III/ Kết quả thực hiện
CHỌN ĐỘI TUYỂN THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT
(kốm theo Ma trận Đề và Hướng dẫn giải)
Trường THPT chuyờn Lam Sơn – Thanh Húa
MA TRẬN ĐỀ THI
VềNG 1: Vễ CƠ ĐẠI CƯƠNG
Thời gian làm bài: 180 phỳt (khụng kể thời gian giao đề)
Nội dung Mức độ kiến thức và thang điểm Tổng điểm
Thụng hiểu Vận dụng
Cấu tạo nguyờn tử, BHTTH và liờn kết hoỏ học
2,0 điểm 2,0 điểm 4,0 điểm
Cõn bẳng hoỏ học 2,0 điểm 3,0 điểm 5,0 điểm
Động học 1,0 điểm 2,0 điểm 3,0 điểm
Nhiệt hoỏ học 1,0 điểm 1,0 điểm 2,0 điểm
Hoỏ học phõn tớch (nhận biết, pin điện hoỏ và sự điện phõn)
3,0 điểm 3,0 điểm 6,0 điểm
TỔNG 9,0 điểm 11,0 điểm 20 điểm
MA TRẬN ĐỀ THI
VềNG 2: HOÁ HỌC HỮU CƠ
Thời gian làm bài: 180 phỳt (khụng kể thời gian giao đề)
Nội dung Mức độ kiến thức và thang điểm Tổng điểm
Thụng hiểu Vận dụng
Đại cương hoỏ học hữa cơ (tớnh chất vật lớ, cấu trỳc cỏc chất, cơ chế phản ứng….)
2,0 điểm 2,0 điểm 4,0 điểm
Tổng hợp chất hữu cơ (ancol, hợp chất cacbonyl, axit cacboxylic, este)
3,0 điểm 4,0 điểm 7,0 điểm
Amin-Aminoaxit-Protein 2,0 điểm 2,5 điểm 4,5 điểm
Cacbohiđrat 2,0 điểm 2,5 điểm 4,5 điểm
ĐỀ THI HểA HỌC Vễ CƠ VÀ ĐẠI CƯƠNG
Thời gian làm bài: 180 phỳt (khụng kể thời gian giao đề)
Cõu 1 ( 3 điểm)
1.Cỏc nguyờn tử C, N, O cú thể sắp xếp theo ba thứ tự khỏc nhau để tạo ra ba anion CNO-,
CON- và NCO-
a. Viết cụng thức Lewis cho cỏc cỏch sắp xếp nguyờn tử như trờn. b. Với cỏch sắp xếp trờn hóy:
i. Tỡm điện tớch hỡnh thức của mỗi nguyờn tử. ii. Sắp xếp độ bền của ba anion trờn. Giải thớch?
2. So sỏnh và giải thớch bỏn kớnh của cỏc nguyờn tử và ion sau: Cs+, As, F, Al, I-, N 3. Dựa vào cấu tạo hóy so sỏnh độ dài liờn kết B-F trong phõn tử BF3 và trong ion BF4-.
Cõu 2 (2,5 điểm)
Người ta cú thể điều chế hiđro rất tinh khiết từ metan và hơi nước (đõy là một quỏ trỡnh cõn bằng).Trong quỏ trỡnh này cacbon oxit được sinh ra và cú thể phản ứng với hơi nước ở bước tiếp theo.
1. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra trong quỏ trỡnh điều chế hiđro từ metan và hơi nước.
2. Cho cỏc số liệu thực nghiệm sau để tớnh Kp. Biết ở 1000C nước ở trạng thỏi hơi và đơn vị ỏp suất là bar. Giả sử ∆H0 và ∆S0 khụng đổi trong khoảng nhiệt độ từ 298K đến 373K
H2 H2O CO CH4
∆H0(kJ/mol) 0 -242 -111 -75
∆S0 (kJ/mol.K) 0,131 0,189 0,198 0,186
Cp (kJ/mol.K) 0,029 0,034 0,029 0,036
Trong bỡnh phản ứng cú chứa 6,40kg CH4, 7,2kg H2O, 11,2kg CO, 2,4kg H2 ở 1000C. Dung tớch bỡnh V=3,00m3.
3. Cho biết chiều dịch chuyển cõn bằng của phản ứng tại thời điểm trờn.
Metan và hiđro đem trộn với tỉ lệ 1:1 và cho vào một bỡnh kớn, đun núng đến 9000C. Với chất xỳc tỏc phản ứng đạt nhanh tới trạng thỏi cõn bằng với ỏp suất chung là 20 bar.
