Đề thi học sinh giỏi Hóa lớp 12 năm 2013 - Kèm đáp án

Chia sẻ: Phung Tuyet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

381
lượt xem 84
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề thi học sinh giỏi môn Hóa lớp 12 năm 2013 kèm đáp án dành cho các bạn học sinh lớp 12 giúp các em ôn tập lại kiến thức đã học và đồng thời giáo viên cũng có thêm tư liệu tham khảo trong việc ra đề thi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi Hóa lớp 12 năm 2013 - Kèm đáp án

SỞ GD-ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn thi: Hóa học – Vòng I (Khóa ngày 11 tháng 10 năm 2012) Số BD:…………….. Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (2.0 điểm): 1. Viết các phương trình hóa học (dạng ion thu gọn) của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp sau: a. Cho Ba vào dung dịch NaHCO3 b. Cho Na[Al(OH)4] vào dung dịch NH4NO3. c. Cho Ba(HSO3)2 vào dung dịch KHSO4 d. Cho từ từ khí CO2 đi qua dung dịch clorua vôi cho đến dư. 2. Một bình kín chứa khí NH3 ở 0 C và p atm với nồng độ 1M. Nung bình kín đó đến 546 0C và NH3 bị phân 0  hủy theo phản ứng: 2NH3  N2 + 3H2 (1). Khi phản ứng trên đạt đến cân bằng, áp suất khí trong bình là  3,3p atm. Thể tích bình không đổi. Tính hằng số cân bằng Kc của cân bằng (1) ở 5460C. Câu II (1.5 điểm): Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất), trong dung dịch còn dư một kim loại chưa tan hết. Cho tiếp từ từ dung dịch H2SO4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho đến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu được dung dịch A. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B nặng 31,2 g. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. 1. Tính % số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. 2. Tính nồng độ mol/l các ion trong dung dịch A. Câu III (2.25 điểm): 1. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,5M. Cho Ka của CH3COOH = 1,8.10-5 2. Tính khối lượng NaOH cần cho vào 500 ml dung dịch CH3COOH 0,5M để thu được dung dịch có pH = 3. (Giả sử khi cho NaOH vào thì thể tích dung dịch không thay đổi). 3. Điện phân 0,8 lít dung dịch A chứa HCl và CuSO4 với điện cực trơ, cường độ dòng 2,5 A. Sau thời gian t giây thu được 3,136 lít (đktc) một chất khí duy nhất ở anốt. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550ml dung dịch NaOH 0,8M và thu được 1,96g kết tủa. Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch A và thời gian t. Câu IV (2.0 điểm): 1. Nung 8,08 gam một muối X thu được các sản phẩm khí và 1,6 gam một hợp chất rắn Y không tan trong nước. Ở một điều kiện thích hợp, cho tất cả sản phẩm khí vào một bình có chứa sẵn 200 gam dung dịch NaOH 1,2% thì phản ứng vừa đủ và thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất có nồng độ 2,47 %. Xác định công thức phân tử của muối X, biết rằng khi nung kim loại trong X không thay đổi số oxi hóa. 2. Một nguyên tố có 3 trị số năng lượng ion hoá đầu tiên (tính ra kJ/mol) là: 11800; 500; 7300. a. Hãy chỉ ra năng lượng ion hoá thứ nhất, thứ hai, thứ ba của nguyên tố. b. Nguyên tố đã cho là nguyên tố nào trong 3 nguyên tố sau đây: Zn, Li, Cl. Vì sao? Câu V (2.25 điểm): 1. Hoàn chỉnh các phương trình hóa học của các phản ứng sau: a. X1 + X2 + X3  CuSO4 + Na2SO4 + NO + K2SO4 + H2O b. S + NaOH (đặc nóng)  c. HClO3 + FeSO4 + H2SO4  d. Cl2 + dung dịch FeSO4  e. H2SO4 loãng + dung dịch Na2S2O3  f. Cl2 + Br2 + H2O  2. Thêm dần dung dịch NaOH 0,01 M vào dung dịch A chứa H+ 0,1M; Fe3+ 10 -2M; Mg2+ 0,1M và NO3- cho đến dư. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Kết tủa nào tạo ra trước. c. Tính khoảng pH trong dung dịch A sao cho kết tủa hết Fe3+ mà chưa tạo kết tủa Mg(OH)2. Biết Fe3+ được coi kết tủa hết khi nồng độ mol/l của Fe3+ trong dung dịch < 10 -6 M. Cho: Tích số tan Mg(OH)2: 10 – 11 ; Fe(OH)3 : 10 – 38. --------------- Hết ---------------
