Đáp án đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 12 THPT - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Tĩnh

Nội dung text: Đáp án đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 12 THPT - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Tĩnh

1. SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 THPT HÀ TĨNH NĂM HỌC 2014-2015 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HOÁ HỌC Câu 1: 1. Khi cho photpho tác dụng với clo dư thu được chất A, còn khi clo thiếu thu được chất B. Hãy xác định hình dạng phân tử của A, B? Giải thích? 2. Khí C không màu khi sục qua dung dịch brom làm dung dịch đậm màu hơn, khí D không màu khi sục qua dung dịch brom làm dung dịch mất màu. Dung dịch muối natri (muối E) trong suốt khi cho thêm dung dịch H2SO4 loãng thấy có khí D thoát ra và dung dịch bị vẫn đục. Xác định C, D, E viết các phương trình phản ứng. 0 3. Khi nung hỗn hợp SiO2 với than cốc trong Cl2 khoảng 950 C thu được một chất khí X và một chất lỏng Y. Y có khả năng bốc khói trong không khí ẩm. Viết phương trình phản ứng xẩy ra và giải thích tại sao Y lại bốc khói trong không khí ẩm. Hướng dẫn chấm Câu 1 Nội dung Điểm A là PCl5; B là PCl3 1 Phân tử A có hình lưỡng chóp tam giác vì P lai hóa sp3d 1 Phân tử B có hình tứ diện vì P lai hóa sp3 C là HI, D là là SO2, E là Na2S2O3 2HI + Br2 2HBr +I2 2 SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr 1 Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + SO2 + S + H2O. Thí sinh có thể tìm các chất khác có tính chất tương tự : ví dụ HI, H2S, Na2S2 X là CO, Y là SiCl4 9000C *. SiO2 + 2C + 2Cl2 SiCl4 + 2CO 3 SiCl4 + (n+2)H2O SiO2.nH2O + 4HCl 1 *. SiCl4 tác dụng với H2O trong không khí ẩm làm HCl bay hơi, HCl tan trong nước có trong không khí ẩm tạo thành giọt nhỏ nhìn như khói. Câu 2: 1. Hợp chất X có công thức C10H18O4. Từ X thực hiện các phản ứng (theo đúng tỉ lệ mol) (a) X + 2NaOH X1 + 2X2 (b) X1 + H2SO4 X3 + Na2SO4 (c) nX3 + nX4 nilon-6,6 + 2nH2O (d) X2 + X3 X5 + H2O Xác định công thức cấu tạo các chất X1, X2 X5 viết các phương trình phản ứng. 2. a. Hãy so sánh nhiệt độ sôi của phenol với anilin? Giải thích? b. Hãy so sánh nhiệt độ sôi của catechol (o-HOC6H4OH) với hiđroquinon (p-HOC6H4OH)? Giải thích? c. Tại sao trong dầu mỏ chủ yếu tồn tại hidrocac bon no và hidrocacbon thơm mà không tồn tại hidrocacbon không no? d. Prisman là chất lỏng có công thức phân tử C6H6 điều chế được năm 1973. * Viết công thức cấu tạo của Prisman. * Tại sao Prisman lại là chất dễ nổ. Hướng dẫn chấm
2. Câu 2 Nội dung Điểm Vì X3 phải là HOOC-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH X 2 là C2H5OH X 1 là C2H5OOC-(CH2)4-COOC2H5 X4 là H2N(CH2)6NH2 và X5 là C2H5OOC-(CH2)4-COOH (a) C2H5OOC(CH2)4COOC2H5 (X) + 2NaOH NaOOC(CH2)4COONa(X1) + 1 C2H5OH (X2) 1 (b) NaOOC(CH2)4COONa(X1) + H2SO4 HOOC(CH2)4COOH(X3) + Na2SO4 (c) nHOOC(CH2)4COOH(X3) + nNH2(CH2)6NH2 (X4) nilon-6,6 + 2nH2O (d) C2H5OH(X2) + HOOC(CH2)4COOH (X3) C2H5OOC-(CH2)4-COOH(X5) + H2O a. Phenol có nhiệt độ sôi cao