Viết phơng trình hoá học và tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu.. Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH.. Viết phơng trình hoá học và
Trang 1sở giáo Dục & Đào tạo hà nội
kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12
Năm học 2005-2006
Môn thi: Hóa học
Ngày thi: 01 - 12 - 2005 Thời gian làm bài: 180 phút
Câu I ( 3,0 điểm):
1/ Cho các sơ đồ phản ứng sau:
a) X + O2 … + H2O
b) X + CuO N2 + … + …
c) X + H2S …
d) X + CO2 … + H2O
e) X + H2O + CO2 …
Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên.
2/ Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95.
Cho hỗn hợp trên đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He Các thể tích khí đo cùng điều kiện Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào?
Câu II ( 4,0 điểm):
1/ Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 (có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng
là 1,881g/l (đo ở 250C và 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4
bằng khối lợng HNO3 Viết phơng trình hoá học và tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu.
2/ Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3 , khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H2SO4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO.
Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH Viết phơng trình hoá học và tìm số mol các chất có trong
dung dịch A và m.
Câu III ( 3,0 điểm):
1/ Dung dịch NH4 Cl và dung dịch C6H5NH3Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch nào có pH lớn hơn? Giải thích.
2/ Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ
lệ thể tích tơng ứng là 1: 4, sau đó đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ hết bởi lợng d dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 17,93 gam kết tủa Đem lợng kết tủa này cho phản ứng với dung dịch KMnO4 có mặt HNO3 (d) thì thấy giảm còn 2,33
Trang 2gam Viết các phơng trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan
Câu IV ( 6,0 điểm):
1/ Cho sơ đồ biến hoá sau:
C2H3O2Na(chất D)C5H10O2(chất B)C3H8O(chất A)C3H6O2(chất
E) C5H10O2(chất G)
C3H6O (chất I)
Xác định công thức cấu tạo của các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên.
2/ Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ
biến hoá sau:
C9H10O C9H10Cl2
H2O C9H12O2 CuO d C9H8O2 [ O ]
t0
COOH
COOH
NO2
O2N COOC2H5
b) C7H6KNO22KOH C7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 HNO3
H2SO4 C7H4N2O6 C2H5OH
H+
c) Br2 C3H6Br2 2NaOH
H2O C3H8O2 C3H4O4
[ O ] 2NaOH C3H2O4Na2 H+
C3H4O4 2C2H5OHC7H12O4
3/ Mentol có trong tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh sau:
Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol với Na, với Br2 (có ánh sáng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc),
CuO nung nóng.
Câu V ( 4,0 điểm):
1/ Hỗn hợp gồm fomanđehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33
gam có thể bị trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là 1,07g/ml) Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO3 trong amoniac, đun nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa Viết các phơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng
và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu.
2/ Hợp chất hữu cơ A có chứa cacbon, hiđro, oxi Phân tích định
l-ợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 200 đvC.
a) Xác định công thức phân tử của A.
CH3
OH
CH3CHCH3
Trang 3b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức) Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A
Cho H = 1; He = 4; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; S = 32;
K = 39; Fe = 56; Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137./.
-Hết -sở giáo Dục & Đào tạo hà nội
kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12
Năm học 2005-2006
Hớng dẫn chấm môn: Hóa học
Câu I : 3,0 điểm
1-1/ 1,5 điểm
Cho các sơ đồ phản ứng sau:
a) X + O2 … + H2O
b) X + CuO N2 + … + …
c) X + H2S …
d) X + CO2 … + H2O
e) X + H2O + CO2 …
Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên
Giải
Qua sơ đồ a), b) X có chứa N và H, có thể có O Vì X là chất khí nên chỉ có thể
là NH3
a) 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O
hoặc 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O ( có xúc tác Pt)
b) 2NH3 + 3CuO N2 + 3Cu + 3H2O
c) 2NH3 + H2S (NH4)2S
hoặc NH3 + H2S NH4HS
d) 2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O
e) NH3 + H2O + CO2 NH4HCO3
Trang 41-2/ 1,5 điểm
Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95 Cho hỗn hợp trên
đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He Các thể tích khí đo cùng điều kiện Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào?
