- Giải thích: Gang, thép là hợp kim của Fe và cacbon, trong không khí ẩm có CO2; O2....tạo một lớp chất điện ly phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất hiện vô số cặp pin điện hóa với Fe là c[r]
(1)Sở giáo dục đào tạo Thanh Hóa ĐỀ CHÍNH THỨC Số báo danh …………………… Kỳ Thi HSG cấp tỉnh Năm học: 2012-2013 Môn thi: HÓA HỌC Lớp 12 -THPT Ngày thi: 15/03/2013 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Đề thi này có 10 câu, gồm 02 trang Câu 1: (2,0 điểm) a Cho các HX: HF, HCl, HBr, HI So sánh tính axít các dung dịch HX, giải thích Các HX nào có thể điều chế theo phương pháp sunfat Viết phương trình hóa học, giải thích b Nguyên tử nguyên tố X có tổng số hạt electron, nơtron, proton là 92 Trong đó, số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện là 24 Viết cấu hình electron X và các ion đơn nguyên tử tương ứng X Giải thích ion X2+ có khả tạo phức với NH3 Viết công thức ion phức X2+ với NH3 c Giải thích có CO32- mà không có CO42-, đó lại có SO32-, SO42- Câu 2: (2,0 điểm) a Răng người bảo vệ lớp men cứng dày khoảng 2mm Lớp men này có công thức Ca5(PO4)3OH và hình thành từ loại ion Viết phương trình hình thành men từ loại ion? Giải thích ảnh hưởng môi trường pH đến men Sử dụng kem đánh có chứa NaF hay SnF 2, ăn trầu tốt hay không tốt? Tại sao? b Trộn 300 gam dung dịch Ba(OH)2 1,254% với 500ml dung dịch chứa axit H3PO4 0,04M và H2SO4 0,02M Tính khối lượng các muối thu sau phản ứng Câu 3: (2,0 điểm) Hoàn thành các chuyển hóa sau: t KMnO4 A +… FeCl2 + KMnO4 +H2SO4 loãng > B +… t FeS + O2 C’ +… FeS2 + dung dịch HCl (điều kiện thích hợp) > D +… Na3N + H2O > E + … Cho các chất A, B, C’, D, E tác dụng cặp với Viết phương trình hóa học xảy Câu 4: (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M hóa trị Chia 38,6 gam X thành phần Phần cho tan hoàn toàn dung dịch HNO3 loãng dư thu các sản phẩm khử có NO, N2O (hỗn hợp Y) với tổng thể tích 6,72 lít, tỉ khối Y so với H là 17,8 Phần cho vào dung dịch kiềm sau thời gian thấy lượng H2 thoát vượt quá 6,72 lít Biết các khí đo điều kiện tiêu chuẩn a Xác định tên kim loại M và % khối lượng kim loại X b Tính khối lượng HNO3 đã phản ứng Câu 5: (2,0 điểm) a Muối kép KCr(SO4)2.12H2O tan nước Hãy viết phương trình điện ly muối này và cho biết màu dung dịch ion nào gây b Nước cứng là gì? Nêu nguyên tắc làm mềm nước cứng Giới thiệu phương pháp đơn giản làm mềm nước cứng tạm thời và hoá chất thông dụng làm mềm nước cứng vĩnh cửu Viết phương trình hoá học (2) c Giải thích phá hủy gang, thép môi trường không khí ẩm Đây là tượng ăn mòn gì? Câu 