4. Tớnh Kp ở 9000C (giả sử Cp khụng phụ thuộc vào nhiệt độ) 5. Tớnh phần trăm CH4 đó phản ứng ở 9000C.
Cõu 3(3 điểm)
Cho giản đồ thế khử chuẩn của Mn trong mụi trường axit:
1. Tớnh thế khử chuẩn của cặp: MnO /MnO-4 2-4 và Mn /Mn3+ 2+
2. Hóy cho biết cỏc tiểu phõn nào khụng bền với sự dị phõn. Hóy tớnh hằng số cõn bằng của cỏc phản ứng dị phõn đú.
Cõu 4 (4,5 điểm)
1. a. Hóy biểu diễn sơ đồ pin, tớnh sức điện động của pin và viết phương trỡnh phản ứng xảy ra trong pin (khi pin hoạt động) được tạo thành từ cỏc cặp điện cực Fe /Fe3+ 2+và Cu /Cu2+ ở điều kiện tiờu chuẩn.
? ?
- 2- 3+ 2+
4 4 +2,27V 2 +0,95V
MnO →MnO →MnO →Mn →Mn
b. Tớnh nồng độ cỏc ion cũn lại trong dung dịch khi pin ngừng hoạt động. Giả sử nồng độ ban đầu của ion cú trong dung dịch làm điện cực pin đều bằng 0,010M (Bỏ qua quỏ trỡnh thuỷ phõn của cỏc ion).
c. Sức điện động của pin sẽ thay đỏi thế nào nếu: i. Thờm vào dung dịch ở cực đồng:
- Dung dịch KI. - Dung dịch NH3.
ii. Thờm vào dung dịch ở cực chứa Fe3+: - KMnO4 trong mụi trường axit.
- Dung dịch NaF. - Dung dịch NaOH. Cho 3+ 2+ 0 Fe /Fe =0,771V E , 2+ 0 Fe /Fe= -0,440V E , 2+ 0 Cu /Cu=0,337V E , + 0 Cu /Cu=0,521V E , RT=0,059 F tại 250C Ks,Fe(OH)3=10-37 2 -15,1 s,Fe(OH) K =10
2. Axit butanoic là một đơn axit cú Ka=1,51.10-5. Một mẫu 35,00ml dung dịch axit butanoic nồng độ 0,500M được chuẩn độ bởi dung dịch KOH nồng độ 0,200M.
a. Tớnh nồng độ ion H+ trong dung dịch axit butanoic ban đầu.
b. Tớnh pH của dung dịch thu được sau khi thờm 10,00ml dung dịch KOH.
c. Xỏc định thể tớch dung dịch KOH cần cho vào đến điểm tương đương của quỏ trỡnh chuẩn độ.
d. Tớnh pH tại điểm tương đương. Cho Kw = 10-14
Cõu 5(3 điểm)
Cho phản ứng: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k)
Giỏ trị tốc độ đầu của N2O5 tại 250C được cho trong bảng dưới đõy:
[N2O5], M 0,150 0,350 0,650
Tốc độ, mol.l-1.phỳt-1 3,42.10-4 7,98.10-4 1,48.10-3
1. Hóy viết biểu thức của định luật tốc độ phản ứng cho phản ứng trờn và tớnh hằng số tốc độ phản ứng. Chỉ dẫn cỏch tớnh cụ thể.
2. Tớnh thời gian cần để nồng độ N2O5 giảm từ 0,150M xuống cũn 0,050M.
3. Tốc độ đầu của phản ứng khi nồng độ N2O5 bằng 0,150M là 2,37.10-3, mol.l-1.phỳt-1 tại 400C. Xỏc định năng lượng hoạt hoỏ của phản ứng.
4. Cho biết cơ chế của phản ứng phõn huỷ N2O5 theo sơ đồ sau: N2O5 →k1 NO2 + NO3 NO2 + NO3 →k1' N2O5 NO2 + NO3 k2 →NO2 + NO + O2 NO + N2O5 k3 → 3NO2
Áp dụng nguyờn lớ nồng độ ổn định đối với NO3 và NO, hóy thiết lập biểu thức của tốc độ
2 5
d[N O ]
dt .
Cõu 6(4 điểm)
Bỏn kớnh nguyờn tử crom được ước lượng là 126pm. Khối lượng riờng của crom là 7,14g/cm3. Crom tinh thể cú cấu trỳc mạng tinh thể lập phương.
2. Axit hoỏ dung dịch kali cromat dẫn đến sự tạo thành ion đicromat màu cam, sau đú là màu đỏ đậm của ion tri và tetracromat. Viết phương trỡnh chuyển hoỏ và vẽ cấu trỳc của những ion đú.