hơn anilin vì O có độ âm điện lớn hơn N nên tạo ra được liên kết H bền hơn OH NH2 0,5 b. Catechol có liên kết hidro nội phân tử nên số liên kết liên phân tử ít hơn so với hiđroquinon nên hiđroquinon có nhiệt độ sôi cao hơn catechol. OH OH 2 OH 0,5 OH c. Trong dầu mỏ chủ yếu tồn tại hidrocacbon no và hidrocacbon thơm vì 2 loại này bền 0,5 còn hidrocacbon không no kém bền nên không tồn tại. d. * Công thức cấu tạo của Prisman là 0,5 * Prisman dễ nổ vì phân tử có nhiều mạch vòng 3 cạnh và 4 cạnh kém bền. Câu 3: 1. Hợp chất X có công thức phân tử C 6H8O4. Cho 14,4 gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch có chứa 22,4 gam một muối. Xác định công thức cấu tạo có thể có của X. 2. Thủy phân hỗn hợp gồm 0,01 mol saccarozơ và 0,02 mol mantozơ trong môi trường axit, với hiệu suất lần lượt bằng 60% và 70% thu được dung dịch X. Trung hòa dung dịch X, thu được dung dịch Y, sau đó cho toàn bộ Y tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đun nóng đến phản ứng hoàn toàn, thu được m gam Ag. Tính m. Hướng dẫn chấm Câu 3 Nội dung Điểm Số mol X = 0,1 mol, tổng số vòng + liên kết của phân tử X bằng 3. X tác dụng tối đa với NaOH tỷ lệ 1:2 - TH1: X + NaOH muối + 1 Ta có 14,4+0,1*40<22,4 loại -TH2: X + 2NaOH muối + hỗn hợp Y 0,5 Ta có 14,4+0,2*40=22,4 + mY mY=0 X là este vòng 0,25 X + 2NaOH 2HO-R-COONa MHORCOONa=22,4/0,2=112 MR=28
3. Công thức cấu tạo có thể có của X là O CH 3 O 0,25 CH CH C 2 2 CH C O O O O C CH2 CH2 C CH O hoặc O CH3 2 Ta có mAg=108*2*n -CHO=108*2*(0,01*2*0,6+0,02*2*0,7+0,02*0,3)=9,936 gam 1 Câu 4. 1. Cho 2,13 gam P2O5 tác dụng hết với V ml dung dịch NaOH 1M, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X chỉ chứa 4,48 gam muối. Tính V. 2. Ba nguyên tố A, M, X đều thuộc chu kỳ 3. Hãy xác định các chất A 1, A2, A3 viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: (a) A(OH)m + MXy  A1  + (b) A1  + A(OH)m  A2(tan) (c) A2 + HX  A1  + (d) A1 + HX  A3 (tan) + Hướng dẫn chấm Câu 4 Nội dung Điểm nmuối=2*nP2O5=0,015*2=0,03 Khối lượng mol trung bình của muối bằng M=4,48/0,03=149,3 2 muối là Na2HPO4 và Na3PO4. Gọi số mol Na HPO và Na PO lần lượt là a và b ta có 1 2 4 3 4 a+b=0,03 1 142a+164b=4,48 a=0,02 b=0,01 nNaOH=0,02*2+0,01*3=0,07 (mol) V=0,07/1=0,07 lít = 70 (ml) Phương trình phản ứng (a) 3NaOH + AlCl3 Al(OH)3(A1) + 3NaCl (b) Al(OH)3(A1) + NaOH Na[Al(OH)4](A2) (c) Na[Al(OH)4](A2) + HCl Al(OH)3 (A1)+NaCl + H2O (d) Al(OH) + 3HCl AlCl (A ) + 3H O 2 3 3 3 2 1 hoặc 3+ - (a) Al + 3OH Al(OH)3 - - (b) Al(OH)3 + OH [Al(OH)4] - + (c) [Al(OH)4] + H Al(OH)3 + H2O + 3+ (d) Al(OH)3 + 3H Al Câu 5. 1. Hỗn hợp X gồm CuO, Al và Fe 3O4. Cho 1,344 lít khí CO (đktc) đi qua a gam X nung nóng, sau một thời gian thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H 2 bằng 18. Hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch HNO 3 loãng, dư, thu được dung dịch chứa 3,08a gam muối và sản phẩm khử chỉ có 1,344 lít hỗn hợp NO và NO 2 (đktc) có tỷ khối so vớ H2 bằng 19. Tính a, biết khối lượng oxi trong X là 0,25a gam.
