X là nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3. Electron cuối cùng trên nguyên tử X có tổng 4 số lượng tử bằng 4,5... a) Xác định nguyên tố X, viết cấu hình electron của ngu[r]
(1)TRƯỜNG THPT NGUYỄN HUỆ KÌ THI TUYỂN CHỌN HỌC SINH GIỎI
TỔ HÓA HỌC MƠN HĨA
- THỜI GIAN LÀM BÀI: 120 PHÚT
Câu1: (3đ)
1 X nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3 Electron cuối nguyên tử X có tổng số lượng tử 4,5.
a) Xác định nguyên tố X, viết cấu hình electron nguyên tử.
b) Ở điều kiện thường XH3 chất khí Viết cơng thức cấu tạo, dự đốn trạng thái lai hoá của
nguyên tử trung tâm phân tử XH3, oxit bậc cao nhất, hidroxit bậc cao X.
c) Cho phản ứng: 2XOCl 2XO + Cl2, 5000C có K
p= 1,63.10-2 Ở trạng thái cân
bằng áp suất riêng phần PXOCl =0,643 atm, PXO = 0,238 atm. Tính PCl2 trạng thái cân bằng.
Nếu thêm vào bình lượng Cl2 để trạng thái cân áp suất riêng phần của
XOCl 0,683 atm áp suất riêng phần XO Cl2 bao nhiêu?
2 So sánh độ lớn góc liên kết phân tử PX3 (X: F, Cl, Br, I) Giải thích? Câu 2: (2đ)
1) Hồn thành phương trình phản ứng sau:
a) Ca +dd Na2CO3 ;b) Na + dd AlCl3 ;c) dd Ba(HCO3)2 + dd NaHSO4 ;d) dd NaAlO2 + dd NH4Cl
2) Có hỗn hợp Na, Ba, Mg Bằng phương pháp hóa học tách riêng kim loại khỏi hỗn hợp (khối lượng kim loại bảo tồn).
Câu 3: (2đ) Hịa tan hồn tồn 1,62 gam nhôm 280 ml dung dịch HNO3 1M dung dịch A
và khí NO (sản phẩm khử nhất) Mặt khác, cho 7,35 gam hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp vào 500ml dung dịch HCl, dung dịch B 2,8 lít khí H2 (đktc) Khi trộn dung dịch A vào
dung dịch B thấy tạo thành 1,56 gam kết tủa. a Xác định tên kim loại kiềm.
b Tính nồng độ mol/lít dung dịch HCl dùng. Câu 4: (2đ)
Cho hidrocacbon X tác dụng với dung dịch brom dư dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo khối lượng) Khi cộng brom (1:1) thu cặp đồng phân cis-trans.
1) Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo gọi tên X. 2) Viết phương trình X với:
a) Dung dịch KMnO4 (trong môi trường H2SO4)
b) Dung dịch AgNO3/NH3
c) H2O (xúc tác Hg2+/H+)
d) HBr theo tỉ lệ 1:2 Câu 5: (1đ)
A, B, D đồng phân có cơng thức phân tử C6H9O4Cl, thỏa mãn điều kiện sau : 36,1g A + NaOH dư 9,2g etanol + 0,4 mol muối A1 + NaCl
B + NaOH dư muối B1 + hai rượu (cùng số nguyên tử C) + NaCl
D + NaOH dư muối D1 + axeton + NaCl + H2O.
Hãy lập luận xác định công thức cấu tạo A, B, D viết phương trình phản ứng Biết rằng D làm đỏ q tím.
(2)Đáp án điểm Câu 1:
1.a/ Với hợp chất hidro có dạng XH3 nên X thuộc nhóm IIIA nhóm VA
TH1: X thuộc nhóm IIIA, ta có phân bố e theo obitan: Vậy e cuối có: l=1, m=-1, ms = +1/2 mà n + l + m + ms = 4,5 → n =
Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 (Ga)
TH2: X thuộc nhóm VA, ta có phân bố e theo obitan: Vậy e cuối có: l=1, m= 1, ms = +1/2 mà n + l + m + ms = 4,5 → n = Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p3 (N)
b/ Ở đk thường XH3 chất khí nên nguyên tố phù hợp Nitơ Công thức cấu tạo hợp chất:
N H
H H
Nguyên tử N có trạng thái lai hóa sp3
Oxit cao nhất:
N O N O O O
O Nguyên tử N trạng thái lai hóa sp2.
Hidroxit với hóa trị cao nhất:
H O N
O
O Nguyên tử N trạng thái lai hóa sp2.
c/ Phương trình phản ứng: 2NOCl 2NO + Cl2 Kp = 1,63.10-2 (5000C)
áp suất cân bằng: 0,643 0,238 ? Ta có: Kp =
P2NO PCl2
PNOCl2
= 1,63.10-2 → P
Cl2 = 0,119 atm
Sau thêm Cl2 , áp suất cân NOCl : PNOCl = 0,683 atm , tăng 0,04 atm
→ PNO = 0,238 – 0,004 = 0,198 atm → PCl2 = (
0 , 683 0 ,198)
2
.1,63.10-2 = 0,194 atm.
