TRƯỜNG THPT NGUYỄN HUỆ KÌ THI TUYỂN CHỌN HỌC SINH GIỎI TỔ HÓA HỌC ----- MÔN HÓA ----- -------- THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT Câu1: (3đ) 1. X là nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH 3 . Electron cuối cùng trên nguyên tử X có tổng 4 số lượng tử bằng 4,5. a) Xác định nguyên tố X, viết cấu hình electron của nguyên tử. b) Ở điều kiện thường XH 3 là một chất khí. Viết công thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử XH 3 , oxit bậc cao nhất, hidroxit bậc cao nhất của X. c) Cho phản ứng: 2XOCl 2XO + Cl 2 , ở 500 0 C có K p = 1,63.10 -2 . Ở trạng thái cân bằng áp suất riêng phần của P XOCl =0,643 atm, P XO = 0,238 atm. Tính P Cl 2 ở trạng thái cân bằng. Nếu thêm vào bình một lượng Cl 2 để ở trạng thái cân bằng mới áp suất riêng phần của XOCl bằng 0,683 atm thì áp suất riêng phần của XO và Cl 2 là bao nhiêu? 2. So sánh độ lớn góc liên kết trong các phân tử PX 3 (X: F, Cl, Br, I). Giải thích? Câu 2: (2đ) 1) Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: a) Ca +dd Na 2 CO 3 ;b) Na + dd AlCl 3 ;c) dd Ba(HCO 3 ) 2 + dd NaHSO 4 ;d) dd NaAlO 2 + dd NH 4 Cl 2) Có hỗn hợp Na, Ba, Mg. Bằng phương pháp hóa học hãy tách riêng các kim loại ra khỏi hỗn hợp (khối lượng mỗi kim loại vẫn được bảo toàn). Câu 3: (2đ) Hòa tan hoàn toàn 1,62 gam nhôm trong 280 ml dung dịch HNO 3 1M được dung dịch A và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Mặt khác, cho 7,35 gam hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp vào 500ml dung dịch HCl, được dung dịch B và 2,8 lít khí H 2 (đktc). Khi trộn dung dịch A vào dung dịch B thấy tạo thành 1,56 gam kết tủa. a. Xác định tên 2 kim loại kiềm. b. Tính nồng độ mol/lít của dung dịch HCl đã dùng. Câu 4: (2đ) Cho hidrocacbon X tác dụng với dung dịch brom dư được dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo khối lượng). Khi cộng brom (1:1) thu được cặp đồng phân cis-trans. 1) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và gọi tên của X. 2) Viết phương trình của X với: a) Dung dịch KMnO 4 (trong môi trường H 2 SO 4 ) b) Dung dịch AgNO 3 /NH 3 c) H 2 O (xúc tác Hg 2+ /H + ) d) HBr theo tỉ lệ 1:2 Câu 5: (1đ) A, B, D là các đồng phân có cùng công thức phân tử C 6 H 9 O 4 Cl, thỏa mãn các điều kiện sau : 36,1g A + NaOH dư → 9,2g etanol + 0,4 mol muối A1 + NaCl. B + NaOH dư → muối B 1 + hai rượu (cùng số nguyên tử C) + NaCl D + NaOH dư → muối D 1 + axeton + NaCl + H 2 O. Hãy lập luận xác định công thức cấu tạo của A, B, D và viết các phương trình phản ứng. Biết rằng D làm đỏ quì tím. ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM Đáp án điểm Câu 1: 1.a/ Với hợp chất hidro có dạng XH 3 nên X thuộc nhóm IIIA hoặc nhóm VA. TH1: X thuộc nhóm IIIA, ta có sự phân bố e theo obitan: . Vậy e cuối cùng có: l=1, m=-1, m s = +1/2 . mà n + l + m + m s = 4,5 → n = 4. Cấu hình e nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 (Ga) TH2: X thuộc nhóm VA, ta có sự phân bố e theo obitan: . Vậy e cuối cùng có: l=1, m= 1, m s = +1/2 . mà n + l + m + m s = 4,5 → n = 2. Cấu hình e nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 3 (N). b/ Ở đk thường XH 3 là chất khí nên nguyên tố phù hợp là Nitơ. Công thức cấu tạo các hợp chất: N H H H Nguyên tử N có trạng thái lai hóa sp 3 Oxit cao nhất: N O N O O O O Nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp 2 . Hidroxit với hóa trị cao nhất: H O N O O Nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp 2 . c/ Phương trình phản ứng: 2NOCl 2NO + Cl 2 K p = 1,63.10 -2 (500 0 C) áp suất cân bằng: 0,643 0,238 ? Ta có: K p = 2 2 2 . NOCl Cl NO P PP = 1,63.10 -2 → 2 Cl P = 0,119 atm. Sau khi thêm Cl 2 , áp suất cân bằng mới của NOCl : P NOCl = 0,683 atm , tăng 0,04 atm → P NO = 0,238 – 0,004 = 0,198 atm → 2 Cl P = 2 198,0 683,0 .1,63.10 -2 = 0,194 atm. 2/ Độ lớn góc liên kết XPX trong các phân tử PX 3 biến đổi như sau: PF 3 > PCl 3 > PBr 3 > PI 3 . Giải thích: do bán kính nguyên tử tăng dần từ F → I đồng thời độ âm điện giảm dần nên tương tác đẩy giữa các nguyên tử halogen trong phân tử PX 3 giảm dần từ PF 3 → PI 3 . Nên PF 3 có góc liên kết lớn nhất, PI 3 có liên kết bé nhất. Số đo góc: PF 3 PCl 3 PBr 3 PI 3 104 0 102 0 100 0 96 0 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,75 Câu 2: 1/ Hoàn thành phương trình phản ứng: a) Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2 ; Ca(OH) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + 2 NaOH b) 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ; 3NaOH + AlCl 3 → Al(OH) 3 + 3NaCl Nếu NaOH còn: NaOH + Al(OH) 3 → NaAlO 2 + 2H 2 O c) Ba(HCO 3 ) 2 + NaHSO 4 → BaSO 4 + NaHCO 3 + H 2 O + CO 2 hoặc: Ba(HCO 3 ) 2 + 2NaHSO 4 → BaSO 4 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O + 2CO 2 d) NaAlO 2 + NH 4 Cl + H 2 O → NaCl + Al(OH) 3 + NH 3 2/ Cho hỗn hợp kim loại vào nước dư, sau khi phản ứng hoàn toàn, lọc lấy phần không tan ta được Mg. 2Na + 2H 2 O → 2 NaOH + H 2 ; Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2 - Cho khí CO 2 sục vào dung dịch nước lọc ở trên đến dư, tiếp tục đun nóng dung dịch hồi lâu, lọc lấy phần kết tủa BaCO 3 tạo thành. NaOH + CO 2 → NaHCO 3 ; Ba(OH) 2 + 2CO 2 → Ba(HCO 3 ) 2 ; Ba(HCO 3 ) 2 → 0 t BaCO 3 + H 2 O + CO 2 - Hòa tan BaCO 3 trong dung dịch HCl, cô cạn dung dịch thu lấy muối khan và đem điện phân nóng chảy ta được Ba: BaCO 3 + 2HCl → BaCl 2 + H 2 O + CO 2 ; BaCl 2 → dpnc Ba + Cl 2 - Dung dịch còn lại cho tác dụng dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch thu lấy muối khan và đem điện phân nóng chảy ta được Na: Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + H 2 O + CO 2 ; 2NaCl → dpnc 2Na + Cl 2 . 