SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 LONGAN CẤP TỈNH -VÒNG 1 MÔN THI: HÓA HỌC NGÀY THI: 14 -10-2010 ĐỀ THI CHÍNH THỨC THỜI GIAN: 180 phút ( không kể thời gian giao đề) Biết * Khối lương mol (g/mol) : Fe :56; H:1; C: 12; N: 14; Na :23; Mg : 24; Zn: 65 ; Ba: 137; S: 32; * Số Avogadro: N A = 6,02.10 23 mol -1 . * R= 8,314 J.mol -1 .K -1 . Câu 1 (2,0 điểm) 1. Nguyên tố A tạo được ion đơn nguyên tử mang 2 điện tích, có tổng số hạt trong ion đó bằng 80. Trong nguyên tử của nguyên tố đó có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. a. Xác định cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố A. b. Nguyên tố A có nhiều dạng thù hình, một dạng thù hình bền của A có cấu trúc tinh thể kiểu lập phương tâm khối. Biết độ dài cạnh của ô mạng cơ sở đó là a = 2,86 0 A . Tính khối lượng riêng của nguyên tố A có dạng thù hình trên. 2. Bổ túc và cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng bằng electron: Cu 2 FeS x + O 2 Cu 2 O + Fe 3 O 4 +…. Câu 2 (2,0 điểm) 1. Cho phản ứng: A + B C +D. Nồng độ ban đầu C A = C B = 0,1 mol/l. Sau thời gian t, nồng độ của A và B còn lại đều là 0,04 mol/l. Tốc độ phản ứng ở thời điểm t giảm bao nhiêu lần so với thời điểm ban đầu ? 2. Cho phản ứng: 2CH 3 OH (k) → ¬ HCOOCH 3 (k) +2H 2(k) . Ở 504 0 K, hằng số cân bằng của phản ứng là 0,14; Áp suất của hệ bằng 1,2 atm. Phản ứng sẽ diễn ra theo chiều nào ở nhiệt độ này nếu hỗn hợp ban đầu có thành phần: 82% ancol, 10% hidro, còn lại là este. Câu 3 (2,0 điểm) 1. a. Để pha 1 lít dung dịch CH 3 COOH có pH = 3 (dung dịch A) thì cần dùng bao nhiêu ml dung dịch CH 3 COOH 30% (D = 1,05g/ml). Biết K a của CH 3 COOH là 1,74.10 -5 . b. Tính độ điện li của CH 3 COOH trong dung dịch A. 2. Tính pH của dung dịch H 2 SO 4 0,010 M. Biết rằng: 2 4 4 HSO H SO − + − → + ¬ K =1.10 -2 Câu 4 (2,0 điểm) 1/6 trang 1. Xác định các chất và hoàn thành sơ đồ biến hóa: A X + D X B Y +Z C A + G 2. Cho hỗn hợp khí A gồm: N 2 , NO, NH 3 , hơi nước, đi qua bình đựng P 2 O 5 thì thu được hỗn hợp khí B gồm 2 khí. Đó là 2 khí gì ? Viết phương trình phản ứng. Câu 5 (4,0 điểm) Cho 4,93 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn vào cốc chứa 215 ml dung dịch H 2 SO 4 1M (loãng). Sau khi phản ứng hoàn toàn thêm tiếp vào cốc 0,6 lít dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH) 2 0,05M và NaOH 0,7M. Khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi thì thu được 13,04gam chất rắn. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra (đối với các phản ứng xảy ra trong dung dịch cần viết phương trình dạng ion thu gọn). b. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Câu 6 (2,0 điểm) 1. Viết các công thức cấu tạo của tất cả các ancol no đơn chức từ C 2 đến C 5 khi tách nước không tạo thành anken đồng phân. 2. So sánh pK a của các axit sau (không giải thích): axit fomic, axit axetic, axit benzoic. Câu 7 (2,0 điểm) 1. So sánh khả năng phản ứng thế của các nguyên tử hidro ở các nguyên tử cacbon bậc 1, bậc 2, bậc 3 trong phân tử isopentan. Biết rằng khi clo hóa isopentan thu được hỗn hợp đồng phân dẫn xuất một lần thế như sau: 1 – clo – 2 – metyl butan 30%; 1 – clo – 3 – metyl butan 15%. 