Đang tải... (xem toàn văn)
Dùng công thức cấu tạo, hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng và gọi tên thay thế của các sản phẩm.. Tính thành phần phần trăm của 3-clo-3-metylhexan có trong hỗn hợp Aa[r]
(1)Sở Giáo Dục & Đào Tạo TP HỒ CHÍ MINH KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30/4
LẦN XV – NĂM 2010
Trường THPT Chun Mơn thi : Hóa - Khối : 11
Lê Hồng Phong Ngày thi : 03/04/2010
Thời gian làm : 180 phút
ĐÁP ÁN Câu 1: (4 điểm)
1.1. Trong quặng Uran thiên nhiên có lẫn 23892U 23592U theo tỉ lệ 140:1 Nếu giả thiết thời điểm tạo
thành vỏ trái đất đồng vị tỉ lệ quặng Hãy tính tuổi vỏ trái đất, biết chu kì bán hủy 23892U 4,5.109 năm 235
92U 7,13.108 năm
1.2. Hai nguyên tố X, Y thuộc chu kì bảng hệ thống tuần hồn, chúng tạo với nguyên tố flo hai hợp chất:
XF3 (phân tử phẳng, dạng tam giác)
YF4 (phân tử tứ diện)
Phân tử XF3 dễ bị thủy phân kết hợp tối đa anion F- tạo XF4
Phân tử YF4 khơng có khả tạo phức
a Xác định vị trí X Y bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố b So sánh góc liên kết, độ dài liên kết cặp XF3 XF4
1.3. Tinh thể KCl có cấu trúc mạng tinh thể hình vẽ:
Biết 180C, độ dài cạnh ô mạng sở 6,29082
A; khối lượng mol nguyên tử K Cl lần
lượt 39,098 (g/mol) 35,453 (g/mol); số Avogadro N = 6,022.1023 Tính khối lượng riêng KCl.
1.4. Giả sử phản ứng phân hủy khí A phản ứng bậc nhất: A(k) 2B(k) + C(k)
Trong bình kín chứa khí A ngun chất, áp suất bình lúc đầu p (mmHg) Sau 10 phút, áp suất bình 136,8 mmHg Đến phản ứng kết thúc, áp suất bình 273,6 mmHg Xem thể tích bình nhiệt độ khơng đổi suốt q trình phản ứng
a Tính p
b Tính áp suất riêng A sau 10 phút c Tính số tốc độ phản ứng
Câu 1 Hướng dẫn giải Điểm
1.1 238
92U có k1 =
1/
N 0,693 2,303lg
t t N
235
92U có k2 = '
1/ 2
N 0,693 2,303lg
t t N
k2 – k1 = 0,693 ' 0
1/2 1/ 2
N N
1 2,303
( ) (lg lg )
t t t N N
0,693
'
1/ 1/ 1
'
1/ 1/ 2
t t 2,303 N N 2,303 N 2,303
( ) (lg ) (lg ) lg140
t t t N N t N t
t = 6,04.109 (năm)
1.2 a Xác định vị trí X Y bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố Từ tính chất cho, suy ra:
- X (trong XF3) có obital trống; Y (trong YF4) khơng có obital trống
(2)Vậy X Y phải chu kì 2 X 5B, Y 6C
b.
- Góc liên kết FXF XF3 120o,
Góc liên kết FXF XF4- 109o28’
- Độ dài liên kết: d (X – F) XF3 < d(X – F) XF4- liên kết XF3
ngồi liên kết cịn có phần liên kết π không định chỗ
=0.5
0.25 0.25 1.3
Để tính khối lượng riêng KCl
Trong ô mạng sở lập phương tâm diện, có đỉnh chứa (1/8) = ion K+
6 mặt chứa 6.(1/2) = ion K+
Ở tâm ô mạng chứa ion Cl
-12 cạnh chứa -12.(1/4) = ion Cl
-Vậy ô mạng chứa 4 hạt KCl
Khối lượng mol KCl 39,098 + 35,453 = 74,551 g mol-1
Vậy: KCl 23 3
4.M 4.74,551
D 1,989g.cm
N.V 6,022.10 (6,29082.10 )
0.5
0.5
1.4 A 2B + C
Số mol ban đầu: a Số mol phản ứng: x 2x x Sau: a-x 2x x a. Khi phản ứng kết thúc: x = a
Số mol khí sau = 2a + a = 3a T, V không đổi:
nđ/ ns = pđ/ ps
p a
3a 273,6 p = 91,2 (mmHg)
b. Sau 10 phút: nđ/ ns = a
a x 2x x =
91,2
136,8 3
3a = 2a +4x a = 4x x = 0,25a nA (sau) = a – 0,25a = 0,75a
nhhsau = a + 0,25a = 1,5a
Vậy: PA = (0,75a/ 1,5a).136,8 = 68,4 (mmHg)
c. k = 1/t lnN0/N = 1/10 ln(a/0,75a) = 0,0288 (phút-1)
0.25
0.5 0.25
Câu 2: (4 điểm)
(3 điểm) 2.1. Cho pin điện
Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag
với Epin = 0,345V
a Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động
b Tính
2
0
[Ag(S O ) ] / Ag
E
c Tính TAgCl
d Thêm KCN vào dung dịch nửa trái pin Epin thay đổi nào?
