Đáp án đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học Lớp 12 năm 2005 - Đề 2 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Phòng

Nội dung text: Đáp án đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học Lớp 12 năm 2005 - Đề 2 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Phòng

1. ë gi¸o dôc vµ ®µo t¹o H­íng dÉn chÊm ®Ò thi chän ®éi tuyÓn h¶i Phßng dù thi häc sinh giái quèc gia n¨m 2005 M«n: ho¸ häc Thêi gian: 180 phót (kh«ng kÓ thêi gian giao ®Ò) C©u I: 1. Iso-octan (hay 2,2,4-trimetylpentan) ®­îc quy ­íc cã chØ sè octan b»ng 100. Hîp chÊt nµy ®­îc ®iÒu chÕ tõ 2-metylpropen theo hai b­íc. B­íc thø nhÊt cã sö dông xóc t¸c axit m¹nh. a) ViÕt ph­¬ng tr×nh ®iÒu chÕ 2,2,4-trimetylpentan tõ 2-metylpropen vµ cho biÕt tÊt c¶ c¸c s¶n phÈm cã thÓ cã cña ph¶n øng nµy. b) ViÕt c¬ chÕ ph¶n øng cña b­íc thø nhÊt. c) ViÕt c«ng thøc cÊu tróc cña s¶n phÈm thÕ monoclo chÝnh cña 2,2,4- -trimetylpentan. H­íng dÉn gi¶i: a) B­íc thø nhÊt gåm t­¬ng t¸c gi÷a hai ph©n tö trong m«i tr­êng axit: CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH2 CH CH3 3 + H CH3 CH C CH CH3 C CH2 + 3 2 CH3 CH3 CH3 C CH C CH3 CH3 B­íc thø hai: hidro hãa CH3 CH3 + H CH3 C CH2 C CH2 2 CH CH o 3 3 CH3 Ni, t CH3 C CH2 CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH C CH3 + H2 CH3 b) C¬ chÕ ph¶n øng cña b­íc thø nhÊt: CH3 CH3 CH CH3 CH3 + 3 CH C CH H + 2 3 + CH C CH CH C CH C CH 3 2 CH3 C CH3 3 2 3 CH3 1
2. CH3 CH3 CH3 C CH2 C CH2 CH CH 3 3 H+ + CH3 CH3 C CH2 C CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 C CH C CH3 CH3 c) Ph¶n øng thÕ clo vµo ankan ­u tiªn x¶y ra trªn cacbon bËc cao: CH CH 3 3 CH3 CH3 Cl2 CH C CH CH CH 3 2 3 CH3 C CH2 C CH3 CH 3 CH3 Cl C©u II: 1. Tám cây nến làm bằng axit stearic, mỗi cây có khối lượng 58 g, được đốt cháy trong một phòng kín chứa 19,0 m3 không khí, trong đó có 21% thể tích là oxi, 78,1% nitơ và 0,90% agon. Oxi lúc đầu ở 21,0 °C và 98,0 kPa. a) Viết phương trình phản ứng cháy của axit stearic b) Tính phần trăm thể tích của oxi và cacbon dioxit sau phản ứng. Bỏ qua lượng cacbon dioxit trước khi ®èt. 2. Tõ benzan®ehit, anhi®rit axetic víi xóc t¸c K2CO3 hoÆc CH3COONa, thùc hiÖn ph¶n øng ng­ng tô thu ®­îc chÊt A (s¶n phÈm chÝnh) cã c«ng thøc ph©n tö C9H8O2. ChÊt A ®­îc ®un nãng ë nhiÖt ®é 100 – O 120 C trong 2 giê thu ®­îc s¶n phÈm B cã c«ng thøc ph©n tö C8H8. Oxi ho¸ B b»ng oxi víi xóc t¸c chøa ion kim lo¹i chuyÓn tiÕp, vÝ dô titan, thu ®îc mét sè s¶n phÈm chÝnh nh: C (C7H6O), D (C8H8O), E (C8H10O2). H·y dïng c«ng thøc cÊu t¹o, viÕt ph­¬ng tr×nh c¸c ph¶n øng t¹o thµnh A, B, C, D, E. Hướng dẫn giải: a) C17H35COOH (r) + 26 O2 (k) 18 CO2 (k) + 18 H2O (l) b) 2