2 – clo – 3 – metyl butan 33%; 2 – clo – 2 – metyl butan 22%. 2. Hidrocacbon (A) có công thức phân tử là C 9 H 10 . (A) có khả năng tác dụng với Br 2 khan, xúc tác bột Fe, t 0 . Hidro hóa (A) với xúc tác Ni, t 0 thu được (B) có công thức phân tử là C 9 H 12 . Oxi hoá (B) bằng O 2 trong H 2 SO 4 thu được axeton. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên (A), (B) và viết các phương trình phản ứng xảy ra. Câu 8 (4,0 điểm) Chất hữu cơ X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Đốt cháy 5,2 gam X cần 5,04 lít oxi (đkc), hỗn hợp khí CO 2 và hơi H 2 O thu được có tỉ khối so với H 2 bằng 15,5. X tác dụng được với natri. Khi đun nóng 5,2 gam X với dung dịch NaOH vừa đủ, thu được 3,4 gam muối và chất hữu cơ Y không có khả năng hòa tan Cu(OH) 2 . a. Tìm công thức phân tử, cấu tạo của X, Y. b. Hãy đề nghị sơ đồ điều chế X và Y từ các hidrocacbon đơn giản nhất tương ứng (Không quá 5 phản ứng). …………………………Hết ………………………… 2/6 trang +Br 2 +D H 2 , t O + B +O 2 +Fe +Y hoặc Z (Thí sinh không sử dụng Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học) Họ và tên thí sinh………………………………………… Số báo danh……………………. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12-VÒNG 1 LONGAN Môn: HÓA HỌC Ngày thi : 14 -10-2010 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC CÂU Ý NỘI DUNG ĐIỂM 1 (2,0 điểm) 1 Nguyên tố A tạo được ion đơn nguyên tử mang 2 điện tích, có tổng số hạt trong ion đó bằng 80. Trong nguyên tử của nguyên tố đó có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 22. a. Xác định cấu hình electron của nguyên tử nguyên tố A. b. Nguyên tố A có nhiều dạng thù hình, một dạng thù hình bền của A có cấu trúc tinh thể kiểu lập phương tâm khối. Biết độ dài cạnh của ô mạng cơ sở đó là a = 2,86 0 A . Tính khối lượng riêng của nguyên tố A có dạng thù hình trên. a. Nguyên tố tạo được ion mang 2 điện tích, có thể là kim loại hoặc phi kim * Là kim loại A A 2+ +2e 2P + N = 80+2 (1) ; 2P – N = 22 (2) Giải (1) và (2) ta được P=26 ; N =30 ; số khối = 56 ⇒ Cấu hình electron của A là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 ⇒ Fe (hợp lí) * Là phi kim A +2e A 2 - 2P + N = 80 - 2 (3) ; 2P – N = 22 (2) Giải (3) và (2) ta được P=25 ; N =28 ⇒ Cấu hình electron của A là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 ; theo cấu hình này A phải là kim loại ⇒ không hợp lí. Vậy A là Fe ứng với cấu hình electron là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 0,25 0,25 0,25 b. 33 31023 3 10.9529,7 )10.86,2.