6: (2,0 điểm) a Khi đốt cháy hoàn toàn lượng polime (X), tạo từ phản ứng đồng trùng hợp propilen với acrilonitrin lượng oxi vừa đủ thấy tạo thành hỗn hợp khí, nhiệt độ và áp suất xác định chứa 57,143% CO2 thể tích Viết phương trình hoá học và xác định tỉ lệ mol loại mắt xích polime X b Giải thích clo hóa metan có tác dụng ánh sáng, theo tỉ lệ mol 1:1 sản phẩm có butan Câu 7: (2,0 điểm) Đun nóng 0,1 mol este đơn chức X với 30 ml dung dịch 20% (d = 1,2 g/ml) hiđroxit kim loại kiềm M Sau kết thúc phản ứng, dung dịch đem cô cạn cho chất rắn A và 3,2 gam ancol B Đốt cháy hoàn toàn chất rắn A 9,54 gam muối cacbonat; 8,26 gam hỗn hợp gồm CO và nước Biết rằng, nung A NaOH đặc có CaO thu hiđrocacbon Z, đem đốt cháy Z cho số mol nước lớn số mol CO2 a Xác định kim loại M, tìm công thức cấu tạo X b Cho hỗn hợp M gồm 0,02 mol este X và 0,01 mol este Y (C4H6O2) tác dụng vừa đủ với dung dịch KOH Sau phản ứng thu dung dịch đó chứa 3,38 gam muối và 0,64 gam ancol B Xác định công thức cấu tạo Y Câu 8: (2,0 điểm) a Khi thủy phân không hoàn toàn peptit A có khối lượng mol phân tử 293 gam, thu các peptit đó có peptit B và C Biết 0,472 gam peptit B phản ứng vừa đủ với 18,0 ml dung dịch HCl 0,222 M và 0,666 gam peptit C phản ứng vừa đủ với 14,7 ml dung dịch NaOH 1,6% (khối lượng riêng là 1,022 g/ml) Khi thủy phân hoàn toàn A thu hỗn hợp amino axit là glyxin, alanin và phenylalanin Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A b Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp ankan A, B kém k nguyên tử cacbon b gam khí CO2 Tìm khoảng xác định số nguyên tử cacbon phân tử ankan chứa ít nguyên tử cacbon theo a, b, k Tìm công thức phân tử A, B a = 2,72 gam; b = 8,36 gam; k =2 Câu 9: (2,0 điểm): Tiến hành điện phân dung dịch X gồm HCl 0,01M; CuCl2 0,1M; NaCl 0,1M với điện cực trơ, màng ngăn xốp Bỏ qua thủy phân Cu2+ a Vẽ đồ thị biểu diễn biến thiên pH dung dịch X theo quá trình điện phân, giải thích b Tính pH dung dịch sau phản ứng, catot thu 0,224 lít khí thoát Coi thể tích dung dịch X không đổi luôn 1,0 lít Khí đo điều kiện tiêu chuẩn Câu 10: (2,0 điểm) a Trong công nghiệp, để điều chế CH3COOH người ta chưng gỗ điều kiện không có không khí 400-5000C, hỗn hợp lỏng gồm: H2O, CH3COOH, CH3OH, CH3COCH3 và hắc ín Thực tế người ta đã dùng cách nào để thu CH3COOH? b Vẽ sơ đồ điều chế khí clo phòng thí nghiệm từ MnO và dung dịch HCl đặc Nêu tên, vai trò chất phương trình điều chế clo, tên dụng cụ sơ đồ Viết các phương trình hóa học xảy chủ yếu theo sơ đồ đã vẽ -HẾT -Chú ý: Học sinh không sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Cho: Fe = 56; Al =27; P =31; C=12; H=1; O =16; N=14; S =32; Ba =137; Na =23; K = 39; Cl =35,5; Cr = 52; Mn = 55; (3) SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH Năm học: 2012-2013 Môn thi: HOÁ HỌC Lớp 12-THPT Ngày thi: 15/03/2013 Hướng dẫn này gồm 06 trang Câu Ý Nội dung - So sánh tính axit: HF < HCl < HBr < HI => Mặc dù độ âm điện F > Cl > Br > I bán kình nguyên tử F < Cl < Br < I => Liên kết hiđro dung dịch HX bền dần từ HI đến HF => Liên kết H-X bị phân li tạo H+ tan vào nước nhiều dần từ HF đến HI - Chỉ có HCl, HF có thể điều chế theo phương pháp sunfat: a Điểm 0,5 đ 250 C NaCl + H2SO4 đ NaHSO4 + HCl 400 C Hoặc 2NaCl + H2SO4 đ Na2SO4 + 2HCl t0 CaF2 + H2SO4 đ CaSO4 + 2HF ( với NaF, KF ) - HBr, HI không thể điều chế theo phương pháp sunfat là HBr, HI có tính khử mạnh, tác dụng với H2SO4 đ * Gọi số tổng số hạt p; n; e tương ứng X là Z; N; E 2Z+N=92 63 2Z-N=24 => E=Z=29; N=34 => Là đồng vị 29 Cu b c a b 0,5 đ 0,25đ Cấu hình e: Cu [Ar]3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s1; Cu+:[Ar]3d10; Cu2+:[Ar]3d9 * Cu2+ có khả tạo phức với NH3: - có nhiều obitan hóa trị, đó có obitan trống => Cu2+ có khả tạo liên kết cho-nhận với cặp e NH3 0,25 đ => Công thức phức [Cu(NH3)4]2+ - Trong CO32- nguyên tử C không còn electron chưa tạo liên kết nên không thể tạo liên 0,25đ kết thêm với nguyên tử oxi thứ - Trong SO32- nguyên tử S còn cặp electron chưa tạo liên kết nên có thể tạo liên kết thêm với nguyên tử oxi thứ 0,25đ Phương trình: 5Ca2+ + 3PO43- + OHCa5(PO4)3OH (*) - Khi ăn, thức ăn còn lưu lại trên có các axit axetic…nên có phương trình: H+ + OH- > H2O 0,25 đ => làm hỏng mem - Khi đánh có NaF, SnF2 bổ sung F- cho cân bằng: 5Ca2+ + 3PO43- + F- > Ca5(PO4)3F => Hợp chất Ca5(PO4)3F thay phần Ca5(PO4)3OH bị phá hủy - Ăn trầu có Ca(OH)2 nêu ăn có OH- Ca(OH)2 tạo làm cho cân (*) chuyển dịch chiều thuận nên men không bị và 0,25đ OH ¿2 300 , 254 = 0,022 mol; n H PO = 0,5 0,04 = 0,02 mol; Ba ¿ = 100 171 n¿ n H SO = 0,5 0,02 = 0,01 mol - Đầu tiên: Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4 + 2H2O 0,022 0,01 mol 0,01 0,01 0,01 mol Còn 0,012 mol - Sau đó Ba(OH)2 + 2H3PO4 Ba(H2PO4)2 + 2H2O 0,012 0,02 mol 0,01 0,02 0,01 mol Còn 0,002 4 0,5đ 0,25đ (4) - Sau đó Ba(OH)2 + Ba(H2PO4)2 2BaHPO4 + 2H2O 0,002 0,01 mol 0,002 0,002 0,004 mol Còn 0,008 => Khối lượng BaSO4 : 0,01 233 = 2,33 gam => Khối lượng Ba(H2PO4)2: 331 0,008 = 2,648 gam => Khối lượng BaHPO4: 0,004 233 = 0,932 gam 0,25đ 0,5đ t0 1) 2KMnO4 K2MnO4 + O2 + MnO2 => A là O2 2) 