2/ Độ lớn góc liên kết XPX phân tử PX3 biến đổi sau: PF3 > PCl3 > PBr3 > PI3
Giải thích: bán kính nguyên tử tăng dần từ F → I đồng thời độ âm điện giảm dần nên tương tác đẩy nguyên tử halogen phân tử PX3 giảm dần từ PF3 → PI3 Nên PF3 có góc liên kết
lớn nhất, PI3 có liên kết bé
Số đo góc: PF3 PCl3 PBr3 PI3
1040 1020 1000 960
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5 0,25 0,75
Câu 2:
1/ Hồn thành phương trình phản ứng:
a) Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ; Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + NaOH
b) 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 ; 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3NaCl
Nếu NaOH còn: NaOH + Al(OH)3 → NaAlO2 + 2H2O
c) Ba(HCO3)2 + NaHSO4 → BaSO4 + NaHCO3 + H2O + CO2
hoặc: Ba(HCO3)2 + 2NaHSO4 → BaSO4 + Na2SO4 + 2H2O + 2CO2
d) NaAlO2 + NH4Cl + H2O → NaCl + Al(OH)3 + NH3
2/ Cho hỗn hợp kim loại vào nước dư, sau phản ứng hoàn toàn, lọc lấy phần không tan ta Mg
2Na + 2H2O → NaOH + H2 ; Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2
- Cho khí CO2 sục vào dung dịch nước lọc đến dư, tiếp tục đun nóng dung dịch hồi lâu, lọc
lấy phần kết tủa BaCO3 tạo thành
NaOH + CO2 → NaHCO3 ; Ba(OH)2 + 2CO2 → Ba(HCO3)2 ;
Ba(HCO3)2 ⃗t0 BaCO3 + H2O + CO2
- Hịa tan BaCO3 dung dịch HCl, cạn dung dịch thu lấy muối khan đem điện phân nóng
chảy ta Ba: BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + H2O + CO2 ; BaCl2 ⃗dpnc Ba + Cl2
- Dung dịch lại cho tác dụng dung dịch HCl dư, cô cạn dung dịch thu lấy muối khan đem điện phân nóng chảy ta Na: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2 ;
2NaCl ⃗dpnc 2Na + Cl2
0,25x4
0,25
0,25
0,25
0,25 Câu 3: Phương trình phản ứng Al + HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
2M + 2HCl → 2MCl + H2 (2)
2M + 2H2O → 2MOH + H2 (3)
Ban đầu: n (Al) = 0,06 mol ; n (HNO3) = 0,28 mol ;
Sau phản ứng HNO3 dư: n(HNO3 dư) = 0,04 mol;
(3)Khi cho hỗn hợp kim loại kiềm vào dung dịch HCl xảy phản ứng (2) có (3): Theo ptpư: n (M) = n(H2) = 0,25 mol → khối lượng mol trung bình kim loại: M = 29,4
a) Vì kim loại kiềm thuộc chu kì liên tiếp nên Na, K thõa mãn ( 23 < 29,4 < 39)
b) Khi trộn dung dịch A B có kết tủa tạo chứng tỏ ban đầu có phản ứng (3),ta có phản ứng: HNO3 + MOH → MNO3 + MNO3 (4)
Al(NO3)3 + MOH → Al(OH)3 + MNO3 (5)
số mol kết tủa: n Al(OH)3 = 0,02 mol < n Al(NO3)3 Nên có khả năng:
TH1: Al(NO3)3 dư → n (MOH) = 0,04 + 0,02.3 = 0,1 mol → n (M)pư (2) = 0,25 – 0,1 = 0,15
→ n(HCl) = 0,15 mol → CM (HCl) = 0,3M
TH2: MOH dư, Al(OH)3 tan trở lại phần:
Al(OH)3 + MOH → M AlO2 + 2H2O (6)
n Al(OH)3 tan = 0,06 – 0,02 = 0,04 Từ pt (4,5,6) ta có: n (MOH) = 0,04 + 0,06.3 + 0,04 = 0,26
mol ( loại – lớn số mol M ban đầu)
0,25 0,25
0,125x2 0,125 0,25 0,125 0,125 Câu 4:
Hidrocacbon X: CxHy
CxHy + 2Br2 → CxHyBr4 ; theo giả thiết: %Br =
80 4
12 x + y +320 100 =75,8 → 12x + y = 102 Giá trị thỏa mãn: x=8 , y=6 CTPT X: C8H6 (= 6)
Vì X có khả phản ứng với brom thoe tỉ lệ 1:1 1:2 chứng tỏ phân tử X có liên kết
bền nhân thơm CTCT X:
C CH
phenyl axetilen Phương trình phản ứng:
5
C CH
+ 8KMnO4 + 12H2SO4 →
COOH
+ 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O
C CH
+ AgNO3 + NH3 →
C CAg
+ NH4NO3
C CH
+ H2O
Hg2+¿ ⃗
¿
C O
CH3
C CH
+ 2HBr →
C CH3 Br Br
0,25 0,25
0,5
0,25
0,25
0,25
0,25 Câu 5:
A, B, D có cơng thức phân tử: C6H9O4Cl (=2)
A + NaOH → C2H5OH + muối A1 + NaCl
0,2 mol 0,2mol 0,4 mol
Từ tỉ lệ số mol chất cho thấy A este chức chứa gốc rượu C2H5- axit tạp chức
CTCT A: CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl
CH3-CH2-OOC-CH2-OOC-CH2-Cl + 3NaOH → C2H5OH + HO-CH2COONa + NaCl
B + NaOH → muối B1 + hai rượu + NaCl
Vì thuỷ phân B tạo rượu khác có ùng số nguyên tử C, nên rượu tối thiểu phải chứa 2C CTCT thỏa mãn: C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl
C2H5-OOC-COO-CH2-CH2-Cl + 3NaOH → NaOOC-COONa + C2H5OH + C2H4(OH)2 + NaCl
D + NaOH → muối D1 + axeton + NaCl + H2O
Vì D làm đỏ q tím nên phải có nhóm –COOH, thuỷ phân tạo axeton nên D phải có thêm chức este rượu tạo thành sau thuỷ phân gemdiol bền
CTCT D: HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2
HOOC-CH2-COO-C(Cl)-(CH3)2 +3NaOH → NaOOC-CH2-COONa + CH3-CO-CH3 + NaCl + H2O
0,25 0,25
0,25