các chất sau ( ghi rõ các điều kiện phản ứng):

a) phenol

b) axit oxalic ( HOOC-COOH)

c) 2,4,6-tribromphenol

d) 2,4,6- tribrom anilin

3- Cho sơ đồ phản ứng:

Ben zen →H2 /Pd A Cl2

as

+

→B KOH2

H O

+

−

→C 4

0

KMnO t

+

→D (C6H10O4) Xác định công thức cấu tạo của A , B , C , D

Bài 3: (6,0 điểm)

1- Một este E (không có nhóm chức khác) có 3 nguyên tố C, H, O Lấy 1,22 gam E phản ứng vừa đủ với 200ml dung dịch KOH 0,1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu đợc phần hơi chỉ có nớc và phần rắn là 2,16 gam hỗn hợp muối Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp muối này thu đợc 2,64 gam CO2 , 0,54 gam H2O và a gam K2CO3 Tính a gam và xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E Biết khối lợng phân tử của E nhỏ hơn 140 đvc

2- Hai hợp chất thơm A và B đều có công thức phân tử CnH2n-8O2 Hơi B có khối lợng riêng 5,447 g/l (đktc) A có khả năng phản ứng với kim loại Na giải phóng H2 và có phản ứng tráng gơng B phản ứng đợc với Na2CO3 giải phóng khí CO2

a) Viết công thức cấu tạo của A,B

b) A có 3 đồng phân A1 ; A2 ; A3 , trong đó A1 là đồng phân có nhiệt độ sôi nhỏ nhất Xác định công thức cấu tạo của A1 , giải thích

c) Viết sơ đồ chuyển hoá o-crezol thành A ; toluen thành B

Đề chính thức

1- Tính pH của dung dịch AlCl3 0,10M biết hằng số thuỷ phân của AlCl3 K (1) = 1,2.10-5 2- Trong điều kiện áp suất 1 atm, khối lợng riêng của nhôm clorua phụ thuộc nhiệt độ nh sau:

Nhiệt độ (0C) Khối lợng riêng (g/dm3)

a) Tính khối lợng phân tử nhôm clorua tại các nhiệt độ trên

b) Viết công thức phân tử, công thức cấu tạo của nhôm clorua ở nhiệt độ 2000C và 8000C

Bài 5: (3,25 điểm)

Cho 3,87 gam hỗn hợp A gồm Mg và Al v o 250 ml dung dà ịch X chứa axit HCl 1M và axit H2SO4 0,5M, đợc dung dịch B và 4,368 lít khí H2 ( đktc)

1 Chứng minh rằng trong dung dịch B vẫn còn axit d

2 Tính tỉ lệ phần trăm khối lợng mỗi kim loại trong hỗn hợp A

3 Tính thể tích dung dịch C gồm NaOH 0,02M và Ba(OH)2 0,01M để trung hòa hết l-ợng axit d trong dung dịch B

4 Tính thể tích tối thiểu của dung dịch C ( với nồng độ trên ) tác dụng với dung dịch B

để đợc lợng kết tủa nhỏ nhất Tính khối lợng kết tủa đó

Cho : Mg = 24, Al=27, Ba = 137, S = 32, O= 16, H =1 , Cl = 35,5, K =39, C= 12

*Học sinh đợc dùng bảng tuần hoàn thông dụng do Nhà xuất bản giáo dục phát hành

Họ và tên thí sinh :

Số báo danh :

Sở GD&ĐT Cao Bằng

-hớng dẫn chấm đề thi Học Sinh Giỏi lớp 12

Môn: hoá học

Năm học 2007 - 2008

Bài 1: (3,25 điểm)

Thực hiện các chuyển hoá :

2CH3-CH=O OH−→CH3-CH(OH)-CH2-CH=O (C)

CH3-CH(OH)-CH2-CH=O →−H O2 CH3-CH=CH-CH=O (D)

CH3-CH=CH-CH=O →O2 CH3-CH=CH-COOH (E)

CH3-CH=CH-COOH+H2→CH3-CH2-CH2-COOH (F)

CH3-CH2-CH2-COOHPBr3→CH3-CH2-CHBr-COOH (G)

CH3-CH2-CH2-COOH Br2

as

CH3-CH=CH-COOH→IBr CH3-CHBr-CHI-COOH (I)

Các phơng trình phản ứng :

C6H5-CH2-CH2-CH3 + Br2 →as C6H5-CHBr-CH2-CH3 + HBr

C6H5-CHBr-CH2-CH3 + KOH C H OH2 5

t

→C6H5-CH=CH-CH3 + KBr + H2O

C6H5-CH=CH-CH3 + Br2 → C6H5-CHBr - CHBr-CH3

(E) (F)

C6H5-CHBr - CHBr-CH3 + KOH →C6H5-CH(OH) - CHBr-CH3 + KBr

(F) (G)

-CH2-CH2-CH3 + Br2 →Fe Br- - -CH2-CH2-CH3 + HBr

(A) (B)

Br - -CH2-CH2-CH3 + KOH →t cao P cao0 ; HO- - -CH2-CH2-CH3 + KBr

Bài 2:(4,5 điểm)