4. 2. Hợp chất X nóng chảy ở 50 0C và tan vô hạn trong nước. Để chuẩn độ m gam X cần dùng hết 17,22 ml dung dịch KOH 0,098M. Cho bay hơi dung dịch sau chuẩn độ thì chỉ còn lại 0,2337 gam tinh thể không màu của chất Y n (không ngậm nước) có chứa các ion ZO4 . a. Xác định các chất X, Y b. Nêu tính chất hóa học của X. Hướng dẫn chấm Câu 5 Nội dung Điểm CO Sơ đồ phản ứng: Al, CuO, Fe3O4  Y + Z (CO, CO2) HNO3 Y  Al(NO3)3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3 + NO + NO2 + H2O Từ giả thiết tính được số mol CO = Số mol CO2 = 0,03 mol Quy đổi hỗn hợp Y thành kim loại M và O (số mol tương ứng là x, y) Bảo toàn e cho cả quá trình M  Mn+ + ne O + 2e  O2- 1 N+5 + 3e  N+2 0,5 N+5 + 1e  N+4 Ta có phương trình: n*x = 2y + 0,03*3+0,03 (1) Mặt khác ta có phương trình cho khối lượng muối 0,75a + 62*n*x = 0,75a + 62(2y + 0,12) = 3,08a (2) Phương trình cho khối lượng oxi trong X 0,5 0,25a = 16*(y+0,03) (3) a = 9,478 gam Theo giả thiết ta có số mol KOH = 1,68756.10-3 mol, Y là -3 KnZO4 trong đó số mol Y = 1,68756.10 /n Vậy MY = 138,5n = 39n + Z + 64. Giá trị thích hợp là n =1, Z = 35,5 (clo); muối là KClO 0,5 2 4 X là HClO4 và mX = 0,16959 gam b. HClO4 có tính chất: 0,5 * Tính axit mạnh. * Tính oxi hóa mạnh. Câu 6: 1. Để xác định hàm lượng nitơ có mặt trong một mẫu thép dưới dạng nitrua N3-, người ta hoà tan 10 gam thép trên + trong dung dịch HCl dư. Ion NH 4 tạo thành được phân huỷ bằng NaOH đặc, khí NH 3 bay ra được hấp thụ hoàn toàn bằng 15 ml dung dịch H 2SO4 nồng độ 0,01M. Lượng dư H 2SO4 được xác định bằng một lượng dư KI và - KIO3. I2 giải phóng ra từ phản ứng trên phản ứng hết với 16 ml dung dịch Na2S2O3 nồng độ 0,014M để tạo ra I và 2- S4O6 . Tính phần trăm khối lượng nitơ trong mẫu thép trên 2. Dung dịch X chứa muối MHCO3. Cho dung dịch X tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được 39,4 gam kết tủa. Mặt khác, làm khô dung dịch X thu được chất rắn khan Z. Nhiệt phân Z, thu được 21,4 gam hỗn hợp khí và hơi. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Xác định công thức phân tử và gọi tên muối trên. Hướng dẫn chấm Câu 6 Nội dung Điểm