3. Oxi nitơ Agon V = 3,99 m3 V =14,84 m3 V = 0,17 m3 N = 160,0 mol n = 594,9 mol n = 6,9 mol Sau khi cháy: oxi cacbon dioxit nitơ Agon n = 117,6 mol n = 29,3 mol n = 594,9 mol n = 6,9 mol 15,7 %V 3,9 %V 79,5 %V 0,9 %V 2. Ph¶n øng gi÷a benzan®ehit, anhi®rit axetic víi xóc t¸c K2CO3 hoÆc CH3COONa lµ ph¶n øng Peckin t¹o thµnh axit kh«ng no axit xinamic K2CO3 C6H5CHO + (CH3CO)2 C6H5CH=CHCOOH + CH3COOH 170 - 180 OC (A) §un nãng chÊt A ë 100 -120 OC trong kho¶ng 2 giê x¶y ra ph¶n øng ®ecacboxi ho¸ thu ®­îc s¶n phÈm B lµ stiren 100 - 120 OC C6H5CH=CHCOOH C6H5CH=CH2 + CO2 (B) Khi oxi ho¸ B b»ng oxi xóc t¸c titan. Titan, xóc t¸c cã kh¶ n¨ng oxi ho¸ ªm dÞu nªn th«ng th­êng chØ oxi ho¸ nèi ®«i vµ khã ph©n huû stiren thµnh CO2 vµ H2O. Ph¶n øng oxi ho¸ t¹o thµnh c¸c s¶n phÈm C, D, E C6H5CHO + CO2 + H2O (C) O2 C6H5CH=CH2 C6H5- CH- CH2 (D) TO2 O C6H5- CH- CH2 (E) OH OH C©u III: -dihidroxibenzen phản ứng với benzoyl clorua có cùng số mol: O C H C H 2 5 N 2 5 OH C Cl C2H5 + A + X OH 3
4. X cã c«ng thøc  HN(C2H5)3Cl A phản ứng với diazometan tạo thành B. Trong dung dịch nước của kali hidroxit B chuyển thành C và muối benzoat: O C KOH O A + CH2N2 B C + - Y 1. Xác định A, B, C và X, Y. Viết các phương trình phản ứng. 2. Hãy cho biết lí do sử dụng benzoyl clorua trong quá trình phản ứng này. Hướng dẫn giải: 1. 2. Benzoyl clorua là nhóm bảo vệ cho nhóm –OH C©u IV: Cho s¬ chuyÓn ho¸ sau: 4
5. Cl , AlCl + SOCl2 + CH3OH 2 3 A KMnO4 B C D - HCl, - SO2 - HCl 2 MgBr + 2 HBr D E F NH3 G H benzoyl peroxide - 2 HBr F + G H J Haloperidol (C21H23FClNO2) AlCl3 O H cã c«ng thøc: Cl Cl B cã c«ng thøc C7H5ClO2 ; F cã c«ng thøc C11H13Br2ClO ViÕt c«ng thøc cÊu t¹o cña A, B, . . . Haloperidol. a) A F Br Cl HO Cl Br B G HO HN Cl Cl OH O C H Cl O Cl Cl Cl O D J O Cl F O Cl O E haloperidol O N Cl HO Cl OH F 5
6. C©u V: Một chất hữu cơ A có chứa C, H, O. Phân tích 0,749 g A thu được 1,124g CO2 và 0,306 g nước. Mũi ứng với số khối cao nhất trong phổ kế của A là m/z = 176,1. 1. Xác định công thức thực nghiệm, khối lượng mol phân tử (g/mol) và công thức phân tử của hợp chất A. Các thí nghiệm và số liệu phổ dẫn đến những kết luận sau: Hợp chất A có chứa vòng 5. Có một cầu nối oxi giữa hai nguyên tử cacbon trong vòng. Có một liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon khác trong vòng. Một nguyên tử oxi liên kết đôi với một nguyên tử cacbon trong vòng. Hợp chất A chứa 4 nhóm hidroxyl, mỗi nhóm liên kết với một nguyên tử cacbon Chỉ có hai nhóm hidroxyl liên kết trực tiếp với vòng gắn vào các nguyên tử cacbon của liên kết đôi. Ngoài vòng có 2 nguyên tử cacbon liên kết với nhau 2. Vẽ cấu trúc của A. 3. Có thể có kiểu đồng phân nào? Hướng dẫn giải: 1. n(C) = 306,5 mg/(12 g/mol) = 25,5 mmol m(H) = 0,306g·M(H2)/M(H2O) = 0,306·2/18 = 34,0 mg H; n(H) =34,0 mmol m(O) = 749 – (306,5 + 34,0) = 408,5 mg; n(O) = 408 mg/16 (g/mol) = 25,5 mmol n(C) : n(H) : n(O) = 3 : 4 : 3; M = 176 g/mol suy ra công thức phân tử: C6H8O6 2. axit ascorbic 3. Có 2 C bất đối nên có 4 đồng phân quang học: (R,R); (R,S); (S,R); (S,S): 6
7. (R,R)-(S,S) và (R,S)-(S,R) là hai cặp đồng phân đối quang. (R,R)-(R,S); (R,R)-(S,R); (S,S)-(S,R); (S,S)-(R,S) là các cặp bán đối quang 7