3. Một cỏi hóm xung ụ tụ cổ được mạ crom. Cỏi hóm xung này được nhỳng vào dung dịch 2-
72 2
Cr O trong mụi trường axit làm catot trong một tế bào điện phõn.
a. Cho biết ở anot xảy ra quỏ trỡnh oxi hoỏ nước. Viết phương trỡnh phản ứng tại cỏc điện cực và phương trỡnh điện phõn tổng quỏt.
b. Nếu cường độ dũng điện dựng để điện phõn là 10,0A để thu được 52,0 gam crom thỡ phải mất bao lõu và thu được bao nhiờu mol oxi?
c. Tại sao crom thường được dựng để mạ trang trớ kim loại?
Cho Cr=52, Số Avogađro NA=6,022.1023, hằng số Farađay F=96485 C
ĐỀ THI HểA HỌC HỮU CƠ
Thời gian làm bài: 180 phỳt (khụng kể thời gian giao đề)
Cõu 1(4,0 điểm)
1. So sỏnh nhiệt độ sụi của cỏc chất trong dóy chất sau:
N N S N N H N N H (1) (2) (3) (4)
2. Xỏc định cấu hỡnh tuyệt đối của cỏc nguyờn tử cacbon bất đối trong cỏc hợp chất sau:
H H3C H CH(CH3)2 O HO C OH CH2NHCH3 H HO C CH2OH HOOC H NH2 3. Giải thớch:
a. Tại sao phản ứng sau khụng dựng để tổng hợp tert-butyl propyl ete: CH3CH2CH2ONa + (CH3)3C-Br (CH3)3C-O-CH2CH2CH3
b. Sản phẩm chớnh của phản ứng trờn là gỡ?
c. Hóy đề nghị phương phỏp tổng hợp tert-butyl propyl ete tốt hơn.
Cõu 2 (3,5 điểm)
1. Từ benzen người ta tổng hợp chất H theo sơ đồ dưới. Hóy hoàn thành sơ đồ phản ứng.
0 3
2 2 2 2
3 2 4 4
HNO
+Me CHBr Br /Fe 6H HNO t Mg/ete H O
AlCl H SO HBF
Bezen→ → → → → → → A B C D E F G →H
2. Hợp chất A phản ứng với PCl3 cho ra B, khử hoỏ B bằng H2/Pd nhận được benzanđehit.
Mặt khỏc, cho B tỏc dụng với NH3 được C, xử lớ C với Br2 trong mụi trường kiềm được D.
Từ B cú thể nhận được E bằng cỏch cho phản ứng với benzen xỳc tỏc AlCl3. E chuyển thành
F khi xử lớ với hyđroxylamin. Trong mụi trường axit F chuyển thành G. Viết cụng thức cấu tạo của những hợp chất trờn.
Cõu 3 (3,5 điểm)
1. Xỏc định cụng thức phõn tử, viết cỏc đồng phõn cấu tạo của A biết cụng thức phõn tử trựng với cụng thức thực nghiệm.
2. Trong cỏc đồng phõn của A, đồng phõn nào cú nhiệt độ sụi cao nhất, đồng phõn nào cú nhiệt độ sụi thấp nhất? Vỡ sao?
3. Từ etyl iođua và cỏc hoỏ chất cần thiết khỏc, viết sơ đồ điều chế đồng phõn cú nhiệt độ sụi cao nhất của A theo bốn phương phỏp khỏc nhau.
Cõu 4 (4,5 điểm)
1. Cho ba amino axit sau:
N COOH
prolin lysin axit glutamic
H
NH2H2N-(CH2)4-CH-COOH H2N-(CH2)4-CH-COOH
NH2
HOOC-(CH2)2-CH-COOH
Hóy đề nghị giỏ trị pH để phõn tỏch hỗn hợp cỏc amino axit này bằng phương phỏp điện di.Biết pHI của Pro= 6,3, Lys = 9,74 và Glu = 3,08
2. Hóy qui kết cỏc giỏ trị pKa 3,15 và 8,23 cho từng nhúm chức trong phõn tử đipeptit Gly- Ala. Viết cụng thức cấu tạo của đipeptit này khi ở pH= 4,0 và pH= 11,0.
3. Thuỷ phõn hoàn toàn một hexapeptit M thu được Ala, Arg, Gly, Ile, Phe và Tyr. Cỏc peptit E (chứa Phe, Arg) và G (chứa Arg, Ile, Phe) được tạo thành trong số cỏc sản phẩm thuỷ phõn khụng hoàn toàn M. Dựng 2,4-đinitroflobenzen xỏc định được aminoaxit Ala. Thuỷ phõn M nhờ tripsin thu được tripeptit A (chứa Ala, Arg, Tyr) và một chất B.
a. Xỏc định thứ tự liờn kết của cỏc amino axit trong M.