SỞ GD-ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn thi: Hóa học – Vòng I HƯỚNG DẪN CHẤM Câu I (2.0 điểm): 1. Viết các phương trình hóa học (dạng ion thu gọn) của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp sau: a. Cho Ba vào dung dịch NaHCO3 b. Cho Na[Al(OH)4] vào dung dịch NH4NO3. c. Cho Ba(HSO3)2 vào dung dịch KHSO4 d. Cho từ từ khí CO2 đi qua dung dịch clorua vôi cho đến dư. 2. Một bình kín chứa khí NH3 ở 00C và p atm với nồng độ 1M. Nung bình kín đó đến 546 0C và NH3 bị phân  hủy theo phản ứng: 2NH3  N2 + 3H2 (1). Khi phản ứng trên đạt đến cân bằng, áp suất khí trong bình là  3,3p atm. Thể tích bình không đổi. Tính hằng số cân bằng Kc của cân bằng (1) ở 5460C. Giải câu I (2.0 điểm): I.1 (1.0 điểm): Các phương trình phản ứng: a. Ba +2H2O  Ba2+ + 2OH- + H2 HCO3- + OH-  CO32- + H2O Ba2+ + CO32-  BaCO3 0,25 điểm b. NH4+ + AlO2- + H2O  NH3 + Al(OH)3 0,25 điểm c. HSO3- + H+  H2O + SO2 Ba2+ + SO42-  BaSO4 0,25 điểm d. CO2 + 2OCl- + H2O + Ca2+  CaCO3 + 2HClO CO2 + CaCO3 + H2O  Ca2+ + 2HCO3- 0,25 điểm I.2 (1.0 điểm): 0 - Áp suất bình trước khi phản ứng ở 546 C: P1 = P0.T1/T0 = (p.819)/273 = 3p atm 0,25 điểm   Ta có cân bằng: 2NH3  N2 + 3H2  Ban đầu: 1M Phản ứng: x M  x/2 M 3x/2 M 0,25 điểm Cân bằng: (1 – x) M x/2 M 3x/2 M Tổng nồng độ các chất ở trạng thái cân bằng là: (1+x) M. Trong cùng điều kiện V, T thì tỉ lệ áp suất bằng tỉ lệ nồng độ (mol/l) do đó ta có: 3p 1   x = 0,1 3,3 p 1  x 0,25 điểm Vậy hằng số cân bằng Kc của phản ứng trên ở 5460C là: (0,15)3 .0,05 819 KC  2  2,08.104 (0,9) 0,25 điểm Câu II (1.5 điểm): Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất), trong dung dịch còn dư một kim loại chưa tan hết. Cho tiếp từ từ dung dịch H2SO4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho đến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu được dung dịch A. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B nặng 31,2 g. 1. Tính % số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu. 2. Tính nồng độ mol/l các ion trong dung dịch A.
Giải câu II (2.0 điểm): Gọi x, y, z là số mol Mg, Fe, Cu trong hỗn hợp, ta có : 24x + 56y + 64z = 23,52  3x + 7y + 8z = 2,94 (1) Vì sau phản ứng với dung dịch HNO3 còn dư một kim loại nên kim loại dư là Cu và Fe bị oxi hóa thành Fe2+. Phương trình phản ứng hoà tan Cu dư: 3Cu + 8H+ + 2NO3-  3Cu2+ + 2NO + 4H2O 0,165  0,44  0,11 (mol) 0,25 điểm Các quá trình oxi hóa: Mg  Mg2+ + 2e Fe  Fe2+ + 2e x x 2x (mol) y y 2y (mol) 2+ Cu  Cu + 2e (z - 0,165) (z - 0,165) 2(z - 0,165) (mol) Quá trình khử: 2NO3- + 8H+ + 6e  2NO + 4H2O 0,17 0,68  0,51 (mol) Áp dụng bảo toàn electron ta có: 2(x + y + z – 0,165) = 0,51  x + y + z = 0,42 (2) 0,25 điểm Cho NaOH dư vào dung dịch A rồi lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B có chứa: MgO, Fe2O3, CuO. Từ khối lượng của B, lập được phương trình: x.40 + 160.y/2 + z. 80 = 31,2 (3) 0,25 điểm Giải hệ 3 phương trình (1), (2), (3) ta được: x = 0,06; y = 0,12; z = 0,24. Từ đó tính được % số mol các chất:  Mg = 14,28 ;  Fe = 28,57 ;  Cu = 57,15 0,25 điểm 2. Tính nồng độ các ion trong dung dịch A: 0, 06 0, 24 0,12 Mg2+ = = 0,246 M; Cu2+ = =0,984 M ; Fe2+ = = 0,492 M ; 0, 244 0, 244 0, 244 0,25 điểm 0, 044.5 0, 2.3, 4  0,17  0,11 SO42- = =0,902 M ; NO3- = = 1,64 M 0,25 điểm 0, 244 0, 244 Câu III (2.25 điểm): 1. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,5M. Cho Ka của CH3COOH = 1,8.10-5 2. Tính khối lượng NaOH cần cho vào 500 ml dung dịch CH3COOH 0,5M để thu được dung dịch có pH = 3. (Giả sử khi cho NaOH vào thì thể tích dung dịch không thay đổi). 3. Điện phân 0,8 lít dung dịch A chứa HCl và CuSO4 với điện cực trơ với cường độ dòng 2,5 A. Sau thời gian t giây thu được 3,136 lít (đktc) một chất khí duy nhất ở anốt. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550ml dung dịch NaOH 0,8M và thu được 1,96g kết tủa. Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch A và thời gian t. Giải câu III (2.25 điểm): III.1. (0,5 điểm) Ta có cân bằng: CH3COOH  CH3COO + H+   - Ban đầu: 0,5M Cân bằng: (0,5 – x) M xM xM 0,25 điểm x.x Theo bài ra ta có: K a1   1,8.105 0, 5  x Giải ra được x  3.10-3  pH = -lg(H+) = -lg(3.10 -3) = 2,5 0,25 điểm III.2. (0,75 điểm) Gọi số mol NaOH cần cho vào dung dịch là a mol. Vì sau phản ứng, dung dịch có pH = 3 nên CH3COOH dư; NaOH hết. Phản ứng: CH3COOH + OH-  CH3COO- + H2O 0,25 điểm a mol a mol  Ta có cân bằng: CH3COOH  CH3COO-  + H+ Ban đầu: (0,5 – a/0,5)M a/0,5 M 0,25 điểm Cân bằng: (0,5 – 2a - 10-3) M (2a +10 -3) M 10 -3 M
(2a+103 ).10 3 Theo bài ra ta có: K a1   1,8.10 5 Giải ra được: a  4.10-3 0,5  2a  10 3 .  khối lượng NaOH cần sử dụng là: 40.4.10 -3 = 0,16 gam 0,25 điểm III.3. (1,0 điểm) Ở anot thu được một khí duy nhất là Cl2. nCl2 = 3,136/22,4 = 0,14 (mol) Khi cho NaOH vào dung dịch sau điện phân có tạo thành kết tủa nên Cu2+ dư. Phương trình điện phân: CuSO4 + 2HCl  Cu + Cl2 + H2SO4 0,14  0,28  0,14  0,14  0,14 (mol) 0,25 điểm Khi cho NaOH vào dung dịch sau điện phân thì xảy ra các phản ứng: H+ + OH-  H2O Cu 2+ + 2OH-  Cu(OH)2 Ta có: nOH  nH  2nCu(OH )2  nH  nOH   2nCu(OH )2 = 0,55.0,8 – 2.1,96/98 = 0,40 mol 0,25 điểm  nHCl dư = 0,40 – 0,28 = 0,12 mol;  Số mol HCl ban đầu là 0,40 mol.  CHCl ban đầu = 0,40/0,8 = 0,5 M; Số mol CuSO4 ban đầu là: 0,14 + 0,02 = 0,16 (mol)  CCuSO4 ban đầu = 0,16/0,8 = 0,2 M 0,25 điểm mCu .n.F 0,14.2.96500 Thời gian điện phân: t   = 10808 giây. 0,25 điểm A.I 2,5 Câu IV (2.0 điểm): 1. Nung 8,08 gam một muối X thu được các sản phẩm khí và 1,6 gam một hợp chất rắn Y không tan trong nước. Ở một điều kiện thích hợp, cho tất cả sản phẩm khí vào một bình có chứa sẵn 200 gam dung dịch NaOH 1,2% thì phản ứng vừa đủ và thu được dung dịch chỉ chứa một muối duy nhất có nồng độ 2,47 %. Xác định công thức phân tử của muối X, biết rằng khi nung kim loại trong X không thay đổi số oxi hóa. 2. Một nguyên tố có 3 trị số năng lượng ion hoá đầu tiên (tính ra kJ/mol) là: 11800; 500; 7300. a. Hãy chỉ ra năng lượng ion hoá thứ nhất, thứ hai, thứ ba của nguyên tố. b. Nguyên tố đã cho là nguyên tố nào trong 3 nguyên tố sau đây: Zn, Li, Cl. Vì sao? Giải câu IV (2.0 điểm): IV.1. (1,5 điểm) Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mkhí = 8,08 – 1,6 = 6,48 g 200.1,2 Sản phẩm khí + dd NaOH  dd muối 2,47% ; nNaOH = = 0,06 mol 100.40 206,48.2,47 