(đã làm khô); các chất còn lại trong bình cho tác dụng với lượng dư dung dịch KOH thu được chất rắn E. Để E ngoài không khí cho đến khi khối lượng không đổi, được chất rắn F. Biết rằng: [r]
(1)UBND TỈNH BẮC NINH SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2009 – 2010
MÔN THI : HÓA HỌC-LỚP 12-THPT Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 14 tháng năm 2010 ===========
Bài 1(3,0 điểm):
1. Công thức đơn giản axit cacboxylic A mạch hở, không nhánh (CHO)n Biết 1,0 mol A tác dụng
hết với NaHCO3 giải phóng 2,0 mol CO2; dùng P2O5 tách nước từ phân tử A tạo chất B có cấu tạo mạch
vịng Viết cơng thức cấu tạo A, B, gọi tên A viết phản ứng tạo B
2. Có loại hợp chất nào, mạch hở chứa loại nhóm chức có cơng thức CnH2n-2O2? Viết loại hợp chất
dưới dạng cơng thức tổng qt chứa nhóm chức
3 Với n có hợp chất X có cơng thức phân tử CnH2n-2O2 mà đun nóng với dung dịch NaOH
được hợp chất A (chứa C, H, O, Na) thoả mãn sơ đồ sau: A ⃗[O]ư B ⃗+NaOH D ⃗+NaOH CH4
Viết công thức cấu tạo A, B, D
Bài (2,0 điểm): Cho m gam hỗn hợp gồm NaBr, NaI phản ứng với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu hỗn hợp
khí A (ở đktc) Ở điều kiện thích hợp A phản ứng vừa đủ với tạo chất rắn có màu vàng chất lỏng khơng chuyển màu quỳ tím Cho Na dư vào phần lỏng dung dịch B Dung dịch B hấp thụ vừa đủ với 2,24 lít CO2 (ở
đktc) 9,5 gam muối Viết phương trình hóa học phản ứng xảy tính m
Bài (2,0 điểm): Có chất hữu X, Y, Z, T, H mạch hở, thành phần chứa C, H, O có phân tử khối 60 đvC Đem trộn cặp chất với theo tỉ lệ 1:1 khối lượng hỗn hợp sau: hỗn hợp A1 gồm X Y; hỗn
hợp A2 gồm Y Z; hỗn hợp A3 gồm T H; hỗn hợp A4 gồm X H Biết lấy khối lượng hỗn
hợp A1, A2, A3, A4 cho tác dụng với lượng dư kim loại Na NaOH cho kết sau:
– Số mol hiđro sinh phản ứng hỗn hợp với Na phản ứng có tỉ lệ tương ứng là: 2:1:1:1 – Số mol NaOH phản ứng với hỗn hợp có tỉ lệ tương ứng là: 1:1:0:1
Hãy xác định công thức cấu tạo chất Bài (2,0 điểm):
1 Dung dịch X có chứa ion sau: Na+, NH+¿
¿ , NO3− , S2− Hãy nhận có mặt ion hỗn hợp X Viết phương trình hóa học xảy (nếu có) q trình nhận biết
2 Giải thích q trình hình thành hang động trình hình thành thạch nhũ núi đá vôi
Bài (4,0 điểm): Hỗn hợp X gồm Fe kim loại R có hố trị khơng đổi Hồ tan hồn tồn 3,3 gam X dung dịch HCl dư thu 2,9568 lít khí 27,3oC, atm Mặt khác, hồ tan hoàn toàn 3,3 gam X dung
dịch HNO3 1,0M (lấy dư 10%) thu 896 ml hỗn hợp khí Y gồm N2O, NO (ở đktc) có tỉ khối so với hỗn hợp
