Tính bazơ : NH3 có tính bazơ mạnh hơn PH3, do liên kết N-H phân cực mạnh hơn liên kết P-H, làm cho nguyên tử N trong phân tử NH3 giàu electron hơn, dễ dàng nhận proton hơn một nguyên nhâ[r]
(1)KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2012-2013 MÔN THI: HOÁ HỌC Thời gian làm bài: 120 phút (không kể thời gian phát đề) Ngày thi: 12/01/2013 Bài 1: (4 điểm) Viết phương trình phản ứng xảy cho các đơn chất As và Bi tác dụng với dung dịch HNO3 (giả thiết sản phẩm khử là khí NO) So sánh (có giải thích) tính tan nước, tính bazơ và tính khử hai hợp chất với hidro là amoniac (NH3) và photphin (PH3) Một giai đoạn quan trọng quá trình tổng hợp axit nitric là oxi hóa NH3 không khí, có mặt Pt xúc tác (a) Xác định nhiệt phản ứng phản ứng này, biết nhiệt hình thành các chất NH3 (k), NO (k) và H2O (k) – 46 kJ/mol; + 90 kJ/mol và - 242 kJ/mol (b) Trong công nghiệp, người ta đã sử dụng nhiệt độ và áp suất nào để quá trình này là tối ưu ?Tại ? Bài (2 điểm) Hòa tan hoàn toàn 26,4 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu dung dịch HNO3, thu 7,84 lít NO (đktc) và 800 ml dung dịch X Cho từ từ dung dịch HCl vào X đến không còn khí thoát ra, thì thu thêm 1,12 lít NO (đktc) 1) Xác định % khối lượng kim loại A 2) Tính số mol HNO3 đã tham gia phản ứng 3) Tính CM các chất X Bài (2 điểm) Thủy phân hoàn toàn 2,475 gam halogenua photpho người ta thu hỗn hợp axit (axit photpho với số oxi hóa tương ứng và axit không chứa oxi halogen) Để trung hòa hoàn toàn hỗn hợp này cần dùng 45 ml dung dịch NaOH 2M Xác định công thức halogenua đó Bài (2,0 điểm) 1.Chỉ dùng chất thị phenolphtalein, hãy phân biệt các dung dịch riêng biệt NaHSO4, Na2CO3, AlCl3, Fe(NO3)3, NaCl, Ca(NO3)2 Viết các phản ứng minh họa dạng ion thu gọn Cho các sơ đồ phản ứng sau: … + H2O a) X + O2 b) X + CuO c) X + H2S N2 + … + … … … + H2O … d) X + CO2 e) X + H2O + CO2 Tìm công thức khí X và hoàn thành các phương trình hoá học trên Bài (2 điểm) Hòa tan 4,8 gam kim loại M hòa tan 2,4 gam muối sunfua kim loại này, dung dịch HNO3 đặc nóng dư, thì thu lượng khí NO2 (sản phẩm khử nhất) 1) Viết các phương trình phản ứng xảy 2) Xác định kim loại M, công thức phân tử muối sunfua 3) Hấp thụ khí sinh hai phản ứng trên vào 300 ml dung dịch NaOH 1M, thêm vào đó ít phenolphtalein Hỏi dung dịch thu có màu gì? Tại sao? Bài (4 điểm) Dùng hình vẽ, mô tả thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm để xác định có mặt các nguyên tố C và H có glucozơ Hoàn thành các phản ứng đây Xác định sản phẩm chính phản ứng và dùng chế giải thích