ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 VÒNG TỈNH MÔN HÓA HỌC NĂM 2010 - 2011

ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 VÒNG TỈNH MÔN HÓA HỌC NĂM 2010 - 2011

1 Họ và tên thí sinh:…………………… ………… Chữ ký giám thị 1: Số báo danh:…………………………… ……… . …………….……………… SỞ GDĐT BẠC LIÊU KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 VÒNG TỈNH NĂM HỌC 2010 - 2011 * Môn thi: HÓA HỌC * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) ĐỀ Câu 1: (4 điểm) 1. a) Trong quá trình điện phân hỗn hợp Al 2 O 3 /Na 3 AlF 6 nóng chảy ở 1000 o C, các điện cực than chì có tham gia vào các quá trình điện cực và phương trình tổng quát được biểu diễn như sau: 2Al 2 O 3 (trong Na 3 AlF 6 ) + 3 C (grafit) dp ⎯⎯→ 4Al (l) + 3CO 2 (k) Biết: 2272 , 635, 4 / o o pu pu kJ S J KΔΗ = Δ = ; Tính sự biến đổi năng lượng tự do o GΔ đối với một mol Al ở 1000 o C? b) Khi tái chế nhôm từ nhôm phế thải chỉ cần 26kJ/mol để đun nóng chảy nhôm. Hãy so sánh năng lượng cần thiết để sản xuất ra một mol nhôm từ phương pháp tái chế với phương pháp điện phân ở trên. 2. Cân bằng các phương trình phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: a) K 2 Cr 2 O 7 + CH 3 -CH 2 -OH + HCl → KCl + CrCl 3 + CH 3 COOH + H 2 O b) KMnO 4 + C 6 H 12 O 6 + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + MnSO 4 + CO 2 + H 2 O Câu 2: (4 điểm) 1. Dung dịch A có pH = 5, dung dịch B có pH = 9. Hỏi phải trộn dung dịch A và dung dịch B với tỉ lệ về thể tích thế nào để được dung dịch C có pH = 8? 2. Người ta cho khí CO 2 lội qua dung dịch gồm Ba(OH) 2 0,1M và Sr(OH) 2 0,1M. a) Chất nào kết tủa trước? b) Khi muối thứ hai bắt đầu kết tủa thì tỉ lệ % muối thứ nhất còn lại trong dung dịch là bao nhiêu? Có thể tách Sr 2+ và Ba 2+ ra khỏi dung dịch bằng cách kết tủa phân đoạn được không? Biết tích số tan 3 BaCO T = 8,1.10 -9 và 3 SrCO T = 9,4.10 -10 . (Gồm 02 trang) CHÍNH THỨC 2 Câu 3: (4 điểm) Cho 7,02 (g) hỗn hợp bột X gồm: Al, Fe, Cu vào bình A chứa dung dịch HCl dư, sau phản ứng còn lại chất rắn B. Lượng khí thoát ra được dẫn qua ống chứa CuO dư, nung nóng, thấy khối lượng của ống giảm 2,72 (g). Thêm vào bình A lượng dư muối natri, đun nóng nhẹ thu được 0,896 (l) khí không màu, hóa nâu đỏ trong không khí (đo ở đktc) a) Xác định muối natri đã dùng. b) Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp. c) Tính lượ ng muối natri tối thiểu để hòa tan hết chất rắn B trong bình A. Câu 4: (4 điểm) Cho các phản ứng sau: But–2–in 4 LiAlH ⎯⎯⎯→ A (1); But–2–in 2 3 / H Pd PbCO ⎯⎯⎯⎯→ B (2). Trong đó A, B là 2 đồng phân hình học. Khi chế hóa riêng biệt A và B bằng axit mạnh thì chúng đều chịu sự chuyển hóa sau: đồng phân hóa vị trí, đồng phân hóa không gian. a) Xác định công thức cấu tạo của A, B. b) Viết cơ chế cho quá trình chuyển hóa đã nêu ở trên. Câu 5: (4 điểm) 1. Axit cacboxylic A(C 5 H 8 O 2 ) tồn tại ở hai dạng đồng phân lập thể A 1 và A 2 . Ozon phân A thu được axetandehit và axit 2-oxopropanoic (CH 3 -CO-COOH). Khi hidro hóa A 1 và A 2 (xúc tác Ni) đều cho hỗn hợp axit B 1 và B 2 là một biến thể raxemic. a) Xác định cấu trúc của A 1 , A 2 và gọi tên của chúng. b) Viết công thức chiếu Fisơ của B 1 , B 2 và chỉ rõ cấu hình (R, S) của B 1 , B 2 . 