gồm NO, C2H6 1,35 dung dịch Z
a) Xác định kim loại R tính phần trăm khối lượng kim loại X
b) Cho dung dịch Z tác dụng với 400 ml dung dịch NaOH thấy xuất 4,77 gam kết tủa Tính nồng độ mol dung dịch NaOH, biết Fe(OH)3 kết tủa hoàn toàn
Bài (4,0 điểm): Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam chất hữu X thu hỗn hợp khí CO2, H2O HCl Dẫn hỗn hợp
này vào bình đựng dung dịch AgNO3 dư có mặt HNO3 0oC thu 5,74 gam kết tủa khối lượng bình dung dịch
AgNO3 tăng thêm 2,54 gam Khí khỏi bình dung dịch AgNO3 dẫn vào lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M thấy
xuất kết tủa, lọc tách kết tủa, dung dịch lại cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư lại thấy xuất thêm
kết tủa, tổng khối lượng kết tủa thí nghiệm 13,94 gam a) Tìm CTPT X biết Mx < 230 g/mol
b) A, B, D đồng phân X thỏa mãn điều kiện sau:
* 43,0 gam A + NaOH dư → 12,4 gam C2H4(OH)2 + 0,4 mol muối A1 + NaCl
* B + NaOH dư → Muối B1 + CH3CHO + NaCl + H2O
* D + NaOH dư → Muối A1 + CH3COONa + NaCl + H2O
Tìm cơng thức cấu tạo A, B, D viết phương trình phản ứng xảy
Bài (3,0 điểm): Cho 88,2 g hỗn hợp A gồm FeCO3, FeS2 lượng khơng khí (lấy dư 10% so với lượng cần thiết
để đốt cháy hết A) vào bình kín dung tích khơng đổi Nung bình thời gian để xảy phản ứng, sau đưa bình nhiệt độ trước nung, bình có khí B chất rắn C (gồm Fe2O3, FeCO3, FeS2) Khí B gây áp suất lớn
1,45% so với áp suất khí bình trước nung Hịa tan chất rắn C lượng dư H2SO4 lỗng, khí D
(đã làm khơ); chất cịn lại bình cho tác dụng với lượng dư dung dịch KOH thu chất rắn E Để E ngồi khơng khí khối lượng không đổi, chất rắn F Biết rằng: Trong hỗn hợp A muối có số mol gấp 1,5 lần số mol muối lại; giả thiết hai muối A có khả phản ứng; khơng khí chứa 20% oxi 80% nitơ thể tích
a) Viết phương trình hóa học phản ứng xảy b) Tính phần trăm khối lượng chất hỗn hợp F c) Tính tỉ khối khí D so với khí B
============== Hết ==============
Thí sinh phép mang bảng tuần hồn ngun tố hóa học vào phịng thi. Họ tên thí sinh SBD Chữ kí giám thị Chữ kí giám thị
(2)HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TỈNH MƠN HỐ 12 NĂM 2010
Câu Ý NỘI DUNG Điểm
1 3,0
1. ‒ Vì mol A tác dụng với NaHCO3 giải phóng mol CO2 A axit nấc
CTPT A phải C4H4O4 hay C2H2(COOH)2 Ứng với mạch thẳng có đồng phân
cis-trans là:
C C HOOC
H
H COOH
C C H
HOOC
H COOH axit trans-butenđioic axit cis-butenđioic (axit fumaric) (axit maleic) ‒ Chỉ có đồng phân cis có khả tách nước tạo anhiđrit:
C C
H COOH H COOH
P2O5
C C
H C H C
O O
O
+H2O
0,5
0,5 2. ‒ Số liên kết pi hợp chất (2n+2)-(2n-2)/2 = hợp chất là:
* Axit khơng no (có nối đơi C=C), đơn chức: Cn-1H2n-3COOH (n ≥ 2) * Ancol hai chức, không no (chứa liên kết pi): CnH2n-4(OH)2 (n ≥ 4) * Anđehit xeton no hai chức: Cn-2H2n-4(CHO)2 (n≥ 2)
* Este đơn chức, khơng no (có nối đơi C=C): Cn-1-xH2n-yCOOCxHy (x≥ 1, )
1,0
3 ‒ Từ kiện B CH3COONa CH2(COONa)2, C có chứa chức axit, A có chứa chức ancol anđehit Mặt khác, công thức phân tử X CnH2n-2O2 X tác dụng NaOH X axit không no có nối đơi X este vịng no Để thoả
mãn hố tính A, B, D X este vịng có cấu tạo là:
CH2 CH2
O C
O (ứng với n = 3)
‒ Công thức cấu tạo A, B, D là:
(A) HO-CH2-CH2-COONa ; (B) HOOC-CH2-COONa; (D) CH2(COONa)2
0,5 0,5
2 2,0
‒ Vì A điều kiện thích hợp thu rắn màu vàng A gồm SO2 H2S, mà NaBr có tính khử yếu NaI nên phản ứng xảy là:
2NaBr + 2H2SO4 đ ⃗to Na2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O (1) 0,15 0,075
8NaI + 5H2SO4đ ⃗to 4Na2SO4 + 4I2 + H2S + 4H2O (2) 1,2 0,15 Ở đktc, Br2 thể lỏng I2 thể rắn, nên A có H2S SO2:
2H2S + SO2 → 2H2O + 3S (3) 0,15 0,075 0,15
Chất lỏng H2O: Na + H2O → NaOH + 1/2H2 (4) 0,15 0,15
dung dịch B NaOH:
CO2 + NaOH = NaHCO3 (5) CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O (6) ‒ Gọi x, y số mol hai muối NaHCO3 Na2CO3, ta có hệ:
¿
84x+106y=9,5
x+y=0,1
⇒x=y=0,05
¿{
¿
nNaOH = 0,15
‒ Theo phương trình (4), (3), (2), (1) ta có khối lượng hai muối ban đầu là: m = 0,15.103 + 150.1,2 = 195,45 g
1,0
(3)3 2,0
‒ Xác định CTCT có hợp chất X, Y, Z, T, H:
Gọi cơng thức CnHmOz, ta có: 12n + m + 16z = 60.
+ Nếu z = 12n + m = 44 n = 3, m = CTPT C3H8O, ứng với cơng thức này chỉ ancol C3H7-OH ete CH3-O-C2H5.
+ Nếu z = 12n + m = 28 n = 2, m = CTPT C2H4O2, CTCT là CH3-COOH, HCOO-CH3, HOCH2-CHO
+ z = khơng có cơng thức thỏa mãn.
‒ Biện luận tìm chất X, Y, Z, T, H:
+ Khi cho hỗn hợp tác dụng với Na NaOH:
Hỗn hợp : X,Y Y,Z T,H X,H
Na 2 1 1 1
NaOH 1 1 0 1
X axit : CH3COOH; Y T C3H7OH HO-CH2-CHO ; Z este : HCOO-CH3 ; H ete : CH3-O-C2H5
1,0
1,0
4 2,0
1. ‒ Nhận ion Na+ cách đốt, cho lửa vàng tươi.
‒ Nhận ion S2‒ dung dịch chứa ion Pb2+ Ag+ Cu2+, ví du:
S2‒ + Pb2+ → PbS↓ đen
‒ Nhận ion NH4+ OH‒/t0 giấy quì ẩm:
NH4+ + OH‒ ⃗to H2O + NH3↑ quỳ tím ẩm → xanh
‒ Nhận ion NO3− : axit hóa dung dịch H2SO4 đun nhẹ để loại bỏ ion sunfua, sau
đó cho Cu vào: S2‒ + 2H+ → H 2S↑
3Cu + 2NO3‒ + 8H+ → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O