5. 3- + + N + 4H NH4 (1) + - NH4 + OH NH3 + H2O (2) + + NH3 + H NH4 (3) - - + IO3 + 5I + 6H 3I2 + 3H2O (4) I + 2S O 2- 2I- + S O 2- (5) 1 2 2 3 4 6 0,5 -6 2- Có (0,014*0,016) = 224.10 mol S2O3 đã phản ứng 0,5 -6 + - - -6 112.10 mol I2 số mol H phản ứng với hỗn hợp I và IO3 là 224.10 + Số mol H trung hoà NH3 (ở phản ứng 3) là -6 -5 (2*0,015*0,01) - 224*10 = 7,6*10 mol = số mol NH3 = số mol N trong mẫu thép %N = 7,6*10-5*14/10 = 0,01064% Phản ứng: - - 2- HCO3 + OH  CO3 + H2O 2- 2+ CO3 + Ba  BaCO3 - Suy ra số mol HCO3 = 0,2 mol 2MHCO3  M2CO3 + CO2 + H2O 0,25 2 0,2 0,1 0,1 Khối lượng hỗn hợp khí và hơi là: 0,1(44 + 18) = 6,2 gam <21,4 (loại) 0,25 Trường hợp muối là dạng amoni thì khối lượng khí và hơi = khối lượng muối = 21,4. MHCO3 = 21,4/0,2 = 107 0,5 + + Suy ra M = 46, M là (CH3)2NH2 hoặc C2H5NH3 Nên muối là C2H5NH3HCO3 Tên: etylamoni hidrocacbonat hoặc (CH3)2NH2HCO3 dimetylamoni hidrocacbonat Câu 7: Đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ A rồi hấp thụ hết sản phẩm vào 119,7 gam dung dịch Ba(OH) 2 5% thấy có 3,94 gam kết tủa và thu được dung dịch có khối lượng 119,04 gam. Khi oxi hóa A bằng CuO nung nóng được 0 xeton, đun nóng A với H2SO4 đặc ở 170 C được anken B. Khi oxi hóa B bằng KMnO4 trong H2SO4 được hỗn hợp xeton và axit. a. Xác định công thức phân tử của A. b. Viết các phương trình phản ứng dưới dạng công thức cấu tạo. Hướng dẫn chấm Câu 7 Nội dung Điểm nBa(OH)2=0,035 nBaCO3=0,02 mCO2+mH2O=(3,94+119,04)-119,7=3,28 gam * Nếu Ba(OH)2 dư nCO2=0,02 nH2O=0,1333 nA=0,1133 trong mỗi phân tử A có số nguyên tử C bằng 0,17 (loại) 1 0,5 * Nếu Ba(OH)2 hết nCO2=0,02+2*(0,035-0,02)=0,05mol. nH2O=0,06 A có công thức C5H12Ox. Vì Khi oxi hóa A bằng CuO nung nóng được xeton đơn chức 0,5 A là ancol đơn chức Công thức phân tử của A là C5H12O Công thức cấu tạo của A và B lần lượt là CH3-CH-CH-CH3 CH3-CH=CH-CH3 + H2O CH3 OH CH3 t0 2 CH3-CH-CH-CH3 + CuO CH3-CH-CO-CH3 + Cu + H2O 1 CH3 OH CH3 0 H2SO4 đặc 170 C CH3-CH-CH-CH3 CH3-C=CH-CH3 + H2O CH3 OH CH3 5CH3-C=CH-CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 5CH3-CO-CH3
6. CH3 + 5CH3COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 9H2O Câu 8: Cho 2 anken tác dụng hoàn toàn với H 2O thu được hỗn hợp R gồm hai ancol no đơn chức mạch hở đồng đẳng kế tiếp. Chia hỗn hợp R thành hai phần bằng nhau: - Phần 1 cho tác dụng với Na dư thu được 1,568 lit H2. 