(10.02,6 10.56.2 − − − == mkg m kg d 0,25 2 Bổ túc và cân bằng phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng bằng electron: Cu 2 FeS x + O 2 Cu 2 O + Fe 3 O 4 +…. Cu 2 FeS x + O 2 Cu 2 O + Fe 3 O 4 + SO 2 2 3 Cu 2 FeS x 3Cu 2 O + Fe 3 O 4 +3xSO 2 +(12x +14)e (6x+7) O 2 + 4e 2O 2- 0,25 0,25 0,25 3/6 trang 6Cu 2 FeS x +(6x+7)O 2 6 Cu 2 O +2Fe 3 O 4 + 6x SO 2 0,25 2 (2,0 điểm) 1 Cho phản ứng: A + B C +D. Nồng độ ban đầu C A = C B = 0,1 mol/l. Sau thời gian t, nồng độ của A và B còn lại đều là 0,04 mol/l. Tốc độ phản ứng ở thời điểm t giảm bao nhiêu lần so với thời điểm ban đầu ? Ta có phản ứng: A + B C +D Tốc độ ban đầu : V 1 = k [A] .[B] = k. 0,1. 0,1 Tốc độ ở thời điểm t : V 2 = k . 0,04. 0,04 Do đó tốc độ giảm 1 2 .0,1.0,1 6,25 .0,04.0,04 V k V k = = lần 0,25 0,25 0,5 2 Cho phản ứng: 2CH 3 OH (k) → ¬ HCOOCH 3 (k) +2H 2(k) . Ở 504 0 K, hằng số cân bằng của phản ứng là 0,14; Áp suất của hệ bằng 1,2 atm. Phản ứng sẽ diễn ra theo chiều nào ở nhiệt độ này nếu hỗn hợp ban đầu có thành phần: 82% ancol, 10% hidro, còn lại là este. Ở điều kiện đã cho: 3 2 3 1,2.0,82 0,984 1,2.0,10 0,12 1,2.0,08 0,096 CH OH H HCOOCH P atm P atm P atm = = = = = = 2 504 2 0,12 .0,096 8,314.504. ln ln 0,14 19215 0,984 G J ∆ = − = − ÷ Phản ứng diễn ra theo chiều thuận. 0,5 0,5 3 (2,0 điểm) 1 a. Để pha 1 lít dung dịch CH 3 COOH có pH = 3 (dung dịch A) thì cần dùng bao nhiêu ml dung dịch CH 3 COOH 30% (D = 1,05g/ml). Biết K a của CH 3 COOH là 1,74.10 -5 . b. Tính độ điện li của CH 3 COOH trong dung dịch A. a. Gọi C (mol/l) là nồng độ của dung dịch CH 3 COOH có pH = 3, α là độ điện li. CH 3 COOH → ¬ CH 3 COO - + H + (1) Ban đầu C Điện li C α C α C α Cân bằng C - C α C α C α pH=3 ⇒ [H + ] = C α = 10 -3 mol/l [ ] 3 2 3 5 3 3 . (10 ) 1,74.10 ( 10 ) a CH COO H C C K CH COOH C C C α α α − + − − − = = = = − − ⇒ C = 5,85.10 -2 M Thể tích dung dịch CH 3 COOH 30% = 0,0585.60.100 11,14 30.1,05 ml= b. 3 2 10 0,0171 1,71% 5,85.10 α − − = = = 0,5 0,25 0,25 2 Tính pH của dung dịch H 2 SO 4 0,010 M. Biết rằng: 2 4 4 HSO H SO − + − → + ¬ K =1.10 -2 H 2 SO 4 H + + HSO 4 - 0,010 0,010 4/6 trang 2 4 4 HSO H SO − + − → + ¬ 0,010-x (0,010+x) x ⇒ ( ) 2 2 2 4 0,010 . 10 2.10 . 10 0 0,010 x x x x x − − − + = ⇒ + − = − ⇒ x=4,14. 10 -3 ⇒ [H + ] = 0,010 +4,14.10 -3 = 1,41.10 -2 M ⇒ pH = 1,85 0,5 0,25 0,25 4 (2,0 điểm) 1 Xác định các chất và hoàn thành sơ đồ biến hóa: A X + D X B Y +Z C A + G A là H 2 S và X là S ; B là SO 2 ; C là FeS ; D là H 2 O ; Y là HBr ; Z là H 2 SO 4 ; G là FeBr 2 hoặc FeSO 4 . S + H 2 0 t → H 2 S ; S + O 2 0 t → SO 2 ; S+ Fe 0 t → FeS ; 2 H 2 S + SO 2 → 3S + H 2 O ; SO 2 + 2 H 2 O + Br 2 → H 2 SO 4 + 2 HBr ; FeS +2 HBr → FeBr 2 + H 2 S ; FeS + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 S ; 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 2 Cho hỗn hợp khí A gồm: N 2 , NO, NH 3 , hơi nước, đi qua bình đựng P 2 O 5 thì thu được hỗn hợp khí B gồm 2 khí. Đó là 2 khí gì ? Viết phương trình phản ứng. Hai khí còn lại là N 2 và NO P 2 O 5 + 3 H 2 O 2 H 3 PO 4 H 3 PO 4 + 3 NH 3 (NH 4 ) 3 PO 4 0,25 0,25 5 1 Cho 4,93 gam hỗn hợp gồm Mg và Zn vào cốc chứa 215 ml dung dịch H 2 SO 4 1M (loãng). Sau khi phản ứng hoàn toàn thêm tiếp vào cốc 0,6 lít dung dịch hỗn hợp gồm Ba(OH) 2 0,05M và NaOH 0,7M. Khuấy đều cho phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi thì thu được 13,04gam chất rắn. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra (đối với các phản ứng xảy ra trong dung dịch cần viết phương trình dạng ion thu gọn). b. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu. Các phản ứng xảy ra 2H + + Mg Mg 2+ + H 2 (1) 2H + + Zn Zn 2+ + H 2 (2) H + dư + OH - H 2 O (3) Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 (4) Mg 2+ + 2OH - Mg(OH) 2 ↓ (5) Zn 2+ + 2OH - Zn(OH) 2 ↓ (6) nếu OH - dư Zn(OH) 2 + 2OH - ZnO 2 2- +2 H 2 O (7) Mg(OH) 2 0 t → MgO + 2 H 2 O (8) 0,5 0,5 5/6 trang +Br 2 +D H 2 , t O + B +O 2 +Fe +Y hoặc Z Zn(OH) 2 0 t → ZnO + 2 H 2 O (9) 2 * Số mol H 2 SO 4 : 0,215x1 =0,215 mol ⇒ H + : 0,43 mol ; SO 4 2- : 0,215 mol 4,93/65 < n kim loại < 4,93/24 0,0758 < n kim loại < 0,2054 (1) và (2) số mol H + phản ứng 2. 0,2054 = 0,4108 < số mol H + ban đầu H + còn dư, 2 kim loại hết. * Dung dịch baz có: OH - : 0,48 mol ; Ba 2+ : 0,03 mol ; Na + :0,42 mol ; SO 4 2- : 0,215 mol Đặt x: số mol Mg Mg 2+ : x mol MgO : x mol y: số mol Zn Zn 2+ : y mol BaSO 4 : 0,03 mol số mol OH - pứ = số mol H + = 0,43 mol số mol OH - dư = 0,48 – 0,43 = 0,05 mol pứ (7) xảy ra Rắn thu được sau phản ứng: BaSO 4 , MgO, có thể ZnO nếu Zn(OH) 2 không hòa tan hết. Xét 2 trường hợp TH1 : Rắn thu được BaSO 4 , MgO mBaSO4 = 0,03. 233=6,99g mMgO = 13,04 – 6,99=6,05g m Mg = 0,15125. 24 = 3,63g m Zn = 4,93 – 3,63 = 1,3 g TH2: Rắn thu được BaSO 4 , MgO, ZnO 0,03. 233+ 40x + (y – 0,025)81 =13,04 (10) 24x + 65y = 4,93 (11) x = 0,191 ; y = 0,00518 Theo (6) nếu số mol Zn(OH) 2 = y ⇒ duOH n − làm tan hết Zn(OH) 2 = 2y = 2. 0,00518=0,01036 mol < duOH n − = 0,05 mol ⇒ vô lý. Vậy trường hợp 1 chấp nhận. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 6 1 Viết các công thức cấu tạo của tất cả các ancol no đơn chức từ C 2 đến C 5 khi tách nước không tạo thành anken đồng phân. 1/ CH 3 – CH 2 – OH ; 2/ CH 3 – CH 2 – CH 2 – OH ; 3/ CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 –OH ; 4/ CH 3 – CH(CH 3 ) – CH 2 – OH ; 5/ CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 –OH ; 6/ CH 3 – CH(CH 3 ) – CH 2 – CH 2 – OH ; 7/ CH 3 – CH 2 – CH(CH 3 ) – CH 2 – OH ; 8/ CH 3 – CH(OH) – CH 3 ; 9/ CH 3 – CH 2 – CH(OH) – CH 2 – CH 3 ; 10/ CH 3 – C(CH 3 )(OH)– CH 3 ; 0,5 0,5 2 So sánh pK a của các axit sau (không giải thích): axit fomic, axit axetic, axit benzoic. Sắp xếp độ mạnh axit: HCOOH> C 6 H 5 COOH > CH 3 COOH Thứ tự pK a : pK a HCOOH < pK a C 6 H 5 COOH < pK a CH 3 COOH 0,5 0,5 7 1 So sánh khả năng phản ứng thế của các nguyên tử hidro ở các nguyên tử cacbon bậc 1, bậc 2, bậc 3 trong phân tử isopentan. Biết rằng khi clo hóa isopentan thu được hỗn hợp đồng phân dẫn xuất một lần thế như sau: 1 – clo – 2 – metyl butan 30%; 1 – clo – 3 – metyl butan 15%. 