ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 NĂM HỌC 2011-2012 MÔN HÓA HỌC – SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LONG AN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LONG AN LỚP 12 THPT NĂM 2011 (VÒNG 1) ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: HÓA HỌC (BẢNG A) Thời gian: 180 phút (không kể giao đề) Ngày thi: 06/10/2011 Cho khối lượng mol (mol/gam): H =1, N = 14, O = 16, Cl = 35,5, Cu = 64, Ca = 40, Mg = 24, Al = 27, Fe = 56, C = 12, Na = 23, K = 39 Câu 1: (2 điểm) Tổng số hạt proton của nguyên tử nguyên tố (A)và nguyên tử nguyên tố (D) là 42, (A) và (D) có cùng số thứ tự nhóm và ở 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn, phân tử hợp chất tạobởi (A) với (D) là muối. a.Xác định nguyên tố (A), (D); viết công thức hidroxit tương ứng với oxit cao nhất của (A), (D). b.Từ phân tử hợp chất quan trọng của (A) và phân tử hợp chất của (D) hãy viết một phương trình phản ứng điều chế đơn chất (A) trong phòng thí nghiệm. Câu 2: (2 điểm) 2.1. Cho một dung dịch chứa NH 4 Cl 0,1M và NH 3 0,1M biết hằng số axit Ka của NH 4 + : 5.10 -10 , tính pH của dung dịch trên. 2.2. Thực nghiệm cho biết tốc độ của phản ứng: 2A k + B k C k + D k được tính theo biểu thức v= k.[A] 2 .[B]; trong đó k là hằng số tốc độ phản ứng, [A], [B] lần lượt là nồng độ mol/lit của A, B.Tốc độ của phản ứng trên tăng hoặc giảm bao nhiêu lần khi: tăng nồng độ A cũng như B lên 2 lần; giảm áp suất của hệ 3 lần. Câu 3: (2điểm) 3.1. Viết phương trình phản ứng dạng ion thu gọn cho mỗi trường hợp sau: a. Dung dịch FeCl 3 tác dụng với dung dịch Na 2 CO 3 . b. Dung dịch HNO 3 tác dụng với Fe x O y tạo chất khí NO. 3.2. Cho 200ml dung dịch chứa đồng thời K 2 CO 3 0,001M và KOH 0,018M vào 200ml dung dịch chứa đồng thời HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 có cùng nồng độ 0,01M. Tìm pH của dung dịch thu được sau phản ứng. Câu 4: (2điểm) 4.1. Trộn lẫn 10,7g NH 4 Cl với 40g CuO trong một bình kín sau đó nung nóng để các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tìm khối lượng của chất rắn khan sau phản ứng. 4.2. Không được dùng thêm hóa chất nào khác hãy trình bày cách nhận biết các chất rắn riêng biệt: NH 4 Cl, CaCO 3 , NaHCO 3 , NH 4 NO 2 , (NH 4 ) 3 PO 4 , viết phương trình phản ứng hóa học đã dùng. Câu 5: (4điểm) 1 5.1. Cho hỗn hợp (A) gồm các chất CaCO 3 , MgCO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 trong đó Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 lần lượt chiếm a% và b% theo khối lượng của (A), biết trong điều kiện của thí nghiệm khi nung (A) chỉ có phản ứng phân hủy của CaCO 3 , MgCO 3 . Nung (A) một thời gian thu được chất rắn (B) có khối lượng bằng 80% khối lượng của (A) trước khi nung, để hòa tan vừa hết 10g (B) cần 150ml dung dịch HCl 2M. Nung (A) đến khối lượng không đổi thu được chất rắn (C). Viết toàn bộ các phản ứng đã xảy ra