ĐỀ THI HSG LỚP 12 Thành phố Hà Nột

sở giáo Dục & Đào tạo hà nội kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12 Năm học 2005-2006 Môn thi: Hãa häc Ngµy thi: 01 - 12 - 2005 Thời gian làm bài: 180 phút Câu I ( 3,0 điểm): 1/ Cho sơ đồ phản ứng sau: a) X + O2  … + H2O b) X + CuO  N2 + … + … c) X + H2S  … d) X + CO2  … + H2O e) X + H2O + CO2  … T×m công thức khí X hoàn thành phơng trình hoá học 2/ Một hỗn hợp khí gồm nitơ hiđro, có tỉ khối so với He 0,95 Cho hỗn hợp qua xúc tác, đun nóng để tạo amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng He Các thể tích khí đo điều kiện Hỏi hiệu suất phản ứng có giá trị khoảng nào? Câu II ( 4,0 điểm): 1/ Hoà tan hoàn toàn FeS2 dung dịch HNO3 (có d) thu đợc 65g dung dịch X thấy thoát 7,33 lít chất khí có khối lợng riêng 1,881g/l (đo 250C 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4 khối lợng HNO3 Viết phơng trình hoá học tính nồng độ phần trăm dung dịch HNO3 dùng ban đầu 2/ Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào dung dịch H2SO4 loãng đun nóng nhẹ tới phản ứng hoàn toàn thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A khí NO Để phản ứng hoàn toàn với chất dung dịch A cần 12 gam NaOH Viết phơng trình hoá học tìm số mol chất có dung dịch A m Câu III ( 3,0 điểm): 1/ Dung dịch NH4Cl dung dịch C6H5NH3Cl có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch có pH lớn hơn? Giải thích 2/ Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua ankan đợc trộn với theo tỉ lệ thể tích tơng ứng 1: 4, sau đem đốt cháy hoàn toàn oxi d, sản phẩm phản ứng cháy đợc hấp thụ hết lợng d dung dịch Ba(OH)2 tạo 17,93 gam kết tủa Đem lợng kết tủa cho phản ứng với dung dịch KMnO có mặt HNO3 (d) thấy giảm 2,33 gam Viết phơng trình hoá học tìm công thức phân tử ankan Câu IV ( 6,0 điểm): 1/ Cho sơ đồ biến hoá sau: C2H3O2Na(chÊt D)C5H10O2(chÊt B)C3H8O(chÊt A)C3H6O2(chÊt E)C5H10O2(chÊt G)  C3H6O (chÊt I) Xác định công thức cấu tạo chất A, B, D, E, G, I viết phơng trình hoá học biểu diễn biến hoá 2/ Xác định công thức cấu tạo chất hữu có sơ đồ biến hoá sau: COOH 2NaOH C H O CuO d 12 a) C9H10O 2HCl C9H10Cl2 t0 H2O b)C7H6KNO2 c) Br2 2KOH C9H8O2 [O] HNO3 C H OH C7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 C7H4N2O6 5+ H2SO4 H O2N COOH NO2 COOC2H5 + [O] 2NaOH 2NaOH C H O Na H C H O 2C2H5OH C H O C3H6Br2 C3H8O2 C3H4O4 4 12 4 H2O CH3 sau: 3/ Mentol có tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản øng cđa mentol víi Na, víi Br2 (cã ¸nh s¸ng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc), OH CuO nung nóng CH3CHCH3 Câu V ( 4,0 điểm): 1/ Hỗn hợp gồm fomanđehit, axit axetic axit fomic có khối lợng 2,33 gam bị trung hoà hoàn toàn 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng 1,07g/ml) Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO3 amoniac, đun nóng, thấy tách 9,72 gam kết tủa Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng tính số mol chất hỗn hợp ban đầu 2/ Hợp chất hữu A có chứa cacbon, hiđro, oxi Phân tích định lợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O Biết phân tử