Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học lớp 12 năm 2019-2020 có đáp án - Trường THPT Yên Lạc, Vĩnh Phúc để có thêm tài liệu ôn tập chuẩn bị cho kì thi chọn học sinh giỏi sắp tới. Tài liệu đi kèm có đáp án giúp các em so sánh kết quả và tự đánh giá được lực học của bản thân, từ đó đặt ra kế hoạch ôn tập phù hợp giúp các em đạt kết quả cao trong kì thi. Ngoài ra, quý thầy cô có thể sử dụng bộ đề làm tài liệu tham khảo phục vụ công tác giảng dạy và ra đề thi đánh giá năng lực học sinh.
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT YÊN LẠC KÌ THI KSCL ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 ĐỀ THI MƠN HĨA NĂM HỌC 2019 - 2020 Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề Đề thi gồm: 02 Trang Câu (2,0 điểm) Nêu tượng viết phương trình phản ứng xảy với trường hợp sau: a) Cho dung dịch H2SO4 đặc vào saccarozơ sau đun nhẹ b) Cho dung dich ̣ FeCl2 vào dung dịch AgNO dư c) Cho đạm Ure vào dung dịch nước vôi d) Cho từ từ dung dịch H2SO4 đến dư vào dung dịch NaAlO2 Cho hỗn hợp rắn gồm FeS2, NaCl, NaBr NaI phản ứng với dung dịch axit H2SO4 đặc, nóng, thu hỗn hợp khí Viết phương trình phản ứng xảy Câu (2,0 điểm) Cho A, B, C, D kim loại chuyển tiếp (kim loại nhóm B) thuộc chu kỳ bảng tuần hoàn (ZA< ZB< ZC< ZD) Biết tổng số electron lớp A, B C 4; tổng số electron lớp phân lớp sát B Tổng số hạt mang điện D nhiều tổng số hạt mang điện B Xác định kim loại A, B, C, D Biết số hiệu nguyên tử số nguyên tố: Cr (Z= 24), Mn (Z = 25); Fe (Z = 26); Co (Z = 27); Ni (Z = 28); Cu (Z = 29); Zn (Z = 30) Hòa tan hoàn toàn 18,025 gam hỗn hợp bột rắn X gồm B2O3, B(NO3)2, D (B D kim loại tìm trên) dung dịch chứa 0,48 mol HCl.Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y chứa 30,585 gam chất tan 0,05 mol hỗn hợp khí E gồm N2O, NO, H2 có tỉ khối với He 6,8 Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu 0,005 mol khí NO (sản phẩm khử N+5) 72,66 gam kết tủa Tính phần trăm khối lượng chất hỗn hợp X Câu (2,0 điểm) Có chất rắn: BaCl2, Na2SO4, CaCO3, Na2CO3, BaSO4 đựng lọ riêng biệt Chỉ dùng thêm hóa chất làm thuốc thử, trình bày phương pháp hóa học để nhận biết chất rắn đựng lọ Cho 1,55 gamchất hữu P có cơng thức phân tử C2H9O5N3 tác dụng tối đa với dung dịch chứa 0,02 mol NaOH, thu chất hữu Y làm xanh quỳ tím ẩm (MY> 32) dung dịch Z Xác định công thức cấu tạo Y tính lượng muối khan thu cô cạn dung dịch Z Bài (2,0 điểm) Hợp chất X có cơng thức phân tử C7H6O3 có tính chất sau: - Tác dụng với dung dịch NaHCO3 tạo chất Y có cơng thức C7H5O3Na; -Tác dụng với anhiđrit axetic tạo chất Z có cơng thức C9H8O4 (chất Z tác dụng với NaHCO3); -Tác dụng với metanol ( xúc tác H2SO4 đặc) tạo chất T có cơng thức C8H8O3 Chất T có khả tác dụng với dung dịch NaOH theo tỉ lệ mol : Xác định công thức cấu tạo chất X, Y, Z, T Viết phương trình hóa học xảy (ghi điều kiện phản ứng có), biết nhóm chức X có khả tạo liên kết