2. Hợp chất A mạch hở chứa C, H, O có khối lượng phân tử 74đvC. Biết rằng A không phản ứng với Na và khi phản ứng với dung dịch NaOH chỉ thu được một chất hữu cơ. Xác định công thức cấu tạo của A, biết từ A thực hiện được sơ đồ sau đây: CH 3 MgCl A+ ⎯⎯→ B O 2 H+ ⎯⎯⎯→ CH 3 CHO HMgCl 25 C+ ⎯⎯⎯⎯⎯→ D O 2 H+ ⎯⎯⎯→ ancol sec-butylic Viết các phương trình phản ứng xảy ra ở dạng công thức cấu tạo thu gọn. …HẾT… Thí sinh được sử dụng Bảng hệ thống tuần hoàn do Nhà xuất bản Giáo dục phát hành 1 SỞ GDĐT BẠC LIÊU KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 VÒNG TỈNH NĂM HỌC 2010 - 2011 * Môn thi: HÓA HỌC * Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) HƯỚNG DẪN CHẤM Câu 1 (4 điểm): 1. a) o oo o o o 2272kJ 0,6354kJ/ K G T S 1273 K 4molAl 4molAl G 365,8kJ/ mol ⎛⎞ Δ=ΔΗ−Δ= − × ⎜⎟ ⎝⎠ Δ= 0,5 đ 0,5 đ b) 26 365,8 kJ kJ = = 0,071 ≈ 7,1% 0,5 đ 0,5 đ 2.a) 61 3 3 2 2732 33 2 K C r O CH CH OH HCl KCl CrCl CH COOH H O +− + + +− −+→+ +− + 63 13 22Cr 6e 2Cr 3C C 4e ++ −+ +→ →+ 2K 2 Cr 2 O 7 + 3CH 3 -CH 2 -OH + 16HCl → 4KCl + 4CrCl 3 + 3CH 3 COOH + 11H 2 O 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ b) 70 2 4 4612624 24 4 22 K M nO C H O H SO K SO M nSO CO H O +++ ++→+++ 72 04 24Mn 5e Mn 5 6C 6C 24e ++ + +→ →+ 24KMnO 4 + 5C 6 H 12 O 6 + 36H 2 SO 4 → 12 K 2 SO 4 +24 MnSO 4 + 30CO 2 + 66H 2 O 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ Câu 2 (4 điểm): 1. Gọi x = V A và y = V B Ta có: pH A = 5 ⇒ [H + ] A = 10 -5 M ⇒ ()H A n + = 10 -5 .x (mol) pH B = 9 ⇒ [H + ] B = 10 -9 M ⇒ [OH - ] B = 10 -5 M ⇒ ()OH B n − = 10 -5 .y (mol) 0,5đ Trộn dung dịch A với dung dịch B: H + + OH - → H 2 O Dung dịch có pH = 8 ⇒ [H + ] C = 10 -8 M ⇒ [OH - ] C = 10 -6 M (Gồm 05 trang) CHÍNH THỨC năng lượng tiêu thụ để tái chế 1 mol nhôm năng lượng tiêu thụ để sản xuất 1 mol nhôm bằng điện phân 2 ⇒ ()OH C n − = 10 -6 (x+y) 0,5đ Ta có: 10 -5 y – 10 -5 x = 10 -6 (x+y) Giải ra ta được: 9 11 A B V x yV == 0,5đ 2. a) Khi cho khí CO 2 lội qua dung dịch gồm Ba(OH) 2 và Sr(OH) 2 sẽ tạo thành kết tủa. Gọi M(OH) 2 là kí hiệu chung cho Ba(OH) 2 và Sr(OH) 2 Ta có : M(OH) 2 + CO 2 → MCO 3 ↓ + H 2 O 0,5đ Kết tủa SrCO 3 được tạo thành khi: [Sr 2+ ].[CO 3 2- ] > 9,4.10 -10 hay [CO 3 2- ] > 10 9, 4.10 0,1 − = 9,4.10 -9 (M) Kết tủa BaCO 3 được tạo thành khi: [Ba 2+ ].[CO 3 2- ] > 8,1.10 -9 hay [CO 3 2- ] > 9 8,1.10 0,1 − = 8,1.10 -8 (M) ⇒ SrCO 3 kết tủa trước 1,0đ b) Khi BaCO 3 bắt đầu kết tủa thì [CO 3 2- ] > 8,1.10 -8 (M) ⇒ [Sr 2+ ] còn lại trong dung dịch là: [Sr 2+ ] = 10 8 9, 4.10 8,1.10 − − = 1,16.10 -2 (M) Tỉ lệ muối SrCO 3 còn lại trong dung dịch là: 2 1,16.10 0,1 − = 0,116 = 11,6% Tỉ lệ Sr 2+ còn lại trong dung dịch khá lớn nên không thể dùng phương pháp kết tủa phân đoạn để tách các ion Sr 2+ và Ba 2+ ra khỏi dung dịch. 1,0đ Câu 3 (4 