hình thành sản phẩm chính đó (a) CH3-CH=CH2 (propilen) + HCl 180o C (b) CH3-CH2-CH(OH)-CH3 (ancol s-butylic) H2SO4 , o ,t (c) C6H5CH3 + HNO3 H2SO4 Bài ( điểm) Tính pH dung dịch thu trộn lẫn 50,0 mL dung dịch NH4Cl 0,200 M với 75,0 mL dung dịch NaOH 0,100 M Biết Kb (NH3) = 1,8.10-5 Dung dịch A chứa CH3COOH 0,1M Biết Ka CH3COOH =1,75.10-5 a Tính axit và pH dung dịch A b Hoà tan 4,1(g) CH3COONa vào 500 ml dung dịch A, tính pH dung dịch thu Dung dịch A gồm các chất tan AlCl3, FeCl2 và CuCl2 (CM chất 0,1M) a Dung dịch A có pH < 7, = hay > 7? Giải thích ngắn gọn phương trình hoá học ? b Cho H2S lội chậm qua dung dịch A bão hoà thì thu kết tủa và dung dịch B Hãy cho biết thành phần các chất kết tủa và dung dịch B c Thêm dần NH3 vào dung dịch B dư Có tượng gì xảy ra? Viết các phương trình phản ứng ion để giải thích -Hết GV: Trần Quang Din (2) KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HSG LỚP 11 NĂM HỌC 2012-2013 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HOÁ HỌC HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM Bài 1 Phương trình phản ứng : (2 đ) 3As + 5HNO3 + 2H2O 3H3AsO4 + 5NO 1đ Bi + 4HNO3 Bi(NO3)3 + NO + 2H2O Tính tan : NH3 tan tốt PH3 nước, phân tử phân cực và có khả tạo liên kết hidro với nước H H H N H O H N H H H 0,25đ Tính bazơ : NH3 có tính bazơ mạnh PH3, liên kết N-H phân cực mạnh liên kết P-H, làm cho nguyên tử N phân tử NH3 giàu electron hơn, dễ dàng nhận proton (một nguyên nhân giải thích cho điều này là ion NH4+ bền PH4+) 0,25đ (a) Tính khử : PH3 có tính khử mạnh nhiều so với NH3, nguyên tử P là phi kim có độ âm điện nhỏ và phân tử PH3 kém bền NH3 0,25đ 4NH3 (k) + 5O2 (k) 4NO (k) + 6H2O (k) H 4H NO 6H H 2O 4H NH H (4 90 kJ) [6 (242 kJ )] [4 (46kJ ) 908kJ (b) Vì phản ứng là tỏa nhiệt, nên để tăng hiệu suất cần giảm nhiệt độ Tuy nhiên hạ nhiệt độ quá thấp làm giảm tốc độ phản ứng, nên thực tế phản ứng này tiến hành 850-900oC và có xúc tác Pt Vì phản ứng thuận là chiều làm tăng số phân tử khí, nên để tăng hiệu suất phản ứng cần giảm áp suất Tuy nhiên, điều kiện áp suất gây tăng giá thành công nghệ sản xuất, nên ta dùng áp suất thường (1 atm) Bài 2,0 đ 1) X + HCl NO => X còn muối Fe(NO3)2 7,84 1,12 nNO (1) 0,35(mol ) ; nNO (2) 0, 05(mol ) 22, 22, Sau cho HCl vào X thì thu dung dịch đó chứa: Cu2+ và Fe3+ Gọi x, y là số mol Fe và Cu Ta có: 56x+64y=26,4 x 0,3 3x+2y= 3(0,35+0,05) y 0,15 0,3.56 => % Fe= 100% 63, 64% ; %Cu = 100% - %Fe = 36,36% 26,4 2) Số mol HNO3 than gia phản ứng = 4nNO(1) = 0,35.4 = 1,4(mol) 3) Gọi a , b là số mol Fe(NO3)2 và Fe(NO3)3 