khối A nhỏ 200 đvC a) Xác định công thức phân tử A b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc muối B rợu D chức (không tạp chức) Viết công thức cÊu t¹o (cã thĨ cã) cđa A Cho H = 1; He = 4; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; K = 39; Fe = 56; Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137./ S = 32; -HÕt - sở giáo Dục & Đào tạo hµ néi kú thi häc sinh giái thµnh phè-líp 12 Năm học 2005-2006 Hớng dẫn chấm môn: Hóa học Câu I : 3,0 điểm 1-1/ 1,5 điểm Cho sơ ®å ph¶n øng sau: a) X + O2  … + H2O b) X + CuO  N2 + … + … c) X + H2S  … d) X + CO2  … + H2O e) X + H2O + CO2 Tìm công thức khí X hoàn thành phơng trình hoá học Giải Qua sơ đồ a), b) X có chứa N H, có O Vì X chất khí nên NH3 a) 4NH3 + 3O2  2N2 + 6H2O hc 4NH3 + 5O2  4NO + 6H2O ( cã xóc t¸c Pt) b) 2NH3 + 3CuO  N2 + 3Cu + 3H2O c) 2NH3 + H2S  (NH4)2S hc NH3 + H2S  NH4HS d) 2NH3 + CO2  (NH2)2CO + H2O e) NH3 + H2O + CO2  NH4HCO3 1-2/ 1,5 ®iĨm Mét hỗn hợp khí gồm nitơ hiđro, có tỉ khối so với He 0,95 Cho hỗn hợp qua xúc tác, đun nóng để tạo amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng He Các thể tích khí đo điều kiện Hỏi hiệu suất phản ứng có giá trị khoảng nào? Giải Đặt số mol N2 H2 hỗn hợp ban đầu X Y Khối lợng mol trung bình hỗn hợp ban đầu = 0,95.4 Mtbbđ = ( 28X+ 2Y)/(X+Y) = 0,95.4 = 3,8  Y = 13,44X Ph¬ng trình hoá học N2 + 3H2 2NH3 Nếu hỗn hợp có a mol N2 phản ứng với 3a mol H2 sau phản ứng số mol thu đợc lµ: (X-a) + (Y-3a) +2a = 14,44X – 2a Khèi lợng hỗn hợp sau phản ứng 28X +2Y = 54,88X Theo đầu bài, sau phản ứng khối lợng mol trung bình hỗn hợp ( M He) Mtbspø = 54,88X/(14,44X -2a)   a  0,36X hay a/X 0,36 Hỗn hợp trở nên nặng He a/X  0,36 Hay hiƯu st ph¶n øng: 36% h 100% Câu II 4,0 điểm 2-1/ 2,0 điểm Hoà tan hoàn toàn FeS2 dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X thấy thoát 7,33 lít chất khí có khối lợng riêng 1,881g/l (đo 250C 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4 khối lợng HNO3 Tính nồng độ phần trăm dung dịch HNO3 dùng ban đầu Giải M khí = 298 22,4.1,881 / 273 = 46 Khí NO2 Số mol NO2 = 273 7,33 / 298 22,4 = 0,3  Khèi lỵng NO2 = 13,8g FeS2 + 18HNO3  Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 +7 H2O Sè mol FeS2 = 0,02  khèi lỵng FeS2 = 2,4g Sè mol HNO3 p/ø = 0,36  khèi lỵng HNO3 p/ø = 22,68g Sè mol H2SO4 = 0,04  khèi lỵng H2SO4 = 3,92g Theo đầu bài, dung dịch X: khối lỵng HNO3 d = khèi lỵng H2SO4 = 3,92g Khèi lợng trớc phản ứng = mFeS2 + mHNO3 + mH2O = 2,4+22,68+3,92+mH2O Khối lợng sau phản ứng = mddX + mNO2 = 65 + 13,8 = 78,8g Theo định luật bảo toàn khối lợng 29 + mH2O = 78,8 mH2O = 78,8 – 29 = 49,8 g C% cña dd HNO3 ban đầu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) = 34,82% 2-2/ 2,0 ®iĨm Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO 3, khuấy kỹ, thêm vào dung dịch H2SO4 loãng đun nóng nhẹ tới phản ứng hoàn toàn thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A khí NO Để phản ứng hoàn toàn với chất dung dịch A cần 12 gam NaOH Tìm số mol chất có dung dịch A m Giải Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag (1) Sè mol AgNO3 = 0,06 sè mol Ag = sè mol NO3- = 0,06  khèi lỵng Ag = 6,48g Sè mol Cu (p/ø 1) = sè mol Cu2+ = 0,03 3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2) 3Ag + 4H+ + NO3-  3Ag+ + NO + 2H2O (3) Vì lợng bột kim loại 8,8g 6,48g sau phản ứng d Cu, d Cu nên có p/ứ (2) không xảy p/ứ (3) Số mol Cu ( p/ø 2) = sè mol Cu2+ ( p/ø 2) = 0,06.3/2 = 0,09 Sè mol NaOH = 0,3 Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2 (4) Sè mol OH- (p/ø 4) = lÇn sè mol Cu2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24 Số mol OH- lại để phản øng trung hoµ H+ + OH-  H2O lµ 0,3 - 0,24 = 0,06 Sè mol H+ = 0,06 Trong dung dịch A chứa 0,03 mol H2SO4 0,12 mol CuSO4 m = 0,12.64 + (8,8 – 6,48) = 10 gam Câu III: 3,0 điểm 3-1/ 1,0 điểm Dung dịch NH4Cl dung dịch C6H5NH3Cl có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch có pH lớn hơn? Giải thích Giải Trong hai dung dịch có cân chủ yÕu sau: NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ ( 1) C6H5NH3+ + H2O  C6H5NH2 + H3O+ ( 2) Trong (2) tạo thành C6H5NH2 bazơ yếu NH3vì cân (2) chuyển mạnh phía phải, nồng độ ion H3O+ (hoặc H+) lớn pH dung dịch C6H5NH3Cl nhỏ pH dung dịch NH4Cl 3-2/ 2, điểm Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua ankan đợc trộn với theo tỉ lệ thể tích tơng ứng 1: 4, sau đem đốt cháy hoàn toàn oxi d, sản phẩm phản ứng cháy đợc hấp thụ hết lợng d dung dịch Ba(OH)2 tạo 17,93 gam kết tủa Đem lợng kết tủa cho phản ứng với dung dịch KMnO4 có mặt HNO3(d) thấy giảm 2,33 gam Viết phơng trình hoá học tìm công thức phân tử ankan Giải 2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2 (1) CnH2n+ + (3n+1)/2 O2  nCO2 + (n+1) H2O (2) CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O (3) SO2 + Ba(OH)2  BaSO3 + H2O (4) BaCO3 + 2HNO3 Ba(NO3)2 + CO2 + H2O (5) 5BaSO3 + 6HNO3 + 2KMnO4  5BaSO4 + 2KNO3 + 2Mn(NO3)2 + 3H2O (6) (hoặc viết ph/tr tơng đơng) Chất kết tủa lại không tan HNO3 d BaSO4, m = 2,33g = 0,01 mol Đặt số mol H2S vµ CnH2n+2 lµ x vµ y  x:y = 1: Khối lợng kết tủa 217x + 197yn = 17,93 Theo (1),(4),(6)  x = 0,01 Thay vào tìm n = ankan C2H6 Câu IV 6,0 điểm 4-1/ 2,0 điểm Cho sơ ®å biÕn ho¸ sau: C2H3O2Na(chÊt D) C5H10O2 (chÊt B)  C3H8O(chÊt A)  C3H6O2(chÊt E)  C5H10O2 ( chÊt G) C3H6O (chất I) Xác định chất A, B, D, E, G, I viết phơng trình hoá học biểu diễn biến hoá Giải: A C2H5CH2OH; B lµ CH3COOCH2C2H5 ; D lµ CH3COONa ; E lµ C2H5COOH; G lµ C2H5COOC2H5 ; I lµ C2H5CHO C2H5CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2C2H5 + H2O ( đk: H2SO4 đặc) CH3COOCH2C2H5 + NaOH  CH3COONa + C3H7OH 5C2H5CH2OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 5C2H5COOH +11H2O + 4MnSO4 + 2K2SO4 C2H5COOH + C2H5OH C2H5COOC2H5+ H2O ( đk: H2SO4 đặc) C2H5CH2OH + CuO  C2H5CHO + Cu + H2O ( ®k: nhiƯt độ) 4-2/ 3,0 điểm Xác định công thức cấu tạo chất hữu có sơ đồ biến ho¸ sau: COOH 2NaOH C H O CuO d 12 a) C9H10O 2HCl C9H10Cl2 t0 H2O b)C7H6KNO2 Br2 c) 2KOH [O] C9H8O2 HNO3 C H OH C7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 C7H4N2O6 5+ H2SO4 H COOH NO2 O2N C3H6Br2 COOC2H5 [O] 2NaOH 2NaOH C H O Na H