điểm): a) Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Al, Fe, Cu trong hỗn hợp X. Ta có: 27x + 56y + 64z = 7,02 (I) 2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 x x 1,5x (mol) Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 y y y Chất rắn B là Cu Khí H 2 thoát ra khử CuO, khối lượng ống giảm chính là khối lượng của oxi đã tách ra khỏi ống. CuO + H 2 o t ⎯⎯→ Cu + H 2 O (*) Từ (*) ta có: 1,5x + y = 16 72,2 = 0,17 (II) Trong bình A có: AlCl 3 , FeCl 2 , HCl còn dư và Cu Theo bài, muối cho vào chỉ có thể là NaNO 3 , khí thoát ra là khí NO 2,0đ b) 3Cu + 2NO 3 - + 8H + o t ⎯⎯→ 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O (1) z 3 2z 3 2z (mol) 3 3Fe 2+ + NO 3 - + 4H + → 3Fe 3+ + NO + 2H 2 O (2) y 3 y 3 y (mol) => NO n = 3 2z + 3 y = 0,04 => y + 2z = 0,12 (III) Giải hệ (I), (II) và (III) ta được: x = 0,1; y = 0,02; z = 0,05 %Al = 38,46% %Fe = 15,95% %Cu = 45,59% 1,5đ c) 3 NaNO n tối thiểu = 3(1) NO n − = 3 2 z = 3 1,0 (mol) 3 NaNO m tối thiểu = 2,8333(g) 0,5đ Câu 4 (4 điểm): a) Do phản ứng cộng LiAlH 4 là phản ứng cộng trans nên A là trans-But-2-en. 0,5 đ Do phản ứng cộng H 2 có xúc tác Pd/PbCO 3 là phản ứng cộng cis nên B là cis-But-2-en 0,5 đ 0,5 đ b. Cơ chế chuyển hóa - Đồng phân hóa vị trí 0,75đ 0,75đ - Đồng phân hóa không gian: Hai cation trung gian hình thành khi proton hóa A và B là đồng nhất nên có thể chuyển hóa A thành B và ngược lại 4 1,0 đ Câu 5 (4 điểm): 1.a) Khi ozon phân A tạo ra CH 3 CHO và CH 3 COCOOH nên A có công thức cấu tạo là CH 3 CH C CH 3 COOH 0,5 đ A 1 và A 2 là hai đồng phân hình học CH 3 C C CH 3 COOH H CH 3 C C CH 3 H COOH axit (2Z)-2-metylbut-2-enoic axit (2E)-2-metylbut-2-enoic 0,5 đ b) Phản ứng cộng CH 3 CH C CH 3 COOH CH 3 CH 2 CH CH 3 COOH+ H 2 Ni, t 0 (B) 0,5 đ + Công thức Fisơ và cấu hình của B 1 và B 2 COOH COOH H CH 3 CH 3 H C 2 H 5 C 2 H 5 axit R- 2-metylbutanoic axit S- 2-metylbutanoic 0,5 đ 2. Gọi công thức phân tử A là C x H y O z . Theo giả thiết ta có: 12x + y + 16z = 74 y ≤ 2x + 2 Có thể chọn được: z = 1 ⇒ C 4 H 10 O z = 2 ⇒ C 3 H 6 O 2 z = 3 ⇒ C 2 H 2 O 3 Vì A không tác dụng với Na và khi phản ứng với dung dịch NaOH chỉ tạo được 1 chất hữu cơ do đó A không phải axit, rượu hoặc este. Kết hợp với sơ đồ điều chế ⇒ A thỏa mãn công thức C 2 H 2 O 3 và có công thức cấu tạo như sau: H C O O C H O anhydrit fomic 1,0 đ Các phương trình phản ứng xảy ra: (HCO) 2 O + 2NaOH ⎯⎯→ 2HCOONa + H 2 O 5 CH O C H O OMgCl CH 3 CH O C H O OMgCl CH 3 CH 3 MgCl + (HCO) 2 O 0 t ⎯⎯→ + H 2 O ⎯⎯→ CH 3 CHO + HCOOH +MgOHCl C 2 H 5 MgCl + CH 3 CHO 0 t ⎯⎯→ CH 3 CH 2 – CH(CH 3 ) – OMgCl CH 3 CH 2 – CH(CH 3 ) – OMgCl + H 2 O → CH 3 CH 2 – CH(CH 3 ) OH +MgOHCl 1,0 đ .HẾT . . với m t mol Al ở 1000 o C? b) Khi tái chế nh m từ nh m phế thải chỉ cần 26kJ/mol để đun nóng chảy nh m. Hãy so sánh năng lượng cần thiết để sản xuất ra m t. 22 K M nO C H O H SO K SO M nSO CO H O +++ ++→+++ 72 04 24Mn 5e Mn 5 6C 6C 24e ++ + +→ →+ 24KMnO 4 + 5C 6 H 12 O 6 + 36H 2 SO 4 → 12 K 2 SO 4 +24 MnSO