Y hoÆc Z khi t¸c dông víi CuOH 2 trong ®iÒu kiÖn thÝch hîp t¹o ra hợp chất khác nhau nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu.. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z.[r]
(1)TuyÓn chän häc sinh giái thµnh phè-líp 12 N¨m häc 20 -20 M«n thi: Hãa häc Thêi gian lµm bµi: 90 phót C©u I (5®) I- 1/ ( 1,5 điểm) Cho từ từ dung dịch chứa x mol Ba(NO 3)2 vào dung dịch chứa y mol K2CO3 thu đợc dung dịch A và kết tủa B Trong dung dịch A chứa ion nào, bao nhiêu mol (tính theo x và y)? Hãy đánh giá pH cña dung dÞch I 2/ ( điểm) Có dung dịch NH3 nồng độ 1,5 mol/lít Tính nồng độ cân ion H + dung dịch trªn Cho biÕt h»ng sè ph©n li baz¬ cña NH3 lµ 1,7.10 -5; KH2O = 1.10 – 14 I 3/ 2,5 điểm Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H2SO4 loãng đun nóng nhẹ tới phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO §Ó ph¶n øng hoµn toµn víi c¸c chÊt dung dÞch A cÇn 12 gam NaOH T×m sè mol c¸c chÊt cã dung dÞch A vµ m C©u II (5 ®iÓm) II 1/ (2,5điểm) Hoà tan hoàn toàn 0,31 gam hỗn hợp Al và Zn cần vừa đủ 0,175 lít dung dịch HNO có pH = Sau phản ứng thu đợc dung dịch X chứa muối và không thấy có khí thoát a) ViÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng x¶y vµ tÝnh khèi lîng mçi kim lo¹i hçn hîp ®Çu b) DÉn tõ tõ khÝ NH3 vµo dung dÞch X ViÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng x¶y vµ tÝnh thÓ tÝch NH (ë đktc) cần dùng để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ Các phản ứng xảy hoàn toàn II 2/ 2,5 ®iÓm Hoà tan hoàn toàn FeS2 dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát 7,33 lít chất khÝ cã khèi lîng riªng lµ 1,881g/l (®o ë 250C vµ 1atm) Trong dung dÞch X, khèi lîng H2SO4 b»ng khèi lîng HNO3 Tính nồng độ phần trăm dung dịch HNO3 đã dùng ban đầu C©u III(4 ®): III 1/(2,25®) Hoµn thµnh c¸c ph¬ng tr×nh ho¸ häc: a) (CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + H2SO4 (CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + + b) C6H5CH2OH + KMnO4 C6H5COOK + MnO2 + + c) OH + K2Cr2O7 + H2SO4 OH HOOC- (CH2) - COOH + Cr2(SO4)3 + + III- 2/ (1,75 ®iÓm) Hîp chÊt Q cã c«ng thøc ph©n tö C7H6O3 Khi Q t¸c dông víi lîng d NaOH t¹o chÊt Q1 cã c«ng thøc ph©n tö C7H4Na2O3 , cßn Q t¸c dông víi NaHCO d t¹o chÊt Q2 cã c«ng thøc ph©n tö C7H5NaO3 Khi Q phản ứng với metanol (có mặt axit sunfuric làm xúc tác), thu đợc chất Q3 có công thức phân tử C8H8O3 ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña Q vµ viÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng trªn C©u IV(6 ®): IV-1/(3®) Ba chÊt h÷u c¬ X, Y, Z cã cÊu t¹o m¹ch hë vµ kh«ng ph©n nh¸nh, ph©n tö chØ cã mét lo¹i nhãm chức và chúng thuộc các dãy đồng đẳng khác nhau, phân tử khối nhỏ 150 Trong các hợp chất trên, phần tr¨m khèi lîng cacbon, hi®ro t¬ng øng b»ng 54,545% vµ 9,1 %, cßn l¹i lµ oxi Dung dÞch X t¸c dông víi Ag 2O ( hoÆc AgNO3 ) dung dÞch NH3 t¹o kÕt tña Y, Z kh«ng cã ph¶n øng nµy Y t¸c dông víi natri vµ víi NaOH; Z t¸c dông víi natri nhng kh«ng t¸c dông víi dung dÞch NaOH Y hoÆc Z t¸c dông víi Cu(OH)2 ®iÒu kiÖn thích hợp tạo hợp chất khác nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu Xác định công thức cấu tạo X, Y, Z Viết các phơng trình hoá học để minh hoạ IV-2/(3đ) Đun hỗn hợp rợu A với axit B (đều là chất có cấu tạo mạch hở, không phân nhánh) thu đợc este X Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu đợc 1,344 lít khí CO2 (đktc) và 0,72 gam nớc Lợng oxi cần dùng là 1,344 lít (®ktc) a) T×m c«ng thøc ph©n tö cña X, biÕt tØ khèi h¬i cña X so víi kh«ng khÝ nhá h¬n b) Xác định công thức cấu tạo A, B, X biết A, B và X có mối quan hệ qua sơ đồ sau: CxHy → Q → A → M → B → X -HÕt (2) TuyÓn chän häc sinh giái thµnh phè-líp 12 N¨m häc 20 -20 M«n thi: Hãa häc Thêi gian lµm bµi: 90 phót Híng dÉn chÊm m«n: Hãa häc C©u I (5®) I- 1/ ( 1,5 điểm) Cho từ từ dung dịch chứa x mol Ba(NO3)2 vào dung dịch chứa y mol K2CO3 thu đợc dung dịch A và kết tủa B Trong dung dịch A chứa ion nào, bao nhiêu mol (tính theo x và y)? Hãy đánh giá pH dung dÞch C©u Gi¶i Thang ®iÓm Ba(NO3)2 Ba2+ + 2NO3K2 CO3 2K+ + CO320,5® + 2 Ba + CO3 BaCO3 + 2+ NÕu x< y : [K ] = 2y mol; [NO3 ] = 2x mol ; [CO3 ] d = (y - x) mol đó dung dịch có các phản ứng thuỷ phân CO32- + H2O HCO3- + OH I-1 H2O H+ + OH [OH-] > [H+] m«i trêng baz¬, pH >7 0,5® + NÕu x = y: [K+] = 2y mol; [NO3-] = 2x mol Dung dÞch cã pH = + NÕu x > y : [K+] = 2y mol; [NO3-] = 2x mol ; [Ba2+] = (x – y) mol Dung dÞch cã pH = 0,5® I 2/ ( điểm) Có dung dịch NH3 nồng độ 1,5 mol/lít Tính nồng độ cân ion H + dung dịch trên Cho biÕt h»ng sè ph©n li baz¬ cña NH3 lµ 1,7.10 -5; KH2O = 1.10 – 14 C©u Gi¶i Thang ®iÓm + NH3 + H2O NH4 + OH Nồng độ ban đầu 1,5 Nồng độ cân 1,5 – x x x I-2 1® Ta cã [ NH4+] [ OH –] / [NH3] = 1,7.10 -5 hay x2 / (1,5 – x) = 1,7 10 - – – – Gi¶i x = 10 [ OH ] = 10 [ H +] = K H2O / [OH –] = 10 -14 / 10 -3 = 10 -12 I 3/ 2,5 ®iÓm Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO 3, khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H 2SO4 