0,25x4 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 3: Phương trình phản ứng Al + 4 HNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (1) 2M + 2HCl → 2MCl + H 2 (2) 2M + 2H 2 O → 2MOH + H 2 (3) Ban đầu: n (Al) = 0,06 mol ; n (HNO 3 ) = 0,28 mol ; 0,125x3 Sau phản ứng HNO 3 còn dư: n(HNO 3 dư) = 0,04 mol; Khi cho hỗn hợp 2 kim loại kiềm vào dung dịch HCl thì xảy ra phản ứng (2) và có thể có (3): Theo ptpư: n (M) = n(H 2 ) = 0,25 mol → khối lượng mol trung bình của 2 kim loại: M = 29,4 a) Vì 2 kim loại kiềm thuộc 2 chu kì liên tiếp nên Na, K thõa mãn ( 23 < 29,4 < 39) b) Khi trộn 2 dung dịch A và B có kết tủa tạo ra chứng tỏ ban đầu có phản ứng (3),ta có phản ứng: HNO 3 + MOH → MNO 3 + MNO 3 (4) Al(NO 3 ) 3 + 3 MOH → Al(OH) 3 + 3 MNO 3 (5) số mol kết tủa: n Al(OH) 3 = 0,02 mol < n Al(NO 3 ) 3 . Nên có 2 khả năng: TH1: Al(NO 3 ) 3 còn dư → n (MOH) = 0,04 + 0,02.3 = 0,1 mol → n (M)pư (2) = 0,25 – 0,1 = 0,15 → n(HCl) = 0,15 mol → C M (HCl) = 0,3M TH2: MOH còn dư, Al(OH) 3 tan trở lại một phần: Al(OH) 3 + MOH → M AlO 2 + 2H 2 O (6) n Al(OH) 3 tan = 0,06 – 0,02 = 0,04. Từ các pt (4,5,6) ta có: n (MOH) = 0,04 + 0,06.3 + 0,04 = 0,26 mol ( loại – vì lớn hơn số mol M ban đầu). 0,25 0,25 0,25 0,125x2 0,125 0,25 0,125 0,125 Câu 4: Hidrocacbon X: C x H y C x H y + 2Br 2 → C x H y Br 4 ; theo giả thiết: %Br = 100. 32012 4.80 ++ yx =75,8 → 12x + y = 102 Giá trị thỏa mãn: x=8 , y=6. CTPT của X: C 8 H 6 (∆= 6). Vì X có khả năng phản ứng với brom thoe tỉ lệ 1:1 và 1:2 chứng tỏ phân tử X có 2 liên kết π kém bền và 1 nhân thơm. CTCT của X: C CH phenyl axetilen. Phương trình phản ứng: 5 C CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → COOH + 4K 2 SO 4 + 8MnSO 4 + 12H 2 O C CH + AgNO 3 + NH 3 → C CAg + NH 4 NO 3 C CH + H 2 O → + 2 Hg C O CH 3 C CH + 2HBr → C CH 3 Br Br 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 5: A, B, D có cùng công thức phân tử: C 6 H 9 O 4 Cl (∆=2) A + NaOH → C 2 H 5 OH + muối A 1 + NaCl 0,2 mol 0,2mol 0,4 mol Từ tỉ lệ số mol các chất cho thấy A là este 2 chức chứa 1 gốc rượu C 2 H 5 - và axit tạp chức. CTCT của A: CH 3 -CH 2 -OOC-CH 2 -OOC-CH 2 -Cl CH 3 -CH 2 -OOC-CH 2 -OOC-CH 2 -Cl + 3NaOH → C 2 H 5 OH + 2 HO-CH 2 COONa + NaCl B + NaOH → muối B 1 + hai rượu + NaCl Vì thuỷ phân B tạo ra 2 rượu khác nhau nhưng có ùng số nguyên tử C, nên mỗi rượu tối thiểu phải chứa 2C. CTCT duy nhất thỏa mãn: C 2 H 5 -OOC-COO-CH 2 -CH 2 -Cl C 2 H 5 -OOC-COO-CH 2 -CH 2 -Cl + 3NaOH → NaOOC-COONa + C 2 H 5 OH + C 2 H 4 (OH) 2 + NaCl D + NaOH → muối D 1 + axeton + NaCl + H 2 O Vì D làm đỏ quì tím nên phải có nhóm –COOH, thuỷ phân tạo axeton nên trong D phải có thêm chức este và rượu tạo thành sau thuỷ phân là gemdiol kém bền. CTCT của D: HOOC-CH 2 -COO-C(Cl)-(CH 3 ) 2 HOOC-CH 2 -COO-C(Cl)-(CH 3 ) 2 +3NaOH → NaOOC-CH 2 -COONa + CH 3 -CO-CH 3 + NaCl + H 2 O 0,25 0,25 0,25 0,25 . TRƯỜNG THPT NGUYỄN HUỆ KÌ THI TUYỂN CHỌN HỌC SINH GIỎI TỔ HÓA HỌC ----- MÔN HÓA ----- -------- THỜI GIAN. 0,125 Câu 4: Hidrocacbon X: C x H y C x H y + 2Br 2 → C x H y Br 4 ; theo giả thi t: %Br = 100. 32012 4.80 ++ yx =75,8 → 12x + y = 102 Giá trị thỏa mãn: x=8