Các chữ cái A, B, C, D, E, F là kí hiệu các chất khác nhau cùng có 2 nguyên tử Cacbon trong phân tử Tìm công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F và viết các phương trình phản ứng [r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2012 Môn thi : Hóa học Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 02 trang) ĐỀ CHÍNH THỨC Câu I (2 điểm) Chỉ dùng thêm phương pháp đun nóng, hãy nêu cách phân biệt các dung dịch nhãn chứa chất sau: NaHSO4, KHCO3, Mg(HCO3)2, Na2SO3, Ba(HCO3)2 Cho sơ đồ các phương trình phản ứng: (1) (X) + HCl (X1) + (X2) + H2O (5) (X2) + Ba(OH)2 (X7) (2) (X1) + NaOH (X3) + (X4) (6) (X7) +NaOH (X8) + (X9) + … (3) (X1) + Cl2 (X5) (7) (X8) + HCl (X2) +… (4) (X3) + H2O + O2 (X6) (8) (X5) + (X9) + H2O (X4) + … Hoàn thành các phương trình phản ứng và cho biết các chất X, X1,…, X9 Câu II (2 điểm) Cho sơ đồ chuyển hóa các chất hữu sau: A dd KMnO4 B C D dd H2SO4 đặc t0C CH3CHO F (Muối amoni) E (Các chữ cái A, B, C, D, E, F là kí hiệu các chất khác cùng có nguyên tử Cacbon phân tử) Tìm công thức cấu tạo các chất A, B, C, D, E, F và viết các phương trình phản ứng xảy theo sơ đồ biến hóa trên, ghi rõ điều kiện để phản ứng xảy (nếu có) Tiến hành lên men giấm 200ml dung dịch ancol etylic 5,75 thu 200ml dung dịch Y Lấy 100ml dung dịch Y cho tác dụng với Na dư thì thu 60,648 lít H (đktc) Tính hiệu suất phản ứng lên men giấm (Biết dC H OH = 0,8 g/ml; d H O = g/ml) Câu III (2 điểm) Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố M và X là 82 và 52 M và X tạo thành hợp chất MX a (a: nguyên dương, hợp chất MXa thì X có số oxi hóa -1), phân tử hợp chất MX a có tổng số hạt proton 77 Xác định công thức phân tử MXa (Cho biết số nguyên tố: 7N, 8O, 9F, 16S, 15P, 17Cl, 29Cu, 26Fe, 30Zn, 24Cr, 25Mn) Một hỗn hợp lỏng gồm chất: C 6H5OH, C6H6, C6H5NH2, C2H5OH Nêu phương pháp tách riêng chất khỏi hỗn hợp (2) Câu IV (2 điểm) Cho 10,62 gam hỗn hợp gồm Fe, Zn vào 800 ml dung dịch hỗn hợp X gồm NaNO3 0,45 M và H2SO4 0,9M Đun nóng cho phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y và 3,584 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đo đktc) Dung dịch Y hòa tan tối đa m1 gam bột Cu và thu V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử NO3-) Tính % khối lượng kim loại hỗn hợp ban đầu Tính giá trị m1 và V Cho m2 gam Zn vào dung dịch Y (tạo khí NO là sản phẩm khử NO 3-), sau phản ứng thu 3,36 gam chất rắn Tính giá trị m2 Câu V (2 điểm) Este A tạo axit cacboxylic X, Y mạch hở, không phân nhánh và ancol Z Xà phòng hóa hoàn toàn a gam A 140 ml dung dịch NaOH, để trung hòa NaOH dư sau phản ứng cần dùng 80ml dung dịch HCl 0,25M, thu dung dịch B Cô cạn dung dịch B thu b gam hỗn hợp muối khan M, nung M NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu chất rắn R và hỗn hợp khí K gồm hidrocacbon có tỉ khối so với O2 là 0,625 Dẫn khí K lội qua dung dịch nước brom dư thấy có 5,376 lít chất khí thoát Cho toàn lượng chất rắn R thu trên tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư, có 8,064 lít khí CO2 thoát (Giả thiết các phản ứng xảy hoàn toàn, các khí đo điều kiện tiêu chuẩn) Xác định công thức cấu tạo X, Y, Z, A Biết để đốt cháy hoàn toàn 2,76 gam ancol Z cần dùng 2,352 lít O2 (đktc), sau phản ứng khí CO2 và nước tạo thành có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 11/6 Tính giá trị a, b và nồng độ dung dịch NaOH đã dùng phản ứng xà phòng hóa ban đầu **** Cho nguyên tử khối các nguyên tố: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Cl = 35,5; S = 32; Na = 23; Ca = 40; Fe = 56; Zn = 65; Cu = 64 - Hết Họ và tên thí sinh:………………………………………Số báo danh:……………………… Chữ ký giám thị số 1:……………………… Chữ ký giám thị số 2:…………………… (3) Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Dương ========= ĐỀ CHÍNH THỨC Câu Ý 1 ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH HẢI DƯƠNG Lớp 12 THPT năm học 2011 – 2012 ================== Môn thi : Hóa học ĐÁP ÁN (1đ) - Lấy mẫu thí nghiệm - Đun nóng các mẫu thí nghiệm thì thấy: + Một mẫu có khí không màu thoát là KHCO3 t K2CO3 + CO2↑ + H2O 2KHCO3 ⃗ + Hai mẫu vừa có khí thoát vừa có kết tủa trắng là dung dịch Mg(HCO3)2, dung dịch Ba(HCO3)2.(Nhóm I) t MgCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O Mg(HCO3)2 ⃗ Điểm 0,25 0,25 Ba(HCO3)2 t⃗0 BaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O + Hai mẫu không có tượng gì là dung dịch NaHSO 4, dung dịch Na2SO3 (Nhóm II) - Lần lượt cho dung dịch KHCO3 đã biết vào dung dịch nhóm II + Dung dịch có sủi bọt khí là NaHSO4: 2NaHSO4 + 2KHCO3 → Na2SO4 + K2SO4 + CO2 ↑ + 2H2O + Dung dịch không có tượng là Na2SO3 - Lần lượt cho dung dịch NaHSO4 vào dung dịch nhóm I + Dung dịch vừa có sủi bọt khí, vừa có kết tủa trắng là Ba(HCO3)2: 2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 → BaSO4 ↓ + Na2SO4 +2 CO2↑ + 2H2O + Dung dịch có sủi bọt khí là Mg(HCO3)2 2NaHSO4 + Mg(HCO3)2 → MgSO4 + Na2SO4 +2 CO2↑ + 2H2O Chú ý: Học sinh có thể có các cách giải khác nhau, đúng cho điểm tối đa (1đ) Các phương trình phản ứng: (1) FeCO3 + 2HCl FeCl2 + CO2 + H2O 0,25 0,25 (4) (X) (X1) (X2) (2) FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (X1) (X3) (X4) (4) 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 (X1) (X5) (5) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 ↓ (X3) (X6) (7) 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (X2) (X7) (8) Ba(HCO3)2 + 2NaOH BaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O (X7) (X8) (X9) (10) BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O (X8) (X2) (11) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 ↓ + 3CO2 + 6NaCl (X5) (X9) Các chất: X: FeCO3 X1: FeCl2 X2 :CO2 X3: Fe(OH)2 X4: NaCl X5: FeCl3 X6: Fe(OH)3 X7: Ba(HCO3)2 X8: BaCO3 X9: Na2CO3 0,25 (1đ) Công thức cấu tạo các chất: A CH2=CH2 B HOCH2-CH2OH 0,25 D CH3-CH2-OH 0,25 0,25 0,25 C CH3-CH2-Cl E CH3-COOH F CH3-COONH4 A→B: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → HOCH2-CH2OH + 2KOH + 2MnO2 B→CH3CHO: HOCH2-CH2OH