X => a + b = 0,3 2a + 3b + 0,15 = 3.0,35 => a = 0,15 (mol); b = 0,15 (mol) => X có : 0,15 mol Fe(NO3)2; 0,15 (mol) Fe(NO3)3 và 0,15 mol Cu(NO3)2 0,75đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,5đ GV: Trần Quang Din (3) => CM các chất và bằng: 0,15 0,1875M 0,8 Bài Halogenua photpho có thể có công thức PX3 PX5 *Xét trường hợp PX3: 2,0 đ PTHH PX3 + 3H2O → H3PO3 + 3HX H3PO3 + 2NaOH → Na2HPO3 + 2H2O ( axit H3PO3 là axit hai lần axit) HX + NaOH → NaX + H2O 0,5đ số mol NaOH = 0,045 = 0,09 mol Để trung hòa hoàn toàn sản phẩm thủy phân mol PX3 cần mol NaOH; số mol PX3 = 1/5 số mol NaOH = 0,09/5 = 0,018 mol Khối lượng mol phân tử PX3 = 2,475/0,018 = 137,5 0,5đ Khối lượng mol cuả X = (137,5 – 31): = 35,5 X là Cl Công thức PCl3 *Xét trường hợp PX5: PX5 + 4H2O → H3PO4 + 5HX H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O 0,5đ HX + NaOH → NaX + H2O số mol NaOH = 0,045 = 0,09 mol Để trung hòa hoàn toàn sản phẩm thủy phân mol PX5 cần mol NaOH; số mol PX5 = 1/8 số mol NaOH = 0,09/8 = 0,01125 mol Khối lượng mol phân tử PX5 = 2,475/0,01125 = 220 0,5đ Khối lượng mol cuả X = (220 – 31): = 37,8 không ứng với halogen nào Bài Trích mẫu thử cho lần thí nghiệm: Cho phenolphtalein vào mẫu thử Mẫu thử có màu hồng là dung dịch 2,0đ Na2CO3, các mẫu thử còn lại không màu HCO3- + OHCO32- + H2O 0,25 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↑ 0,25 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 0,25 2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O 2Fe(OH)3↓+ 3CO2↑ Mẫu thử tạo kết tủa trắng là Ca(NO3)2 Ca2+ + CO32- CaCO3↓ 0,25 Mẫu thử không tạo tượng là NaCl Bài 2,0đ Qua sơ đồ a), b) X có chứa N và H, có thể có O Vì X là chất khí nên có thể là NH3 a) 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O ( có xúc tác Pt) b) 2NH3 + 3CuO N2 + 3Cu + 3H2O c) 2NH3 + H2S (NH4)2S NH3 + H2S NH4HS d) 2NH3 + CO2 (NH2)2CO + H2O e) NH3 + H2O + CO2 NH4HCO3 1.Phương trình phản ứng: M + 2mH+ + mNO3- Mm+ + mNO2 + mH2O (1) M2Sn + 4(m+n)H+ + (2m+6n)NO3- 2Mm+ + nSO42- + (2m+6n)NO2 + 2(m+n)H2O (2) Vì số mol NO2 hai trường hợp là nên ta có: 4,8 2,4 m ( m 6n ) M 2M 32n GV: Trần Quang Din 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5đ (4) 64mn M 6n 2m , nghiệm thích hợp là n = 1, m = và M = 64 n , m 1,2,3 Vậy M là Cu và công thức muối là Cu2S 4,8 n Cu 0,075mol 64 Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O n NO2 0,075 0,3mol n NaOH đã xảy vừa đủ phản ứng: 2NO2 + 2NaOH NaNO3 + NaNO2 + H2O Dung dịch thu có màu hồng NO2- tạo môi trường bazơ: Bài 4,0đ NO2- + H2O ⇌ HNO2 + OH1 (1đ) Thí nghiệm xác định có mặt các nguyên tố C và H có glucozơ : 0,5đ 0,5đ 0,5đ 1đ (3đ) Phản ứng và chế phản ứng: (a) Phản ứng : CH CH CH (s¶n phÈm chÝnh) Cl CH CH CH Cl CH CH CH + HCl 0,5đ Cơ chế (cộng AE) : CH CH CH CH CH CH H+ CH CH (X) Cl - CH CH CH Cl CH (Y) Sản phẩm chính hình thành theo hướng tạo cacbocation trung gian bền vững Dễ thấy cacbocation (X) bền (Y) (do điện tích giải tỏa nhiều hơn, 0,5đ với 6Hα), nên sản phẩm chính là isopropyl clorua (b) CH CH CH CH OH H 2SO CH CH CH CH + H 2O (s¶n phÈm chÝnh) CH CH CH CH + H 2O Cơ chế (tách E1) : CH CH CH CH OH H+ 0,5đ CH CH CH CH (X) CH CH CH CH -H2O + OH CH CH CH CH (Y) Sản phẩm chính hình thành theo hướng tạo sản phẩm bền Ở đây, (X) bền (Y) có số nguyên tử Hα tham gia liên hợp, làm bền hóa liên kết π 0,5đ nhiều GV: Trần Quang Din (5) (c) CH3 NO2 + H2O CH3 + HONO2 H2SO4 CH3 + H2O 0,5đ NO2 Cơ chế (thế SE2Ar) : HONO2 + H2SO4 HSO4- + H2O + +NO2 CH3 CH3 CH3 H NO2 CH3 + NO2 NO2 + -H CH3 CH3 + NO2 -H+ H NO2 NO2 Phản ứng dịnh hướng vào vị trí meta-, mật độ electron vị trí này phân tử toluen giàu các vị trí ortho-, para- Đồng thời phản ứng vào vị trí 0,5đ này tạo giải tỏa điện tích tốt phức π Bài 4,0đ (1đ) C oNH 4Cl 0,050L 0,200mol.L1 0,075L 0,100mol.L1 0,08M ; C oNaOH 0,06M 0,125L 0,125L NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 + H2O 0,08 0,06 0,06 0,06 0,06 0,02 0,06 Xét cân : 0,25đ 0,25đ NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH0,06 0,02 x x x 0,06–x 0,02+x x Kb [ NH 4 ][OH ] (0,02 x ) x 0,06 5,4.10 5 M 1,8.10 5 , gần đúng x 1,8.10 5 0,02 [ NH ] 0,06 x 0,5đ pH 14 [ lg(5,4.10 5 )] 9,73 2.(1đ) a Ta có công thức K , thay số vào ta có C tan 1,75 10 5 = 1,32.10-2 0,1 Vậy H+ = .Ctan = 1,32.10-2.0,1 = 1,32.10-3M pH 2,88 4,1 b Ta có CM CH3COONa = = 0,1M 82 0,5 CH3COONa CH3COO- + Na+ 0,1M 0,1M CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ bđ 0,1M 0,1M ph li x M xM xM cb 0,1 - x 0,1+x x GV: Trần Quang Din 0,25đ 0,25đ 0,25đ (6) CH COO H = 0,1 x x 1,75.10 Ta có PT: Ka = CH 3COOH 0,1 x 5 x 1,75.10-5 (M) pH 4,76 (học sinh có thể dùng CT tính pH dung dịch đệm để suy cho điểm tối đa) 0,25đ (2đ) a Dung dịch A có pH < Do có các phương trình thuỷ phân 0,25đ Al3+ + H2O ⇄ Al(OH)2+ + H+ Fe2+ + H2O ⇄ Fe(OH)+ + H+ Cu2+ + H2O ⇄ Cu(OH)+ + H+ b Kết tủa là CuS, dung dịch B gồm AlCl3, FeCl2, HCl, H2S c Xuất kết tủa keo trắng và kết tủa đen NH3 + H+ NH 4 Al3+ + NH3 + 3H2O Al(OH)3 + NH 4 H2S + 2NH3 2NH 4 + S2 Fe2+ + S2 FeS Lưu ý: Thí sinh có thể giải nhiều cách, đúng điểm tối đa GV: Trần Quang Din 0,5đ 0,25đ 1đ (7)