Đun nóng hỗn hợp gồm axit axetic và etanol có H2SO4 đặc làm xúc tác ở toC trong bình kín dung tích không đổi đến khi phản ứng đạt đến trạng cân bằng thì hằng số cân bằng KC = 42. a Khi đ[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 12 THPT Ngày thi: 01/4/2012 Thời gian làm bài:180 phút (Không kể thời gian giao đề) Câu (4,0 điểm) Cho A, B, C, D, E là các muối vô có gốc axit khác Xác định các chất A, B, C, D, E và viết phương trình hoá học để hoàn thành các phản ứng sau: A + B + H2O có kết tủa và có khí thoát ra; C + B + H2O có kết tủa trắng keo D + B + H 2O có kết tủa và khí; A + E có kết tủa E + B có kết tủa; D + Cu(NO3)2 có kết tủa (màu đen) Hỗn hợp X gồm hiđrocacbon A và H2 Đun nóng X với xúc tác Ni thu khí Y Tỉ khối Y so với H2 gấp lần tỉ khối X so với H2 Đốt cháy hoàn toàn lượng khác Y thu 22 gam CO2 và 13,5 gam H2O a) Xác định công thức cấu tạo A b) Từ chất A, các chất vô cần thiết và điều kiện có đủ, hãy viết phương trình hóa học các phản ứng điều chế axit lactic (axit 2-hiđroxipropanoic) Câu (4,0 điểm) Cho tế bào đơn vị (ô mạng sở) lập phương tâm diện tinh thể kim loại X (hình bên), có cạnh a = 3,62.10-8 cm và khối lượng riêng X 8920 kg/m3 a) Tính thể tích các nguyên tử tế bào đơn vị và phần trăm thể tích tế bào bị chiếm các nguyên tử Giả thiết tinh thể các nguyên tử X có hình cầu b) Xác định tên nguyên tố X Cho 3,9 gam hỗn hợp M gồm hai kim loại X, Y có hoá trị không đổi là II và III vào dung dịch H 2SO4 loãng (dư), sau các phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch A và 4,48 lít khí H (đktc) a) Tính khối lượng muối A b) Cho 3,9 gam hỗn hợp M tác dụng vừa đủ với V lít dung dịch HNO 1M, sau phản ứng thu 0,84 lít khí B (đktc) và dung dịch C Cô cạn cẩn thận dung dịch C 29,7 gam muối khan Tìm công thức phân tử B và tính giá trị V? Câu (4,0 điểm) Cho 3,64 gam hỗn hợp A gồm oxit, hiđroxit và muối cacbonat trung hòa kim loại M có hóa trị II tác dụng vừa đủ với 117,6 gam dung dịch H2SO4 10% Sau phản ứng thu 448 ml khí CO (đktc) và dung dịch X chứa muối Dung dịch X có có nồng độ phần trăm và nồng độ mol là 10,876% và 0,545M Khối lượng riêng dung dịch X là 1,093 g/ml a) Xác định tên kim loại M b) Tính % khối lượng các chất có hỗn hợp A Chỉ dùng chất thị phenolphtalein, hãy phân biệt các dung dịch đựng các lọ riêng biệt bị nhãn: NaHSO4, Na2CO3, AlCl3, Fe(NO3)3, NaCl, Ca(NO3)2 Viết các phương trình hoá học minh họa dạng ion thu gọn Câu (4,0 điểm) Cho 2,76 gam chất hữu A (chỉ chứa C, H, O và có công thức phân tử trùng với với công thức đơn giản nhất) tác dụng với dung dịch NaOH (vừa đủ), sản phẩm thu đem làm bay hết nước, phần chất rắn khan còn lại là hai muối natri có khối lượng 4,44 gam Nung nóng hai muối này oxi (dư), sau