dd H2SO4 đặc t0C A → C: CH2=CH2 + HCl CH3-CHO + H2O CH3-CH2-Cl t0C C → D: CH3-CH2-Cl + NaOH D → E: CH3-CH2-OH + O2 0,25 Men giấm 0,25 CH3-CH2-OH + NaCl CH3-COOH + H2O 0,25 CH3-CHO→ F: CH3-CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O t0 CH3-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3 E→ F: CH3COOH + NH3 → CH3COONH4 Chú ý: Học sinh chọn chất tác dụng khác mà đúng cho điểm tương đương 2 (1đ) 0,25 (5) VC2 H 5OH bân đầu nC2 H 5OH ban đầu = 0,2 mol = 200 – 11,5 = 188,5 ml => nH O ban đầu = 10,47 mol Giả sử có x (mol) ancol bị chuyển hoá, ta có ⃗ CH3COOH + H2O C2H5OH + O2 ❑ x mol x mol x mol Vậy sau phản ứng dung dịch Y có: x(mol)CH3COOH ; (0,2 -x) mol C2H5OH và (x+10,47)mol H2O Cho Na dư vào 100 ml dung dịch Y: ⃗ CH3COONa + 1/2H2(1) CH3COOH + Na ❑ ⃗ C2H5ONa C2H5OH + Na ❑ + 1/2H2(2) ⃗ NaOH H2O + Na ❑ + 1/2H2(3) VH 2O 200.5, 75 = 100 = 11,5 ml => mC2 H5OH = 11,5.0,8 = 9,2 gam nH 2 ban đầu 0,25 0,25 = ¼(x + 0,2 – x + 10,47 + x) = ¼(10,67 + x) Theo bài nH = 2,7075 mol => ¼(10,67 + x) = 2,7075 => x = 0,16 0,25 mol 0,16 x100% 80% 0,2 Hphản ứng = (1đ) Gọi p, n, e là số hạt X ( p, n, e nguyên dương) Có: 2p + n = 52 n = 52 -2p Ta luôn có p n 1,524p p 52-2p 1,524p 14,75 p 17,33 Vì p nguyên p = 15, 16, 17 Cấu hình electron X là: p = 15: 1s22s22p63s23p3 p = 16: 1s22s22p63s23p4 p = 17: 1s22s22p63s23p5 Trong hợp chất X có số oxi hóa -1 => X là Cl Vậy X có 17p, 17e, 18n X là Clo (Cl) Gọi p’; n’; e’ là số hạt M Tương tự ta có n’ = 82-2p’ 3p’ 82 3,524p’ 23,26 p’ 27,33 Mà MXa có 77 hạt proton p’ + 17.a = 77 p’ = 77-17a 82 82 77 17.a 3,5 2,92 a 3,16 Vì a nguyên a = Vậy p’ = 26 Do đó M là Fe Công thức hợp chất là FeCl3 (1đ) 0,25 0,25 0,25 0,25 (6) Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần không tan ta hỗn hợp gồm C6H6, C6H5NH2 (hỗn hợp I) C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O Phần dung dịch gồm: C6H5ONa, C2H5OH, NaOH dư ( dung dịch II) Chưng cất dung dịch (II), ngưng tụ làm khô C2H5OH vì C6H5ONa, NaOH không bay Cho CO2 dư vào dung dịch C6H5ONa, NaOH, lọc tách phần kết tủa C6H5OH NaOH + CO2 → NaHCO3 C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3 Cho hỗn hợp (I) vào dung dịch HCl dư, chiết tách phần không tan ta C6H6 C6H5NH2 + HCl → C6H5NH3Cl (tan) Cho dung dịch thu gồm C6H5NH3Cl, HCl dư vào dung dịch NaOH dư, chiết tách phần chất lỏng trên ta C6H5NH2 HCl + NaOH → NaCl + H2O C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O 1đ Số mol NaNO3 = 0,36 mol số mol H2SO4 = 0,72 mol => số mol H+ = 1,44 mol Ta có các bán phản ứng: NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O (1) mol 0,16 ← 0,16 ← 0,16 ← 0,16 Số mol NO = 0,16 mol => H+ và NO3- dư, kim loại phản ứng hết Số mol NO3- phản ứng = 0,16 mol; số mol H+ phản ứng = 0,64 mol Fe → Fe3+ + 3e(1) Zn → Zn2+ + 2e(2) Gọi số mol Fe là x mol, số mol Zn là y mol Theo khối lượng hỗn hợp ban đầu ta có phương trình 56 x + 65 y = 10,62 (I) Theo định luật bảo toàn electron ta có phương trình 3x + 2y = 0,16.3 (II) Giải hệ phương trình (I), (II) ta có: x = 0,12 và y = 0,06 mol mFe = 0,12.56 = 6,72 g => % mFe = 63,28% => % mZn =100% - 63,28 % = 36,72 % (0,5đ) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 (7) Dung dịch Y có 0,2 mol NO3-; 0,8 mol H+; 0,12 mol Fe3+; 0,06 mol Zn2+, thêm bột Cu vào dung dịch Y: 3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO + H2O (3) 0,3 ← 0,8 ← 0,2 → 0,2 (mol) 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+ (4) 0,12 → 0,06 Từ phản ứng (3), (4) có tổng số mol Cu = 0,36 mol m1 = 0,36.64 = 23,04 gam VNO = 4,48 lít (0,5đ) Thêm m2 gam Zn vào dung dịch Y có 0,2 mol NO 3-; 0,8 mol H+; 0,12 mol Fe3+; 0,06 mol Zn2+: Do khối lượng Fe3+ = 0,12.56 = 6,72 gam > khối lượng chất rắn 3,36 gam Nên 3,36 gam chất rắn sau phản ứng có Fe, Zn hết nFe = 3,36/56 = 0,06 mol 3Zn + 8H+ + 2NO3- → 3Zn2+ + 2NO + H2O 0,3 ← 0,8 ← 0,2 Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ 0,06 ← 0,12 → 0,12 Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe 0,06 ← 0,06 ← 0,06 Tổng số mol Zn đã phản ứng 0,3 + 0,12 = 0,42 mol => mZn = 27,3 gam Khi đốt cháy Z cho mH 2O nCO2 11 nH 2O 0,25 0,25 0,25 0,25 (1,5đ) * Xác định công thức phân tử ancol Z mCO2 0,25 Vậy nH O nCO => Z là ancol 2 no, mạch hở: CnH2n+2Ok (k≤n) 3n k CnH2n+2Ok + O2 → nCO2 + (n+1)H2O 3n k x(mol) → x Bài cho nO2 → n.x →(n+1).x n.x n 3 (n 1).x phản ứng = 0,105 mol Ta có mZ = (14n + + 16k).x = 2,76 nO2 0,25 3n k = x = 0,105 => (3n + – k).x = 0,21 0,25 (8) 44 16k 2, 76 k 3 0, 21 Thay n = vào ta có 10 k Vậy Z là C3H8O3 CH2OHCHOHCH2OH: Glixerol Xác định axit X, Y: Vì khối lượng trung bình K = 32.0,625 = 20, chắn có CH 4, khí còn lại là R’H Cho K qua dung dịch Br2 dư thu khí bay có số mol 5,376/22,4 = 0,24 mol Chất rắn R có chứa Na2CO3 đó phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng dư có phản ứng: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O 0,36 ← 0,36 nCH = 0,24 mol => axit tương ứng X là CH3COOH CaO, t0 CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4 0,24 ← 0,24 ← 0,24 ← 0,24 Chất còn lại: R’(COOH)t có muối R’(COONa)t (t=1 t = 2) R’(COONa)t + t.NaOH → t.Na2CO3 + R’H 0,12 → 0,12/t 16.0, 24 M R ' Ht Ta có: Khối lượng trung bình khí K = M R ' Ht 0, 24 0,12 t M R ' Ht t = => 0,25 0,12 t 20 = 20 +8.t; Vì mạch không phân nhánh nên t = t = t=1 => 0,25 0,25 = 28 => C2H4 => axit Y: CH2=CH- COOH (0,12 mol) M R ' Ht = 36 (loại) C2H3COONa + NaOH → C2H4 + Na2CO3 0,12 ← 0,12 ← 0,12 ← 0,12 (0,5đ) Trung hòa NaOH dư sau xà phòng hóa NaOH + HCl → NaCl + H2O 0,02 0,02 0,02 0,02 Vậy muối M gồm: CH3COONa (0,24 mol) C2H3COONa (0,12 mol) NaCl (0,12 mol) mM = b = 82.0,24 + 94.0,12 + 58,5.0,02 = 32,13 gam A là: C3H5(OCOCH3)2(OCOC2H3) nA = 0,12 mol => a = 230.0,12 = 27,6 gam 0,25 0,25 (9) Công thức cấu tạo A là: CH3COO CH2 CH3COO CH CH2=CH- COO -CH2 CH3COO CH2 CH2=CH- COO - CH CH3COO CH2 - Chú ý: Học sinh có thể làm theo cách khác, đúng, có lập luận chặt chẽ cho điểm tối đa http://ngocbinh.dayhoahoc.com (10)