Đáp án đề thi trại hè Hùng Vương môn Hóa học Lớp 11 lần thứ XV năm 2019 - Trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ

Nội dung text: Đáp án đề thi trại hè Hùng Vương môn Hóa học Lớp 11 lần thứ XV năm 2019 - Trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ

1. TRƯỜNG THPT CHUYÊN TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XV, HOÀNG VĂN THỤ NĂM 2019 HƯỚNG DẪN CHẤM Môn: HOÁ; Khối: 11 Câu 1. (2,5 điểm) Tốc độ phản ứng 1 Cho phản ứng pha khí: N2O5 (k)→ 2NO2 (k)+ O2 (k) . 2 Thực nghiệm chứng tỏ rằng biểu thức định luật tốc độ của phản ứng trên có dạng -5 -1 o v = k[N2O5] với hằng số tốc độ k = 3,46.10 s ở 25 C. Giả thiết phản ứng diễn ra o trong bình kín ở 25 C, lúc đầu chỉ chứa N2O5 với áp suất p(N2O5) = 0,100 atm. 1. Tốc độ đầu của phản ứng bằng bao nhiêu? 2. Tính thời gian cần thiết để áp suất tổng cộng trong bình phản ứng bằng 0,175 atm ở nhiệt độ không đổi (25oC). 3. Phản ứng phân hủy của dinitơ pentoxit diễn ra theo cơ chế sau: k1 (1) N2O5 NO2 + NO3 k -1 k2 (2) NO2 + NO3 NO2 + O2 + NO k3 (3) NO + N2O5 3 NO2 Sử dụng nguyên lý trạng thái dừng đối với NO và NO3 hãy chứng minh cơ chế trên là phù hợp với luật tốc độ của phản ứng. 4. Năng lượng hoạt động hóa của phản ứng ở 300K là EA = 103kJ. Ở nhiệt độ nào thì hằng số tốc độ phản ứng tăng gấp đôi. Biết nồng độ ban đầu của các chất là như nhau, EA và A không đổi trong suốt bài toán. Câu 2. (2,5 điểm) Nhiệt, cân bằng hoá học ( ) Trong một hệ có cân bằng 3 H2 + N2 ƒ 2 NH3 * được thiết lập ở 400 K người ta xác định được các áp suất riêng phần sau đây: 5 5 5 PN2 = 0,376.10 Pa , PH2 = 0,125.10 Pa , PNH3 = 0,499.10 Pa 0 ( ) 1. Tính hằng số cân bằng KP và ΔG của phản ứng * ở 400 K. 2. Tính lượng N2 và NH3, biết hệ có 500 mol H2. 3. Thêm 10 mol H2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không đổi. Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng (*) chuyển dịch theo chiều nào? 5 4. Trong một hệ cân bằng H2/ N2 / NH3 ở 410 K và áp suất tổng cộng 1.10 Pa, -9 -2 người ta tìm được: KP = 3,679.10 Pa , 푛 2 = 500 표푙; 푛 2 = 100 표푙 và 푛 3 = 175 표푙. Nếu thêm 10 mol N2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất không đổi thì cân bằng chuyển dịch theo chiều nào? 1
2. 5 -1 -1 Cho: Áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.10 Pa; R = 8,314 JK mol ; 1 atm = 1,013.105 Pa. Câu 3. (2,5 điểm) Trong buổi thí nghiệm, học sinh A được yêu cầu thiết lập 1 pin điện hoá và đo sức điện động của pin đó ở 250C. Sơ đồ của pin như sau: (-) Cu │Cu2+ (C = 0,05 M) ││Ag+ (C = 0,10 M) │Ag (+) a) Cho biết giá trị sức điện động của pin mà học sinh A đo được. b) Sức điện động của pin sẽ thay đổi như thế nào (tăng hay giảm) trong các trường hợp sau đây? Giải thích ngắn gọn trong từng trường hợp. - Thêm dung dịch NH3 dư vào