0,25 điểm mdd muối = mkhí + mddNaOH = 6,48 + 200 = 206,48 g  mmuối = = 5,1g 100 Ta có sơ đồ: Khí + mNaOH  NamA 0,06 0,06/m 0,06  mmuối =(23m+A) = 5,1  A = 62m m Chỉ có cặp m = 1; A = 62. Vậy NO3- là phù hợp  NaNO3 0,25 điểm Vì sản phẩm khí phản ứng với NaOH chỉ cho được một muối duy nhất là NaNO3  Sản phẩm khí bao gồm: NO2, O2 do đó muối ban đầu X có thể là: M(NO3)n. Khi đó: 4NO2 + O2 + 4NaOH  4NaNO3 + 2H2O 0,06  0,015  0,06 m NO 2 + m O 2 = 46.0,06 + 32.0,015 = 3,24 g < 6,48 g  Trong sản phẩm còn có hơi nước. 0,25 điểm Vậy muối X phải có dạng M(NO3)n.xH2O. 0 n Phản ứng nhiệt phân: 2M(NO3)n.xH2O t  M2On + 2nNO2 + O2 + 2xH2O 2 0,25 điểm
0,03 1,12n mY = m M 2O n = (2M + 16n) = 1,6  M = n 0,06 Chỉ cặp nghiệm n = 3, M = 56 (Fe) là thỏa mãn. 0,25 điểm 0,06 x 6,48  3,24  n H 2O = = 0,02x = = 0,18 n 18  x = 9. Vậy công thức của muối X là: Fe(NO3)3.9H2O 0,25 điểm IV.2. (0,5 điểm) a. Năng lượng ion hóa của một nguyên tử: I1 < I2 < I3 Vì vậy I1 = 500 kJ/mol ; I2 = 7300 kJ/mol ; I3 = 11800 kJ/mol 0,25 điểm b. Năng lượng ion hóa của Li: Vì I2 >> I1 Chứng tỏ rằng sau khi nhường 1e ion X+ có cấu hình của khí hiếm. 0,25 điểm Câu V (2.25 điểm): 1. Hoàn chỉnh các phương trình hóa học của các phản ứng sau: a. X1 + X2 + X3  CuSO4 + Na2SO4 + NO + K2SO4 + H2O b. S + NaOH (đặc nóng)  c. HClO3 + FeSO4 + H2SO4  d. Cl2 + dung dịch FeSO4  e. H2SO4 loãng + dung dịch Na2S2O3  f. Cl2 + Br2 + H2O  2. Thêm dần dung dịch NaOH 0,01 M vào dung dịch A chứa H+ 0,1M; Fe3+ 10 -2M; Mg2+ 0,1M và NO3- cho đến dư. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Kết tủa nào tạo ra trước. c. Tính khoảng pH trong dung dịch A sao cho kết tủa hết Fe3+ mà chưa tạo kết tủa Mg(OH)2. Biết Fe3+ được coi kết tủa hết khi nồng độ mol/l của Fe3+ trong dung dịch < 10 -6 M. Cho: Tích số tan Mg(OH)2: 10 – 11 ; Fe(OH)3 : 10 – 38. Giải câu V (2.25 điểm): V.1. (0.75 điểm): hai phương trình 0,25 điểm a. 3Cu + 2NaNO3 + 8KHSO4  3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4K2SO4 + 4H2O t0 b. 3S + 6NaOH (đặc)  2Na2S + Na2SO3 + 3H2O  0,25 điểm c. HClO3 + 6FeSO4 + 3H2SO4  HCl + 3Fe2(SO4)3 + 3H2O d. 3Cl2 + 6FeSO4  2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 0,25 điểm e. H2SO4 + Na2S2O3  Na2SO4 + SO2 + S + H2O f. Cl2 + Br2 + H2O  HCl + HBrO3 0,25 điểm V.2. (1.25 điểm) - + a. OH + H  H2O 0,25 điểm 3OH- + Fe3+  Fe(OH)3 2OH- + Mg2+  Mg(OH)2 0,25 điểm -38 3+ - 3 b. TFe(OH)3 =10 =  Fe  OH   khi bắt đầu xuất xuất hiện kết tủa Fe(OH)3 thì    38 TFe(OH)3 10 [OH-] = 3 3+ = 3 2 = 10-12M  pH = 2  Fe    10 0,25 điểm TMg(OH)2 10 11 khi bắt đầu xuất hiện kết tủa Mg(OH)2 thì [OH-] = = 1 = 10-5M  pH = 9.  Mg 2+    10 Vậy Fe(OH)3 kết tủa trước 0,25 điểm TFe(OH)3 10 38 c. Khi Fe3+ kết tủa hết  [OH-] = 3 > 3 = 10-10,67M  thời điểm khi Fe3+ kết  Fe3+    106 tủa hết là pH > 3,33. 0,25 điểm Vậy để kết tủa hoàn toàn Fe3+ mà chưa tạo kết tủa Mg(OH)2 cần duy trì pH trong khoảng: 3,3 < pH ≤ 9 0,25 điểm --------------- Hết ---------------