phản ứng xảy hoàn toàn thu 3,18 gam Na2CO3; 2,464 lít khí CO2 (đktc) và 0,9 gam H2O a) Tìm công thức phân tử và viết công thức cấu tạo A thỏa mãn các tính chất trên b) Chất B là đồng phân A, cho B tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH với lượng dư dung dịch NaHCO3 tạo sản phẩm khác là C7H4Na2O3 và C7H5NaO3 Viết công thức cấu tạo B và phương trình hóa học các phản ứng xảy Câu (4,0 điểm) Thêm dung dịch NH3 tới dư vào dung dịch chứa 0,5 mol AgNO3 ta dung dịch M Sục từ từ gam khí X (X là hợp chất hữu cơ) vào dung dịch M tới phản ứng hoàn toàn, dung dịch N và 43,2 gam kết tủa Q Thêm từ từ dung dịch HI tới dư vào dung dịch N thu 23,5 gam kết tủa màu vàng và V lít khí Y (đktc) Tìm công thức X và tính giá trị V? Đun nóng hỗn hợp gồm axit axetic và etanol có H2SO4 đặc làm xúc tác toC (trong bình kín dung tích không đổi) đến phản ứng đạt đến trạng cân thì số cân KC = a) Khi đun nóng hỗn hợp gồm mol axit axetic, mol etanol và mol metanol, điều kiện trên đến trạng thái cân thì thu 0,86 mol H2O Tính số mol chất hỗn hợp trạng thái cân b) Nếu đun nóng hỗn hợp gồm mol axit axetic và a mol metanol điều kiện trên đến trạng thái cân thì thu 0,8 mol metyl axetat Tính giá trị a? - Hết Cán coi thi không giải thích gì thêm, học sinh sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn Họ và tên thí sinh: .Số báo danh: (2) Giám thị (Họ tên và ký) .Giám thị (Họ tên và ký) ………… SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯỚNG DẪN CHẤM BẮC GIANG BÀI THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 NGÀY THI 01/4/2012 HDC ĐỀ CHÍNH THỨC MÔN THI: HÓA HỌC Bản hướng dẫn chấm có .trang Câu Câu1 (4 điểm) NỘI DUNG Có thể chọn A Na2CO3 Phương trình B Al2 (SO4)3 C NaAlO2 Điểm D Na2S E BaCl2 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 + 3CO2 3Na2CO3 + Al2(SO4)3 + 3H2O 3Na2SO4 + 8Al(OH)3 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12H2O 3Na2SO4 + 2Al(OH)3 + 3H2S 3Na2S + Al2(SO4)3 + 3H2O 2NaCl + BaCO3 Na2CO3 + BaCl2 2AlCl3 + 3BaSO4 3BaCl2 + Al2(SO4)3 Na2S 2NaNO3 + Cu(NO3)2 + CuS a) 22 = 0,5(mol) 44 13,5 n H2O = = 0,75(mol) 18 n nCO2 Đốt hiđrocacbon Y cho H 2O => Y là hiđrocacbon no nH 2O 0, 75 1,5 nCO2 0,5 => Y là C2H6 Vậy A có thể là C2H2 (x = y = 2) C2H4 (x = 2, y = 4) * Khi A là C2H2 C2H2 + 2H2 C2H6 d Y/H2 M 30 = Y = =3 26 2.2 d X/H2 MX + 3 (thoả mãn) * Khi A là C2H4 C2H4 + H2 C2H6 d Y/H2 M 30 = Y = = 3 28 d X/H2 MX + 2 (không thoả mãn) Loại Vậy công thức A là C2H2 b) Điều chế axit lactic (axit 2-hiđroxipropanoic) từ A: HgSO C2H2 + H2O 80o C CH3CHO n CO2 = (3) CH3 CHO HCN CH3 CH OH | CN CH3 CH OH 2H 2O HCl CH3 CH COOH NH 4Cl | | CN OH Câu (4 điểm) a) Trong tế bào đơn vị tinh thể X (mạng lập phương tâm diện) có đơn vị cấu