Chấp nhận khí nit[ là khí lí tưởng trong các quá trình trên và nhiệt dung đẳng áp của nó có giá trị không đổi trong điều kiện kháo sát và bằng Cp = 6,960 cal/K.mol HDG a.Xét quá trình đẳ[r]
Trang 1SỞ GD và ĐT BẮC GIANG
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG
ĐỀ GIỚI THIỆU
ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HSG VÙNG
DUYÊN HẢI BẮC BỘ MÔN: HOÁ HỌC LỚP 11
Thời gian làm bài 180 phút
Câu 1(3,0 điểm)
Tại 25oC phản ứng 2A (k) 4B (k) + C (k) có hằng só tốc độ k = 1,8.10-5 s-1
Phản ứng trên xảy ra trong bình kín thể tích 20,0 lít không đổi Ban đầu lượng chất A cho vừa đầy bình Tại thời điểm khảo sát, áp suất riêng của khí A là 0,070 atm (Giả thiết các khí đều là khí lý tưởng)
1. Tính tốc độ:
a) tiêu thụ A ;
b) hình thành B; C (theo mol/l.s)
2. Tính số phân tử A đã bị phân tích sau 10 giây
3. Khi nâng nhiệt độ phản ứng từ 250C đến 350C thì tốc độ ban đầu của phản ứng tăng 2,5 lần Hãy xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng
Cho biết hằng số Avogađro = 6,023.1023 Biết t0(C) = T(K) + 273,15; R = 8,314 J/mol.K
Câu 2: (4,0 điểm) Cho
OH ¿3
¿
CrO42−/Cr ¿
E¿
; EMnO
4
−
/ MnO(OH )
0 2 =+ 1 ,695 V ;
Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 1,0.10-14
a) Hãy thiết lập sơ đồ pin được hình thành bởi hai cặp oxi hóa - khử CrO42-/ CrO2- và MnO4-/
c) Tính Epin biết nồng độ của ion CrO42- là 0,010M; CrO2- là 0,030M; MnO4- là 0,2M
Câu 3 (3,0 điểm) Cho 100 gam nitơ ở t=00C và 1 atm
Tính nhiệt Q, biến thiên nội năng ∆U và công W trong những quá trình sau đây được tiến hành thuận nghịch nhiệt động
a.Nếu đẳng tích tới áp suất p= 1,5 at
b.Giãn đẳng áp tới thể tích gấp đôi lúc đầu
Trang 2Chấp nhận khớ nit[ là khớ lớ tưởng trong cỏc quỏ trỡnh trờn và nhiệt dung đẳng ỏp của nú cú giỏ trị khụng đổi trong điều kiện khỏo sỏt và bằng Cp = 6,960 cal/K.mol
Cõu 4 (3,0 điểm) Viết cơ chế của cỏc chuyển húa sau:
Cõu 5 (2,0 điểm) Từ xiclohexa-1,3-đion và cỏc hợp chất 4C hóy tổng hợp chất sau:
Cõu 6 (3,0 điểm)
Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, xác định cấu trúc của các hợp chất từ A đến I.
HC C
CH=CH2
PCl5
A
A 1 Mg, ete khan
2 CH2=C CHO
CH3
B
B 1 LiNH2
2 C6H13Br C t0 D
D H2
Pd/C E CH3 MgI
ete khan F (CH3 CO) 2 O
I C , 19H38O2
CH3
Cõu 7 (2,0 điểm)
Cho a gam hỗn hợp gồm 2 este A và B tỏc dụng hết với dung dịch KOH thu được b gam ancol D và 2,688 gam hỗn hợp muối kali của 2 axit hữu cơ đơn chức kế tiếp nhau trong cựng dóy đồng đẳng Nung toàn bộ muối trờn với NaOH, CaO đến phản ứng hoàn toàn thấy thoỏt
ra 0,672 lớt hỗn hợp khớ E (ở đktc) Đốt chỏy hoàn toàn lượng ancol D, thu được sản phẩm
Trang 3cháy có
2
2
CO
H O
m
=1,63
tách ra 2,955 gam kết tủa Xác định công thức cấu tạo có thể có của A, B và tính giá trị của
a, b
Trang 4SỞ GD và ĐT BẮC GIANG
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG
ĐỀ GIỚI THIỆU
ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HSG VÙNG
DUYÊN HẢI BẮC BỘ MÔN: HOÁ HỌC LỚP 11
Thời gian làm bài 180 phút
Câu 1(3,0 điểm)
Tại 25oC phản ứng 2A (k) 4B (k) + C (k) có hằng só tốc độ k = 1,8.10-5 s-1