và lập biểu thức tính phần trăm khối lượng của (C) so với (A) theo a và b. 5.2. Hợp chất MX 2 có trong tự nhiên. Hòa tan MX 2 bằng dung dịch HNO 3 dư một ít so với lượng cần tác dụng ta thu được dung dịch Y, khí NO 2 ; dung dịch Y tác dụng với BaCl 2 tạo kết tủa trắng không tan trong HNO 3 , dung dịch Y tác dụng với NH 3 dư cho kết tủa màu nâu đỏ. Xác định công thức phân tử của MX 2 và viết các phương trình ion trong các thí nghiệm nói trên. Câu 6: (2điểm) 6.1. Sắp xếp các chất sau theo chiều tăng dần từ trái qua phải (không giải thích): a. Nhiệt độ sôi : H 2 O, H 2 S, CH 3 OH, C 2 H 6 , CH 3 F, O- O 2 NC 6 H 4 OH. b.Lực axit: CH 2 =CHCOOH,CH≡CCOOH, CH 3 CH 2 COOH, H 2 O, CH 3 CH 2 CH 2 OH, C 6 H 5 COOH. 6.2. Hai hợpchất hữu cơ (A), (B) có cùng công thức phân tử C 7 H 7 Cl và đều không tác dụng với dung dịch brom; hãy xác định công thức cấu tạo thu gọn của (A), (B), viết phương trình phản ứng của (A), (B) với NaOH dư (ghi rõ điều kiện phản ứng nếu có).Biết (A) phản ứng với NaOH cho muối hữu cơ, còn (B) tác dụng với NaOH cho sản phẩm hữu cơ (C) tác dụng được với Natri cho khí hidro. Câu 7: (2điểm) Nhiệt phân 1mol hidrocacbon (A) cho 3 mol hỗn hợp khí và hơi (B). Đốt cháy 10,8g (B) rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,3 mol Ca(OH) 2 và 0,35 mol NaOH sinh ra 20g kết tủa. Xác định công thức phân tử của (A), tỉ khối hơi của (B) so với hidro. Câu 8: (4điểm) 8.1.Viết phương trình phản ứng cho sơ đồ sau: 0 0 32 4 0 0 3 2 4 CH OHH SO NaOH,t CuO,t HCN 5 10 2 H O 170 C H SO ,t C H 0 A B C D E + → → → → → → D 8.2. Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ (X) đơn chức cho CO 2 và H 2 O; cho 27,45g (X) tác dụng hoàn toàn vừa đủ với NaOH ở điều kiện thích hợp thu được hỗn hợp sản phẩm (Y). Đốt cháy hoàn toàn (Y) thu được 23,85g chất rắn (Z) nguyên chất cùng hỗn hợp khí và hơi (T). Hấp thụ toàn bộ (T) vào dung dịch chứa 75,85g Ca(OH) 2 sinh ra 70g kết tủa đồng thời khối lượng bình chứa tăng thêm75,6g so với ban đầu. Hãy xác định công thức cấu tạo của hợp chất hũu cơ (X). ----- HẾT ----- (Học sinh không được mang Bảng hệ thống tuần hoàn) Họ và tên thí sinh ……………………………………. Số báo danh: …………… 2 Trùng hợp SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12-VÒNG 1 LONG AN Môn: HÓA HỌC (BẢNG A) Ngày thi : 06/10/2011 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC CÂU NỘI DUNG ĐIỂM 1 (2đ) Tổng số hạt proton của nguyên tử nguyên tố (A)và nguyên tử nguyên tố (D) là 42, (A) và (D) có cùng số thứ tự nhóm và ở 2 chu kì kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn, phân tử hợp chất tạobởi (A) với (D) là muối. a.Xác định nguyên tố (A), (D); viết công thức hidroxit tương ứng với oxit cao nhất của (A), (D). b.Từ phân tử hợp chất quan trọng của (A) và phân tử hợp chất của (D) hãy viết một phương trình phản ứng điều chế đơn chất (A) trong phòng thí nghiệm. a. Gọi Z, Z / lần