trúc, đó thể tích bị chiếm nguyên tử X là: Vnt = πr3 (1) Mặt khác, tế bào lập phương tâm diện, bán kính r nguyên tử X liên quan với độ a dài a cạnh tế bào hệ thức: 4r = a hay r = -23 (2) Thay (2) vào (1) và áp dụng số, tính được: Vnt = 3,5127.10 cm Thể tích tế bào: Vtb = a3 = (3,62.10-8)3 = 4,7438.10-23 cm3 Như vậy, phần trăm thể tích tế bào bị chiếm các nguyên tử là: (Vnt:Vtb) × 100% = (3,5127.10-23 : 4,7438.10-23) × 100% = 74,05% nM NV 4,7438.10 23 b) Từ: d = NV M = d n = 8,92.6,02.1023 = 63,7 (g/mol) Nguyên tố X là đồng (Cu) a PTHH X + 2H+ X2+ + H2 (1) 2Y + 6H+ 2Y3+ + 3H2 (2) n H2 = 4,48 =0,2 mol 22,4 Ta có mmuèi mhçn hîp KL mSO2 3,9 0, 2.96 23,1 gam b Theo (1) và (2): X X 2+ +2e 2H + +2e H Y Y 3+ +3e ne cho=2.0,2=0,4 mol mmuèi nitrat cña KL mKL 62.nNO mKL 62.2nSO2 3,9 62.2.0, 28, gam 29, gam Ngoài muối NO3- hai kim loại còn có muối NH4NO3 29, 28, nNH NO3 0, 0125 mol 80 0,84 nB 0, 0375 mol 22, Gọi công thức khí B là NxOy: x NO3- + (6x – 2y)H+ + (5x –2y)e NxOy +(3x-2y)H2O 0,0375 + + NO3 + 10 H + 8e NH4 + H2O 0,0125 Ta có ne nhận= (5x –2y) 0,0375 + 0,0125 =(5x –2y) 0,0375 + 0,1 mol ĐLBT electron: (5x –2y) 0,0375 + 0,1=0,4 5x –2y = x B lµ :N O y (4) nHNO3 nH 6x – 2y 0, 0375 10 0, 0125 0,5 mol 0,5 0,5 lit Vậy: a Xác định kim loại M Đặt số mol MO, M(OH)2, MCO3 tương ứng là x, y, z Nếu tạo muối trung hòa ta có các phản ứng MSO4 + H2O MO + H2SO4 V= Câu (4 điểm) Câu (4 điểm) (1) MSO4 + 2H2O M(OH)2 + H2SO4 MSO4 + H2O + CO2 MCO3 + H2SO4 Nếu tạo muối axít ta có các phản ứng M(HSO4)2 + H2O MO + 2H2SO4 (2) M(HSO4)2 M(OH)2 + 2H2SO4 + 2H2O M(HSO4)2 + H2O + CO2 MCO3 + 2H2SO4 d.C%.10 1, 093.10,876.10 M Muôi 218 C 0,545 M Ta có : (5) (3) (4) (6) -TH1: Nếu muối là MSO4 => M +96 = 218 => M=122 (loại) -TH2: Nếu là muối M(HSO4)2 => M + 97.2 = 218 => M = 24 (Mg) Vậy xảy các phản ứng (4, 5, 6) tạo muối Mg(HSO4)2 b.Theo (4), (5), (6) => Số mol CO2 = 0,448/22,4 = 0,02 mol => z = 0,02 (I) 117,6.10% 0,12 98 Số mol H2SO4 = mol => 2x + 2y + 2z = 0,12 (II) Mặt khác 40x + 58y + 84z = 3,64 (III) Giải hệ (I), (II), (III) được: x = 0,02; y = 0,02; z = 0,02 %MgO = 40.0,02/ 3,64 = 21,98% %Mg(OH)2 = 58.0,02/3,64 = 31,87% %MgCO3 = 84.0,02/3,64 = 46,15% 2.Trích mẫu thử cho lần thí nghiệm: - Cho phenolphtalein vào mẫu thử Mẫu thử có màu hồng là dung dịch Na 2CO3, các mẫu thử còn lại không màu CO32- + H2O HCO3- + OH- Dùng Na2CO3 làm thuốc thử vào các mẫu thử còn lại Mẫu thử có sủi bọt khí không màu là NaHSO4 CO32- + 2H+ H2O + CO2↑ Mẫu thử tạo kết tủa trắng keo và sủi bọt khí không màu là AlCl3 2Al3+ + 3CO32- + 3H2O 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑ Mẫu thử tạo kết tủa đỏ nâu và sủi bọt khí không màu là Fe(NO3)3 2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑ Mẫu thử tạo kết tủa trắng là Ca(NO3)2 Ca2+ + CO32- CaCO3↓ Mẫu thử không tạo tượng là NaCl Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 3,18 n NaOH 2n Na CO3 2 0,06mol 106 m NaOH 0,06.40 2,4g m m A m NaOH Số gam H2O (1) là: H2O( ) mmuối = 2,76 + 2,4 – 4,44 = 0,72g (5) 2, 464 3,18 12 12 1, 68g 22, 106 0,72 0,9 m H(H 2O) m H( NaOH) 0, 06.1 0,12g 18 2, 76 1, 68 0,12 0,96g mC(A) mC(CO ) mC( Na 2CO3 ) m H(A) mO(A) 1, 68 0,12 0,96 nC : n H : n A : : 7 : : 12 16 CTPT là công thức đơn giản CTPT C7H6O3 2, 76 0, 02mol Số mol A phản ứng 138 nA : nNaOH = : 3, mà A có nguyên tử oxi và sau phản ứng ta muối OH O CTCT A: H C O OH O O OH HCOO OH H C O H C O ONa + NaOH HCOONa + + H2O ONa - B là đồng phân A: COONa COOH + OH Câu (2điểm) H2O + CO2 OH OH COOH + NaHCO3 COONa + + NaOH H 2O ONa 5.1 Cho NH3 dư vào dd AgNO3 có phản ứng [Ag(NH3)2]NO3 (dd M) AgNO3 + dd NH3dư 0,5 0,5 Cho X + dd(M) dd (N) + 43,2 gam kết tủa Q (1) (mol) 23,5 gam kết tủa vàng Cho dd HI dư + dd(N) => Trong dd(N) còn dư [Ag(NH3)2]NO3 , kết tủa vàng là AgI AgI + NH4NO3 + NH4I Phản ứng: [Ag(NH3)2]NO3 + 2HI (2) => Số mol [Ag(NH3)2]NO3 dư = Số mol AgI = 23,5/235 = 0,1mol => Số mol [Ag(NH3)2]NO3 pư = 0,5 - 0,1 = 0,4 mol => Trong Q chứa 0,4.108 = 43,2 gam Ag = mQ Vậy Q chứa Ag (2) (6) Vậy X là anđêhít, X là chất khí nên X có thể là HCHO CH3CHO 2.3 0,136 n 2n 2Ag => Ag = CH3CHO = 44 + Nếu là CH3CHO < 0,4 Loại + Nếu là HCHO: Số mol = 3/30 = 0,1mol (NH4)2CO3 + 4Ag + 4NH4NO3 + 2NH3 (3) HCHO + 4[Ag(NH3)2]NO3 + H2O 0,1 0,4 0,1 0,4 (mol) nAg 4nHCHO 4.0,1 0, => mol Phù hợp với đề bài.Vậy X là HCHO -Xác định V: Cho HI dư vào dd(N) có pư AgI + NH4NO3 + NH4I [Ag(NH3)2]NO3 + 2HI (4) 2NH4I + CO2 + H2O (NH4)2CO3 + 2HI Theo (5) => Thể tích CO2 = V = 0,1.22,4 = 2,24 lít1 5.2 Ở toC và bình kín dung tích không đổi là V lít (5) xt ,t CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O; a)PTHH KC CH 3COOC2 H H 2O 4 CH 3COOH C2 H 5OH CH3COOH + C2H5OH xt,t CH3COOC2H5 + H2O (1) xt,t CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O Trong hỗn hợp trạng thái cân bằng: n H 2O n = 0,86 mol; CH COOCH 3 (2) n CH3COOC2 H5 =x mol =0,86-x mol ; naxit axetic = – 0,86 = 0,14 mol; n C2 H5OH =1-x mol n CH3OH =1 – 0,86 – x = 0,14 + x mol Theo (1): x 0,86 CH 3COOC2 H H 2O V V KC 4 CH 3COOH C2 H 5OH 0,14 x V V 28 0,3944 mol 71 Hỗn hợp lúc cân gồm: CH3COOC2H5: 0,3944 mol; CH3COOCH3: 0,4656 mol; H2O: 0,86 mol CH3COOH: 0,14 mol; C2H5OH: 0,6056 mol; CH3OH: 0,5344 mol b) Theo kết phần trên ta có: x K2 CH 3COOCH H 2O CH 3COOH CH 3OH 0, 4656.0,86 5,352 0,14.0,5344 xt,t CH3COOH + CH3OH CH3COOCH3 + H2O Mol ban đầu: Mol cân bằng: 0,2 a a-0,8 0,8 0,8 ; (7) K2 CH 3COOCH H 2O CH 3COOH CH 3OH a 1,398 0,8.0,8 5,352 0, 2.(a 0,8) (8)