Phản ứng trên xảy ra trong bình kín thể tích 20,0 lít không đổi Ban đầu lượng chất A cho vừa đầy bình Tại thời điểm khảo sát, áp suất riêng của khí A là 0,070 atm (Giả thiết các khí đều là khí lý tưởng)
1. Tính tốc độ:
a) tiêu thụ A ;
b) hình thành B; C (theo mol/l.s)
2. Tính số phân tử A đã bị phân tích sau 10 giây
3. Khi nâng nhiệt độ phản ứng từ 250C đến 350C thì tốc độ ban đầu của phản ứng tăng 2,5 lần Hãy xác định năng lượng hoạt hóa của phản ứng
Cho biết hằng số Avogađro = 6,023.1023 Biết t0(C) = T(K) + 273,15; R = 8,314 J/mol.K
HDG
1 Từ biểu thức: v = k.[A] = k
2 5
p N O
RT Với áp suất A là 0,070 atm; R = 22,4/273
vpư=
5 0,070 1,8.10
0,082.298
= 5,16.10-8 mol.l-1.s-1
Từ phương trình phản ứng: 2A (k) 4 B (k) + C (k)
2 5
[ ]
2 dt
d A
= - 2 x 5,16.10-8 = - 1,032.10-7 mol.l-1.s-1
vhình thành B = 4 vpư = - 2vtiêu thụ A (5)
Thay số:
Vhình thành B = 4 x 5,16.10-8 = 2,064.10-7 mol l-1.s-2
Trang 5Vhình thànhC=vpư=5,16.10-8mol l-1.s-2
2 Số phân tử A đã bị phân huỷ được tính theo biểu thức
Số phân tử A bị phân huỷ = N = VA tiêu thụ Vbình t N0
Thay số: N = 1,032.10-6 20,0 10,0 6,023.1023 1,243.1020 phân tử
3 Khi nâng nhiệt độ phản ứng lên 100 từ 250C đến 350C, ta có:
=> ln
0
0
35 25
308,15 298,15
C
v R = 69,99 kJ.mol-1
Câu 2: (4,0 điểm)
Cho
OH ¿3
¿
CrO42−/ Cr ¿
E¿
; EMnO
4
−
/MnO(OH )
0 2 =+ 1 ,695 V ;
Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 1,0.10-14
a) Hãy thiết lập sơ đồ pin được hình thành bởi hai cặp oxi hóa - khử CrO42-/ CrO2- và MnO4-/
c) Tính Epin biết nồng độ của ion CrO42- là 0,010M; CrO2- là 0,030M; MnO4- là 0,2M
HDG
a) Xét cặp CrO42-/ Cr(OH)3
CrO42- + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OH- K 1 103E /0,05921
Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 10-14
H+ + OH- H2O Kw-1 = 1014
CrO42- + 2H2O + 3e CrO2- + 4OH- 1 3E /0,0592 1
K K K.K 10
Eo CrO42-/ CrO2- = Eo CrO42-/ Cr(OH)3 = - 0,18V < Eo MnO4-/ MnO(OH)2 nên có sơ đồ pin:
(-)Pt | CrO42-, CrO2-, OH- || MnO4-, H+, MnO(OH)2 | Pt (+)
b) Tính K của phản ứng
MnO4- + 4H+ + 3e
MnO(OH)2 + H2O K1 = 103.1,695/0,0592
CrO2- + 4OH
CrO42- + 2H2O + 3e K2-1 = (103.(-0,18)/0,0592)-1
4 | H2O H+ + OH- Kw = 10-14
MnO4- + CrO2- + H2O MnO(OH)2 + CrO42- K = K1.K2-1.(Kw)4 = 1039
Trang 6c) Tính Epin :
Epin = Eo
pin +
0 ,0592
3 lg
2 4
[MnO ].[CrO ] [CrO ]
Tính Eo
pin dựa vào K phản ứng ta có Eopin = 39 0 , 05923 = 0,77V
Epin = 0,77 + 0 ,05923 lg 0,2 0 , 03 0 , 01 = 0,7656V
d) Thành phần của hệ khi pin phóng điện hoàn toàn
MnO4- + CrO2- + H2O MnO(OH)2 + CrO42- K = 1039 rất lớn
C 0,2 0,03 0,01
TPGH 0,17 - 0,04
Cân bằng: MnO(OH)2 + CrO42- MnO4- + CrO2- + H2O K-1 = 10-39
C 0,04 0,17
[ ] 0,04- x 0,17 + x x
Ta có: (0 , 17+x) x
0 ,04 − x = 10-39 → x = [CrO2-] = 2,35.10-40
Thành phần của hệ khi pin phóng điện hoàn toàn là:
[MnO4-] = 0,17M; [CrO4-] = 0,04M; [CrO2-] = 2,35.10-40
e) Ở mạch ngoài: Các eletron chuyển động từ anôt (-) sang catot (+)
Ở mạch trong :
giảm lượng ion âm so với lượng ion dương các ion âm của cầu muối sẽ đi vào dung dịch
ở anot để dung dịch luôn trung hòa điện
dung dịch giảm lượng ion dương so với lượng ion âm các ion dương của cầu muối sẽ đi vào dung dịch ở catot để dung dịch luôn trung hòa điện
Câu 3 (3,0 điểm)