C H O 2C2H5OH C H O C3H8O2 C3H4O4 4 12 4 H2O + Gi¶i CH=CH2 a) C9H10O : CHClCH3 C9H10Cl2 CH2OH CH2Cl O =CCH3 CHOHCH3 C9H8O2 C9H12O2 CHO CH2OH b) NH2 NH3Cl b) C7H6KNO2 C7H8ClNO2 H COOK H COOH NO2 NO2 C7H5NO4 C7H4N2O6 H c) C3H6Br2 COOH BrCH2CH2CH2Br C3H4O4 HOOCCH2COOH C7H12O4 CH2(COOC2H5)2 O2N COOH C3H8O2 HOCH2CH2CH2OH C3H2O4Na2 NaOOCCH2COONa CH3 4-3/ 1,0 ®iĨm Mentol có tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh sau: OH CH3CHCH3 Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng mentol với Na, với Br2 (có ánh sáng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc), CuO nung nãng Gi¶i CH3 OH CH3CH CH3 CH3 CH3 +1/2H2 +Na OH ONa CH3CH CH3 CH3CH CH3 CH3 CH3 +Br2 a/s +HBr OH OH CH3CBr CH3 CH3CH CH3 CH3 CH3 OH +CH3COOH H+ +H2O OOCCH3 CH3CHCH3 CH3CHCH3 CH3 CH3 +CuO OH CH3CHCH3 Câu V nhiệt độ +Cu + H2O O CH3CHCH3 điểm 5-1/ 2,0 điểm Hỗn hợp gồm fomandehit, axit axetic axit fomic có khối lợng 2,33 gam bị trung hoà hoàn toàn 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng 1,07g/ml) Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO3 amoniac, đun nóng, thấy tách 9,72 gam kết tủa Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng tính số mol chất hỗn hợp ban đầu Giải Số mol KOH = 18,7 1,07 0,084/56 = 0,03 Đặt số mol HCOOH hỗn hợp x, số mol HCHO lµ y HCOOH + KOH  HCOOK + H2O (1) CH3COOH + KOH  CH3COOK + H2O (2)  sè mol HCOOK b»ng x , sè mol CH3COOH lµ 0,03 – x HCHO + 4[Ag(NH3)2]OH  CO2 + 3H2O + 4Ag + 8NH3 HCOOK + 2[Ag(NH3)2]OH  KHCO3 + H2O +2Ag + 4NH3 Hay HCHO + 2Ag2O  CO2 + 4Ag + H2O (3) HCOOK + Ag2O  KHCO3 + 2Ag (4) Theo (3), (4) 2x + 4y = 9,72/108 = 0,09 Theo đầu 30y + 60(0,03 - x) + 46x = 2,33  sè mol HCHO = y = 0,02 mol  sè mol HCOOH = x = 0,005 mol sè mol CH3COOH = 0,03 – x = 0,025 mol 5-2/ điểm Hợp chất hữu A có chứa cacbon, hiđro, oxi Phân tích định lợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O Biết phân tử khối A nhỏ 200 đvC a) Xác định công thức phân tử A b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc muối B rợu D chức (không tạp chức) Viết công thức cấu tạo (có thể có) A Giải a) Đặt công thøc lµ CxHyOz 46,15 4,62 49,23 x: y:z  : : 3,846 : 4,62 : 3,077 = 5: : 12 16 Công thức (C5H6O4)n Vì phân tử khối nhỏ 200 nên n = Công thức phân tử C5H6O4 b) Các công thức cÊu t¹o COO - CH2 COO - CH2 COO - CH2 HCOO CH CH2 CH2 CH2 COO - CH2 COO - CH - CH3 COO - CH2 HCOO CH H – C - COOH CH2 CH – OOC - COOH H – C – COO - CH3 CH2 COO - CH3 CH2 = C COOH HOOC - COO - CH2CH=CH2 10 ... = 4; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; K = 39; Fe = 56; Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137./ S = 32; -HÕt - sở giáo Dục & Đào tạo hà nội kỳ thi học sinh giỏi thành phố -lớp 12 Năm học... + [O] 2NaOH 2NaOH C H O Na H C H O 2C2H5OH C H O C3H6Br2 C3H8O2 C3H4O4 4 12 4 H2O CH3 sau: 3/ Mentol cã tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng mentol... + … + … c) X + H2S  … d) X + CO2  … + H2O e) X + H2O + CO2  Tìm công thức khí X hoàn thành phơng trình hoá học Giải Qua sơ đồ a), b) X cã chøa N vµ H, cã thĨ có O Vì X chất khí nên