Cho biết: Ag+ + 2S
2O32- [Ag(S2O3)2]3- lg=13,46
Ag+ + 2CN-
[Ag(CN)2]- lg=21
E0Ag+/Ag = 0,8V; RTln 0,059lg
F (25
0C)
(1 điểm) 2.2. Tính pH dung dịch NH4HCO3 0,1M Biết:
(3) NH4 có K
a = 109,24
Câu 2 Hướng dẫn giải Điểm
2.1 Cho pin điện
Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag
a Viết PTPư xảy pin hoạt động Ag+ + 2S
2O32- [Ag(S2O3)2]3- = 1013.46
10-3 0,1
[ ] 0,098 10-3
Do Epin>0, nên ta có pin với cực sau:
- Ag| AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M || HCl 0,05M |AgCl,Ag +
Khi pin hoạt động:
Anot(-): Ag + 2
2
S O
[Ag(S O ) ]2 3- + e
Catot(+): AgCl + e Ag + Cl
-PTPƯ: AgCl + 2
2
S O
[Ag(S O ) ]2 3- + Cl
-b Tính
2
0
Ag(S O ) / Ag
E
Ag+ + e
Ag K1 =
0,8 0,059
10 [Ag(S O ) ]2 3- Ag+ + 2S O2 23 -1 = 10-13,46
[Ag(S O ) ]2 3 2 3- + e
Ag + 2S O2 23
K
2 = E 0,059
10 = K1 -1
E0 =
2
Ag(S O ) / Ag
E = 5,86.10-3V.
c Tính TAgCl
Eanot = 3 [ Ag(S O ) ] / Ag
E = 3
2
[ Ag(S O ) ] / Ag
E + 0,059 lg
3
2 2 [Ag(S O ) ]
[S O ]
= 5,86.10-3 + 0.059lg 10 0.098
= -0,052 V Epin = Ecatot - Eanot = 0,345
Ecatot = 0,293 V = EAg / Ag = E0Ag / Ag + 0,059 lg[Ag+]
[Ag+] T
AgCl = [Ag+][Cl-] = 10-8,59.0,05 = 10-9,89 = 1,29.10-10
d Thêm dd KCN vào dd nửa trái pin Epin? [Ag(S O ) ]2 3 2 3-
Ag+ + 2S O2 23
-1 = 10-13,46
Ag+ + 2CN-
[Ag(CN)2]- =1021
[Ag(S O ) ]2 3 2 3- + 2CN-
[Ag(CN)2]- + 2S O2 23
K = 10-13,46 1021= 107,54
Ta thấy, phức [Ag(CN)2]- bền phức [Ag(S O ) ]2 3- Vậy,
+ nồng độ Ag+ (hay nồng độ [Ag(
2
S O ) ]3-giảm) E
anot giảm
+ Ecatot không đổi
Epin = Ecatot - Eanot : tăng.