Tính nhiệt Q, biến thiên nội năng ∆U và công W trong những quá trình sau đây được tiến hành thuận nghịch nhiệt động
a.Nếu đẳng tích tới áp suất p= 1,5 at
b.Giãn đẳng áp tới thể tích gấp đôi lúc đầu
Trang 7Chấp nhận khí nit[ là khí lí tưởng trong các quá trình trên và nhiệt dung đẳng áp của nó có giá trị không đổi trong điều kiện kháo sát và bằng Cp = 6,960 cal/K.mol
HDG
a.Xét quá trình đẳng tích (V=const)
Vì nit[ được xem là khí lí tưởng nên ta có
Cv=Cp-R đối với 1 mol khí
Nhiệt Q và biến thiên nội năng ∆U trong quá trình được tính như sau
Qv=nCv(T2-T1) = ∆Uv (a)
Vì V= const nên T2.P1=P2.T1 T1=273,15K
Thay các giá trị vào (a) ta tính được Qv
Qv=
100
Qv= ∆Uv =2425 cal = 10148 J
b Xét quá trình đẳng áp (p=const)
Nhiệt Q của quá trình được tính như sau
Qp=nCp(T2-T1)
Vì p= const nên
2 1
T
T =
2 1
V
V =2
Từ đó ta có: T2 = 273,15.2 = 546.30 K
Thay các giá trị vào b ta tính được Qp
Qp =
100
-Công Wp= -nR(T2-T1)=
100
Biến thiên nội năng ∆U= Q + W=28405 – 8110 = 20295J
Câu 4 (3,0 điểm)
Viết cơ chế của các chuyển hóa sau:
Trang 8a)
Câu 5 (2,0 điểm)
LG
Trang 9Cõu 6 (3,0 điểm)
Hoàn thành sơ đồ phản ứng sau, xác định cấu trúc của các hợp chất từ A đến I.
HC C
CH=CH2
PCl5
A
A có 1 H etilenic
A 1 Mg, ete khan
2 CH2=C CHO
CH3
B
B có 5 H etilenic
B 1 LiNH2
2 C6H13Br C t0 D
D có 1 H etilenic
D H2
Pd/C E CH3 MgI
ete khan F (CH3 CO) 2 O
I C , 19H38O2
CH 3
Trang 10CH C C CH = CH2
CH3
OH
CH C C = CH CH2Cl
CH3
CH C C = CH CH2MgCl
CH3
A
C ClMg CH = C = C CH = CH 2
CH 3
CH2
CH 3
H
O
HO
H C6 H 13 C
LiNH2
C 6 H 13 Br
1
2
HO
H HC
C6H13 C C H
HO
CHO C
C
C 6 H 13 D
t 0
H2, Pd / C
C 8 H 17 CH
CH 3
E
C8H17 CH
CH3
CH3
(CH2)3CH CH CH3
CH3 OH
CH3MgBr
H3O+
F
(CH3CO)2O
C8H17 CH
CH3
CH3
(CH2)3CH CH CH3
CH3 OCOCH3 I
Câu 7 (2,0 điểm)
Cho a gam hỗn hợp gồm 2 este A và B tác dụng hết với dung dịch KOH thu được b gam ancol D và 2,688 gam hỗn hợp muối kali của 2 axit hữu cơ đơn chức kế tiếp nhau trong cùng dãy đồng đẳng Nung toàn bộ muối trên với NaOH, CaO đến phản ứng hoàn toàn thấy thoát
ra 0,672 lít hỗn hợp khí E (ở đktc) Đốt cháy hoàn toàn lượng ancol D, thu được sản phẩm
cháy có
2
2
CO
H O
m
=1,63
tách ra 2,955 gam kết tủa Xác định công thức cấu tạo có thể có của A, B và tính giá trị của
a, b
HDG
0,03 0,03
Khối lượng mol của muối = 2 , 688 0 , 03 =89 , 6⇒ R=6,6 Vì 2 axit là đồng đẳng kế tiếp nên 2
* Có mCO:m H O=1 , 63 , chọn mCO=1 , 63 gam ;mH O=1 gam → nCO=0 , 037<nH O=0 ,055
Trang 11Vậy D là ancol no → C = 0 ,055 − 0 , 037 0 ,037 ≈ 2 Do đó S có dạng C2H6On (n 2)
→ nancol = 0,03/n → nCO2=0 ,06
n
- Trường hợp chỉ có phản ứng tạo kết tủa
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O
0,015 ← 0,015 ← 0,015
Khi đó nCO2=0 ,06
- Trường hợp tạo ra cả 2 muối
CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 + H2O
0,015 ← 0,015 ← 0,015
2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2
0,015 ← 0,0075
Khi đó nCO2=0 ,06
Công thức cấu tạo của A, B có thể là
(HCOO)2C2H4, (CH3COO)2C2H4; HCOOC2H4OCOCH3
* Tính a và b
Khối lượng ancol D: b = 0,015 * 62 = 0,93 gam
Khối lượng este: áp dụng định luật bảo toàn khối lượng a = mmuối + mancol - mKOH = 1,938 gam