hiđro nội phân tử Câu (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm este mạch hở, có este đơn chức ba este hai chức đồng phân Đốt cháy hết 11,88 gam X cần 14,784 lít khí O2 (đktc), thu 25,08 gam CO2 Đun nóng 11,88 gam X với 310 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu m gam chất rắn Y phần chứa ancol đơn chức Z Cho hết lượng Z tác dụng với Na dư khối lượng bình chứa Na tăng 5,85 gam Trộn m gam Y với CaO nung nóng (khơng có mặt oxi), thu 2,016 lít khí (đktc) hiđrocacbon Các phản ứng xảy hồn tồn Xác định cơng thức phân tử viết công thức cấu tạo este hỗn hợp X Câu (2,0 điểm) Hòa tan hết m gam hỗn hợp R gồm Na, Na2O, Ba BaO vào nước, thu 0,15 mol khí H2 dung dịch X Sục 0,32 mol khí CO2 vào dung dịch X, thu dung dịch Y chứa ion Na+, HCO3-, CO32- kết tủa Z Chia dung dịch Y thành phần nhau: - Cho từ từ đến hết phần vào dung dịch chứa 0,12 mol HCl, thu 0,075 mol CO 2, coi tốc độ phản ứng HCO3-, CO32- với H+ - Cho từ từ đến hết dung dịch chứa 0,12 mol HCl vào phần 2, thu 0,06 mol CO Tính giá trị m Biết phản ứng xảy hoàn toàn Câu (2,0 điểm) Hỗn hợp A gồm tetrapeptit X pentapeptit Y (đều mạch hở tạo Gly Ala) Đun nóng m gam hỗn hợp A với dung dịch NaOH vừa đủ cô cạn dung dịch sau phản ứng thu (m+7,9) gam muối khan Đốt cháy hết hỗn hợp muối, thu Na2CO3 hỗn hợp B gồm khí Cho hết lượng B hấp thụ vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư khối lượng bình tăng 28,02 gam có 2,464 lít khí (đktc) Tính % khối lượng X hỗn hợp A Câu (2,0 điểm) Xăng nguyên liệu hoá thạch hình thành từ vật chất hữu tự nhiên như: xác động, thực vật tác dụng vi khuẩn yếm khí lịng đất qua hàng triệu năm Dù nguồn khoáng sản dồi trữ lượng xăng (dầu) giới có hạn Xuất Hoa Kì, xăng sinh học (xăng pha etanol) coi giải pháp thay cho xăng truyền thống Xăng pha etanol xăng pha lượng etanol theo tỉ lệ nghiên cứu như: xăng E5 (pha 5% etanol), E10(pha 10% etanol),….E85 (pha 85% etanol) a Hãy cho biết xăngpha etanol gọi xăng sinh học? Viết phương trình hóa học để chứng minh b Trường hợp tiêu tốn nhiều oxi đốt cháy: kg xăng hay kg etanol? Biết đốt cháy kg xăng cần 14,6 kg khơng khí (khơng khí chứa 20% O2 80%N2 thể tích) c Từ kết câu b, em đánh giá việc pha thêm etanol vào xăng để thay xăng truyền thống? Câu (2 điểm) Viết công thức cấu tạo chất sơ đồ chuyển hoá: X1(C2H6O) X2 X3 X4 X5 X7 X6 X8 X1 X9 (C2H6O) Biết X1, X2, X3,…là hợp chất hữu khác chứa nguyên tố cacbon, hiđro, oxi, natri; phân tử chúng không chứa nguyên tử cacbon +Cl2, t0 A1 +KOH đặc +KMnO4, t0 A2(o-clotoluen) A3 +(CH3CO)2O +HCl A4 A5 A6 bột Fe t cao, P cao Câu 10 (2,0 điểm) Hòa tan hết 15,0 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCO3 Fe(NO3)2 dung dịch chứa NaHSO4 0,16 mol HNO3, thu dung dịch Y hỗn hợp khí Z gồm CO2 NO (tỉ lệ mol tương ứng : 4) Dung dịch Y hòa tan tối đa 8,64 gam bột Cu, thấy 0,03 mol khí NO Nếu cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào Y, thu 154,4 gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn tồn khí NO sản phẩm khử q trình Tính thành phần phần trăm theo khối lượng Fe đơn chất hỗn hợp X ……………………………………………………………HẾT…………………………………………………… SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT YÊN LẠC Câu Phần 1 ĐÁP ÁN KÌ THI KSCL ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 ĐỀ THI MƠN HĨA NĂM HỌC 2019 - 2020 Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề Đáp án gồm: 06 Trang Nội dung a) Xuất chất rắn màu đen, chất khí đẩy chất rắn bồng lên miệng cốc 12C + 11H2O C12H22O11 H SO loaõ ng C + 2H2SO4 đặc CO2 + 2SO2 + 2H2O b) Xuấ t hiê ̣n kế t tủa trắ ng và dung dich ̣ chuyể n sang màu vàng nâu FeCl2 + 2AgNO3 2AgCl Fe(NO3)2 + AgNO3 + Fe(NO3)2 Điểm Mỗi tượng pt cho 0,25 Fe(NO3)3 + Ag c) Có khí mùi khai xuất kết tủa trắng (NH2)2CO + 2H2O Ca(OH)2 + (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 CaCO3 + 2NH3 + 2H2O d) Xuất kết tủa keo trắng sau kết tủa tan axit dư H2SO4 + H2O + 2NaAlO2 3H2SO4 + 2Al(OH)3 2Al(OH)3 + Na2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O 2FeS2 + 14H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O NaCl + H2SO4 đặc, nóng → NaHSO4 + HCl 2NaBr + 2H2SO4 đặc, nóng → Na2SO4 + SO2 + Br2 + 2H2O 8NaI + 5H2SO4 đặc, nóng → 4Na2SO4 + H2S + 4I2 + 4H2O Cấu hình electron A, B, C, D có dạng: [Ar]3da4sb Mỗi pt cho 0,25 Do tổng số electron lớp A, B, C nên phải có hai nguyên tố có electron lớp ngồi ngun tố có electron lớp ngồi Hai ngun tố có electron lớp ngồi có cấu hình là: [Ar]3d54s1 [Ar]3d104s1 → B nguyên tố có electron lớp tổng số electron B phân lớp sát lớp → B có cấu hình electron: [Ar]3d64s2 → ZB = 26 (B Fe) Theo ta có: 2ZD – 2ZB = → ZD = 30 (Zn) Do ZA< ZB< ZC< ZD → ZA = 24 (A Cr); ZC = 29 (C Cu) Ta có sơ đồ phản ứng: H 0, 05 mol khí E N 2O NO 1,36(gam ) Fe 3 Fe O3 : a Fe NO : 0, 005(mol) 2 Hh X Fe(NO3 ) : b HCl Zn AgNO3 Dd Y Ag 0,48( mol) Zn : c NH AgCl : 0, 48(mol) 18,025(gam ) H Cl : 0, 48(mol) 2 30,585(gam ) H 2O mkết tủa = 72,66 gam n Ag 72,66 143,5.0, 48 0,035(mol) 108 BTe n Fe2 n Ag 3n NO 0,05(mol) ; n H (Y) 4n NO 0,02(mol) BTKL mH2O 18,025 0,48.36,5 1,36 30,585 3,6(gam) n H2O 0,2(mol) BTNT(O) n N2O n NO 3a 6b 0,2 n H2 (E) 0,25 3a 6b(mol) BTNT(Fe) BTNT(H) n NH 1,5a 3b 0,11(mol) ; n Fe3 2a b 0,05(mol) BTDT (Y) 7,5a 6b 2c 0,62 1 Từ khối lượng hỗn hợp X: 160a + 180b + 65c = 18,025 (2) Từ khối lượng muối Y ta có: 139a 110b 65c 15,505 (3) Từ (1); (2); (3) a = 0,02 (mol); b = 0,03 (mol); c = 0,145 (mol) % %mFe2O3 =17,75%; %mFe( NO3 )2 29,96%; %mZn 52,29% Dùng H2O để chia thành nhóm Nhóm I gồm chất khơng tan: CaCO3; BaSO4 Nhóm II gồm chất tan: Na2CO3, Na2SO4, BaCl2 Dùng HCl nhận biết CaCO3 BaSO4 nhóm I Dùng HCl nhận biết Na2CO3 nhóm tan, sau dùng Na2CO3 để nhận biết BaCl2 Na2SO4 CTCT P: HCOOH3NCH2NH3NO3 HCOOH3NCH2NH3NO3 + 2NaOH → HCOONa + H2NCH2NH2 + NaNO3+H2O 0,01 0,01 0,01 (mol) HCOONa : 0,01(mol) mchất