Sau khi brom phản ứng hết thì khối lượng bình tăng lên 1,75 gam và thu ñược dung dịch X, ñồng thời khí bay ra khỏi bình có khối lượng 3,65 gam.. Xác ñịnh công thức phân tử của các hiñr[r]
(1)1 SỞ GD&ðT QUẢNG NINH
ðỀ THI CHÍNH THỨC
HƯỚNG DẪN CHẤM THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 – 2013
MƠN: HỐ HỌC (BẢNG A) ( Hướng dẫn có 6trang)
Câu 1(4 điểm):
Hai hợp chất X,Y ñều chứa nguyên tố C,H,O, khối lượng phân tử chúng MX MY, MX< MY< 130 Hịa tan hỗn hợp hai chất vào dung mơi trơ, dung dịch E
Cho E tác dụng với NaHCO3 dư, số mol CO2 bay luôn tổng số mol X Y, không phụ thuộc vào tỉ lệ số mol chúng dung dịch
Lấy lượng dung dịch E chứa 3,6 gam hỗn hợp X, Y (ứng với tổng số mol X Y 0,05 mol), cho tác dụng hết với Na, thu ñược 784 ml H2 (ñktc)
1 Hỏi X, Y có chứa nhóm chức gì?
2 Xác ñịnh công thức phân tử chúng, biết chúng phản ứng tráng bạc, khơng làm màu nước brom
3 Khi tách loại phân tử H2O khỏi Y, thu ñược Z hỗn hợp hai ñồng phân cis-, trans-, đồng phân bị tách bớt phân tử nước tạo chất P mạch vịng, P khơng phản ứng với NaHCO3 Xác định cơng thức cấu tạo Y viết phương trình phản ứng chuyển hóa Y→ Z → P
Câu Nội dung ðiểm
Câu
(4 ñ) 1 Hỗn hợp chứa X, Y phản ứng với NaHCOSố mol H2 = 0,035 mol
3, với Na, mà nCO
2= nX+ nY không phụ thuộc tỉ lệ nX : nY
2 X Y
n +n
< nH2< nX + nY Suy phân tử
mỗi chất X, Y có nhóm -COOH chất có chứa nhóm -OH 0,5 KLPT trung bình hỗn hợp X Y:M hh = 72
Trong MX< 72 < MY< 130
Vì X phải chứa nhóm -COOH mà MX< 72, nên X khơng thể cịn chứa nhóm -OH Các axit có M < 72 H-COOH, CH3-COOH, CH≡C-COOH Chỉ có CH3 -COOH khơng có phản ứng tráng bạc, khơng có phản ứng với Br2
⟶CTPT X: C2H4O2
ðặt Y (HO)nR-COOH, ta có:
2CH3-COOH + 2Na → 2CH3-COONa + H2↑ (1) (HO)nR-COOH + (n + 1)Na → (NaO)nR-COONa +
2 +
n
H2↑ (2) ðặt số mol X, Y 3,6g hỗn hợp a, b
Ta có:a + b = 0,05 (I)
Theo (1), (2): nH2 = 0,5a + 0,5b(n + 1) = 0,035 → nb = 0,02(II) 60a + (R + 45 + 17n)b = 3,6 (III)
Vì MY = R + 45 + 17n < 130, nhóm -OH liên kết với nguyên tử cacbon riêng nên n ≤
+ Khi n = 1: Ta có b = 0,02, a = 0,03→MY = (3,6 – 0,03.60) : 0,02 = 90 →Y HO-C2H4-COOH, CTPT C3H6O3
+ Khi n = : Ta có b = 0,01, a = 0,04→MY = (3,6-0,04.60) = 120 →Y (HO)2C3H5-COOH, CTPT C4H8O4
0,5 0,25 0,25
(2)2
3 Các CTCT có Y ứng với CTPT C4H8O4 thỏa mãn ñiều kiện tách phân tử H2O tạo Z có ñồng phân cis-, trans- là:
CH2(OH)-CH(OH)-CH2-COOH, CH2(OH)-CH2-CH(OH)-COOH Z là: HO-CH2-CH=CH-COOH
C C H HO-CH2
H COOH
cis trans
ðồng phân cis- tạo P nhóm -COOH nhóm -OH gần nhau, tạo thành este nước
Các phương trình phản ứng chuyển hóa Y→ Z → P: CH2(OH)-CH(OH)-CH2-COOH 4,
o
H SO t
→ HO-CH2-CH=CH-COOH + H2O CH2(OH)-CH2-CH(OH)-COOH 4,
o
H SO t
→HO-CH2-CH=CH-COOH + H2O
C
C C
CH2 O
OH OH
C C
C O
CH2 O H
H
H
H
+ H O
2
Vì P khơng cịn nhóm –COOH nên khơng phản ứng với NaHCO3
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25
0,5
Câu 2(3 ñiểm):
Dẫn hỗn hợp khí A gồm hiđrocacbon no mạch hở hiđrocacbon khơng no mạch hở vào bình nước brom chứa 10 gam brom Sau brom phản ứng hết khối lượng bình tăng lên 1,75 gam thu dung dịch X, đồng thời khí bay khỏi bình có khối lượng 3,65 gam
1 ðốt cháy hồn tồn lượng khí bay khỏi bình thu ñược 10,78 gam CO2 Xác ñịnh công thức phân tử hiñrocacbon tỉ khối A so với H2
2 Cho lượng vừa đủ nước vơi vào dung dịch X, đun nóng, sau thêm tiếp lượng dư dung dịch AgNO3 Tính số gam kết tủa ñược tạo thành
Câu (3 ñ)
ðặt công thức hai hidrocacbon A CnH2n+2 CmH2m+2-2p , có số mol tương ứng a, b (mol)
Ta có:CmH2m+2-2p + pBr2→ CmH2m+2-2p Br2p
Gọi b1 số mol hiđrocacbon khơng no phản ứng với Br2 Ta có nBr2= pb1 = 0,0625 (1)
Khối lượng dd brom tăng thêm khối lượng hidrocacbon không no:
(14m + – 2p)b1 = 1,75 (2)
Từ (1), (2)⟶(14m + 2)0.0625 – 0,125p = 1,75p⟶14m = 30p – 2(3)
Từ (3)⟶p = 1, m = 2, b1 = 0,0625⟶ Hidrocacbon không no CH2 = CH2 Phản ứng cháy:CnH2n+2 +
2 3n+
O2→ nCO2 + (n+1)H2O C2H4 + 3O2→ 2CO2 + 2H2O
Ta có:nCO2= na + 2b – 0,125 = 0,245⟶na + 2b = 0,370 (4) khối lượng khí cịn lại:(14n + 2)a + 28(b – 0,0625) = 3,65
0,25 0,25 0,25 0,25
0,25 HO-CH2
C C
H H
(3)3
⟶14na + 2a + 28b = 5,4 (5) Giải hệ (4), (5)⟶a = 0,11
thay a vào (4):0,11n + 2b = 0,37⟶b = (0,185 – 0,055n) > 0,0625 (6) Từ (6): ⟶n < 2,23
n = (CH4) b = 0,13 n = (C2H6) b = 0,075
1 Công thức phân tử chất A:
2 4
C H b = 0,13
CH a = 0,11dA/H2 = 11,25
2
2
C H b = 0,075
C H a = 0,11 dA/H2 = 14,59
2 Trong dd X có C2H4Br2 có số mol b1 = 0,0625 mol C2H4Br2 + Ca(OH)2→ C2H4(OH)2 + CaBr2
CaBr2 + 2AgNO3→ Ca(NO3)2 + 2AgBr↓
⟶mAgBr = 23,5 gam
0,25
0,25 0,25 0,25
0,25
0,25 0,25
Câu 3(3 ñiểm):
1 Giả sử phịng thí nghiệm có: Bình khí CO2 , dung dịch NaOH, cốc đo thể tích, ống dẫn khí, đèn cồn Hãy trình bày hai phương pháp điều chế sa từ dụng cụ, hóa chất