loãng đun nóng nhẹ tới phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO Để phản ứng hoàn toµn víi c¸c chÊt dung dÞch A cÇn 12 gam NaOH T×m sè mol c¸c chÊt cã dung dÞch A vµ m (3) C©u Gi¶i Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag (1) Sè mol AgNO3 = 0,06 sè mol Ag = sè mol NO3- = 0,06 khèi lîng Ag = 6,48g Sè mol Cu (p/ø 1) = sè mol Cu2+ = 0,03 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + 4H2O (2) 3Ag + 4H+ + NO3- 3Ag+ + NO + 2H2O (3) V× lîng bét kim lo¹i lµ 8,8g 6,48g sau c¸c ph¶n øng trªn cßn d Cu, v× cßn d Cu nªn chØ cã p/ø (2) kh«ng x¶y p/ø (3) I-3 Sè mol Cu ( p/ø 2) = sè mol Cu2+ ( p/ø 2) = 0,06.3/2 = 0,09 Sè mol NaOH = 0,3 Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 (4) Sè mol OH- (p/ø 4) = lÇn sè mol Cu2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24 Số mol OH- còn lại để phản ứng trung hoà H+ + OH- H2O là 0,3 - 0,24 = 0,06 Sè mol H+ = 0,06 Trong dung dÞch A chøa 0,03 mol H2SO4 vµ 0,12 mol CuSO4 m = 0,12.64 + (8,8 – 6,48) = 10 gam Thang ®iÓm 0,5® 1® 1® C©u II (5 ®iÓm) II 1/ (2,5 điểm) Hoà tan hoàn toàn 0,31 gam hỗn hợp Al và Zn cần vừa đủ 0,175 lít dung dịch HNO có pH = Sau phản ứng thu đợc dung dịch X chứa muối và không thấy có khí thoát a) ViÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng x¶y vµ tÝnh khèi lîng mçi kim lo¹i hçn hîp ®Çu b) DÉn tõ tõ khÝ NH3 vµo dung dÞch X ViÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng x¶y vµ tÝnh thÓ tÝch NH (ë đktc) cần dùng để thu đợc lợng kết tủa lớn nhất, nhỏ Các phản ứng xảy hoàn toàn C©u Gi¶i Thang ®iÓm a) PTHH 8Al + 30HNO3 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O (1) 4Zn + 10HNO3 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (2) HNO3 H+ + NO31® [HNO3] = [H+] = 10- pH = 10 -1 M Sè mol HNO3 = 0,175 10 -1 = 0,0175 mol IIGäi sè mol Al , Zn hçn hîp ®Çu lµ x, y 1.a Ta cã 27x + 65y = 0,31 (I) 30x/8 + 10y/4 = 0,0175 (II) Gi¶i x 0,002; y 0,004 Khèi lîng Al = 0,002 27 = 0,054 g ; Khèi lîng Zn = 0,004 65 = 0,26 gam Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3NH4NO3 (3) Zn(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O Zn(OH)2 + 2NH4NO3 (4) Zn(OH)2 + 4NH3 Zn(NH3)42+ + 2OH – (5) Để thu đợc khối lợng kết tủa lớn thì có phản ứng (3), (4) Sè mol NH3 = 3x + 2y = 0,002 + 0,004 = 0,014 VNH3 = 0,014 22,4 = 0,3136 (lÝt) Để thu đợc khối lợng kết tủa nhỏ thì có các phản ứng (3), (4), (5) Sè mol NH3 = 3x+6y=3.0,002+6.0,004=0,03 VNH3 = 0,03 22,4 = 0,672 (lÝt) b) PTHH II1.b 1,5® II 2/ 