dung dịch của cực âm. - Thêm HCl vào dung dịch ở cực dương của pin sao cho nồng độ của HCl cho vào là 0,05M. c) Tính giá trị sức điện động của pin sau khi thêm muối Na2S (rắn) vào dung dịch của cả 2 điện cực để cho tổng nồng độ Na2S thêm vào đều là 0,15 M (coi thể tích dung dịch của 2 điện cực đều không đổi sau khi thêm Na2S). E0 0,799V;E0 0,34V;pK (H S) 7,02;12,90 Biết rằng: Ag /Ag Cu2 /Cu a1,2 2 pKs (Ag2S) 49,2;pKs (CuS) 35,2;pKs (AgCl) 10,0; Bỏ qua quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ và Cu2+ Câu 4. (2,5 điểm) Kim lo¹i A ph¶n øng víi phi kim B t¹o hîp chÊt C mµu vµng cam. Cho 0,1 mol hîp chÊt C ph¶n øng víi CO2 (d) t¹o thµnh hîp chÊt D vµ 2,4 gam B. Hßa tan hoµn toµn D vµo níc, dung dÞch D ph¶n øng hÕt 100 ml dung dÞch HCl 1 M gi¶i phãng 1,12 l khÝ CO2 (®ktc). H·y x¸c ®Þnh A, B, C, D vµ viÕt c¸c ph¬ng tr×nh ph¶n øng x¶y ra. BiÕt hîp chÊt C chøa 45,07 % B theo khèi lîng; hîp chÊt D kh«ng bÞ ph©n tÝch khi nãng ch¶y. Câu 5. (2,5 điểm) 1. Thêm dần dung dịch KCN vào dung dịch NiCl2 lúc đầu thu được kết tủa xanh R, sau đó kết tủa này tan ra tạo thành dung dịch màu vàng của chất S. Nếu cho thêm tiếp KCN đặc thì thu được dung dịch màu đỏ của chất T. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra trong thí nghiệm này. 2. Cho biết S và T đều nghịch từ, dựa theo thuyết liên kết hóa trị (VB), hãy dự đoán cấu trúc phân tử của chúng. 3. Chất S ở dạng rắn có màu vàng, phản ứng với lượng dư K kim loại trong NH3 lỏng cho chất rắn Z màu vàng nhạt, nghịch từ. Chất Z bị phân hủy nhanh khi tiếp xúc với không khí ẩm tạo thành lại chất S. Nếu cho 3,1910 gam chất Z vào nước (dư) thì thu được 0,224 lít khí H2 (đktc). Cho biết Z chứa 49,0% K theo khối lượng. Hãy xác định công thức hóa học, dự đoán cấu trúc phân tử của Z và viết các phương trình phản ứng xảy ra. Câu 6. (2,5 điểm) 1. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần tính axit của các chất trong từng dãy sau: a. Axit: benzoic, phenyletanoic, 3-phenylpropanoic, xiclohexyletanoic, 1-metylxiclohexan-cacboxylic. 2
3. COOH COOH CH2COOH b. ; ; ; N COOH N (C) (D) (A) (B) 2. Sắp xếp (có giải thích) theo trình tự tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất sau: COOH COOH COOH ; ; S N (A) (B) (C) Câu 7 (2,5điểm): Hidrocacbon (phản ứng, cấu trúc) 1. Inđen C9H8 được tách từ nhựa than đá, có phản ứng với KMnO4 và làm mất màu dung dịch Br2 trong CCl4. Tiến hành hiđro hoá có xúc tác trong điều kiện êm dịu sẽ nhận được Inđan và trong điều kiện mạnh hơn thì được bixiclo [4,3,0] nonan. Khi oxi hoá Inđen sẽ thu được axit phtalic. Viết công thức cấu trúc của Inđen, Inđan và bixiclo [4,3,0] nonan. 2. Một ankin A quang hoạt có %C = 89,5% và 10,4%H. Sau khi đã hydro hóa hoàn toàn bằng Pd/C thu được 1 – metyl – 4 – propylxiclohexan. Khi cho A phản ứng với CH3MgBr ta không thu được sản phẩm khí. Hydro hóa A trên xúc tác Lindlar tiếp theo là ozon phân và phản ứng với KMnO 4 sinh ra B, có nhóm CO. Sản phẩm B phản ứng với I2/NaOH cho ra kết tủa màu vàng. Lọc kết tủa, axit hóa dịch lọc thu được sản phẩm C quang hoạt. Xác định công thức cấu tạo A, B, C. 3