1-( 1,5 điểm) Điều chế đợc mỗi chất cho 0,25 điểm)

* Điều chế O2 :

2KMnO4   →t0 K2MnO4 + O2 ↑ + MnO2

* Điều chế H2

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑

* Điều chế Cl2

→

Đề chính thức

* Điều chế hidrounfua H2S :

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S ↑

* Điều chế khí SO2 :

4FeS + 7O2 → 2Fe2O3 + 4SO2 ↑

* Điều chế khí hidroclorua HCl :

H2 + Cl2 → HCl

( Nếu cân bằng sai trừ 1/2 số điểm)

cấu tạo)

* Điều chế phenol :

CaCO3  950  →  0C CaO + CO2 ↑

Than đá  1000  →  0C C ( cốc)

CaO + 3C   2000  0C ,lo dien →

CaC2 + CO ↑

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2 ↑

C2H2   → 600  0C C6H6

C6H6 + Br2   →Fe,t0 C6H5Cl + HBr

C6H5Cl + NaOH xt →t 0 ,p

C6H5OH ↓ + NaBr

* Điều chế axit oxalic :

C2H2 + H2   →Pd,t0 CH2 = CH2

CH2 = CH2 + Br2 → CH2Br - CH2Br

CH2Br - CH2Br + 2NaOH → CH2OH - CH2OH + 2NaBr

CH2OH - CH2OH + 2CuO   →t0 CHO - CHO + 2Cu + 2H2O

CHO - CHO + O2 t , → 0 xt

COOH - COOH

* Điều chế : 2,4,6 –tribrom phenol:

C6H6 + Cl2   →Fe C6H5Cl + HCl

C6H5Cl + NaOH → C6H5OH + NaCl

C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH ↓+ 3 HBr

* Điều chế : 2,4,6 –tribrom amilin :

C6H6 + HO-NO2 H →2SO4d C6H5-NO2 + H2O

C6H5-NO2 + 6H   →Fe+HCl C6H5-NH2 + 2H2O

C6H5-NH2 + 3Br2 → Br3-C6H2-NH2 ↓+ 3HBr

Sơ đồ chuyển hoá:

C6H6 →H2/Pd C6H12 2

Cl as

+

→C6H11Cl KOH2

H O

+

−

→C6H10 4

0

KMnO t

+

→ HOOC-(CH2)4-COOH (A) (B) (C) (D)

HOOC-(CH2)4-COOH (A) (B) (C) (D)

Bài 3: (6,0 điểm)

Nhận xét : Khi cho este tác dụng với KOH cho :

* H2O ( Gồm H2O của dung dịch + H2O sinh ra ( 0,18 g)

* Hai muối + O2 → CO2 + H2O + K2CO3

(2,16 g) 0,06 mol 0,03 mol 0,01 mol

K trong KOH chính là K trong K2CO3

) ( 02 , 0 1 , 0 2 ,

n

gam m

mol

3 2 3

) ( 06 , 0 44

64

,

2

) ( 03 , 0 18

54

,

0

3 2

CO trong m

E

trong

= 12.0,07=0,84 (gam)

E + KOH → 2,16 gam hai muối + H2O

1,22 g 0,02 mol

) ( 18 , 0 16 , 2 02 , 0 56 22

,

1

E

trong

= 2 0 , 03 ) 1 2 0 , 06 ( )

9

18 , 0

) ( 32 , 0 06 , 0 84 , 0 22

,

2 : 6 : 7 16

32 , 0 : 1

06 , 0 : 12

84

,

0

:

x

E : (C7H6O2)n vì ME < 140 suy ra n= 1

E : công thức phân tử C7H6O2

Công thức cấu tạo : H - C- O - C6H5

II

O

Chú ý cho điểm câu 3 ý 1 :

Nhận xét đúng : 1,0 điểm

Tính đúng khối lợng C,H,O : 1,5 điểm

Xác định tỉ lệ đúng : 0,5 điểm

Xác định cong thức cấu tạo E : 0,25 điểm

MB = 5,447.22,4 = 122 (g) => CTPT của A,B: C7H6O2

A + Na →H2 => A có nhóm -OH

A + AgNO3 NH3→ Ag => A có nhóm -CH=O

( 0,75 điểm)

a)CTCT của A: ( 0,5 điểm)

CH=O CH=O CH=O OH

COOH OH

B + Na2CO3 → CO2 => B là axit:

CH=O b) A1 là: OH

vì A1 có liên kết hiđro nội phân tử làn giảm nhiệt độ sôi

Tính axit của B mạnh hơn axit CH3-COOH vì nhóm -C6H5 là nhóm hút e ( 0,5 điểm) c) Sơ đồ phản ứng từ o-crezol thành A1: ( 1,0 điểm )

CH3 CH2Cl CH2OH CH=O

OH OH OH OH

Cl2

as

+

→ 0

NaOH t

+

→ 0

CuO t

+

→

0

4 ( )

KMnO t

+

→

Bài 4: (2,5 điểm)

AlCl3 → Al3+ + 3Cl

-Al3+ + H2O ←→ Al(OH)2+ + H+ K(1) = 1,2.10-5 Bđ: 0,10 0 0

Cb: (0,10 -x) x x

K(1) =

2

(0,10 )

x

x

− = 1,2.10-5 => x2 -1,2.10-6 + 1,2.10-5x.