SỞ GD-ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn thi: Hóa học – Vòng II (Khóa ngày 11 tháng 10 năm 2012) Số BD:…………….. Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (2,0 điểm): 1. X là hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở, có công thức phân tử là C4 H6O2. Sau khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng, thu được sản phẩm có khả năng tráng bạc. Viết các công thức cấu tạo có thể có của X và gọi tên. 2. Viết phương trình hóa học của phản ứng trong các trường hợp sau: a. ClNH3CH2 COOH + NaOH(dư) → b. o-HOOC-C6 H4-OOCCH3 + NaOH(dư) → trïng hîp c. CH2=CH-COOH + HBr → d. Caprolactam   Câu II (2,5 điểm): 1. Các chất A, B, C, D mạch hở đều có cùng công thức phân tử C3H7O2N. Ở điều kiện thường A, B là chất rắn, còn C và D là chất lỏng. Khi phản ứng với hiđro trong điều kiện thích hợp, từ A thu được C3H9O2N, từ D thu được C3H9N. Các chất A, B và C đều tác dụng được với dung dịch HCl loãng và dung dịch NaOH. Chất B, C khi tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được muối của các α- amino axit. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên các chất A, B, C, D. Biết rằng trong các chất trên không có chất nào tham gia phản ứng tráng bạc. Viết các phương phản ứng đã nêu trên. H CH3 CH3 2. Trong thuốc lá có chất anabazin và một đồng phân cấu N N N tạo của nó là nicotin (rất độc). Ngoài ra người ta còn tổng hợp được chất nicotirin có cấu tạo tương tự nicotin: N N N a. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho mỗi hợp chất Anabazin Nicotin Nicotirin trên tác dụng với dung dịch HCl theo tỉ lệ mol 1:1. b. Sắp xếp chúng theo trình tự tăng dần khả năng phản ứng trên. Giải thích. Câu III (1,75 điểm): 1. Xác định công thức cấu tạo các chất A, B, C, D, E trong sơ đồ chuyển hóa sau: 2. Đun hồi lưu hiđrocacbon Y với KMnO4 trong nước thu được 2 sản phẩm A và B. A là muối của axit hữu cơ đơn chức. Đốt 3,2 gam muối A, người ta thu được 1,38 gam K2CO3. B là chất hữu cơ không tham gia phản ứng tráng gương, không làm mất màu nước brom và có tỉ khối hơi so với không khí là 2. a. Xác định công thức cấu tạo của A, B và Y. b. Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa Y với KMnO4. Câu IV (2,0 điểm): A là hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở chứa C, H, O. Cho một lượng chất A tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch KOH 2,4 M rồi cô cạn, được 105 gam chất rắn khan B và m gam ancol C. Oxi hóa m gam ancol C bằng oxi (có xúc tác) được hỗn hợp X. Chia X thành ba phần bằng nhau: - Phần một tác dụng với dung dịch AgNO3 trong amoniac (dư), được 21,6 gam Ag. - Phần hai tác dụng với dung dịch NaHCO3 dư, được 2,24 lít khí (đktc). - Phần ba tác dụng với Na vừa đủ, thu được 4,48 lít khí (đktc) và 25,8 gam chất rắn khan. 1. Xác định công thức cấu tạo của ancol C, biết đun nóng ancol C với H2SO4 đặc, ở 170oC được Anken. 2. Tính % số mol ancol C đã bị oxi hóa? 3. Xác định công thức cấu tạo của A? Câu V (1,75 điểm): 1. Sinh nhiệt của một chất ở điều kiện chuẩn (kí hiệu là ΔH0sn ) là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào khi hình thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn. Cho: C(than chì) → C(k) ΔH0thăng hoa = 717 KJ/mol; EH - H = 432KJ/mol; EC - C = 347 KJ/mol; EC - H = 411 KJ/mol; ΔH0 sn (H2O (l)) = - 285,8 KJ/mol; ΔH0 sn (CO2 (k)) = - 393,5 KJ/mol . a. Tính ΔH0 sn của ankan tổng quát CnH2n+2 (k) theo n. b. Cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn các ankan chứa n nguyên tử cacbon: CnH2n+2 (k) + (3n + 1)/2 O2(k) → nCO2(k) + (n + 1) H2O(l) ΔH0. 0 Tính ΔH theo n. 2. Cho các chất: Phenyl fomat, Ancol o-hidroxibenzylic, Ancol p-hidroxibenzylic. Viết công thức cấu tạo của các chất trên. Sắp xếp các chất trên theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích ngắn gọn.