4. Câu 8.(2.5đ) Tổng hợp hữu cơ Xác định cấu tạo các chất trong chuỗi phản ứng tổng hợp cacbofuran dưới đây O 1.NaOEt/EtOH 1.Hydrazine 1.BH THF A B 3, F O o 2.KOH,t 2.H2O2/KOH o 2.NaOH/H2O,t HO OH m-CPBA NaBrO2 AcOH 1.(COCl)2, OH Me2SO,CH2Cl2 E D C G 2.Et3N H2SO4 1.Pd/Al O N 1.NaNO2(1mol),HCl 2 3, 2 2.H O, HCl 150oC 2 -H2 Cl I H KOH,Axeton, N 2 O 1.Pd/Al2O3, N2 150oC 3,3 N H O O Cyclization elemintion MeNCO J K L C10H12O2 MeCN Et3N Hết Câu 1. (2,5 điểm) Nội dung Điểm 1. Số mol có trong bình N2O5: 0,50 -1 -1 -3 n(N2O5) = pV/RT = 0,10.atm.V (L) /0,082L.atm.mol .K .298 K = 4,1.10 .V mol. n(N2O5 ) p(N2O5 ) 0,1 -3 [N2O5] = = = (mol / L) = 4,1.10 mol/L V RT 0,082.298 v = 3,46.10-5 s-1. 4,1.10-3.mol/L = 1,42.10-7 mol.L-1.s-1 2. N2O5 → 2NO2 + (1/2)O2 0,75 Po 0 0 Po -x 2x x/2 Ptổng = Po -x + 2x + x/2 = Po +(3/2)x = (7/4)Po→ x = Po/2 và Po - x = Po/2. 4
5. Ở cùng nhiệt độ, khi thể tích bình phản ứng không thay đổi, sự giảm áp suất riêng phần tỉ lệ với sự giảm số mol. Trong phản ứng bậc 1, thời gian cần thiết để nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa bằng: -5 -1 4 t1/2 = ln2/k = 0,693/3,46.10 s = 2.10 s 3. dN O  0,75 v 2 5 k N O  k NO NO  k NON O  (1) dt 1 2 5 1 2 3 3 2 5 dNO  3 k N O  k NO NO  k NO NO  0 (2) dt 1 2 5 1 2 3 2 2 3 dNO k NO NO  k NON O  0 (3) dt 2 2 3 3 2 5 k 1N2O5  từ (2): NO3  (k 1 k 2 )NO 2  từ (3): k NO NO  k NO k N O  k k NO 2 2 3 2 2 1 2 5 2 1 Thay k 3 N2O5  k 3 N2O5 (k 1 k 2 )NO 2  k 3 (k 1 k 2 ) vào (1) dẫn đến: dN2O5  k 1N2O5  k 2k 1 v k 1N2O5  k 1NO 2  k 3 N2O5  dt (k 1 k 2 )NO 2  k 3k 1 v kN2O5  phản ứng bậc 1 với N2O5 4. Ta có: 0,50 k(T2 ) E A 1 1 ln 0.693 k(T1 ) R T1 T2 vì: k(T2) = 2k(T1). Thay số vào và giải phương trình trên ta tính được: T2 = 305 K Câu 2. (2,5 điểm) Câu 2 Đáp án Điểm 1 P2 (0,499.105 )2 0,5 K NH3 K 3,747.10 9 P P3 P P (0,376.105 )3 (0,125.105 ) H2 N2 -∆n -9 5 2 K = KP.Po K = 3,747.10 x (1,013.10 ) = 38,45 ΔG0 = -RTlnK ΔG0 = - 8,314 400 ln 38,45 = - 12136 J.mol¯1 = - 12,136 kJ.mol-1 2 n 0,5 H2 500 nN P(N2 ) n 0,125 = 166 mol 2 P N2 0,376 H2 n H2 500 nNH P(NH3 ) n 0,499 = 664 mol 3 P N2 0,376 H2 5