1,0
2. ‒ Quá trình hình thành hang động hịa tan đá vơi nước mưa có hịa tan khí cacbonic: CaCO3 + CO2 + H2O → Ca2+ + 2HCO3‒
‒ Quá trình hình thành thạch nhũ hang động phân hủy canxi hiđrocacbonat tạo thành CaCO3 : Ca2+ + 2HCO3‒ → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
1,0
5 4,0
a) ‒ Các pthh:
+ X tác dụng với HCl:
2R + 2nHCl → 2RCln + nH2 (1) Fe + 2HCl→ FeCl2 + H2 (2) + X tác dụng với HNO3
Q trình oxi hóa: Fe → Fe3+ + 3e; R → Rn+ + ne Quá trình khử: 2NO3‒ + 10H+ + 8e → N2O + 5H2O
NO3‒ + 4H+ +3e → NO + 2H2O
‒ Gọi x, y số mol N2O NO hỗn hợp Y, ta có: ¿
x+y=0,896
22,4
44x+30y=30 1,35(x+y)
⇒ ¿x=0,03
y=0,01
¿{
¿
Gọi a, b số mol R Fe 3,3 gam hỗn hợp X Theo kiện đề cho phương trình, ta có hệ:
0,5
0,5
(4)¿ aR+56b=3,3
an+2b=2 2,9568
0,082(273+27,3)
an+3b=0,03 8+0,01 3
⇒ ¿b=0,03
an=0,18
R=9n
⇒
¿n=3⇒R=27(Al)
a=0,06
b=0,03
¿{{
¿
X có %Al = 49%; %Fe = 51%
b) ‒ Dung dịch Z gồm: Al3+ (0,06 mol); Fe3+(0,03 mol); NO 3‒ H+ dư: 10
100 (3.0,06 + 3.0,03 + 0,03.2 + 0,01) = 0,034 mol
‒ Cho NaOH vào dung dịch Z thì: H+ + OH‒ → H
2O (3) Fe3+ + 3OH‒ → Fe(OH)
3 (4) Al3+ + 3OH‒ → Al(OH)
3 (5)
Al(OH)3 + OH‒ → [Al(OH)4]‒ + 2H2O (6)
Ta có khối lượng kết tủa Fe(OH)3 0,03.107 = 3,21 gam
số mol Al(OH)3
4,77−3,21
78 =0,02 (mol) < số mol Al3+
Xét hai trường hợp:
* TH (1): NaOH không đủ để kết tủa hết Al3+:
Số mol OH‒ cần dùng là: (0,034 + 0,02.3 + 0,03.3) = 0,184 mol
Nồng độ dung dịch NaOH là: CM = 0,184/0,4 = 0,46 M * TH (2): Al3+ phản ứng sinh Al(OH)
3 [Al(OH)4]‒
Số mol NaOH = 0,034 + 0,03.3 + 0,06.3 + (0,06 – 0,02) = 0,344 mol
Nồng độ: CM(NaOH) 0,344/0,4 = 0,86 M
0,5
0,5
0,5 0,5
6 4,0
a) ‒ Tìm CTPT X:
+ Đốt X tạo CO2, H2O, HCl X có C, H, Cl, có O
+ Cho hỗn hợp CO2, H2O, HCl qua dung dịch AgNO3 HCl, H2O bị giữ lại. AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3 (1)
nHCl = nAgCl = 5,74
143,5=0,04 mol nH2O = 0,06 mol
+ Khí khỏi bình CO2 cho tác dụng với dung dịch Ca(OH)2: CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O (2)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (3) Dung dịch nước lọc tác dụng với Ba(OH)2
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 → BaCO3↓ + CaCO3↓ + 2H2O (4)
Gọi a, b số mol Ca(OH)2 tham gia (2) (3), theo pthh (2), (3), (4) ta
có:
¿ a+b=0,02 5
100a+(100+197)b=13,94
⇒ ¿a=0,08
b=0,02
¿{
¿
CO2: 0,12 mol
Vậy 4,3 gam X có: nC = 0,12 mol; nH = 2.0,06 + 0,04 = 0,16 mol; nCl = 0,04 mol; nO = (4,3 – 0,12.12 – 0,16 – 0,04.35,5)/16 = 0,08 mol.
