SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2006 - 2007 MƠN: HĨA HỌC LỚP 11 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC Đề có hai (2) trang I (4 điểm) Tính pH dung dịch thu trộn lẫn 50,0 mL dung dịch NH 4Cl 0,200 M với 75,0 mL dung dịch NaOH 0,100 M Biết Kb (NH3) = 1,8.10-5 Phèn muối sunfat kép cation hóa trị (như K + hay NH4+) cation hóa trị ba (như Al3+, Fe3+ hay Cr3+) Phèn sắt amoni có cơng thức (NH 4)aFe(SO4)b.nH2O Hòa tan 1,00 gam mẫu phèn sắt vào 100 cm3 H2O, chia dung dịch thu thành hai phần Thêm dung dịch NaOH dư vào phần đun sơi dung dịch Lượng NH phản ứng vừa đủ với 10,37 cm dung dịch HCl 0,100 M Dùng kẽm kim loại khử hết Fe 3+ phần hai thành Fe2+ Để oxi hóa ion Fe 2+ thành ion Fe3+ trở lại, cần 20,74 cm3 dung dịch KMnO4 0,0100 M môi trường axit a Viết phương trình phản ứng dạng ion thu gọn xác định giá trị a, b, n b Tại phèn tan nước tạo môi trường axit ? ĐÁP ÁN ; NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 + H2O 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06 0,02 0,06 Xét cân : NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH0,06 0,02 x x x 0,06–x 0,02+x x , gần ĐIỂM 0,50 1,00 (a) Đặt số mol phèn sắt (NH4)aFe(SO4)b.nH2O phần x mol Phương trình phản ứng phần : NH4+ + OH- NH3 + H2O ax ax Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 NH3 + H+ NH4+ ax ax Phương trình phản ứng phần hai : Zn + 2Fe3+ Zn2+ + 2Fe2+ x x 2+ + 5Fe + MnO4 + 8H 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 10,25 x Ta có : x/5 a=1 Công thức phèn viết lại NH4+Fe3+(SO42-)b.nH2O b=2 Từ M = 18 + 56 + 96.2 + 18n = n = 12 Công thức phèn sắt – amoni NH4Fe(SO4)2.12H2O (b) Phèn tan nước tạo mơi trường axit ion NH 4+, Al3+, Fe3+ Cr3+ ion axit (các ion K+ có tính trung tính, SO42- có tính bazơ yếu) NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+ M3+ + H2O ⇄ M(OH)2+ + H+ II (4 điểm) Viết phương trình phản ứng xảy cho đơn chất As Bi tác dụng với dung dịch HNO3 (giả thiết sản phẩm khử khí NO) So sánh (có giải thích) tính tan nước, tính bazơ tính khử hai hợp chất với hidro amoniac (NH3) photphin (PH3) Một giai đoạn quan trọng trình tổng hợp axit nitric oxi hóa NH khơng khí, có mặt Pt xúc tác a Xác định nhiệt phản ứng phản ứng này, biết nhiệt hình thành chất NH (k), NO (k) H2O (k) – 46 kJ/mol; + 90 kJ/mol - 242 kJ/mol b Trong công nghiệp, người ta sử dụng nhiệt độ áp suất để trình tối ưu ? Tại ? ĐÁP ÁN Phương trình phản ứng : 3As + 5HNO3 + 2H2O 3H3AsO4 + 5NO Bi + 4HNO3 Bi(NO3)3 + NO + 2H2O ĐIỂM 1,00 Tính tan : NH3 tan tốt PH3 nước, phân tử phân cực có khả tạo liên kết hidro với nước Tính bazơ : NH3 có tính bazơ mạnh PH3, liên kết N-H phân cực mạnh liên kết P-H, làm cho nguyên tử N phân tử NH3 giàu electron hơn, dễ dàng nhận proton (một nguyên nhân giải thích cho điều ion NH4+ bền PH4+) Tính khử : PH3 có tính khử mạnh nhiều so với NH 3, nguyên tử P phi kim có độ âm điện nhỏ phân tử PH3 bền NH3 (a) 4NH3 (k) + 5O2 (k) 4NO (k) + 6H2O (k) (b) Vì phản ứng tỏa nhiệt, nên để tăng hiệu suất cần giảm nhiệt độ Tuy nhiên hạ nhiệt độ thấp làm giảm tốc độ phản ứng, nên thực tế phản ứng tiến hành 850-900oC có xúc tác Pt Vì phản ứng thuận chiều làm tăng số phân tử khí, nên để tăng hiệu suất phản ứng cần giảm áp suất Tuy nhiên, điều kiện áp suất gây tăng giá thành công nghệ sản xuất, nên ta dùng áp suất thường (1 atm) III (4 điểm) Dùng hình vẽ, mơ tả thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm để xác định có mặt nguyên tố C H có glucozơ Hồn thành phản ứng Xác định sản phẩm phản ứng dùng chế giải thích hình thành sản phẩm a CH3-CH=CH2 (propilen) + HCl b CH3-CH2-CH(OH)-CH3 (ancol s-butylic) c C6H5CH3 + HNO3 Dùng sơ đồ xen phủ obitan nguyên tử để mô tả phân tử CH 3-CH=C=CH-CH3 (phân tử A) CH3-CH=C=C=CH-CH3 (phân tử B) Cho biết A, B có đồng phân hình học hay khơng ? Tại ? ĐÁP ÁN Thí nghiệm xác định có mặt nguyên tố C H có glucozơ : ĐIỂM 1,5 Phản ứng chế phản ứng: a Phản ứng : Cơ chế (cộng AE) : Sản phẩm hình thành theo hướng tạo cacbocation trung gian bền vững Dễ thấy cacbocation (X) bền (Y) (do điện tích giải tỏa nhiều hơn, với 6Hα), nên sản phẩm isopropyl clorua 0,50 b Phản ứng : Cơ chế (tách E1) : Sản phẩm hình thành theo hướng tạo sản phẩm bền Ở đây, (X) bền (Y) có số nguyên tử H α tham gia liên hợp, làm bền hóa liên kết π nhiều 0,50 c Phản ứng : Cơ chế (thế SE2Ar) : HONO2 + H2SO4 HSO4- + H2O + +NO2 Phản ứng dịnh hướng vào vị trí meta-, mật độ electron vị trí phân tử toluen giàu vị trí ortho-, para- Đồng thời phản ứng vào vị trí tạo giải tỏa điện tích tốt phức π 0,50 Mơ hình phân tử : Trong truờng hợp này, nhóm khơng đồng phẳng, nên phân tử không xuất hiện tượng đồng phân hình học Trong trường hợp này, nhóm đồng phẳng, nên phân tử xuất hiện tượng đồng phân hình học 1,00 IV (4 điểm) Thổi 672 mL (đktc) hỗn hợp khí A gồm ankan, anken ankin (đều có số nguyên tử cacbon phân tử nhau) qua dung dịch AgNO 3/NH3, thấy có 3,4 AgNO3 tham gia phản ứng Cũng lượng hỗn hợp khí A làm màu vừa hết 200 mL dung dịch Br2 0,15 M a Xác định thành phần định tính định lượng chất A b Đề nghị phương pháp tách riêng chất khỏi hỗn hợp A Oxi hóa m gam hợp chất hữu A CuO cho sản phẩm sinh gồm CO H2O qua bình đựng Mg(ClO 4)2 bình đựng lít Ca(OH)2 0,0 M thu gam kết tủa Khối lượng bình tăng 1,08 gam khối lượng CuO giảm 3,2 gam, M A < 100 Oxi hóa mãnh liệt A, thu hai hợp chất hữu CH3COOH CH3COCOOH a Xác định công thức cấu tạo gọi tên A b Viết dạng đồng phân hình học tương ứng A c Khi cho A tác dụng với Br2 theo tỉ lệ mol 1:1, tạo sản phẩm ? Giải thích ĐÁP ÁN (a) Nếu ankin có dạng RCCH : RCCH + AgNO3 + NH3 RCCAg + NH4NO3 Điều trái giả thiết, số mol Br2 Vậy ankin phải C2H2 ankan C2H6, anken C2H4 Từ phản ứng : C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C2Ag2 + 2NH4NO3 n(C2H2) = 1/2n(AgNO3) = 0,01 mol Từ phản ứng : C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 C2H4 + Br2 C2H4Br2 n(C2H4) = 0,01 mol n(C2H6) = 0,01 mol (b) Thổi hỗn hợp qua binh chứa dung dịch AgNO 3/NH3 dư Lọc tách kết tủa, hòa tan ĐIỂM 0,50 1,00 kết tủa dung dịch HCl dư thu khí C2H2 C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C2Ag2 + 2NH4NO3 C2Ag2 + 2HCl C2H2 + 2AgCl Khí khỏi bình chứa dung dịch AgNO 3/NH3, thổi tiếp qua dung dịch nước brom dư Chiết lấy sản phẩm đun nóng với bột Zn (trong CH3COOH) thu C2H4 : C2H4 + Br2 C2H4Br2 C2H4Br2 + Zn C2H4 + ZnBr2 Khí khỏi bình chứa dung dịch brom khí C2H6 (a) n(H2O) = 0,06 mol n(H) = 0,12 mol Từ phản ứng : CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 2CO2 + Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 với n(CO2) 0,02 mol 0,07 mol n(O) tham gia phản ứng Vậy số mol O A : n(O) = 0,02mol + 0,06 mol – 0,2 mol < (loại) n(O) = 0,07mol + 0,06 mol – 0,2 mol = mol A hidrocacbon có cơng thức đơn giản C7H12 Vì MA < 100, nên công thức phân tử A C7H12 () Cấu tạo A phù hợp với giả thiết là: 1,00 0,50 (b) Các dạng đồng phân hình học : 0,50 (c) Tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1:1 tạo sản phẩm : 0,50 V ( điểm) Trình bày phương pháp phân biệt cặp chất (mỗi trường hợp dùng thuốc thử đơn giản, có viết phản ứng minh họa) : a m-bromtoluen benzylbromua b phenylaxetilen styren Từ benzen chất vơ cơ, xúc tác cần thiết khác có đủ, viết phương trình phản ứng hóa học điều chế : a meta-clonitrobenzen b ortho-clonitrobenzen c axit meta-brombenzoic d axit ortho-brombenzoic Hidrocacbon X có phân tử khối 128, không làm nhạt màu dung dịch Br X tác dụng với H2 (xúc tác Ni, t) tạo sản phẩm Y Z Oxi hóa mãnh liệt Y tạo sản phẩm axit o-phtalic, oC6H4(COOH)2 a Xác định cấu tạo gọi tên X, Y, Z b Viết phản ứng tạo sản phẩm chính, cho X tác dụng với dung dịch HNO đặc (H2SO4 đặc xúc tác) Br (xúc tác bột sắt) Biết phản ứng, tỉ lệ mol chất tham gia phản ứng 1:1 ĐÁP ÁN Phân biệt chất : (a) Dùng AgNO3, benzyl bromua cho kết tủa vàng : C6H5CH2Br + AgNO3 + H2O C6H5CH2OH + AgBr + HNO3 (b) Dùng dung dịch AgNO3/NH3, phenylaxetilen cho kết tủa vàng xám : C6H5CCH + AgNO3 + NH3 C6H5CCAg + NH4NO3 Điều chế : ĐIỂM 1,00 0,25 0,50 0,25 0,50 (a) X (CxHy), có 12x + y = 128 (y 2x + 2) có hai nghiệm thích hợp C 10H8 C9H20 Tuy nhiên, X tác dụng với hidro, nên cơng thức C10H8 () Vì X khơng làm nhạt màu nước brom nên cấu tạo thích hợp X naphtalen phù hợp với giả thiết Y tetralin Z decalin : 1,00 (b) Phản ứng : 0,50 ... phẩm ? Giải thích ĐÁP ÁN (a) Nếu ankin có dạng RCCH : RCCH + AgNO3 + NH3 RCCAg + NH4NO3 Điều trái giả thi t, số mol Br2 Vậy ankin phải C2H2 ankan C2H6, anken C2H4 Từ phản ứng : C2H2 + 2AgNO3... xuất hiện tượng đồng phân hình học 1,00 IV (4 điểm) Thổi 672 mL (đktc) hỗn hợp khí A gồm ankan, anken ankin (đều có số nguyên tử cacbon phân tử nhau) qua dung dịch AgNO 3/NH3, thấy có 3,4 AgNO3... dung dịch HNO3 (giả thi t sản phẩm khử khí NO) So sánh (có giải thích) tính tan nước, tính bazơ tính khử hai hợp chất với hidro amoniac (NH3) photphin (PH3) Một giai đoạn quan trọng trình tổng