6. ntổng cộng = 1330 mol 5 Ptổng cộng = 1.10 Pa 3 Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ, ntổng cộng = 1340 mol 0,75 510 166 P 1.105 0,380.105 Pa P 1.105 0,124.105 Pa H2 1340 N2 1340 166 P 1.105 0,496.105 Pa NH3 1340 o Q ∆G = ∆G + RTln n Po 2 2 0,496 1,013 -1 ∆G = [- 12136 + 8,314 x 400ln 3 ] = -144,5 J.mol 0,381 0,124 Cân bằng * chuyển dịch sang phải 4 Sau khi thêm 10 mol N2 trong hệ có 785 mol khí và áp suất phần mỗi khí là: 0,75 100 510 175 P 1.105 Pa P 1.105 Pa P 1.105 Pa H2 785 N2 785 NH3 785 o Q ∆G = ∆G + RTln n Po 2 2 175 2 2 ∆G = 8,314 x 410 x [-ln (36,79 x 1,013 ) + ln 3 785 1,013 ] 100 510 = 19,74 J.mol-1 Cân bằng chuyển dịch sang trái Câu 3. (2,5 điểm) Câu Nội dung chấm Điểm 3 2+ 1 Tại anot: Cu →Cu + 2e Eanot = 0,34 + (0,0592/2) log 0,05 0,25 = 0,301 (V) + Tại catot:Ag + e → Ag Ecatot = 0,799 + (0,0592/2) log 0,1 = 0,25 0,7398 (V) → Epin = Ecatot - Eanot = 0,7398 – 0,301 = 0,4388 (V) 2 Khi thêm NH3 dư vào dung dịch của điện cực âm thì sẽ xuất 0,25 2+ 2+ hiện phức [Cu(NH3)4] làm cho nồng độ của Cu giảm, do vậy Eanot giảm → Epin tăng. 0,25 - Khi thêm HCl vào điện cực dương có phản ứng của Ag+ và - + Cl tạo thành AgCl làm giảm nồng độ ion Ag nên Ecatot giảm → Epin giảm. 3 * Điện cực Cu: Cu2+ + S2- → CuS - 0,1 - 2- 2- - - TPGH : S 0,1M có cân bằng:S + H2O  HS + OH -1,1 Kb = 10 Tính được pH = 12,762; [S2-] = 0,04214M 0,5 6
7. Xét cân bằng: CuS ‡A AA†A Cu2+ + S2- 10-35,2 0,5 Tính được [Cu2+] = 1,497.10-34M → 0,0592 E 0,34 lg(1,497.10 34 ) 0,661(V) Cu2 /Cu 2 + 2- * Điện cực Ag: 2 Ag + S → Ag2S - 0,1 - M 0,25 Tương tự tính được [S2-] = 0,04214 M + 2- -49,2 0,25 Xét cân bằng: Ag2S ‡A AA†A 2 Ag + S 10 Tính được [Ag+] = 1,224.10-24M → E 0,799 0,0592lg(1,224.10 24 ) 0,617(V) Ag /Ag → Epin = - 0,617 – (- 0,661) = 0,044 (V) Câu 4. (2,5 điểm) 2,5 Câu 4 nHCl = 0,1 mol ; nCO2 = 0,05 mol 0,25 Dung dÞch D ph¶n øng hÕt 0,1 mol HCl gi¶i phãng khÝ CO2 n 0, 1 2 0,25 H = = n 0, 05 1 CO2 suy ra h¬p chÊt D lµ muèi cacbonat kim lo¹i. h¬p chÊt D kh«ng bÞ ph©n 0,25 tÝch khi nãng ch¶y, vËy D lµ cacbonat kim lo¹i kiÒm. + 2- 2 H + CO3 = H2O + CO2 C + CO2 = D + B C lµ peroxit hay superoxit, B lµ oxi. 0,25 §Æt c«ng thøc ho¸ häc cña C lµ AxOy . 0,25 L­îng oxi trong 0,1 mol C (AxOy ) lµ 16 x 0,05 + 2,4 = 3,2 (g); 3, 2.100 mC = = 7,1 gam 45, 07 0,25 Mc = 7,1 : 0,1 = 71 (g/mol). mA trong C = 7,1 - 3,2 = 3,9 (g). 3, 9 3, 2 0,25 x : y = : MA = 39 (g). MA 16 VËy A lµ K ; B lµ O2 ; C lµ KO2 ; D lµ K2CO3 0,25 C¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng: K + O2 KO2 4 KO2 + 2 CO2 2 K2CO3 + 3O2  0,25 K2CO3 + 2 HCl 2 KCl + H2O + CO2  0,25 Câu 5. (2,5 điểm) 7
8. Câu Ý Nội dung Điểm 5 – 1 - NiCl2 + 2CN + 2H2O Ni(OH)2↓ (R, xanh) + 2HCN + 2Cl– 0,75 – 2– - Ni(OH)2 + 4CN [Ni(CN)4] (S, màu vàng) + 2OH– 2– – 3– - [Ni(CN)4] + CN [Ni(CN)5] (T, màu đỏ) 2+ 8 2– 2 Ni cấu hình d , ion phức chất [Ni(CN) 4] nghich từ do 0,75 vây sẽ lai hóa trong, hai e độc thân sẽ ghép đôi. Vói phối trí 4 sẽ phù hợp với dạng dsp2, cấu trúc hình học vuông phẳng. Học sinh có thể suy luận do CN- là phối tử trường mạnh 3d8 4s 4p 4 cặp e nhận từ 4 CN- 3– Ion phức chất [Ni(CN) 5] nghịch từ do vậy sẽ lai hóa trong dạng dsp3 lưỡng chóp tam giác. Số phối trí 5 trong 3– [Ni(CN)5] học sinh có thể suy luận từ sự lai hóa vì ion d8 chỉ còn tối đa 5 AO trống trong trường hợp lai hóa trong. 