SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRÀ VINH TRƯỜNG THPT VŨ ĐÌNH LIỆU ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG MÔN: HOÁ HỌC 12 - NĂM HỌC: 2010-2011 THỜI GIAN: 150 PHÚT ******** Họ và tên thí sinh: ………………………………. * Chú ý: Học sinh không được sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Bài 1: (3,0 điểm) 1. Một nguyên tố A có tổng số hạt proton, nơtron, electron bằng 180. Trong đó tổng số hạt mang điện gấp 1,432 lần số hạt không mang điện. Hãy tìm số proton, số khối và tên của nguyên tố A. 2. Khi cho 10,12 gam natri kim loại tác dụng hoàn toàn với một phi kim B thì thu được 45,32 gam muối natri. Tìm nguyên tố B 3. Cho dung dịch HClO 0,1M ( 8 a K 5,0.10 − = ). Tính pH và độ điện li của dung dịch HClO đã cho. Bài 2: (3,0 điểm) 1. Có một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng: benzen và phenol và anilin. Bằng phương pháp hoá học hãy tách riêng biệt từng chất ra khỏi hỗn hợp. 2. Cho sơ đồ phản ứng sau: A B C D + ++ NaOH HCl ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) AgNO 3 /NH 3 + + HCl NaOH E F (khí) (khí) Biết rằng A chứa C, H, O có tỉ khối hơi so với H 2 là 43 và A không phản ứng với Na kim loại, chứa hai nguyên tử oxi trong phân tử. 3. Từ than đá, đá vôi và các chất vô cơ cần thiết coi như có đủ hãy viết phương trình điều chế: a) Nhựa PVC b) Polistiren Bài 3: (5,0 điểm) Cho 5,2 gam hỗn hợp A gồm Al, Fe, Cu tác dụng với 20 ml dung dịch NaOH 6M, thu được 2,688 lít H 2 (đktc); sau đó thêm tiếp 400 ml dung dịch axit HCl 1M và đun nóng đến khi khí H 2 ngừng thoát ra. Lọc tách chất rắn B. Cho B tác dụng hết với dung dịch HNO 3 loãng thu được dung dịch C và 0,672 lít khí NO (đktc). Cho C tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được kết tủa D. Nung kết tủa D ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được chất rắn E. 1. Tính phần trăm về khối lượng của từng kim loại A. 2. Tính khối lượng chất rắn E. Bài 4: (5,0 điểm) Cho hỗn hợp X gồm 2 este của 2 axit kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng là R 1 COOR và R 2 COOR. Đốt cháy hoàn toàn 20,1 gam hỗn hợp X cần 146,16 lít không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (chứa 20% thể tích là O 2 và 80% thể tích là N 2 ). Sản phẩm cháy thu được cho lần lượt qua bình 1 đựng dung dịch H 2 SO 4 đặc và sau đó qua bình 2 đựng dung dịch Ca(OH) 2 dư. Sau thí nghiệm, khối lượng bình 1 tăng m gam và bình 2 tăng 46,2 gam. Mặt khác, nếu cho 3,015 gam X tác dụng với vừa đủ NaOH được 2,529 gam hỗn hợp muối. 1. Tính m? 2. Tìm công thức của 2 este. 3. Tính phần trăm về khối lượng của từng este trong X. 4. Tính khối lượng mỗi muối sau phản ứng xà phòng hoá. Bài 5: (4,0 điểm) Cho a gam bột Fe vào 200 ml dung dịch X gồm hỗn hợp AgNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 . Khi phản ứng xong, thu được 3,44 g chất rắn B và dung dịch C. Tách B rồi cho dung dịch C tác dụng với dung dịch NaOH dư được 3,68 gam kết tủa gồm 2 hiđroxit kim loại. Nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi được 3,2 gam chất rắn. 1. Xác định a. 2. Tính nồng độ mol/l các muối trong dung dịch