rắn = 0,01.68 + 0,01.85 = 1,53 (gam) NaNO3 : 0,01(mol) Chất rắn gồm Cấu tạo chất : Phương trình phản ứng : HOC6H4COOH + NaHCO3 HOC6H4COONa + H2O + CO2 H SO 4 CH3COOC6H4COOH + CH3COOH HOC6H4COOH + (CH3CO)2O 2 CH3COOC6H4COOH + NaHCO3CH3COOC6H4COONa + CO2 + H2O Mỗi chất cho 0,25 Mỗi pt cho 0,2 H SO4 đ ,t HOC6H4COOCH3 + H2O HOC6H4COOH + CH3OH HOC6H4COOCH3 + 2NaOH NaOC6H4COONa + CH3OH + H2O Theo giả thiết ta có số mol O2 = 0,66; CO2 = 0,57 mol Áp dụng BTKL tính H2O = 7,92 gam => số mol H2O = 0,44 mol Bảo toàn nguyên tố oxi ta có số mol O (trong X) = 0,26 mol => số mol nhóm COO = 0,13 mol Gọi công thức ancol Z ROH => công thức chung este R’(COOR)n, ta có R’(COOR)n + nNaOH R’(COONa)n + nROH Từ suy số mol ROH = NaOH = 0,13 mol => số mol NaOH cịn Y 0,18 mol Ta có: ROH + Na RONa + 0,5H2 Bảo toàn khối lượng suy khối lượng ROH = 5,85 + 0,065.2 = 5,98 gam Từ ta có: R + 17 = 46 => R = 29, R C2H5 ’ 0,5 ’ Ta có: R (COONa)n + nNaOH R Hn + nNa2CO3 ’ Theo PT giả thiết ta có R (COONa)n = R’Hn = 0,09 mol dư R’(COONa)n hết n < 2) (NaOH Gọi cơng thức este đơn chức CnHm+1COOC2H5 (y mol) => este chức CnHm(COOC2H5)2 (x mol) (vì muối tạo phản ứng với NaOH đun nóng tạo hidrocacbon nhất) Từ ta có hệ: Tổng số mol este x + y = 0,09; Tổng số nhóm COO 2x + y = 0,13 => x = 0,04; y = 0,05 Từ suy : Số nguyên tử C = 0,04(n + 6) + 0,05(n + 3) = 0,57 => n = Số nguyên tử H = 0,04(m + 10) + 0,05(m + 6) = 0,88 => m = 0,5 Vậy CTPT este đơn chức C5H8O2, cấu tạo: CH2=CH-COOCH2-CH3 0,5 CTPT este chức C8H12O4, CTCT: CH2=CH(COOC2H5)2 C2H5OOC COOC2H5 COOC2H5 C=C C=C H H H H 0,5 COOC2H5 Gọi a, b số mol CO32- HCO3- 1/2 Y Phần 2: 0,06 mol < 0,07 mol H+ hết nCO32- = a = nH+ - nCO2 = 0,12 – 0,06 = 0,06 mol 0,5 Phần 1: H+ hết HCO3- + H+ H2O + CO2 CO32 + 2H+ H2O + CO2 2a b a b 2.0,06 b 0,06 b b 0,04 mol 0,12 0,075 0,12 0,075 0,5 Trong Y: 0,12 mol CO32-, 0,08 mol HCO3- 0,24 + 0,08 = 0,32 mol Na+ Bảo toàn cacbon: nBaCO3 = nBa(OH)2= 0,32 – 0,2 = 0,12 mol Sơ đồ: R + H2O NaOH + 0,5 Ba(OH)2 + H2 m + (0,16 + 0,12 + 0,15).18 = 40.0,32 + 0,12.171 + 0,15.2 Vậy m = 25,88 gam Gọi công thức chung X, Y CknH2kn+2-kNkOk+1 (a mol) PTHH: CknH2kn+2-kNkOk+1 + kNaOH kCnH2nNO2Na + H2O kCnH2nNO2Na + O2 k(n – 0,5) CO2 + 0,5kNa2CO3 + knH2O + 0,5kN2 Theo giả thiết khối lượng muối tăng lên 7,9 gam nên ta có: [(14nk + 69) – (14nk + 29k + 18)].a = 7,9 Vì khối lượng bình Ba(OH)2 tăng 28,02 gam nên ta có tổng khối lượng CO2 H2O 28,02 => 44(n – 0,5)k.a + 18kn.a = 28,02 Số mol N2 = 0,5k.a = 0,11 Từ Pt ta có: kn.a = 0,53 = số mol CO2; k.a = 0,22 = số mol aminoaxit; a = 0,05 = số mol hỗn hợp X, Y => k = 4,4 Vì X tetrapeptit, Y pentapeptit có k = 4,4 (số mắt xích trung bình) nên ta có tỉ lệ mol X:Y = 0,6:0,4 => X = 0,03 mol; Y = 0,02 mol Gọi x, y số mol Gly Ala có hỗn hợp X, Y 0,5 0,5 => ta có: x + y = 0,22; 2x + 3y = 0,53 (bảo toàn Cacbon) => x = 0,13; y = 0,09 Gọi số mắt xích Gly Ala X a, b; Y a’ b’ => 0,03.a + 0,02.a’ = 0,13 0,03.b + 0,02.b’ = 0,09 => a = 3; b = 1; a’ = 2; b’ = Vậy X Gly3Ala Y Gly2Ala3 có số mol tương ứng 0,03 0,02 mol 0,5 0,5 Từ khối lượng hỗn hợp = (3.75 + 89 – 3.18).0,03 + (2.75 + 3.89 – 4.18).0,02 = 14,7 0,5 gam => %X = 7,8/14,7 = 53,06% a Xăng pha etanol gọi xăng sinh học lượng etanol xăng có nguồn gốc từ 0,5 thực vật( nhờ phản ứng lên men để sản xuất số lượng lớn).Loại thực vật thường trồng để sản xuất etanol là: ngô, lúa mì, đậu tương, củ cải đường,… Ptpư: (C6H10O5)n + nH2O C6H12O6 nC6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 b.C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O gam→ nO2 = mO2 = → mKK = mol → nKK = 0,5 = 9,4.103gam = 9,4kg * → mO2(khi đốt etanol) < mO2 (khi đốt xăng).Như đơt cháy 1kg xăng tiêu tốn nhiều oxi đôt cháy 1kg etanol 0,5 c.Đốt cháy etanol tiêu tốn oxi đồng nghĩa với lượng khí thải thải hơn, hạn chế việc nhiễm môi trường Hơn nữa, nguồn etanol dễ dàng sản xuất quy mô lớn không bị hạn chế trữ lượng xăng dầu truyền thống.Do vậy, dùng xăng sinh học giải 0,5 pháp cần nhân rộng đời sống sản xuất CH3CH2OHCH3COOHCH3COONaCH4 C2H2CH3CHOCH3CH2OH X1 X2 X3 X4 X5 X6 X1 CH3ClCH3OHCH3OCH3 X7 CH3 CH3 o ,t 2 (A1) Cl bô ̣t Fe KMnO4 , t (A2) HCl 10 ( CH 3CO) O (A5) o X9 COOK OK COOK Cl Cl COOH OH X8 KOHđ , t Pcao, (A3) o (A4) COOH OOCCH3 (A6) - Dung dịch Y gồm Fe3+, H+, Na+, NO3 SO24 (dung dịch Y khơng chứa Fe2+, không tồn dung dịch chứa Fe2+, H+ NO3 ) - Khi cho dung dịch Y tác dụng với 0,135 mol Cu thì: BT:e n Fe3 2n Cu 3n NO 0,18 mol n 4n NO 0,12 mol H d 0,5 - Khi cho dung dịch Y tác dụng với Ba(OH)2 ta có: n BaSO4 n NaHSO4 m 107n Fe3 233 0,58 mol BTDT - Xét dung dịch Y, có: n NO 2nSO2 3n Fe3 n H n Na 0,08 mol mY 23n Na 56n Fe3 n H 62n NO 96n SO2 84,18 g n H 2O BT:H n NaHSO4 n HNO3 n H d 0,5 0,31 mol - Xét hỗn hợp khí Z, có n CO2 x mol n NO 4x mol Mặt khác: BTKL 44n CO2 30n NO mX 120n NaHSO4 n HNO3 mT 18n H2O 44x 3x.30 4,92 g x - Quay trở lại hỗn hợp rắn X, ta có: BT:N n Fe NO3 n NO n NO n HNO3 2 0,08 0,12 0,16 0,02 mol n FeCO3 n CO2 0,03 mol 0,5 mà n Fe3O4 n O oxit %mFe n Fe3O4 n NaHSO4 n HNO3 2n CO2 4n NO n H d mX 232n Fe3O4 116n FeCO3 180n Fe NO3 mX Học sinh làm cách khác đúng, cho điểm tối đa 100 37,33 0,01 mol 0,5 ... GD&ĐT VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT YÊN LẠC Câu Phần 1 ĐÁP ÁN KÌ THI KSCL ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI KHỐI 12 ĐỀ THI MƠN HĨA NĂM HỌC 2019 - 2020 Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề Đáp án gồm:... B, C, D có dạng: [Ar]3da4sb Mỗi pt cho 0,25 Do tổng số electron lớp A, B, C nên phải có hai nguyên tố có electron lớp nguyên tố có electron lớp ngồi Hai ngun tố có electron lớp ngồi có cấu hình... ion Na+, HCO 3-, CO3 2- kết tủa Z Chia dung dịch Y thành phần nhau: - Cho từ từ đến hết phần vào dung dịch chứa 0 ,12 mol HCl, thu 0,075 mol CO 2, coi tốc độ phản ứng HCO 3-, CO3 2- với H+ - Cho từ từ