2 – clo – 3 – metyl butan 33%; 2 – clo – 2 – metyl butan 22%. CTCT isopentan: CH 3 – CH(CH 3 ) – CH 2 – CH 3 Trong phân tử isopentan: có 9 nguyên tử H đính với C bậc 1; 6/6 trang có 2 nguyên tử H đính với C bậc 2; có 1 nguyên tử H đính với C bậc 3; Hàm lượng trung bình ứng với 1 nguyên tử H đính với C bậc 1: (30% +15%): 9 = 5% Hàm lượng trung bình ứng với 1 nguyên tử H đính với C bậc 2: 33%: 2 = 16,5% Hàm lượng trung bình ứng với 1 nguyên tử H đính với C bậc 3: 22%: 1 = 22% Như vậy nguyên tử H đính với C bậc 3 khả năng phản ứng thế dễ nhất, rồi đến H đính với C bậc 2, bậc 1. 0,25 0,25 0,25 0,25 2 Hidrocacbon (A) có công thức phân tử là C 9 H 10 . (A) có khả năng tác dụng với Br 2 khan, xúc tác bột Fe, t 0 . Hidro hóa A với xúc tác Ni, t 0 thu được (B) có công thức phân tử là C 9 H 12 . Oxi hoá (B) bằng O 2 trong H 2 SO 4 thu được axeton. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên A, B và viết các phương trình phản ứng xảy ra. A (C 9 H 10 ) + Br 2 khan (bột Fe, t 0 ) => A có vòng benzen. A (C 9 H 10 ) + H 2 (Ni, t 0 ) → B (C 9 H 12 ) => A có một liên kết đôi ở nhánh. B (C 9 H 12 ) + O 2 (H 2 SO 4 ) → axeton => B là cumen H 3 C CH CH 3 H 3 C C CH 2 B Isopropyl benzen A là isopropenyl benzen * Các phương trình phản ứng H 3 C C CH 2 + Br 2 Fe, t 0 H 3 C C CH 2 Br + HBr H 3 C C CH 2 + H 2 Ni, t 0 H 3 C CH CH 3 H 3 C CH CH 3 + O 2 H 2 SO 4 , t 0 OH + CH 3 COCH 3 0,25 0,25 0,25 0,25 8 1 Chất hữu cơ X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Đốt cháy 5,2 gam X cần 5,04 lít oxi (đkc), hỗn hợp khí CO 2 và hơi H 2 O thu được có tỉ khối so với H 2 bằng 15,5. X tác dụng được với natri. Khi đun nóng 5,2 gam X với dung dịch 7/6 trang NaOH vừa đủ, thu được 3,4 gam muối và chất hữu cơ Y không có khả năng hòa tan Cu(OH) 2 . a. Tìm công thức phân tử, cấu tạo của X, Y. b. Hãy đề nghị sơ đồ điều chế X và Y từ các hidrocacbon đơn giản nhất tương ứng (Không quá 5 phản ứng). Đặt CTPT của X C x H y O z số mol oxi : 5,04/22,4 = 0,225 mol m C02 + m H2O = 5,2 + 0,225. 32 = 12,4g KLPTTB của (CO 2 +H 2 O) = 15,5 .2 = 31. n CO2 = n H2O = 0,2 mol. n C = 0,2 mol ; n H = 0,4 mol ; n O2 = 0,15 mol x:y:z = 0,2:0,4:0,15 = 4:8:3 CTPT là C 4 H 8 O 3 X tác dụng với natri, chứng tỏ trong X có nhóm – OH của axit hoặc ancol. X tác dụng với NaOH tạo ra muối và chất hữu cơ Y. Vậy phân tử X có 1 nhóm chức este. Đặt CTTQ là RCOOR ’ n RCOONa = n x = 0,05 mol nên M RCOONa = 3,4/0,05=68 gam. Vậy RCOONa là HCOONa X có dạng: HCOOC 3 H 6 OH và Y là C 3 H 6 (OH) 2 thuộc loại ancol no hai chức. Vì Y không hòa tan Cu(OH) 2 nên Y phải có hai nhóm – OH cách xa nhau hay cấu tạo Y là: CH 2 OH – CH 2 – CH 2 OH X là: HCOO – CH 2 – CH 2 – CH 2 – OH 0,5 0,5 0,25 0,5 0,5 0,25 0,5 2 Điều chế CH 4 HCHO HCOOH CH 2 CH 2 CH 2 BrCH 2 – CH 2 – CH 2 Br HOCH 2 – CH 2 – CH 2 OH (Y) HCOOH + HOCH 2 – CH 2 – CH 2 OH X 0,25 0,5 0,25 8/6 trang Br 2 dd NaOH dd 1:1 t 0 ,xt . SINH GIỎI LỚP 12 LONG AN CẤP TỈNH -VÒNG 1 MÔN THI: HÓA HỌC NGÀY THI: 14 -10-2010 ĐỀ THI CHÍNH THỨC THỜI GIAN: 180 phút ( không kể thời gian giao đề) Biết. isopentan. Biết rằng khi clo hóa isopentan thu được hỗn hợp đồng phân dẫn xuất một lần thế như sau: 1 – clo – 2 – metyl butan 30%; 1 – clo – 3 – metyl butan