2 Dung dịch CH3COOH 0,1M có pH = 2,88 Cần pha lỗng dung dịch lần ñể cho ñộ ñiện li α tăng năm lần?
3 Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng xảy trường hợp sau: a Nhiệt phân amoni sunfat
b Phản ứng sản xuất supephotphat kép c Phản ứng sản suất ure
d Phản ứng sản suất thuỷ tinh thơng thường
Câu3 (3 đ)
1.Cách 1: Chia dung dịch NaOH thành phần Sục khí CO2 dư vào phần 1, thu đượcdung dịch NaHCO3:
CO2 + NaOH → NaHCO3
Sau ñó trộn phần với dung dịch NaHCO3thu ñược dung dịch Na2CO3: NaOH + NaHCO3 → Na2CO3 + H2O
Cô cạn dung dịch Na2CO3 thu Na2CO3 khan
Cách 2: Sục khí CO2 dư vào dung dịch NaOHthu dung dịch NaHCO3: CO2 + NaOH → NaHCO3
Cơ cạn dung dịch NaHCO3và đun nóng chất rắn đến khối lượng khơng đổithu Na2CO3 khan:2NaHCO3
o
t
→Na
2CO3 + H2O + CO2
Nồng ñộ H+ dung dịch: [H+] = 10-2,88M ðộ ñiện li axit: α = 10-2,88: 0,1 = 0,0132
Khi pha loãng axit độ điện li tăng lần nên có =5, lúc nồng độ axit Vì nhiệt độ khơng đổi nên giữ ngun:
1
1
0,5
0,5
0,25 0,25
(4)4
5
0,0132 5.0,0132
5.0,0132 0,0132
⟶
26,4 ! " #$% &'ã") 26,4 & "
a 3(NH4)2SO4
0
t
→4NH3 + N2 + 3SO2 + 6H2O
b Ca3(PO4)2 + 3H2SO4→ 3CaSO4 + 2H3PO4 Ca3(PO4)2 + 4H3PO4→3Ca(H2PO4)2
c CO2 + 2NH3
0
200atm,200C
→(NH2)2CO + H2O
d 6SiO2 + CaCO3 + Na2CO3
1400C
→CaO.Na2O.6SiO2 + 2CO2
0,25
0,25 0,25 0,25 0,25
Câu 4(2 ñiểm):
Cho 11,9 gam hỗn hợp Al Zn tan hoàn toàn dung dịch chứa lượng dư hỗn hợp gồm NaNO3 NaOH thu 4,928 lít hỗn hợp hai khí (đktc) Cho hỗn hợp khí qua bình đựng CuO dư, đun nóng, sau phản ứng xảy hồn tồn, thấy khối lượng bình giảm gam
1 Viết phương trình phản ứng xảy
2 Tính % khối lượng kim loại hỗn hợp ban ñầu
Câu (2 ñ)
Các phương trình phản ứng:
8Al + 5NaOH + 3NaNO3 + 2H2O → 8NaAlO2 + 3NH3↑ 4Zn + 7NaOH + NaNO3→ 4Na2ZnO2 + NH3↑ + 2H2O 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2↑
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑ Hai khí NH3 H2
2NH3 + 3CuO
o
t
→ 3Cu + N2 + 3H2O H2 + CuO
o
t
→ Cu + H2O Gọi x, y số mol NH3 H2⟶ x + y =
4,928
0, 22( )
22, = mol
Khối lượng bình CuO giảm khối lượng oxi
⟶ 0, 25( )
16 O
n = = mol ⟶3 0, 25
2
x y
+ = ⟶ x = 0,06 (mol); y = 0,16 (mol) Gọi a, b số mol Al Zn
⟶ 27a + 65b = 11,9
Bảo tồn e có: 3a + 2b = 8.0,06 + 2.0,16 = 0,8
⟶ a = 0,2 (mol); b = 0,1 (mol)
⟶% 0, 2.27.100% 45,38% 11,9
Al= = ⟶%Zn = 100% - %Al = 54,62%
0,25 0,25 0,25
0,25
0,25
0,5 0,25
Câu 5(4 điểm):
1 Có dung dịch A chứa hỗn hợp hai muối MgCl2(10-3M) FeCl3(10-3M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A
a Kết tủa hiđroxit kim loại tạo trước?Vì sao?