b. Amino axit nào trong cỏc amino axit cấu tạo nờn M cú pHI lớn nhất và amino axit nào cú
pHI nhỏ nhất? Giải thớch?Biết cấu tạo chung của cỏc amino axit là: H2N-CHR-COOH
Amino axit Ala Arg Gly Ile Phe Tyr
R CH3 (CH2)3NHC(=NH)NH2 H CH(CH3)C2H5 CH2C6H5 p-HOC6H4CH2
Cõu 5 (4,5điểm)
Hợp chất X là một trisaccarit. Hợp chất X khụng phản ứng với thuốc thử Benedict cũng như khụng đối quang. Thuỷ phõn hoàn toàn X xỳc tỏc axit thu được ba đường D-hexozơ khỏc nhau A, B và C. Tất cả cỏc hợp chất A, B cũng như hợp chất I (cho dưới đõy) đều cho cựng một osazon khi phản ứng với lượng dư phenylhyđrazin trong mụi trường axit. Hợp chất C phản ứng với axit nitric tạo ra hợp chất D khụng quang hoạt.
Để thiết lập mối quan hệ giữa cấu hỡnh D-glyxeranđehit và C, chất đường anđotreozơ trung gian khi bị oxi hoỏ bởi axit nitric khụng tạo thành được một hợp chất meso. Khi A được xử lớ bởi axit nitric tạo thành axit alđaric cú tớnh quang hoạt. Cả A và B đều phản ứng với 5 mol axit HIO4. A tạo thành 5 mol axit metanoic và 1 mol metanal. Trong khi đú B tạo thành 4 mol axit metanoic, 1 mol
metanal và 1 mol CO2. Cả A và B đều liờn quan tới một alđotreozơ, alđotreozơ
này là một đồng phõn khụng đối quang của chất mà C cú tương quan. Metyl hoỏ X rồi thuỷ phõn kế tiếp tạo thành 2,3,4-tri-O-metyl-D-hexozơ (E) (chuyển hoỏ từ A); 1,3,4,6-tetra-O-metyl-D-hexozơ (F) (chuyển hoỏ từ B); 2,3,4,6-tetra-O-metyl- D-hexozơ (G) (chuyển hoỏ từ C).
1. Xỏc định cụng thức chiếu Fisher của A, B, C, D.
2. Viết đầy đủ cụng thức chiếu Haworth tương ứng để chỉ rừ kớch thước vũng và hoỏ lập thể tuyệt đối của E, F, G.
3. Viết cụng thức chiếu Haworth của X.
CHO H H HO H HO OH H OH H CH2OH Chất I
HƯỚNG DẪN GIẢI
ĐỀ THI HểA HỌC Vễ CƠ VÀ ĐẠI CƯƠNG Cõu 1(3,0 điểm)
1. (2 điểm) a.(1 điểm)
Viết cụng thức Lewis cho Ba anion CNO-, CON- và NCO-
C N O - C O N - N C O - b. (1 điểm) i. (0,5 điểm)
Điện tớch hỡnh thức của mỗi nguyờn tử.
C N O -
C O N - N C O -
-1 +1 -1 -1 +2 -2 0 0 -1
ii. (0,5 điểm)
Ion NCO- bền nhất vỡ điện tớch hỡnh thức nhỏ nhất. Ion CON- kộm bền nhất vỡ điện tớch hỡnh thức lớn nhất.
2. (0,5 điểm)
Bỏn kớnh của cỏc nguyờn tử và ion: Cs+< I->As>Al> N>F
Nguyờn tử Al cú bỏn kớnh lớn hơn nguyờn tử F do nguyờn tử Al nằm ở chu kỡ dưới và bờn trỏi nguyờn tử F trong BHTTH.
As cú bỏn kớnh lớn hơn nguyờn tử Al do As thuộc chự kỡ dưới.
Cs+ và I- cú cựng cấu hỡnh electron, nhưng anion cú kớch thước lớn hơn anion nờn kớch thước I- > Cs+
I- > As do I nằm ở chu kỡ dưới so với As trong BTTH. N >F do N nằm ở bờn trỏi F trong cựng một chu kỡ.
Kết luận: Kớch thước nguyờn tử F là nhỏ nhất, kớch thước ion I- là lớn nhất, ngoại trừ Cs+. Chỳng ta cú thể sắp xếp theo chiều giảm kớch thước như sau: Cs+< I->As>Al> N>F, và Cs+< I-
3. (0,5 điểm)
So sỏnh độ dài liờn kết B-F trong phõn tử BF3 và trong ion BF4-.
Độ dài liờn kết B-F trong phõn tử BF3 ngắn hơn trong ion BF4-vỡ trong phõn tử BF3 liờn kết B-F cú một phần liờn kết π bổ trợ nhờ sự xen phủ của một trong 3 obital p của 3 nguyờn tử F với obital p trống của nguyờn tử B, do đú liờn kết B-F trong phõn tử BF3 mang một phần tớnh chất của liờn kết kộp. Trong ion BF4- liờn kết B-F thuần tuý là liờn kết đơn.
. B F F F B F F F F _ Cõu 2(2,5 điểm)