0,5
0,5
(5) nC : nH : nO : nCl = 0,12: 0,16: 0,08: 0,04 = 3:4:1:2 CTPT X dạng: (C3H4O2Cl)n ≤ 230 n = (loại); n = có CTPT C6H8O4Cl2.
b) ‒ Lập luận tìm cơng thức cấu tạo A, B, D viết phương trình phản ứng xảy + Tìm A: C6H8O4Cl2 + NaOH dư → C2H4(OH)2 + muối A1 + NaCl
0,2 mol 0,2 mol 0,4 mol A là: ClCH2-COO-CH2-CH2-OOC-CH2Cl
ClCH2-COO-CH2-COO-CH2-CH2Cl
Phương trình:
ClCH2-COO-CH2-CH2-OOC-CH2Cl + 4NaOH→C2H4(OH)2 + 2HOCH2-COONa + 2NaCl
ClCH2-COO-CH2-COO-CH2-CH2Cl+ 4NaOH→C2H4(OH)2 + 2HOCH2-COONa + 2NaCl
+ Tìm B: B + NaOH dư → Muối B1 + CH3CHO + NaCl + H2O
B là: CH3-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH3
CH3-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH3 + 4NaOH→Na2C2O4+ 2CH3CHO + 2NaCl + 2H2O
+ Tìm D: D + NaOH dư → Muối A1 + CH3COONa + NaCl + H2O
D là: CH3-COO-CH2-COO-CCl2-CH3
CH3COO-CH2COO-CCl2-CH3+5NaOH→2CH3-COONa+ HOCH2COONa+2NaCl+ 2H2O
1,0
0,5
0,5
7 3,0
a) - Pthh phản ứng xảy ra
4FeCO3 + O2 → 2Fe2O3 + 4CO2 (1)
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 (2)
+ Khí B gồm: CO2, SO2, O2, N2; chất rắn C gồm: Fe2O3, FeCO3, FeS2
+ C phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng:
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O (3)
FeCO3 + H2SO4 → FeSO4 + H2O + CO2 (4)
FeS2 + H2SO4 → FeSO4 + S↓ + H2S (5)
+ Khí D gồm: CO2 H2S; chất cịn lại gồm:FeSO4, Fe2(SO4)3, H2SO4 dư S, tác
dụng với KOH dư:
2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O (6)
2KOH + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + K2SO4 (7)
6KOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3K2SO4 (8)
+ Kết tủa E gồm Fe(OH)2, Fe(OH)3 S, để không khí có phản ứng:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (9)
Vậy F gồm Fe(OH)3 S
0,5
0,5
0,5 b) - Nhận xét: So sánh hệ số chất khí (1) (2) ta thấy: áp suất khí sau phản ứng tăng
lên chứng tỏ lương FeCO3 có hỗn hợp A nhiều FeS2
Gọi a số mol FeS2 số mol FeCO3 1,5a, ta có:
116.1,5a + 120a = 88,2 a = 0,3
+ Vậy A gồm : FeS2 (0,3 mol), FeCO3 (0,45 mol)
+ Nếu A cháy hồn tồn cần lượng O2 : (0,45/4 + 11.0,3/4) = 1,03125 mol số mol N2
là 4.1,03125 = 4,125 mol ; số mol khơng khí (1,03125 + 4,125) = 5,15625 mol
- Vì hai muối A có khả phản ứng nên gọi x số mol FeS2
tham gia phản ứng (1) số mol FeCO3 tham gia phản ứng (2) 1,5x
+ Theo (1), (2) theo đề cho ta có : nB = (5,15625 + 0,375x)
+ Vì áp suất sau phản ứng tăng 1,45% so với áp suất trước nung, ta có : (5,15625 + 0,375x) = 5,15625 101,45/100 x = 0,2
- Theo phản ứng (1), (9) ta có chất rắn F gồm : Fe(OH)3 (0,75 mol) S (0,1 mol) Vậy
trong F có %Fe(OH)3 = 96,17% ; %S = 3,83%
0,5
0,5 c) - B gồm: N2 (4,125 mol), O2 (0,40625 mol), CO2 (0,3 mol), SO2 (0,4 mol) MB = 32
- Khí D gồm CO2 (0,15 mol), H2S (0,1 mol) MD = 40 Vậy dD/B = 1,25
0,5
Lưu ý: Nếu thí sinh làm cách khác đúng, cho điểm tối đa tương ứng.