Giải
Đặt số mol N2 và H2 trong hỗn hợp ban đầu là X và Y
Khối lợng mol trung bình của hỗn hợp ban đầu = 0,95.4
Mtbbđ = ( 28X+ 2Y)/(X+Y) = 0,95.4 = 3,8
Y = 13,44X
Phơng trình hoá học
N2 + 3H2 2NH3
Nếu trong hỗn hợp có a mol N2 phản ứng với 3a mol H2 thì sau phản ứng số mol thu đợc là:
(X-a) + (Y-3a) +2a = 14,44X – 2a
Khối lợng hỗn hợp sau phản ứng 28X +2Y = 54,88X
Theo đầu bài, sau phản ứng khối lợng mol trung bình của hỗn hợp 4 ( M của He) Mtbspứ = 54,88X/(14,44X -2a) 4
a 0,36X hay a/X 0,36
Hỗn hợp trở nên nặng hơn He khi a/X 0,36
Hay hiệu suất phản ứng: 36% h ≤ 100%
Câu II 4,0 điểm
2-1/ 2,0 điểm
Hoà tan hoàn toàn FeS2 trong dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X
và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 250C và 1atm) Trong dung dịch X, khối lợng H2SO4 bằng khối lợng HNO3 Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu
Giải
M khí = 298 22,4.1,881 / 273 = 46 Khí đó là NO2
Số mol NO2 = 273 7,33 / 298 22,4 = 0,3 Khối lợng NO2 = 13,8g
FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 +7 H2O
Số mol FeS2 = 0,02 khối lợng FeS2 = 2,4g
Số mol HNO3 p/ứ = 0,36 khối lợng HNO3 p/ứ = 22,68g
Số mol H2SO4 = 0,04 khối lợng H2SO4 = 3,92g
Theo đầu bài, trong dung dịch X: khối lợng HNO3 d = khối lợng H2SO4 = 3,92g Khối 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% của dd HNO3 ban đầu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) =
34,82%
Trang 52-2/ 2,0 điểm
Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H2SO4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH Tìm số mol các chất có trong dung dịch A
và m.
Giải
Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag (1)
Số mol AgNO3 = 0,06 số mol Ag = số mol NO3- = 0,06 khối lợng Ag = 6,48g
Số mol Cu (p/ứ 1) = số mol Cu2+ = 0,03
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2)
3Ag + 4H+ + NO3- 3Ag+ + NO + 2H2O (3)
Vì lợng bột kim loại là 8,8g 6,48g sau các phản ứng trên còn d Cu, vì còn d
Cu nên chỉ có p/ứ (2) không xảy ra p/ứ (3)
Số mol Cu ( p/ứ 2) = số mol Cu2+ ( p/ứ 2) = 0,06.3/2 = 0,09
Số mol NaOH = 0,3
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 (4)
Số mol OH- (p/ứ 4) = 2 lần số mol Cu2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24
Số mol OH- còn lại để phản ứng trung hoà H+ + OH- H2O là 0,3 - 0,24 = 0,06
Số mol H+ = 0,06
Trong dung dịch A chứa 0,03 mol H2SO4 và 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 và dung dịch C6H5NH3Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l Dung dịch nào có pH lớn hơn? Giải thích
Giải
Trong hai dung dịch có các cân bằng chủ yếu sau:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+ ( 1)
C6H5NH3+ + H2O C6H5NH2 + H3O+ ( 2)
Trong (2) tạo thành C6H5NH2 là bazơ yếu hơn NH3vì thế cân bằng của (2)
chuyển mạnh hơn về phía phải, nồng độ ion H3O+ (hoặc H+) lớn hơn và pH của dung dịch C6H5NH3Cl nhỏ hơn pH của dung dịch NH4Cl
3-2/ 2, 0 điểm
Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ lệ thể tích
t-ơng ứng là 1: 4, sau đó đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ hết bởi lợng d dung dịch Ba(OH)2 tạo ra 17,93 gam kết tủa
Đem lợng kết tủa này cho phản ứng với dung dịch KMnO4 có mặt HNO3(d) thì thấy
Trang 6giảm còn 2,33 gam Viết các phơng trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan
Giải
2H2S + 3O2 2H2O + 2SO2 (1)
CnH2n+ 2 + (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 các ph/tr tơng đơng)
Chất kết tủa còn lại không tan trong HNO3 d là BaSO4, m = 2,33g = 0,01 mol
Đặt số mol H2S và CnH2n+2 là x và y x:y = 1: 4
Khối lợng kết tủa là 217x + 197yn = 17,93
Theo (1),(4),(6) x = 0,01
Thay vào tìm ra n = 2 ankan là C2H6
Câu IV 6,0 điểm
4-1/ 2,0 điểm
Cho sơ đồ biến hoá sau:
C2H3O2Na(chất D) C5H10O2 (chất B) C3H8O(chất A) C3H6O2(chất E) C5H10O2
( chất G)
C3H6O (chất I)
Xác định các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên
Giải:
A là C2H5CH2OH; B là CH3COOCH2C2H5 ;
D là CH3COONa ; E là C2H5COOH;
G là C2H5COOC2H5 ; I là 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 ( đk: nhiệt độ)
4-2/ 3,0 điểm
Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau:
Trang 7C9H10O C9H10Cl2 H2O C9H12O2 CuO d C9H8O2 [ O ]
t0
COOH
COOH
NO 2
O 2 N COOC 2 H 5
b) C7H6KNO22KOH C
7H8ClNO2 Fe/HCl C7H5NO4 HNO3
H2SO4
C7H4N2O6 C2H5OH
H+
c) Br2 C3H6Br2 2NaOH
H2O C3H8O2 C3H4O4
[ O ] 2NaOH C3H2O4Na2 H+C
3H4O4 2C2H5OHC7H12O4
Gi¶i
a) C9H10O :
CH=CH2
CH2OH
CHClCH3
CH2Cl CHOHCH3
CH2OH
CCH3
CHO
C9H10Cl2
C9H12O2 C9 H8O2
b)
O =
b) C 7 H 6 KNO 2 C 7 H 8 ClNO 2
C7H5NO4 C7H4N2O6
NO 2
NO 2
NH 3 Cl
NH 2
c) C 3 H 6 Br 2 BrCH 2 CH 2 CH 2 Br C 3 H 8 O 2 HOCH 2 CH 2 CH 2 OH
C3H4O4 HOOCCH2COOH C3H2O4Na2 NaOOCCH2COONa
C7H12O4 CH2(COOC2H5)2
4-3/ 1,0 ®iÓm
Mentol cã trong tinh dÇu b¹c hµ, cã c«ng thøc cÊu t¹o nh sau:
7
CH 3
Trang 8Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol
với Na, với Br2 (có ánh sáng), CH3COOH ( có H2SO4 đặc),
CuO nung nóng
Giải
CH3
CH CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH CH3
OH
CH3
CH 3
CH CH3
OH
CH3
CH CH3
ONa
CH3
CH3
CH3
CBr CH3 OH
+ Na
+1/2H2
a/s
OH
CH3
CH3CHCH3
+ CH3COOH H+
CH3
OOCCH3
CH3CHCH3
CH3
OH
CH3
O
CH3CHCH3
+ CuO nhiệt độ
CH3CHCH3
+ Cu + H 2 O + H2O
Câu V 4 điểm
Trang 95-1/ 2,0 điểm
Hỗn hợp gồm fomandehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33 gam có thể
bị trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là
1,07g/ml) Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO3 trong amoniac, đun nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa Viết các phơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu
Giải
Số mol KOH = 18,7 1,07 0,084/56 = 0,03
Đặt số mol HCOOH trong hỗn hợp là x, số mol HCHO là y
HCOOH + KOH HCOOK + H2O (1)
CH3COOH + KOH CH3COOK + H2O (2)
số mol HCOOK bằng x , số mol CH3COOH là 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 bài
30y + 60(0,03 - x) + 46x = 2,33
số mol HCHO = y = 0,02 mol
số mol HCOOH = x = 0,005 mol
số mol CH3COOH = 0,03 – x = 0,025 mol
5-2/ 2 điểm
Hợp chất hữu cơ 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 của A nhỏ hơn 200 đvC a) Xác định công thức phân tử của A
b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức) Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A
Giải
a) Đặt công thức là CxHyOz
12
15 , 46 :
: y z
16
23 , 49 : 1
62 , 4
Công thức (C5H6O4)n Vì phân tử khối nhỏ hơn 200 nên n = 1 Công thức phân tử là C5H6O4
b)
Các công thức cấu tạo
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
Trang 10COO - CH3
CH2 = C
COOH HOOC - COO - CH2CH=CH2