lượt là số proton của (A),(D) Z + Z / = 42 Gỉa sử Z< Z / lýluận để có Z = 17; Z / = 25 (A): Cl; D: Mn Cấu hình electron (A): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ; (D): 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 Công thức hidroxit tương ứng oxit cao nhất: HClO 4 ; HMnO 4 0,25 2.0,25 2.0,25 2.0,25 b.16 HCl + 2 KMnO 4 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O 0,25 2 (2đ) 2.1. Cho một dung dịch chứa NH 4 Cl 0,1M và NH 3 0,1M biết hằng số axit Ka của NH 4 + : 5.10 -10 , tính pH của dung dịch trên. 2.2. Thực nghiệm cho biết tốc độ của phản ứng: 2A k + B k C k + D k được tính theo biểu thức v= k.[A] 2 .[B]; trong đó k là hằng số tốc độ phản ứng, [A], [B] lần lượt là nồng độ mol/lit của A, B.Tốc độ của phản ứng trên tăng hoặc giảm bao nhiêu lần khi: tăng nồng độ A cũng như B lên 2 lần; giảm áp suất của hệ 3 lần. 2.1. Viết cân bằng 4 2 3 3 NH H O NH H O + + → + + ¬ hoặc tương đương Tìm được pH = 9,30 0,5 0,5 2.2. Tốc độ ban đầu v = k.[A] 2 .[B] Khi [A], [B] đều tăng 2 lần v / = k.[2A] 2 .[2B] = 8k.[A] 2 .[B] = 8v Khi giảm áp suất xuống 3 lần có nghĩa là giảm [A] và cả [B] xuống 3 lần v // = 2 1 1 k A B 3 3 = 1 27 v 0,5 0,5 3 (2đ) 3.1. Viết phương trình phản ứng dạng ion thu gọn cho mỗi trường hợp sau: a. Dung dịch FeCl 3 tác dụng với dung dịch Na 2 CO 3 . b. Dung dịch HNO 3 tác dụng với Fe x O y tạo chất khí NO. 3.2. Cho 200ml dung dịch chứa đồng thời K 2 CO 3 0,001M và KOH 0,018M 3 vào 200ml dung dịch chứa đồng thời HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 có cùng nồng độ 0,01M. Tìm pH của dung dịch thu được sau phản ứng. 3.1. 3CO 3 2- + 3H 2 O + 2Fe 3+ 3CO 2 + 2Fe(OH) 3 . 3Fe x O y + (12x- 2y)H + + (3x-2y) NO 3 - 3xFe 3+ + (3x-2y)NO + (6x-y)H 2 O 0,5 0,5 3.2. 2 H OH H O + − + → và 2 3 2 2 H CO CO H O + − + → + Tìm được trong dung dịch sauphản ứng H + = 0,01M pH = 2 2.0,25 0,25 0,25 4 (2đ) 4.1. Trộn lẫn 10,7g NH 4 Cl với 40g CuO trong một bình kín sau đó nung nóng để các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Viết phương trình phản ứng xảy ra và tìm khối lượng của chất rắn khan sau phản ứng. 4.2. Không được dùng thêm hóa chất nào khác hãy trình bày cách nhận biết các chất rắn riêng biệt: NH 4 Cl, CaCO 3 , NaHCO 3 , NH 4 NO 2 , (NH 4 ) 3 PO 4 , viết phương trình phản ứng hóa học đã dùng. 4.1. Viết các ptpư 0 0 0 t 4 3 t 3 2 2 2 2 t 4 2 2 2 NH Cl NH HCl 2NH 3CuO N 3H O 3Cu 2HCl CuO CuCl H O 2NH Cl 4CuO N 4H O 3Cu CuCl → + + → + + + → + + → + + + (hoặc có thể viết ptpư cuối thay cho 3 ptpư đầu). Khối lượng chất rắn sau phản ứng gồm tổng khối lượng của Cu, CuCl 2 , CuO dư: m = 8 + 13,5 + 19,2 = 40,7g . 