………………….. Hết …………….…
SỞ GD-ĐT QUẢNG BÌNH KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Môn thi: Hóa học – Vòng II HƯỚNG DẪN CHẤM Câu I (2,0 điểm): 1. X là hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở, có công thức phân tử là C4 H6O2. Sau khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng, thu được sản phẩm có khả năng tráng bạc. Viết các công thức cấu tạo có thể có của X và gọi tên. 2. Viết phương trình hóa học của phản ứng trong các trường hợp sau (chỉ xét sản phẩm chính): a. ClNH3CH2 COOH + NaOH(dư) → b. o-HOOC-C6 H4-OOCCH3 + NaOH(dư) → trïng hîp c. CH2=CH-COOH + HBr → d. Caprolactam   Giải câu I (2,0 điểm): I.1 (1.0 điểm): Theo bài ra, sản phẩm thu được khi cho X tác dụng với dung dịch NaOH có hợp chất chứa nhóm –CHO hoặc muối fomat. Vậy, các công thức cấu tạo có thể có của X là: HCOOCH2CH=CH2 prop-2-en-1-ylmetanoat (hoặc anlyl fomat) 0,25 điểm HCOOCH=CH CH3 prop-1-en-1-ylmetanoat 0,25 điểm HCOOC(CH3)=CH2 (1-metyl)etenylmetanoat (hoặc isopropenyl fomat) 0,25 điểm CH3COOCH=CH2 etenyletanoat (hoặc vinyl axetat) 0,25 điểm I.2 (1.0 điểm): a. ClNH3CH2COOH + 2NaOH → H2NCH2COONa + NaCl + 2H2O 0,25 điểm b. o-HOOC-C6 H4-OOCCH3 + 3NaOH → o-NaOOC-C6H4-ONa + CH3COONa + 2H2O 0,25 điểm c. CH2=CH-COOH + HBr → CH2Br-CH2-COOH 0,25 điểm C H2 C H2 NH trï n g h î p n C H2 HN C H2 C H2 C H2 CH2 CH2 C O n C H2 C H2 CO 0,25 điểm d. Câu II (2,5 điểm): 1. Các chất A, B, C, D mạch hở đều có cùng công thức phân tử C3H7O2N. Ở điều kiện thường A, B là chất rắn, còn C và D là chất lỏng. Khi phản ứng với hiđro trong điều kiện thích hợp, từ A thu được C3H9O2N, từ D thu được C3H9N. Các chất A, B và C đều tác dụng được với dung dịch HCl loãng và dung dịch NaOH. Chất B, C khi tác dụng với dung dịch NaOH thì thu được muối của các α- amino axit. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên các chất A, B, C, D. Biết rằng trong các chất trên không có chất nào tham gia phản ứng tráng bạc. Viết các phương phản ứng đã nêu trên. H CH3 CH3 2. Trong thuốc lá có chất anabazin và một đồng phân cấu N N N tạo của nó là nicotin (rất độc). Ngoài ra người ta còn tổng hợp được chất nicotirin có cấu tạo tương tự nicotin: N N N a. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho mỗi hợp chất Anabazin Nicotin Nicotirin trên tác dụng với dung dịch HCl theo tỉ lệ mol 1:1. b. Sắp xếp chúng theo trình tự tăng dần khả năng phản ứng đó. Giải thích. Giải câu II (2,5 điểm): II.1 (1.25 điểm): A là C2H3COONH4 Amoni acrylat; B là CH3CH(NH2)COOH Alanin; 0,25 điểm C là H2N-CH2-COOCH3 Metyl amino axetat; D là C3H7NO2 1-Nitropropan và 2-Nitropropan 0,25 điểm Ni,t o C2H3COONH4 + H2  C2H5COONH4 ;  C3H7NO2 + 6[H] → C3H7NH2 + 2H2O 0,25 điểm C2H3COONH4 + NaOH → C2H3COONa + NH3 + H2O