2,5 ®iÓm Hoà tan hoàn toàn FeS2 dung dịch HNO3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát 7,33 lít chất khÝ cã khèi lîng riªng lµ 1,881g/l (®o ë 250C vµ 1atm) Trong dung dÞch X, khèi lîng H2SO4 b»ng khèi lîng HNO3 TÝnh nång độ phÇn tr¨m cña dung dÞch HNO3 đã dïng ban ®Çu C©u Gi¶i Thang ®iÓm (4) M khí = 298 22,4.1,881 / 273 = 46 Khí đó là NO2 Sè mol NO2 = 273 7,33 / 298 22,4 = 0,3 Khèi lîng NO2 = 13,8g FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 +7 H2O Sè mol FeS2 = 0,02 khèi lîng FeS2 = 2,4g II-2 Sè mol HNO3 p/ø = 0,36 khèi lîng HNO3 p/ø = 22,68g Sè mol H2SO4 = 0,04 khèi lîng H2SO4 = 3,92g Theo ®Çu bµi, dung dÞch X: khèi lîng HNO3 d = khèi lîng H2SO4 = 3,92g Khèi lîng tríc ph¶n øng = mFeS2 + mHNO3 + mH2O = 2,4+22,68+3,92+mH2O Khèi lîng sau ph¶n øng = mddX + mNO2 = 65 + 13,8 = 78,8g Theo định luật bảo toàn khối lợng 29 + mH2O = 78,8 mH2O = 78,8 – 29 = 49,8 g C% cña dd HNO3 ban ®Çu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) = 34,82% C©u III(4®): III 1/(2,25 ®) Hoµn thµnh c¸c ph¬ng tr×nh ho¸ häc: a) (CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + H2SO4 (CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + + b) C6H5CH2OH + KMnO4 C6H5COOK + MnO2 + + c) OH 1® 1® HOOC- (CH2) - COOH + Cr2(SO4)3 + + + K2Cr2O7 + H2SO4 OH C©u 0,5® Gi¶i III.1.a a) 3(CH3)2CHOH + K2Cr2O7 + H2SO4 3(CH3)2CO + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O III.1.b b) 3C6H5CH2OH + 4KMnO4 3C6H5COOK + 4MnO2 + KOH + 4H2O Thang ®iÓm 0,75® 0,75® III.1.c 0,75® OH +K2Cr 2O7 + 4H2SO4 HOOC- (CH2)4 - COOH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 5H2O OH c) III- 2/ (1,75 ®iÓm) Hîp chÊt Q cã c«ng thøc ph©n tö C 7H6O3 Khi Q t¸c dông víi lîng d NaOH t¹o chÊt Q1 cã c«ng thøc ph©n tö C7H4Na2O3 , cßn Q t¸c dông víi NaHCO d t¹o chÊt Q2 cã c«ng thøc ph©n tö C7H5NaO3 Khi Q phản ứng với metanol (có mặt axit sunfuric làm xúc tác), thu đợc chất Q3 có công thức phân tử C8H8O3 Viết c«ng thøc cÊu t¹o cña Q vµ viÕt ph¬ng tr×nh ho¸ häc cña c¸c ph¶n øng trªn C©u Gi¶i Thang ®iÓm Q cã thÓ lµ chÊt sau: III.2 OH OH OH 0,75® COOH COOH COOH NaO – C6H4 – COONa + 2H2O HO – C6H4 – COONa + CO2 + H2O HO – C6H4 – COOCH3 + H2O HO – C6H4 – COOH + 2NaOH 1® HO – C6H4 – COOH + NaHCO3 HO – C6H4 – COOH + CH3OH (®k: H2SO4, t0) C©u IV(6®): IV-1/(3®) Ba chÊt h÷u c¬ X, Y, Z cã cÊu t¹o m¹ch hë vµ kh«ng ph©n nh¸nh, ph©n tö chØ cã mét lo¹i nhãm chøc vµ chúng thuộc các dãy đồng đẳng khác nhau, phân tử khối nhỏ 150 Trong các hợp chất