3d8 4s 4p 5 cặp e nhận từ 5 CN- Cấu trúc hình học (đối với chất T, học sinh vẽ chóp đáy vuông vẫn cho điểm vì trong dung dịch, hai dạng đông phân có thể chuyển hóa cho nhau bởi sự quay Berry) S T 3 CN 2 CN CN CN Ni Ni CN CN CN CN CN 3 Xác đinh CTPT, viết đúng cấu trúc tứ diện: mỗi phần 2/4 điểm, viết phương trình phản ứng 2/4 điểm) Chất Z bị khử, d 8 d10 (do nghịch từ) Ni có số oxi hóa (0) => chất khử rất mạnh (Học sinh có thể giả thiết Ni(I) đime (nghịch từ), xong 1,0 CTPT sẽ không hợp lí.) Phản ứng với nước Ni0 Ni+2 => số mol Ni0 = số mol H2 = 0.01 mol. MZ = 3,191/0,01 = 319,1 g/mol K chiếm 49% theo khối lượng, => tỉ lệ số nguyên tử K: Ni là 4:1, 8
9. Phản ứng trao đổi phối tử không xảy ra vì CN– liên kết bền với nguyên tử có mức oxi hóa thấp. Học sinh cũng có thể lí luận từ phản ứng Z tạo thành S trong không khí để xác định phối tử trong Z là CN -. Công thức phù hợp là K4[Ni(CN)4], Phản ứng:: K2[Ni(CN)4] + 2K K4[Ni(CN)4] K4[Ni(CN)4] + O2 K2[Ni(CN)4] + K2O K4[Ni(CN)4] + 2H2O K2[Ni(CN)4] + 2KOH + H2 Chú ý phản ứng trong không khí ẩm, học sinh có thể viết phương trình với O2 hoặc hơi nước. Số phối trí 4 của cấu hình d 10 phù hợp với cấu trúc tứ diện, lai hóa sp3 CN 4 Ni CN CN CN 9
10. Câu 6. (2,5 điểm) Câu 6 2,5 a +I H C COOH 2 3 CH2COOH CH2CH2COOH CH2COOH COOH +I1 -I1 -I2 -I3 0,5 < < < < < +I1 +I2 -I1 < -I2 < -I3 0, 5 Các gốc hiđrocacbon có hiệu ứng +I lớn thì Ka giảm và -I lớn thì Ka tăng b CH2COOH COOH COOH 0,25 -I1 -I -I4 2 C O < -I < < -C3 N 3 O H N-C4 (D) (C) (A) (B) 0,25 Vì: - I1 < - I2 nên (C) có tính axit lớn hơn (D). 0,25 (A) và (B) có N nên tính axit lớn hơn (D) và (C) (A) có liên kết hiđro nội phân tử làm giảm tính axit so với 0,25 (B). 2 Tăng dần nhiệt độ nóng chảy của các chất: Vì:M < M . COOH COOH COOH C A 0,5 (B) có thêm liên kết hiđro liên < < phân tử với N của phân tử khác. S N (C) (A) (B) Câu 7. (2,5 điểm) Câ Nội dung Điểm u 7 1 - Inden có CTPT C9H8 cho thấy phân tử có độ bất bảo hòa Δ= 6. Có phản ứng với KMnO 4 và làm mất màu dung dịch Br 2 trong CCl4, chứng tỏ trong phân tử Inden có chứa liên kết bội kém bền 0,5 - Khi hidro hoá Inden trong điều kiện êm diệu thu được Indan (C9H10) còn trong điều kiện mạnh hơn thì được bixiclo [4,3,0] nonan. Như vậy phân tử Inden có chứa một liên kết π kém bền, 2 vòng và 3 liên kết π bền vững hơn (vì Δ= 6) 0,5 - Công thức cấu tạo của các chất: 10
11. bixiclo Inden: Indan: [4,3,0] nonan: 2 0,5 0,5 0,5 Câu 8. (2,5 điểm) Câu 8 11
12. O Môi chất OH đún g là O 0.2đ O A B C D O OH O O E F G O O O O O O H I J O OH O O K L Hết 12