CH3CH(NH2)COOH + NaOH → CH3 CH(NH2)COONa + H2O H2N-CH2-COOCH3 + NaOH → H2N-CH2-COONa + CH3OH 0,25 điểm C2H3COONH4 + HCl → C2H3COOH + NH4Cl CH3CH(NH2)COOH + HCl → [CH3CH(NH3+)COOH]Cl- H2N-CH2-COOCH3 + HCl → ClH3N-CH2-COOCH3 0,25 điểm II.2 (1.25 điểm): N N + HCl NH NH2Cl 0,25 điểm CH3 CH3 N NHCl + HCl N N 0,25 điểm 0,25 điểm Trình tự tăng dần khả năng phản ứng trên là: 0,25 điểm (1) < (2) vì + I C
E là: 0,25 điểm III.2 (1,0 điểm) 1,38 Bảo toàn nguyên tố K ta có n A =2n K 2CO3 = 2. = 0,02 mol  MA = 3,2/0,02 = 160 138  MR = 160 – 83 = 77. Vậy A là C6H5COOK 0,25 điểm MB = 58. B là sản phẩm phản ứng của Y với KMnO4, B không có phản ứng tráng gương nên B là Xeton. Vậy B là CH3COCH3. 0,25 điểm CH 2 CH CH 3 Vậy Y là CH 3 0,25 điểm 3 CH2 CH CH 3 + 8 KMnO 4 3 C 6 H 5 COOK + 3 CH 3 C OCH 3 + 5KOH + 8 MnO 2 + 2 H 2O CH 3 0,25 điểm Câu IV (2,0 điểm): A là hợp chất hữu cơ đơn chức, mạch hở chứa C, H, O. Cho một lượng chất A tác dụng hoàn toàn với 500 ml dung dịch KOH 2,4 M rồi cô cạn, được 105 gam chất rắn khan B và m gam ancol C. Oxi hóa m gam ancol C bằng oxi (có xúc tác) được hỗn hợp X. Chia X thành ba phần bằng nhau: - Phần một tác dụng với dung dịch AgNO3 trong amoniac (dư), được 21,6 gam Ag. - Phần hai tác dụng với dung dịch NaHCO3 dư, được 2,24 lít khí (đktc). - Phần ba tác dụng với Na vừa đủ, thu được 4,48 lít khí (đktc) và 25,8 gam chất rắn khan. 1. Xác định công thức cấu tạo của ancol C, biết đun nóng ancol C với H2SO4 đặc, ở 170oC được Anken. 2. Tính % số mol ancol C đã bị oxi hóa? 3. Xác định công thức cấu tạo của A? Giải câu IV (2,0 điểm): 1. Xác định công thức cấu tạo ancol C: Hợp chất hữu cơ đơn chức A chứa C, H, O tác dụng với dung dịch KOH cho ancol C, suy ra A là este đơn chức. Đun nóng ancol C với H2SO4 đặc ở 170 0C được anken, chứng tỏ ancol C là ancol no đơn chức, mạch hở và có số nguyên tử C lớn hơn hoặc bằng 2. Oxi hóa ancol C được sản phẩm tham gia phản ứng tráng gương, suy ra C là ancol bậc một. Vậy A có công thức tổng quát là: RCOOCH2R’ (với R' khác H). 0,25 điểm Phản ứng của A với dung dịch KOH : RCOOCH2R’ + KOH  RCOOK +R’CH2OH (1) Phản ứng oxi hóa m gam ancol C : xt 2 R’CH2OH + O2  2R’CHO + 2 H2O (2)  xt R’CH2OH + O2  R’COOH + H2O (3)  Hỗn hợp X gồm R’CHO, R’COOH, H2O và R’CH2OH dư. Gọi số mol R'CH2OH, R'CHO, R'COOH trong 1/3 hỗn hợp X lần lượt là x, y, z mol. 0,25 điểm  số mol H2O trong 1/3 hỗn hợp X là (y + z) mol. t0 * Phần một: R’CHO + 2[Ag(NH3)2]OH  R’COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O  (4) y mol 2y mol Số mol Ag = 2y = 21,6 : 108 = 0,2  y = 0,1 ( mol ) * Phần hai: R’COOH + NaHCO3  R’COONa + H2O + CO2 ↑ (5) z mol z mol Số mol CO2 = z = 2,24 : 22,4 = 0,1 (mol) 0,25 điểm * Phần ba: 2 R’COOH + 2 Na  2 R’COONa + H2 ↑ (6) z mol z mol 0,5 z mol 2 R’CH2OH + 2 Na  2 R’CH2ONa + H2 ↑ (7) x mol x mol 0,5x mol 2 H2O + 2 Na  2 NaOH + H2 ↑ (8) (y + z) mol (y + z) mol 0,5(y + z) mol Số mol H2: 0,5z + 0,5x + 0,5( y + z ) = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol )  x + y + 2z = 0,4 (*) 0,25 điểm Thay y = 0,1; z = 0,1 vào (*) được: x = 0,1 (mol)