4.2. Viết 5 ptpư nhiệt phân các muối kém bền nhiệt đã cho: NH 4 Cl NH 3 + HCl (NH 4 ) 3 PO 4 3NH 3 + H 3 PO 4 (có thể thay H 3 PO 4 bằng HPO 3 hay P 2 O 5 ) NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O CaCO 3 CaO + CO 2 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Trình bày tóm tắt cách nhận biết dựa vào đặc điểm trạng thái của các sản phẩm sau nung để nhận biết hợp lí 0,25 0,25 5.0,25 0,25 5 (4đ) 5.1. Cho hỗn hợp (A) gồm các chất CaCO 3 , MgCO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 trong đó Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 lần lượt chiếm a% và b% theo khối lượng của (A), biết trong điều kiện của thí nghiệm khi nung (A) chỉ có phản ứng phân hủy của CaCO 3 , MgCO 3 . Nung (A) một thời gian thu được chất rắn (B) có khối lượng bằng 80% khối lượng của (A) trước khi nung, để hòa tan vừa hết 10g (B) cần 150ml dung dịch HCl 2M. Nung (A) đến khối lượng không đổi thu được chất rắn (C). Viết toàn bộ các phản ứng đã xảy ra và lập biểu thức tính phần trăm khối lượng của (C) so với (A) theo a và b. 5.2. Hợp chất MX 2 có trong tự nhiên. Hòa tan MX 2 bằng dung dịch HNO 3 4 dư một ít so với lượng cần tác dụng ta thu được dung dịch Y, khí NO 2 ; dung dịch Y tác dụng với BaCl 2 tạo kết tủa trắng không tan trong HNO 3 , dung dịch Y tác dụng với NH 3 dư cho kết tủa màu nâu đỏ. Xác định công thức phân tử của MX 2 và viết các phương trình ion trong các thí nghiệm nói trên 5.1. Viết các ptpư CaCO 3 CaO + CO 2 MgCO 3 MgO + CO 2 CaCO 3 + 2 HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O MgCO 3 + 2 HCl MgCl 2 + CO 2 + H 2 O Na 2 CO 3 + 2 HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O K 2 CO 3 + 2 HCl 2KCl + CO 2 + H 2 O CaO + 2HCl CaCl 2 + H 2 O MgO + 2HCl MgCl 2 + H 2 O Số mol HCl bài cho : 0,3 mol; chọn 100g (A) 80g (B) n HCl = 2,4 mol Dùng định luật bảo toàn chất để thấy số mol HCl pư với (A) hay (B) hay (C) là như nhau; khối lượng CO 2 là : a b 1,2 .44 106 138 − + ÷ C A a b 1,2 106 138 m 1 44 m 100 − + ÷ = − hoặc hệ thức tương đương 5.2. Xác định MX 2 là FeS 2 3 2 2 3 4 2 2 FeS 14H 15NO Fe 2SO 7H O 15NO + − + − + + → + + + ( ) 2 2 4 4 3 4 3 3 2 4 3 Ba SO BaSO NH H NH 3NH 3H O Fe 3NH Fe OH + − + + + + + → + → + + → + 8.0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 4.0,25 6 (2đ) 6.1. Sắp xếp các chất sau theo chiều tăng dần từ trái qua phải (không giải thích): a. Nhiệt độ sôi : H 2 O, H 2 S, CH 3 OH, C 2 H 6 , CH 3 F, O- O 2 NC 6 H 4 OH. b.Lực axit: CH 2 =CHCOOH,CH≡CCOOH, CH 3 CH 2 COOH, H 2 O, CH 3 CH 2 CH 2 OH, C 6 H 5 COOH. 6.2. Hai hợpchất hữu cơ (A), (B) có cùng công thức phân tử C 7 H 7 Cl và đều không tác dụng với dung dịch brom; hãy xác định công thức cấu tạo thu gọn của (A), (B), viết phương trình phản ứng của (A), (B) với NaOH dư (ghi rõ điều kiện phản ứng nếu có).Biết (A) phản ứng với NaOH cho muối hữu cơ, còn (B) tác dụng với NaOH cho sản phẩm hữu cơ (C) tác dụng được với Natri cho khí hidro. 6.1. a. C 2 H 6 , CH 3 F, H 2 S, CH 3 OH, H 2 O, 0-O 2 NC 6 H 4 OH b. C 3 H 7 OH, H 2 O, C 2 H 5 COOH, CH 2 =CHCOOH, C 6 H 5 COOH, CH≡CCOOH. 