trên, phần trăm khối lîng cacbon, hi®ro t¬ng øng b»ng 54,545% vµ 9,1 %, cßn l¹i lµ oxi Dung dÞch X t¸c dông víi Ag2O ( hoÆc AgNO3 ) dung dÞch NH3 t¹o kÕt tña Y, Z kh«ng cã ph¶n øng nµy Y t¸c dông víi natri vµ víi NaOH; Z t¸c dông víi natri nhng kh«ng t¸c dông víi dung dÞch NaOH Y hoÆc Z t¸c dông víi Cu(OH) ®iÒu kiÖn thÝch hîp t¹o hợp chất khác nhng có cùng công thức phân tử C8H14O4Cu Xác định công thức cấu tạo X, Y, Z Viết các phơng trình hoá học để minh hoạ C©u Gi¶i Thang ®iÓm (5) §Æt c«ng thøc lµ CxHyOz 0,5® 54,545 9,1 36,355 x: y:z : : 4,545 : 9,1: 2, 272 12 16 = 2: : C«ng thøc (C2H4O)n V× ph©n tö khèi nhá h¬n 150 nªn n = 13 + T×m X: - Khi n =1 C2H4O C«ng thøc cÊu t¹o phï hîp lµ CH3CH=O 0,5® - Khi n = C4H8O2 C«ng thøc cÊu t¹o phï hîp lµ HCOOC3H7 C¶ hai chÊt cã ph¶n øng tr¸ng g¬ng - Khi n = C6H12O3 Kh«ng cã c«ng thøc phï hîp + T×m Y: - Khi n = vµ n =3: kh«ng cã c«ng thøc phï hîp IV.1 - Khi n =2: C«ng thøc phï hîp lµ C3H7 COOH v× cã ph¶n øng víi Na, NaOH, Cu(OH)2 vµ 0,5® kh«ng cã ph¶n øng tr¸ng g¬ng + T×m Z: - Khi n = vµ n =3: kh«ng cã c«ng thøc phï hîp 0,5® - Khi n = 2: C«ng thøc phï hîp lµ CH2 = CH-CH(OH)-CH2OH v× cã ph¶n øng víi Na, Cu(OH)2 vµ kh«ng cã ph¶n øng tr¸ng g¬ng ( Kh«ng thÓ lµ HOCH2- CH=CH - CH2OH v× kh«ng cã ph¶n øng víi Cu(OH)2) VËy X lµ CH3CHO hoÆc HCOOC3H7 ; 1® Y lµ C3H7COOH; Z lµ CH2=CH-CH(OH)-CH2OH Viết đúng các phơng trình hoá học IV-2/(3đ) Đun hỗn hợp rợu A với axit B (đều là chất có cấu tạo mạch hở, không phân nhánh) thu đợc este X Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu đợc 1,344 lít khí CO2 (đktc) và 0,72 gam nớc Lợng oxi cần dùng là 1,344 lít (đktc) a) T×m c«ng thøc ph©n tö cña X, biÕt tØ khèi h¬i cña X so víi kh«ng khÝ nhá h¬n b) Xác định công thức cấu tạo A, B, X biết A, B và X có mối quan hệ qua sơ đồ sau: CxHy → Q → A → M → B → X C©u Gi¶i Thang ®iÓm a) sè mol CO2 = 0,06; sè mol H2O = 0,04; sè mol O2 = 0,06 Gäi c«ng thøc lµ CxHyOz 1,5® CxHyOz + (x+y/4-z/2)O2 → xCO2 + y/2 H2O 0,06 0,06 0,04 y = 2z vµ y = 4x/3 IV.2.a Nếu x = y = z = Công thức đơn giản (C3H4O2)n Khi n= 1, C«ng thøc ph©n tö X lµ C 3H4O2 kh«ng phï hîp v× X lµ este t¹o tõ axit vµ rîu t¬ng øng Khi n= 2, CT ph©n tö cña X lµ C6H8O4 , phï hîp v× MX <174 Khi n=3, lo¹i v× MX >174 b) Cã thÓ lµ: CxHy lµ xiclopropan; Q lµ BrCH2CH2CH2Br; A lµ HOCH2CH2CH2OH M lµ O =HCCH2CH=O; B lµ HOOC-CH2-COOH X 1,5® IV.2.b COOCH2 CH2 CH2 COO CH2 Thí sinh có thể giải bài toán theo cách khác lập luận đúng và kết đúng đợc điểm tối đa./ (6)