X. Cho biết: H = 1; C = 12; N = 14; P = 31; O = 16; S = 32; F = 9; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Na = 23; Fe = 56; Ag = 108; Cu = 64; Al = 27 --------HẾT-------- ĐÁPÁN THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG MÔN: HOÁ HỌC – KHỐI 12 – NĂM HỌC: 2009-2010 THỜI GIAN: 120 PHÚT ******** CÂU ĐÁPÁN THANG ĐIỂM 1 1.Tìm số proton, số khối và tên nguyên tố A: Ta có: p + e + n = 180 (với p = e) ⇒ 2p + n = 180 (1) Mặt khác: 2p 2p 1,432n n 1,432 = ⇒ = (2) (1), (2) ⇒ p = 53 và n = 74 A = p + n = 127 Vậy A là Iot 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 2. Tìm nguyên tố B: Na 10,12 n 0,44(mol) 23 = = Phương trình phản ứng nNa + B → Na n B 0,44(mol) → 0,44 n Áp dung định luật bảo toàn khối lượng: ⇒ m B = 35,2 gam B 35,2 M n 80n 0,44 = = Chọn n = 1 ⇒ M B = 80 Vậy B là Br (brom) 0,25 điểm 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 3. Tính pH và độ điện li của dung dịch HClO đã cho: Phương trình điện li: HClO ƒ H + + ClO – Ban đầu: 0,1M Phân li: x x x Cân bằng: 0,1 – x x x Ta có: + - 8 a [H ].[ClO ] K 5.10 [HClO] − = = 2 8 x 5.10 0,1-x − ⇔ = (Do HClO là chất điện li yếu nên x<<0,1⇒ 0,1 – x ≈ 0,1 Giải phương trinh ta được: x = 7,07.10 –5 (mol/l) ⇒ pH = - lg 7,07. 10 –5 = 4,15 5 4 1 7,07.10 7,07.10 10 − − − α = = 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 1. Tách các chất: benzen và phenol và anilin ra khỏi hỗn hợp: - Cho dung dịch NaOH vào hỗn hợp trên đến dư, tách lấy phần tan ta thu được hỗn hợp C 6 H 5 ONa và NaOH dư. C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O - Xử lý dung dịch thu được bằng khí CO 2 với lượng dư, tách phần không tan ta thu được C 6 H 5 OH. C 6 H 5 ONa + CO 2 + H 2 O → C 6 H 5 OH + NaHCO 3 2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O 0,25 điểm 0,25 điểm 2 - Tiếp tục cho dung dịch HCl đến dư vào hai dung dịch còn lại, tách lấy phần không tan ta thu được C 6 H 6 . Phần tan là C 6 H 5 NH 3 Cl và HCl dư. C 6 H 5 NH 2 + HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl - Xử lý dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH dư, tách lấy phần không tan ta thu được C 6 H 5 NH 2 . C 6 H 5 NH 3 Cl + NaOH → C 6 H 5 NH 2 + NaCl + H 2 O HCl + NaOH → NaCl + H 2 O 0,25 điểm 0,25 điểm 2. Hoàn thành sơ đồ phản ứng: M A = 43.2 = 86 (đvc) Vì A chứa C, H, O và A không phản ứng với Na kim loại, chứa 2 nguyên tử O trong phân tử, kết hợp với chuyển hoá trên nên công thức cấu tạo của A có thể là: (A 1 ): HCOO–CH=CH–CH 3 ; (A 2 ): HCOO–CH 2 –CH=CH 2 ; (A 3 ): HCOO–C=CH 3 CH 3 Các phương trình phản ứng: HCOO–CH=CH–CH 3 + NaOH 0 t → HCOONa + CH 3 –CH 2 –CHO HCOO–CH 2 –CH=CH 2 + NaOH 0 t → HCOONa + CH 2 =CH–CH 2 –OH HCOO–C=CH 3 + NaOH 0 t → HCOONa + CH 3 –CO–CH 3 CH 3 Vậy (B) là HCOONa HCOONa + HCl → HCOOH + NaCl (B) (C) HCOOH + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH 0 t → (NH 4 ) 2 CO 3 + 2Ag + 2NH 3 + H 2 O (C) (D) (NH 4 ) 2 CO 3 + HCl → 2NH 4 Cl + CO 2 ↑ + H 2 O (D) (E) (NH 4 ) 2 CO 3 + 2NaOH → Na 2 CO 3 + 2NH 3 ↑ + 2H 2 O (D) (F) 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 3. Viết phương trình điều chế nhựa PVC và