Giải đợc x= 1,08.10-3 => H+ = 1,08.10-3 => pH =2,97

a)Dùng công thức : V =nRT

P tính đợc thể tích 1 mol phân tử nhôm clorua ở các nhiệt độ: V(2000C) = 0,082.473 = 38,78 (l)

V(6000C) = 0,082.873 = 71,58 (l)

V(8000C) = 0,082.1073 = 87,98 (l)

Khối lợng phân tử của nhôm clorua ở các nhiệt độ:

M(2000C) = 38,78l x 6,9 g/l = 267,62 => KLPT = 267,62 dvC

M(6000C) = 71,58l x 2,7 g/l = 193,27 => KLPT = 193,27 dvC

M(8000C) = 87,98l x 1,5 g/l = 131,87 => KLPT = 131,87 dvC

b) Công thức phân tử nhôm clorua có dạng (AlCl3)n

ở nhiệt độ 2000C : n= 267, 62

133,5 ≈ 2 => CTPT: Al2Cl6 CTCT: Cl Cl Cl

Al Al

Cl Cl Cl

ở nhiệt độ 8000C n = 1 => CTPT: AlCl3

CTCT: Cl

Al

Cl Cl

Bài 5: (3,25 điểm)

1 Các phản ứng xảy ra ở dạng ion :

Mg + 2H+ → Mg2+ + H2 ↑ (1)

Al + 3H+ → Al3+ + 23 H2 ↑ (2)

Số mol H2 = 0 , 195 ( )

4 , 22

368

4 = mol →số mol H+ =0,195.2= 0,39 ( mol)

Số mol H+ trong 250ml dung dịch X :

HCl → H+ + Cl-

n H+ =n HCl = 1 0 , 25 = 0 , 25 (mol)

H2SO4 → 2H+ + SO42-

2 2 0 , 5 0 , 25 0 , 25 ( )

4

n

Tổng số mol H+ = 0,25 + 0,25 = 0,5 (mol)

Số mol H+ phản ứng : 0,39 < 0,5 mol vậy dung dịch B axit vẫn còn d

( làm đúng ý 1 : 0,5 điểm)

2 Thành phần % các kim loại

Đặt x là số mol Mg

Đặt y là số mol Al

Từ (1) và ( 2) ta có : 0 , 195

2

x

24x + 27y = 3 , 87

Giải hệ ta đợc x= 0,06 và y = 0,09

Số gam Mg = 0,06 24 = 1,44 gam

Số gam Al = 0,09.27= 2,43 gam

% 21 , 37 87

, 3

% 100 44

,

1

( làm đúng ý 2 : 0,75 điểm)

3 Số mol OH- trong 1 lít dung dịch C:

− + +

→ Na OH

NaOH

0,02 mol → 0,02 mol

− + +

OH

2

0,01 mol → 0,02 mol

Số mol OH- = 0,02 + 0,02 =0,04 mol

Phản ứng trung hòa với axit d : H+ + OH− ⇔ H2O

Số mol H+ d = 0,5 – 0,39 = 0,11 mol suy ra số mol OH- = 0,11 mol

Thể tich dung dịch C ; 2 , 75 ( )

04 , 0

11 ,

( làm đúng ý 3 : 1,0 điểm)

Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ↓ ; số mol Al3+ : 0,09 mol

H+ + OH− ⇔ H2O ; số mol H+ d : 0,11 mol

Số mol OH- : 0,06.2 +0,09.3 + 0,11 = 0,5 mol

Thể tích dung dịch C 12 , 5 ( )

04 , 0

5 , 0

lit

Lợng kết tủa Mg(OH)2 = 0,06 58 = 3,48 (gam)

Trong dung dịch B : số mol 2 −

4

SO =0,5 0,25= 0,125 mol

Số mol Ba2+ trong 12,5 lít dung dịch C ; 12,5 0,01 = 0,125 (mol)

4

2 4 2

BaSO SO

Ba

mol 0,125 0,125 0,125

Số gam kết tủa BaSO4 = 0,125 233 = 29,125 (gam)

Lợng kết tủa nhỏ nhất khi lợng kết tủa Al(OH)3 ↓ tan trong kiềm:

Al(OH)3 ↓ + OH- → −

2

AlO + 2H2O mol : 0,09 0,09

Số mol OH- cần thêm là 0,09 mol

suy ra số mol OH- cần là 0,5 + 0,09 = 0,59 mol

Vậy thể tích dung dịch C : 14 , 75 ( )

04 , 0

59 , 0

lit

Lợng kết tủa nhỏ nhất gồm : ( Mg(OH)2 và BaSO4 ) 3,48 + 29,125 = 32,605 gam

( làm đúng ý 4 : 1,0 điểm)