6.2. Xác định được công thức cấu tạo của (A) là ClC 6 H 4 CH 3 của (B) là C 6 H 5 CH 2 Cl Viết ptpư 0,5 0,5 2.0,25 5 0 0 t p 3 6 4 3 6 4 2 t 6 5 2 6 5 2 CH C H Cl 2NaOH CH C H ONa NaCl H O C H CH Cl NaOH C H CH OH NaCl − + → + + + → + 2.0,25 7 (2đ) Nhiệt phân 1mol hidrocacbon (A) cho 3 mol hỗn hợp khí và hơi (B). Đốt cháy 10,8g (B) rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,3 mol Ca(OH) 2 và 0,35 mol NaOH sinh ra 20g kết tủa. Xác định công thức phân tử của (A), tỉ khối hơi của (B) so với hidro. Số mol : CaCO 3 : 0,2 mol OH - : 0,95 mol Viết 2 ptpư: 2 3 2 2 3 CO OH HCO CO 2OH CO − − − − + → + → Tìm được tỉ lệ mol C:H = 5:12 công thức phân tử của (A): C 5 H 12 Tìm tỉ khối gơi của (B) so với hidro: 12 2.0,25 2.0,25 0,75 0,25 8 (4đ) 8.1. Hoàn thành phản ứng dưới dạng CTCT thu gọn cho sơ đồ sau: 0 0 32 4 0 0 3 2 4 CH OHH SO NaOH,t CuO,t HCN 5 10 2 H O 170 C H SO ,t C H 0 A B C D E + → → → → → → D 8.2. Đốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ (X) đơn chức cho CO 2 và H 2 O; cho 27,45g (X) tác dụng hoàn toàn vừa đủ với NaOH ở điều kiện thích hợp thu được hỗn hợp sản phẩm (Y). Đốt cháy hoàn toàn (Y) thu được 23,85g chất rắn (Z) nguyên chất cùng hỗn hợp khí và hơi (T). Hấp thụ toàn bộ (T) vào dung dịch chứa 75,85g Ca(OH) 2 sinh ra 70g kết tủa đồng thời khối lượng bình chứa tăng thêm75,6g so với ban đầu. Hãy xác định công thức cấu tạo của hợp chất hũu cơ (X). 8.1 Viết các ptpư ở dạng công thức cấu tạo thu gọn ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 3 2 4 0 2 4 0 t 3 3 3 3 2 2 t 3 3 2 2 2 HCN 3 3 H O 2 2 H SO 3 2 3 2 170 c 2 H SO 2 3 3 2 3 3 2 t CH COOCH CH NaOH CH COONa HOCH CH HOCH CH CuO OCH CH Cu HO OCH CH HOOC OH C CH HOOC OH C CH CH C CH COOH H O CH C CH COOH CH OH CH C CH COOCH H O + + → + + → + + → → = + → = + = + ¬ 8.2 Viết 3 ptpư CO 2 + HO - HCO 3 - ; CO 2 + 2HO - CO 3 2- ; CO 3 2- + Ca 2+ CaCO 3 Tìm được số mol của Na 2 CO 3 là 0,225 mol NaOH là 0,45 mol; số mol Ca(OH) 2 là 1,025 mol n C(X) = số mol C của Na 2 CO 3 + số mol C của CO 2 = 1,35 + 0,225 = 1,575 n H(X) = số mol H của H 2 O – số mol H của NaOH = 1,8 – 0,45 = 1,35 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 3.0,25 02,5 0,25 0,25 6 Xt – t 0 nCH 2 =C(CH 3 )COOCH 3 t-xt [ CH 2 -C(CH 3 )] n COOCH 3 Trùng hợp Từ kết quả trên tìm được n O (x) = 0,45 Lập tỉ lệ mol C:H:O = 7:6:2 (hoặc lý luận tương đương) Lý luận tìm công thức phân tử: C 7 H 6 O 2 Công thứccấu tạo: HCOOC 6 H 5 . 0,25 0,25 0,25 0,25 Thí sinh có thể giải theo những phương pháp khác với hướng dẩn chấm – đúng vẫn tính trọn điểm. 7 . 2+ CaCO 3 T m được số mol của Na 2 CO 3 là 0,225 mol NaOH là 0,45 mol; số mol Ca(OH) 2 là 1,025 mol n C(X) = số mol C của Na 2 CO 3 + số mol C của CO. Cho 200ml dung dịch chứa đồng thời K 2 CO 3 0,00 1M và KOH 0,01 8M vào 200ml dung dịch chứa đồng thời HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 có cùng nồng độ 0,0 1M. T m pH của