0 - Phần 2 đun với H 2SO4 đặc ở 140 C thu được 5,742 gam hỗn hợp 3 ete. Hiệu suất tạo ete từ ancol có khối lượng mol nhỏ hơn là 50% và hiệu suất từ ancol có khối lượng mol lớn hơn là 60%. Hãy tính khối lượng mỗi ancol trong R. Hướng dẫn chấm Câu 8 Nội dung Điểm HD: Gọi công thức chung của 2 ancol là CnH2n+2O nancol mỗi phần=2*nH2= 2*0,07=0,14 5,742*(100/60)+0,07*18 <mancol mỗi phần <5,742*(100/50)+0,07*18 5,742*(100/60)+0,07*18 < 0,14(14n+18) <5,742*(100/50)+0,07*18 4,24<n<5,22 1 TH1: 2 ancol là C4H9OH và C5H12OH 1. Các anken là C4H8 và C5H10. 2. Gọi số mol C4H10O và C5H12O trong mỗi phần lần lượt là a và b ta có a+b=0,14 Số mol C4H10O phản ứng là 0,5a số mol C5H12O phản ứng là 0,6b mancol phản ứng - mH2O tạo ra = mete 74*0,5a+88*0,6b - 18(0,5a+0,6b)/2 = 5,742 a=0,06 b=0,08 mC4H10O=2*0,06*74=8,88 gam mC5H12O=2*12=14,08 gam 0,5 TH2: 2 ancol là C5H11OH và C6H13OH 2. Gọi số mol C5H11OH và C6H13OH trong mỗi phần lần lượt là a và b ta có a+b=0,14 Số mol C5H11OH phản ứng là 0,5a số mol C6H13OH phản ứng là 0,6b mancol phản ứng - mH2O tạo ra = mete 88*0,5a+102*0,6b - 18(0,5a+0,6b)/2 = 5,742 a= 0,127 b=0,013 mC5H12O=2*0,127*88= 22,352 gam mC5H12O=2*0,013*102=2,652 gam 0,5 Câu 9: Axit xitric (có trong quả chanh): HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH trong nước có thể phân li theo 3 nấc tạo ra 3 ion tương ứng là X-, X2-, X3-. 1. Hãy viết công thức cấu tạo của X-, X2-, X3-. 0 2. Đun nóng axit xitric đến 176 C thu được axit A (C 6H6O6). Khử axit A tạo ra axit propan-1,2,3-tricacboxylic. Nếu tiếp tục đun nóng axit A sẽ thu được hỗn hợp gồm axit B (C 5H6O4, không có đồng phân hình học) và axit C (C5H6O4, có đồng phân hình học); hai axit này chuyển hóa ngay thành các hợp chất mạch vòng có cùng công thức phân tử C5H4O3. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra dưới dạng công thức cấu tạo. Hướng dẫn chấm Câ Điể Nội dung u 9 m 1 Cấu tạo của các ion: X-, X2-, X3- lần lượt là: 1
7. OH OH OH CH2 C CH2 CH2 C CH2 CH2 C CH2 COOH COO- COOH COOH COO- COO- COO- COO- COO- Các phương trình phản ứng OH 1760C CH2 C CH2 CH2 C CH + H2O COOH COOH COOH COOH COOH COOH CH C CH CH CH CH 2 t0,xt 2 2 + H2 COOH COOH COOH COOH COOH COOH CH2 C CH CH2 C CH2 + CO2 COOH COOH COOH COOH COOH 2 CH2 C CH CH2 CH CH 1 + CO2 COOH COOH COOH COOH COOH HOOC-CH2 – C(COOH) =CH-COOH CH3-C(COOH)=CH-COOH + CO2 CH2 C CH2 CH2 C CH2 + H2O COOH COOH C C O O O CH2 CH CH CH2 CH CH + H2O COOH COOH C C O O O HẾT