Polistiren a) Điều chế PVC: CaCO 3 0 t → CaO + CO 2 CaO + 3C 0 0 t 2000 C> → CaC 2 + CO CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca(OH) 2 CH≡CH + HCl 2 HgCl → CH 2 =CH–Cl nCH 2 =CH–Cl 0 t , p, xt → ( CH 2 – CH ) n Cl b) Điều chế polistiren: 3C 2 H 2 0 600 C C → C 6 H 6 C 2 H 2 + 2H 2 0 Ni, t → C 2 H 6 C 2 H 6 + Cl 2 AS → C 2 H 5 Cl C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl 3 0 AlCl t → C 6 H 5 –CH 2 –CH 3 C 6 H 5 –CH 2 –CH 3 0 xt, t → C 6 H 5 –CH=CH 2 nC 6 H 5 –CH=CH 2 0 t , p, xt → (–CH–CH 2 –) n C 6 H 5 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 3 1. Tính phần trăm khối lượng từng kim loại trong A: Gọi x, y, lần lượt là số mol của Al, Fe, Cu trong 5,2 gam hỗn hợp Ta có: 27x + 56y + 64z = 5,2 (I) 2 NaOH H HCl NO n 0,12(mol); n 0,12(mol); n 0,4(mol); n 0,03(mol)= = = = Phương trình phản ứng: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 (1) 0,08 ← 0,08 ← 0,08 ← 0,12(mol) ⇒ n NaOH dư = 0,04(mol); n Al = 0,08(mol) Khi Cho HCl vào có các phương trình: NaOH + HCl → NaCl + H 2 O (2) 0,04(mol) → 0,04 Na[Al(OH) 4 ] + HCl → Al(OH) 3 + NaCl + H 2 O (3) 0,08(mol) → 0,08 → 0,08 Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O (4) 0,08(mol) → 0,24 ⇒ n HCl dư = 0,4 – (0,08 + 0,04 + 0,24) = 0,04(mol) Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (5) a(mol) → 2a = − = Fe dö (y a)(mol) Raén B goàm Cu z(mol) Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (6) (y – a)(mol) → (y – a) (y – a) 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O (7) z(mol) → z z (6), (7) ⇒ (y – a) + 2 3 z = 0,03 (II) 2Fe(NO 3 ) 3 → 2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 (8) (y – a)(mol) → y a ( ) 2 − Cu(NO 3 ) 2 → Cu(OH) 2 → CuO (9) z(mol) → z Khi thêm tiếp 400 ml dung dịch HCl đến khi khí H 2 ngừng thoát ra và từ (5) có thể có 3 trường hợp xảy ra: a) Nếu HCl hết và cả Fe hết thì: 2a = 0,04 ⇒ y = a = 0,04 (mol) (II) ⇒ z = 0,045, x = 0,08, y = 0,02 m A = 27.0,08 + 56.0,02 + 64.0,045 = 6,16 gam > 5,2 gam (loại) b) Nếu HCl dư và Fe hết thì: 2a <0,04 ⇒ y = a <0,02 (II) ⇒ z = 0,045, x = 0,08 m A = 27.0,08 + 56y + 64.0,045 = 5,2 ⇒ y = 0,00286 <0,02 (nhận) m Al = 27.0,08 = 2,16 (gam) ⇒ %Al = 41,54% m Cu = 64.0,045 = 2,88 (gam) ⇒ %Cu = 55,38% m Fe = 5,2 – (2,16 + 2,88) = 0,16 gam ⇒ %Fe = 3,08% c) Nếu HCl hết và Fe dư thì: 2a = 0,04; y > a hay a = 0,02 và y > 0,02 (II) ⇒ 3y 2z 0,15 y 0,044 56y 64z 3,04 z 0,009 + = = ⇒ + = = m Al = 27.0,08 = 2,16 (gam) ⇒ %Al = 41,54% m Cu = 64.0,009 = 0,576 (gam) ⇒ %Cu = 11,08% m Fe = 56.0,044 = 2,464 gam ⇒ %Fe = 47,38% 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 2. Tính khối lượng chất rắn E: a) Khi HCl dư và Fe hết thì trong B chỉ có Cu Cu(NO 3 ) 2 → Cu(OH) 2 → CuO 0,045 (mol) → 0,045 m E = m CuO = 0,045.80 = 3,6 (gam) b) Khi HCl hết và Fe dư thì trong B gồm có Cu và Fe dư Cu(NO 3 ) 2 → Cu(OH) 2 → CuO 0,009 (mol) → 0,009 2Fe(NO 3 ) 3 → 2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 0,024 (mol) → 0,012 m E = 80.0,009 + 160.0,012 = 2,64 (gam) 0,5 điểm 0,5 điểm 4 1. Tính m: 2 2 O O 146,16.20 29,232 V 29,232(lit) n 1,305(mol) 100 22,4 = = ⇒ = = 2 CO 46,2 n 1,05(mol) 44 = = Theo đinh luật bảo toàn khối lượng: 2 H O m 20,1 (1,305.32) 46,2 15,66(gam)= + − = 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 2. Tìm công thức của hai este: 2 H O 15,66 n 0,87(mol) 18 = = 2 2 H O CO n n⇒ < Nên hai este phải là hai este đơn chức, không no. Gọi công thức của hai este là: n 2n 2k 2 1 m 2m 2k 2 2 C H O R COOR C H O R COOR − − ⇔ ⇔ Phương trình đốt cháy: C n H 2n-2k O 2 + 3n k 2 ( ) 2 − − O 2 → nCO 2 + (n – k)H 2 O (1) x(mol) → nx → (n – k)x C m H 2m-2k O 2 + 3m k 2 ( ) 2 − − O 2 → mCO 2 + (m – k)H 2 O (2) y(mol) → ny → (n – k)y (1), (2) nx my 1,05 (n k)x (m k)y 0,87 3n k 2 3m k 2 ( )x ( )y 1,305 2 2 + = ⇒ − + − = − − − − + = Giải hệ được: k = 1 và x + y = 0,18 hh 20,1 M 111,66 0,18 = = Phản ứng xà phòng hoá: RCOOR + NaOH 0 t → RCOONa + ROH X 3,015 n 0,027(mol) 111,66 = = RCOOR 2,529 M 93,67 R 26,67 0,027 = = ⇒ = Vậy R 1 = 15 (CH 3 -) < 26,67 < R 2 = 29 (C 2 H 5 -) ⇒ R = 41 (C x H y ) ⇔ 12x + y = 41 (Chọn x =3, y =5) Vậy công thức cấu tạo của hai este là: CH 3 COOC 3 H 5 và C 2 H 5 COOC 3 H 5 0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 5 3. Tính phần trăm về khối lượng của từng este trong hỗn hợp: x y 0,18 x 0,03 100x 114y 20,1 y 0,15 + = = ⇒ + = = 3 3 5 2 5 3 5 0,03.100 %CH COOC H 100 14,93% 20,1 0,15.114 %C H COOC H 100 85,07% 20,1 = × = = × = 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 4. Tính khối lượng mỗi muối sau phản ứng xà phòng: x' y' 0,027 x 0,0045 82x' 96y' 2,529 y 0,0225 + = = ⇒ + = = 3 2 5 CH COONa C H COONa m 0,0045.82 0,369(gam) m 0,0225.96 2,16(gam) = = = = 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 1. Xác định a: Gọi x, y lần lượt là số mol của AgNO 3 và Cu(NO 3 ) 2 trong 200 ml hỗn hợp. Khi cho Fe tác dụng với hỗn hợp trên tạo dung dịch C, cho C tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo kết tủa gồm 2 hiđroxit nên trong C phải chứa 2 muối là Fe(NO 3 ) 2 và Cu(NO 3 ) 2 dư và Fe phải hết. Phương trình phản ứng: Fe + 2Ag + → Fe 2+ + 2Ag (1) x 2 ← x(mol) → x 2 x Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (2) a ← a(mol) → a → a (1), (2) ⇒ 108x + 64a = 3,44 (I) 2Fe 2+ → 2Fe(OH) 2 → 2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 (3) x ( a)mol 2 + → x ( a) 2 + → x ( a) 2 + → x a 2 ( ) 2 + Cu 2+ → Cu(OH) 2 → CuO (4) (y – a)mol → (y – a) → (y – a) (3), (4) ⇒90 x ( a) 2 + + 98(y – a) = 3,68 ⇔ 45x + 98y – 8a = 3,68 (II) (3), (4) ⇒160 x a 2 ( ) 2 + + 80(y – a) = 3,2 ⇔ 40x + 80y = 3,2 (III) Giải (I), (II) và (III) ta được x = 0,02; y = 0,03; a = 0,02 a = 56.0,03 = 1,68(gam) 0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 2. Tính nồng độ mol/l các muối trong dung dịch X. 3 3 2 M(AgNO ) M(Cu(NO ) ) 0,02 C 0,1M 0,2 0,03 C 0,15M 0,2 = = = = 0,25 điểm 0,25 điểm . --------HẾT-------- ĐÁP ÁN THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG MÔN: HOÁ HỌC – KHỐI 12 – NĂM HỌC: 2009-2010 THỜI GIAN: 120 PHÚT ******** CÂU ĐÁP ÁN THANG ĐIỂM 1 1.Tìm. chất: benzen và phenol và anilin ra khỏi hỗn hợp: - Cho dung dịch NaOH vào hỗn hợp trên đến dư, tách lấy phần tan ta thu được hỗn hợp C 6 H 5 ONa và NaOH dư.