0.25 0.25 0.25
0.5
0.25
0.25 0.25
0.5
0.25
(4)2.2 NH4HCO3 NH4+ + HCO3–
H2O H+ + OH– Kw = 10-14
NH4+ H+ + NH3 Ka = 10–9,24
HCO3– H+ + CO32– K2 = 10-10,33
HCO3– + H+ H2CO3 K1-1 = 106,35
(0,5 điểm) Ta có:
[H+]= [OH–] + [NH
3] + [CO32] – [H2CO3]
[H+] = K
w/[H+] + Ka.[NH4+]/[H+] + K2.[HCO3-]/[H+] – K1-1.[HCO3-]/[H+]
(0,5 điểm) [NH4+] = [HCO3–] C
K1 << C, Kw << Ka.C K2.C
10 10
10 10 10
10 1,67.10
1 35 ,
1 33 , 10 24 ,
9
H pH = 7,78
0.25
0.25 0.25 0.25
Câu 3: (4 điểm)
3.1 Kim loại A phản ứng với phi kim B tạo thành hợp chất C Cho C phản ứng vừa đủ với CO2 tạo thành
hợp chất D V lít khí B (đktc) Lấy nửa lượng D trên, cho phản ứng với lượng dư dung dịch HCl, thu 1,68 lít khí CO2 (đktc) Biết hợp chất C chứa 41,03% B theo khối lượng hợp chất D không bị
phân hủy nhiệt độ cao
a Hãy xác định A, B, C, D viết phương trình hóa học phản ứng xảy b. Tính V
c Hợp chất C dùng cho thủy thủ làm việc tàu ngầm Hãy viết phương trình hóa học phản ứng để giải thích ứng dụng
3.2 Hịa tan hồn tồn kim loại M1 vào dung dịch HNO3 aM (loãng) thu dung dịch X 0,2 mol NO
(sản phẩm khử nhất) Hịa tan hồn tồn kim loại M2vào dung dịch HNO3 aM thu dung dịch Y
Trộn X Y dung dịch Z Cho dung dịch NaOH dư vào Z thu 0,1 mol khí kết tủa E Nung E đến khối lượng không đổi 40 gam chất rắn Hãy xác định M1, M2 Biết:
M1, M2 kim loại hóa trị II
M1, M2 có tỉ lệ nguyên tử khối 3:8
Nguyên tử khối M1, M2 lớn 23 nhỏ 70
Câu 3 Hướng dẫn giải Điểm
3.1 a Do: + D HCl
CO2
+ D không bị phân hủy nhiệt độ cao
D A2CO3 (A kim loại kiềm)
C + CO2 D + B
C có dạng AxO2, B oxi
A.x 100 41,03
32 41,03
Ax = 46
Chọn nghiệm x =
A = 23 (Na) Vậy C Na2O2
2Na + O2 Na2O2
2Na2O2 + 2CO2 2Na2CO3 + O2
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + H2O + CO2
b.
nCO2 = 0,075 mol = n1/2D
nD = 0,15 mol
VO2 = 0,15 22,4
2 = 1,68 lít
c. 2Na2O2 + 2H2O 4NaOH + O2
0.25
0.25
0.25 3pt 0.25=0.75
(5)2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O 0.25
(cả 2pt) 3.2 Vì M2vào dung dịch HNO3 thu dung dịch Y, nên dd Y phải chứa NH4
, khí thu NH3
nNH3 nNH4 0,1mol Theo bảo tồn electron, ta có:
1
2
M M
M M
2.n 0,2.3 n 0,3
2.n 0,1.8 n 0,4
* Trường hợp 1: M1 Hg E hỗn hợp oxit M1O, M2O
nE = 0,3 + 0,4 = 0,7 mol nOxi/E = 0,7 mol mOxi = 0,7.16 = 11,2 gam
m2KL= 40 - 11,2 = 28,8 gam
+ Nếu
1
M
M 8, ta có: 0,3.M1 + 0,4.M2 = 28,8
0,3.M1 + 0,4.3
8.M1 = 28,8
M1 = 64 (Cu) M2 = 24 (Mg) (nhận)
+ Nếu
2
M
M 8, ta có: 0,3.M1 + 0,4.M2 = 28,8
0,3 3
8.M2 + 0,4 M2 = 28,8
M2 56,2 ; M1 21,1 (loại)
* Trường hợp 2: E oxit M1O hay M2O
M O
M = 40
0,4= 100 M2 = 84 (loại)
1
M O
M = 40
0,3= 133,33 M2 = 117,3 (loại)
0.25
0.25 0.25
1
0.25
Câu 4: (4 điểm)
Đốt cháy hoàn toàn hidrocacbon X, thu số mol CO2 số mol H2O Hiđrocacbon Y đồng
đẳng X X hai nguyên tử C
X Y có mạch cabon khơng phân nhánh
X làm màu nước brom không làm màu dung dịch KMnO4
4.1. Xác định công thức cấu tạo X, Y gọi tên chúng
4.2. Từ X, Y, hợp chất hữu có số nguyên tử C 3 chất vô cần thiết (với xúc tác đầy đủ) Hãy viết sơ đồ phản ứng để điều chế:
a Anhiđrit glutaric b Bixiclo-[4.1.0]-heptan c Xiclopentancacbandehit
Câu 4 Hướng dẫn giải Điểm
4.1 Vì nCO2 = nH2O X có dạng CxH2x
X khơng nhánh, làm màu nước brom không làm màu dung dịch KMnO4
X
(xiclopropan)
Y đồng đẳng X, X hai nguyên tử C không nhánh Y
(6)4.2
a.