Chất rắn khan thu được sau phản ứng ở phần III gồm : 0,1 (mol) R’COONa ; 0,1 (mol) R’CH2ONa và 0,2 (mol) NaOH. Số gam chất rắn khan : (R’+ 67). 0,1 + (R’ + 53). 0,1 + 40. 0,2 = 25,8 (gam)  MR’ = 29  R’ là C2H5 – Vậy công thức cấu tạo của ancol C: CH3– CH2 – CH2 - OH. 0,25 điểm 2. Tính phần trăm số mol C3H7OH bị oxi hóa : Tổng số mol ancol đã bị oxi hóa: 3(y + z ) = 3 . 0,2 = 0,6 (mol). Số mol C3H7OH có trong m gam là : 3(x + y + z) = 3 . 0,3 = 0,9 (mol) % số mol C3H7OH đã bị oxi hóa là: (0,6 : 0,9) .100% = 66,67 % 0,25 điểm 3.Xác định công thức cấu tạo của A: Theo (1): nKOH phản ứng = nmuối = nC = 0,9 (mol) Số mol KOH dư: 0,5. 2,4 – 0,9 = 0,3 (mol) 0,25 điểm Chất rắn khan B gồm: 0,9 (mol) RCOOK và 0,3 (mol) KOH dư Khối lượng chất rắn khan B: ( R + 83 ). 0,9 + 56 . 0,3 = 105  MR = 15  R là CH3 – Vậy công thức cấu tạo của A là: CH3 – COO – CH2 – CH2 – CH3 0,25 điểm Câu V (1,75 điểm): 1. Sinh nhiệt của một chất ở điều kiện chuẩn (kí hiệu là ΔH0sn ) là lượng nhiệt tỏa ra hay thu vào khi hình thành 1 mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn. Cho: C(than chì) → C(k) ΔH0thăng hoa = 717 KJ/mol; EH - H = 432KJ/mol; EC - C = 347 KJ/mol; EC - H = 411 KJ/mol; ΔH0 sn (H2O lỏng) = - 285,8 KJ/mol; ΔH0sn (CO2) = - 393,5 KJ/mol . a. Tính ΔH0 sn của ankan tổng quát CnH2n+2 theo n. b. Cho phản ứng đốt cháy hoàn toàn các ankan chứa n nguyên tử cacbon: CnH2n+2 (k) + (3n + 1)/2 O2(k) → nCO2(k) + (n + 1) H2O(l) ΔH0. 0 Tính ΔH theo n. 2. Cho các chất: Phenyl fomat (A), Ancol o-hidroxibenzylic (B), Ancol p-hidroxibenzylic (C). Viết công thức cấu tạo của các chất trên. Sắp xếp các chất trên theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích ngắn gọn. Giải câu V (1,75 điểm): V.1 (1,0 điểm) a. Sơ đồ tạo thành CnH2n+2 từ C(than chì) và H2(k): 0,25 điểm Dựa vào sơ đồ trên, ta có: ΔHsn (CnH2n+2) = (n+1). EH – H + n. ΔHthăng hoa (C) – (n-1)EC-C – 2(n+1)EC-H = 432(n+1) + 717.n – (n-1).347 – 2(n+1).411 = - 43 - 20.n (KJ/mol). 0,25 điểm b. Sơ đồ: 0,25 điểm Dựa vào sơ đồ trên ta có: ΔHn = n. ΔHsn (CO2) +(n+1). ΔHsn (H2O(l)) - ΔHsn (CnH2n+2) = - 393,5.n - 285,8(n+1) + 43 + 20.n = - 242,8 – 659,3.n 0,25 điểm V.2 (0,75 điểm) Công thức cấu tạo: (A) C6H5OOCH (B) (C) CH2OH HO CH2OH 0,25 điểm OH Nhiệt độ sôi của các chất tăng dần theo chiều sau: (A) < (B) < (C) 0,25 điểm (A), (B), (C) có M tương đương nhau
A không có khả năng tạo liên kết Hidro liên phân tử B có thể tạo liên kết Hidro nội phân tử làm giảm số liên kết Hidro liên phân tử C chỉ tạo liên kết Hidro liên phân tử 0,25 điểm ………………….. Hết …………….…