b Tìm pH thích hợp để tách hết hai ion Mg2+ Fe3+ khỏi dung dịch A Biết ion có nồng độ ≤ 10–6 M coi tách hết
Biết :
2
11 39
( ) 10 , ( ) 10
Mg OH Fe OH
T = − T = −
2 Có hai dung dịch: dung dịch A chứa 0,2 mol *% 0,3 mol *%, dung dịch B chứa 0,5 mol HCl
(5)5 - Trộn nhanh hai dung dịch với
Câu (4ñ)
1 MgCl2→ Mg2+ + 2Cl – Mg2+ + 2OH –→ Mg(OH)2(1) FeCl3→ Fe3+ + 3Cl – Fe3+ + 3OH –→ Fe(OH)3 (2) a)
- ðể tạo ↓ Fe(OH)3 [OH –]≥3 39
10 10
− −
= 10-12 M
→[H+]≤ 10-2→ pH ≥2 bắt đầu có↓ Fe(OH)3(I) - ðể tạo ↓ Mg(OH)2→[OH –]≥ 3
11
10 10 − −
= 10-4 M
→[H+]≤ 10-10 → pH ≥ 10 bắt đầu có↓ Mg(OH)2(II) Từ (I) (II) →Fe(OH)3kết tủa trước Mg(OH)2 b)
- ðể kết tủa hết Fe(OH)3: tức là[Fe3+]≤ 10-6
→[OH –]≥
39
6
10 10
−
− = 10
-11
M →[H+]≤ 10-3→ pH ≥
- Theo (II) pH≥10 bắt đầu có↓ Mg(OH)2từ MgCl2(10-3M)
Vậy khoảng pHđể tách hết Fe3+ khỏi dung dịch A mà chưa có kết tủa Mg(OH)2là: < pH < 10
2
1.ðổ từ từ dung dịch B (HCl) vào dung dịch A (*%+ *%), lúc xảy phản ứng:
*% + HCl → NaCl + *%(1)
*% HCl → NaCl + (2)
Theo (1): "+, "-./0 "-+/0 0,2 mol Suy "-+/0 tham gia (2) = 0,2 + 0,3 = 0,5 mol
"+, lại sau (1) = 0,5 – 0,2 = 0,3 mol
Theo (2) "/ "+, = 0,3 mol.⟶1/ = 6,72 lít 2.ðổ từ từ dung dịch A vào dung dịch B:
Vì lúc ñầu lượng HCl dư so với lượng *%và *% thêm vào, đồng thờixảy phản ứng:
*% + 2HCl → 2NaCl + (1’)
*% HCl → NaCl + (2’)
Cả hai phản ứng tiếp tục xảy hết HCl Gọi x % số mol *%và *% thêm vào tới vừa hết HCl, ta có:
2,.3 22
2,.3
22 0,5 ⟶ x = 422
5 Tổng số mol bay bằng: 2,.3
22 2,.3
22
,4
5 6'&⟶ 1/ = ,4
5 22,4 &í9
3 Khi trộn dung dịch khơng thể biết chất phản ứng trước, chất phản ứng sau Do ñó ta phải giả thiết sau:
- Giả sử *%phản ứng trước, lúc đó:
*% + 2HCl → 2NaCl +
Lượng HCl phản ứng với *%là: "+, 0,2.2 0,4 6'& Phần axit lại tác dụng với *%là 0,1 mol
*% HCl → NaCl +
Do tổng số mol bay = 0,2 + 0,1 = 0,3 mol.⟶1/ = 6,72 &í9 - Giả sử *%phản ứng trước, lúc đó:
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
(6)Lượng HCl phản ứng vớ Phần axit lại tác dụng v
Do ñó tổng số mol bay = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol Vậy lượng nằm kho
Câu 6(4 điểm):
1 Viết cơng thức cấu tạo Stiren HBreoxit
p
→A→MgEte B Có bốn axit sau:
CH3-CH2
C=C C
H3 H
COOH H
(B)
a Hãy xếp axit b Hiđro hố D (xt Pd, PbCO
Câu (4 ñ)
O C l
1 L iA lH H O
4
3
+
Xác định cơng thức cho 0,25
a Thứ tự xếp Ka:A < C < B < D Giải thích:
A có + I B có – I, + C C có – I, + C D có – I
Tính axit: cấu tạo nhóm COOH + Các nhóm đẩy e (+I, +C): gi
+ Các nhóm hút e (-I, -C): tăng s + Kacủa B lớn Ka C trans nhóm dạng cis có s
b Phản ứng tạo B Do ñây phản ứng cộng h
Lưu ý: Học sinh làm cách khác ñúng v ……….H
HCl → NaCl +
ới là:
ng với 0,2 mol + 2HCl → 2NaCl +
bay = 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.⟶ = m khoảng:
o chất A, B, C, D, E, F, G, H sơ ñồ phả
O CH O3 +→D o
t
CuO
→E
2
O Mn+
→FSOCl→ CH2-CH2-COOH (A); CH3-C C-COOH (D)
C=C H CH3
COOH H
(C)
trên theo thứ tự tăng dần Ka Giải thích ngắn g Hiđro hố D (xt Pd, PbCO3) thu B hay C ? Vì sao?
O H
4
c cho 0,25 ñiểm :A < C < B < D
a nhóm COOH có liên kết O-H phân cực y e (+I, +C): giảm phân cực làm giảm Ka
C): tăng phân cực làm tăng Ka
a Cvì axit chưa no dạng cis có tính axit mạ ng cis có tương tác với
ng hợp phía tạo cấu hình cis
c sinh làm cách khác ñúng cho ñiểm tối ña ……….Hết………
0,25 0,5 ản ứng sau:
2
SOCl
→G
3
1
LiALH H O+
→H
n gọn
ạnh dạng 2ñ
0,5
0,5