2
o
Br (dd) KCN H O
3 3
P O hay300 C
2
C H Br[CH ] Br NC[CH ] CN HOOC[CH ] COOH
[CH ] (CO) O
(anhiđrit dạng vòng)
b.
4
3 5
LiAlH HBr KCN
2 2 2 5
H O C H OH,H C H O ,ngưng tụClaisen
2 5 5
HOOC[CH ] COOH HOCH [CH ] CH OH Br[CH ] Br NC[CH ] CN
HOOC[CH ] COOH C H OOC[CH ] COOC H
O COOC2H5
O COOH
O H3O+,t0
t0
LiAlH4
CH2N2 H
2SO4,t
OH c
Cl2 as
Cl Mg ete khan
MgCl HCHO H2O, H+
CH2OH Cr2O3 piridin
CHO
4pt 0.25 =1,0
11pt =1,5
(7)Câu 5: (4 điểm)
5.1 Khi clo hóa 3-metylhexan 1000C, có chiếu sáng, thu hỗn hợp A gồm sản phẩm monoclo.
Thực nghiệm cho biết, điều kiện nguyên tử H liên kết với cacbon bậc III dễ bị thay nguyên tử H liên kết với cacbon bậc I lần nguyên tử H liên kết với cacbon bậc II dễ bị thay nguyên tử H liên kết với cacbon bậc I 4,3 lần
a Dùng cơng thức cấu tạo, viết phương trình hóa học phản ứng gọi tên thay sản phẩm
b Tính thành phần phần trăm 3-clo-3-metylhexan có hỗn hợp A
5.2 Tách lấy 3-clo-3-metylhexan khỏi hỗn hợp A đun chất với NaOH H2O thu hỗn hợp
B gồm ancol
a Viết phương trình hóa học phản ứng dạng ion
b Cho biết hỗn hợp B có tính quang hoạt hay khơng? Dùng chế để giải thích
Câu 5 Hướng dẫn giải Điểm
5.1 a.
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3
+ Cl2 1000C -HCl
CH2 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3
Cl
CH3 CH CH CH2 CH2 CH3 CH3
Cl
CH3 CH2 CCl CH2 CH2 CH3 CH3
CH3 CH2 CH CH CH2 CH3 CH3 Cl
CH3 CH2 CH CH2 CH CH3 CH3 Cl
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 Cl
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH2 Cl
1-clo-3-metylhexan
2-clo-3-metylhexan
3-clo-3-metylhexan
3-clo-4-metylhexan
2-clo-4-metylhexan
1-clo-4-metylhexan
3-clometylhexan b
% 3-clo-3-metylhexan = 7.100%
7 6.4,3 = 16,75%
*7pt = 1,0 *7 tên
=0.5
(8)5.2 a
CH3 CH2 CCl CH2 CH2 CH3 CH3
+ HO
-H2O, t0
CH3 CH2 C(OH)CH2 CH2 CH3 CH3
+ Cl
-b
C CH3
H5C2 H7C3
Cl C+
CH3
H5C2 C3H7
+ Cl- (chaäm)
C+ CH3
H5C2 C
3H7
+ OH
-C CH3
H5C2
H7C3
OH
C
CH3
OH
C3H7 C2H5
50%
50%
Vì cacbocation trạng thái lai hóa sp2 có cấu trúc phẳng Vì OH- cơng từ phía
đối diện với xác xuất nên tỉ lệ ancol đối quang hỗn hợp B 1:1 Hỗn hợp B khơng có tính quang hoạt
0.25
0.25
0.5
0.5