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24 H2SO4 loãng →10 Cl2+ 5Fe2(SO4)3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24 H2O => B là Cl2 t0 3) 4FeS + O2 4SO2 + 2Fe2O3 => C là SO2 4) FeS2 + 2HCl > H2S +FeCl2 + S => D là H2S 5) Na3N + 3H2O > NH3 + 3NaOH => E là NH3 Cho các khí O2, Cl2, SO2, H2S, NH3 tác dụng với cặp ta có: O2 Cl2 không không O2 không không Cl2 SO2 có có H2S có có NH3 có có Các phương trình hóa học(*) 2SO2 + O2 ⃗ V O5 ,t 2SO3 SO2 có có không không không có không 2S + 2H2O 2H2S + O2 thiếu t 2H2S + 3O2 dư 2SO2 + 2H2O t0 Cl2 + SO2 SO2Cl2 t0 H2S có có có Cl2 + H2S 2HCl + S t0 3Cl2(dư) + 2NH3 N2 + 6HCl t0 3Cl2(thiếu) + 8NH3 N2 + 6NH4Cl 2H2S + SO2 > 3S + 2H2O t0 3O2 + 4NH3 2N2 + 6H2O 1,0 đ NH3 có có không không không (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) t cao , Pt a 5O2 + 4NH3 4NO + 6H2O (10) t cao , Pt 7O2(dư) + 4NH3 4NO2 + 6H2O (11) Chú ý: (*) viết 10 phương trình trở lên cho điểm tối đa Do HNO3 dư nên Fe tạo muối Fe3+=> Coi Fe và M có công thức chung M => nY = 0,3 mol => Khối lượng trung bình Y: 35,6 g/mol Hỗn hợp Y là 0,3 mol; a là số mol NO => 30a + (0,3-a)44 = 35,6 => a= 0,18 mol => Tỉ lệ mol NO/N2O = 3/2 => Phương trình hóa học phần 1: t0 25 M + 96HNO3 25 M (NO3)3 + 9NO + N2O + 48H2O (1) ,18 25 =¿ 0,5 mol => n M = X tác dụng với kiềm có khí thoát nên M phản ứng => Phương trình hóa học phần 2: M + 3H2O + OH- [M(OH)4]- + 3/2H2 (2) >2 0,3/3=0,2 >0,3 mol 1,0 đ 0,25 đ 0,25 đ (5) b a b c => 0,5 > nM > 0,2 mol - Gọi x là số mol M => số mol Fe: 0,5 -x mol 56 x − 8,7 => Mx + (0,5-x)56 = 19,3 => M = với 0,2 < x < 0,5 x 8,7 8,7 => x= => 0,2 < < 0,5 => 12,5 < M < 38,6 => Chỉ có Al 56 − M 56 − M => x= 0,3 mol 0,3 27 100 %=41 , 97 % ; %mFe = 58,03% Vậy %mAl = 19 ,3 Theo (1) nHNO =96 0,18/9 = 1,92 mol => Khối lượng HNO3 phản ứng = 63 1,92 = 120,96 gam KCr(SO4)2.12H2O K+ + Cr3+ + 2SO42- + 12H2O Ion Cr3+ gây màu cho dung dịch - Nước cứng là nước chứa nhiều ion Ca2+, Mg2+ - Nguyên tắc làm mềm nước cứng: làm giảm hàm lượng Ca2+, Mg2+ thành phần nước cứng - Phương pháp đơn giản làm nước cứng tạm thời là đun nóng nước cứng - hóa chất thông dụng làm mềm nước cứng vĩnh cửu là: Na2CO3 và Na3PO4 => Các phương trình: 2+ 2+ 2+ M(HCO3)2 ⃗ t MCO3 + CO2 + H2O ( M là Ca , Mg ) M2+ + CO32- MCO3 3M2+ + 2PO43- M3(PO4)2 0,25đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ - Gang, thép bị phá hủy môi trường không khí là tượng ăn mòn điện hóa - Giải thích: Gang, thép là hợp kim Fe và cacbon, không khí ẩm có CO2; O2 tạo lớp chất điện ly phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất vô số cặp pin điện hóa với Fe là cực âm, cacbon là cực dương - Cực âm: Fe Fe2+ + 2e - Cực dương: O2 + 2H2O + 4e 4OH=> Fe2+ vào dung dịch điện ly tiếp tục bị oxi hóa: Fe2+ Fe3+ + 1e Nên thành phần thép gỉ chủ yếu là: Fe2O3.nH2O Công thức đồng trùng hợp monome: t , xt,p a b xCH3-CH=CH2 + yCH2=CH-CN [ (CH2-CH(CH3))x-(CH2-CH (CN))y ]Ta có phương trình phản ứng cháy: t C3x+yH6x+3yNy + (9x/2 + 15y/4) O2 (3x+y)CO2 + (3x+3y/2)H2O + y/2 N2 0,25đ 0,25đ 3x y x 100% 57,143% 0,5 đ y Theo định luật Avogađro, ta có: x y Propilen / acrilonitrin =1/3 as CH4 + Cl2 CH3Cl + H2O Khơi mào: Cl2 > 2Cl* Phát triển mạch: Cl* + CH4 > CH3* + HCl CH3* + Cl2 > CH3Cl + Cl* Tắt mạch: CH3* + Cl* > CH3Cl Cl* + Cl* > Cl2 CH3* + CH3* > C2H6 ( sản phẩm phụ) 0,5đ Tiếp tục Cl* + C2H6 > C2H5* + HCl C2H5* + Cl2 > C2H5Cl + Cl* Tắt mạch: C2H5* + Cl* > C2H5Cl (6) Cl* + Cl* > Cl2 C2H5* + C2H5* > C4H10 0,5đ a - Gọi công thức este là RCOOR’ cho tác dụng với MOH RCOOR’ + MOH → RCOOM + R’OH (1) - Nung A NaOH đặc có CaO 2RCOOM + 2NaOH → 2R-H + M2CO3 + Na2CO3 => Đốt cháy R-H cho số mol nước lớn số mol CO2 Vậy X có công thức: CnH2n+1COOR’ - Đốt cháy A có các phương trình : 2CnH2n+1COOM + (3n+1)O2 → (2n+1)CO2 + (2n+1)H2O + M2CO3 (2) Nếu dư MOH thì có thêm phản ứng : 2MOH + CO2 → M2CO3 + H2O (3) Ta có: mMOH = 30.1,2.20% = 7,2 gam Dù có phản ứng (3) hay không thì toàn MOH đã chuyển hóa thành 9,54 gam M2CO3 theo sơ đồ : 7,2 ,54 2MOH → M2CO3 => = → M = 23 Vậy M là: Na M +60 2( M +17) 3,2 Mặt khác, có R’ + 17 = = 32 → R’ = 15 => R’ là CH3 Vậy ancol B là CH3OH 0,1 => nNaOH ban đầu = 7,2 / 40 = 0,18 mol => nNaOH (3) = 0,18 – 0,1 = 0,08 mol Theo (3) => nCO (3) = n H O (3) = 0,04 mol Vậy cháy 0,1 mol RCOONa 0,08 mol NaOH và O2 đã tạo lượng CO2 và H2O là: (2 n+1) (2 n+1) [0,1 - 0,04].44 + [0,1 + 0,04].18 = 8,26 2 => n = 1.Vậy CTCT X là CH3COOCH3 0,25đ 0,5đ 0,5đ b CH3COOCH3 + KOH → CH3COOK + CH3OH 0,02 0,02 0,02 0,02 mol => mancol B = 0,02 32 = 0,64 gam => este Y tác dụng với dd KOH không tạo ancol mmuối tạo từ Y = 3,38 - mmuối tạo từ X = 3,38 – 1,96 = 1,42 gam (*) Theo định luật bảo toàn khối lượng có : meste Y + mKOH pứ với Y = 0,01.86 + 56.0,01 = 1,42 gam (**) Từ (*) và (**) suy este Y tác dụng với KOH tạo sản phẩm hay Y là este vòng dạng : Công thức cấu tạo Y là : CH3 CH CH2 C 0,25 đ O O 0,5 đ a - Gọi M là khối lượng phân tử các aminoaxit: MA = MAla + MGly + Mphe – 2.18 => A là tripepit tạo nên từ aminoaxit Gly (M = 75), Ala (M = 89) và Phe (M= 165) - Khi thủy phân không hoàn toàn A thu peptit B và peptit C * Nếu B aminoaxit: số mol B = số mol HCl = 0,018 0,2225 = 0,004 mol ; MB = 0,472/0,004 = upload.123doc.net gam/mol => không có kết => Loại => B là đipeptit => MB = 0,472/0,002 = 236 gam/mol 0,25 đ (7) * Nếu C aminoaxit: 14 , ×1 022 ×1,6 =0 , 006 mol => MC = 0,666/0,006 = 111 => nC = nNaOH = 100 ×40 gam/mol => không có kết => Loại => C là đipeptit => Mc = 0,666/0,003 = 222 gam/mol => B: Ala-Phe Phe-Ala vì 165 + 89 – 18 = 236 => C: Gly-Phe Phe-Gly vì 165 + 75 – 18 = 222 => CTCT A là: Ala-Phe-Gly: H2NCH(CH3)CO-NHCH(CH2-C6H5)CO-NHCH2COOH Gly-Phe-Ala: H2NCH2CO-NHCH(CH2-C6H5)CO-HNCH(CH3)COOH 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ - Đặt công thức A, B là CnH2n+2 ; CmH2m+2 ( m > n >0) => m = n + k => Công thức trung bình: Theo phương trình: C n H 2n 2 1,0 b a 14n C n H 2n 2 3n + ( ) O2 → 0,25 đ ( n + ) H2O n CO2 + n an 14n mol mol 0,25 đ an b b n CO2 14n 44 => n = 22a 7b => b => n < n < m <=> n < n < n + k => n < 22a 7b < n + k b k(22a 7b) b 22a 7b => < n < 22a 7b 0,25 đ Vậy: a = 2,72 gam; b = 8,36 gam; k =2 => 4,3 < n < 6,3 => n =5 n = => n =5 => A, B là: C5H12 và C7H16 => n =6 => A, B là: C6H14 và C8H18 0,25 đ 0,25 đ + a + 2+ - - Trong dung dịch X có các ion điện ly: H , Na , Cu , Cl , OH - Khi chưa điện ly thì HCl gây pH cho dung dịch => pH = -lg(0,02) = - Thứ tự điện phân dung dịch: + Tại catot (-): Cu2+ > H+ Cu2+ + 2e Cu0 2H+ + 2e H2 + Tại anot (+): Cl- > OH2Cl- 2e + Cl2 2OH- H2O + ½ O2 + 2e => Phương trình điện phân: Ban đầu CuCl2 ⃗ đp Cu + Cl2 (1) Sau (1): 2HCl ⃗ đp H2 + Cl2 (2) Sau (2): 2NaCl + H2O ⃗ đpdd , mn H2 + Cl2 + 2NaOH (3) Sau (3) môi trường bazơ: H2O ⃗ (4) đp ,OH − H2 + 1/2O2 (1) vừa hết pH =2 (2) xảy pH tăng dần đến HCl vừa hết, dung dịch đó có môi trường trung tính pH =7 (3) Xảy làm pH tăng dần: pH > và (3) vừa xong pH = 14 + lg(0,1) =13 0,25đ 0,25đ (8) 0,25đ pH 13 12 0,5 đ CuCl2 HCl NaCl H2O Quá trình điện phân Theo b 10 a 2HCl ⃗ đp H2 + Cl2 (2) 0,01 0,005 mol ⃗ 2NaCl + H2O H2 + Cl2 đpdd , mn (0,01-0,005) => pH = 14+lg(0,01) = 12 - Thêm vôi để biến CH3COOH thành Ca(CH3COO)2 - Cô cạn và thêm H2SO4 và chưng cất CH3COOH sinh + 2NaOH (3) 0,01 mol 0,25đ 0,25 đ 0,5 đ b - Các phương trình xảy chủ yếu: t0 MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O (*) H2SO4đặc + nH2O > H2SO4 nH2O 2NaOH + Cl2 > NaCl + NaClO + H2O - Trong phương trình (*) MnO2 (mangan đioxit) là chất oxi hoá dd HCl là axit clohiđric là chất khử, môi trường - Gồm các dụng cụ: bình cầu, phiểu, bình hình trụ, bình tam giác, ống dẫn Chú ý: Học sinh làm cách khác đúng cho điểm tối đa 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ (9)