Đề đề xuất thi học sinh giỏi trại hè Hùng Vương lần thứ XV môn Hóa học Lớp 11 năm 2019 - Trường THPT chuyên Lào Cai

Nội dung text: Đề đề xuất thi học sinh giỏi trại hè Hùng Vương lần thứ XV môn Hóa học Lớp 11 năm 2019 - Trường THPT chuyên Lào Cai

1. TRƯỜNG THPT CHUYÊN KÌ THI HSG TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XV. LÀO CAI NĂM 2019 - MÔN: HÓA HỌC – KHỐI: 11 (Thời gian: 180 phút) (Đề có 8 câu in trong 4 trang) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu 1. (2.5 điểm) Tốc độ phản ứng có cơ chế Tầng Ozon có thể bị phá hủy do sự tác động của khí NO 2. Phản ứng của O 3 với NO2 theo phương trình phản ứng sau: 0 0 -1 2NO2 (k) + O3 (k) N2O5 (k) + O2 (k) H = -198kJ, S = -168J.K 0 1 0 1 1. Tính H f của NO2 (k) theo kJ.mol biết H f (O3) = 143 kJ.mol 0 1 H f (N2O5) = 11 kJ.mol . 2. Giải thích về dấu của S0. 3. Tính giá trị của G0 ở 250C. 4. Nhận xét và giải thích về khả năng tự xảy ra của phản ứng khi tăng nhiệt độ. 5. Sử dụng dữ liệu về tốc độ phản ứng cho dưới đây để xác định biểu thức định luật tốc độ phản ứng theo NO2 (k) và O3 (k). 1 NO2 (k), M O3 (k), M v(M.s ) 0,0015 0,0025 4,8.10 8 0,0022 0,0025 7,2.10 8 0,0022 0,0050 1,4.10 7 6. Tính giá trị chính xác của hằng số tốc độ và cho biết thứ nguyên của nó. 7. Các cơ chế dưới đây được đề nghị cho phản ứng. Bình luận về sự phù hợp của mỗi cơ chế để giải thích cho biểu thức định luật tốc độ thu đựơc. Cơ chế I Cơ chế II NO2 + NO2 NO3 + NO : chậm NO2 + O3 NO3 + O2 : nhanh NO3 + NO2 N2O5 : nhanh NO3 + NO2 N2O5 : chậm. NO + O3 NO2 + O2 : nhanh Câu 2 (2,5điểm): Nhiệt, cân bằng hóa học o Ở 25 C và áp suất 1 atm độ tan của CO2 trong nước là 0,0343 mol/l. Biết các thông số nhiệt động sau: ∆G0 (kJ/mol) ∆H0 (kJ/mol) CO2 (dd) -386,2 -412,9 H2O (l) -237,2 -285,8 - HCO3 (dd) -578,1 -691,2 H+(dd) 0,00 0,00 1. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng: + - CO2 (dd) + H2O (l) H (dd) + HCO3 (dd) - 4 2. Tính nồng độ của CO2 trong nước khi áp suất riêng của nó bằng 4,4.10 atm và pH của dung dịch thu được. 1
2. 3. Khi phản ứng hòa tan CO2 trong nước đạt đến trạng thái cân bằng, nếu nhiệt độ của hệ tăng lên nhưng nồng độ của CO2 không đổi thì pH của dung dịch tăng hay giảm? Tại sao? Câu 3. (2.5 điểm) Dung dịch điện ly - phản ứng oxi hoá khử - pin điện điện phân (có cân bằng tạo chất ít tan) Dung dịch X chứa H3PO4 và H2SO4 0,010M có pHX = 1,75. 1. Tính nồng độ mol/l của H3PO4 trong dung dịch X. 2. Thêm một lượng HCOOH vào dung dịch X, thu được dung dịch Y. Xác định nồng độ HCOOH có trong dung dịch Y sao cho độ điện li của H3PO4 giảm 20% so với trước khi cho vào. (Coi thể tích dung dịch không đổi khi thêm HCOOH). 3. Chuẩn độ dung dịch X bằng dung dịch NaOH 0,020M. Tính sai số chuẩn độ nếu dừng chuẩn độ tại: a) pH = 4,4 (ứng với sự chuyển màu metyl da cam từ màu da cam sang màu vàng). b) pH = 9,0 (ứng với sự chuyển màu phenolphtalein từ không màu sang màu hồng nhạt). Cho biết:H 3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; - pKa(HSO4 ) = 1,99; pKa(HCOOH) = 3,75; pKw = 14,00. Câu 4. (2.5 điểm) Hóa nguyên tố (nguyên tố nhóm IV, V) Khi đun nóng magie kim loại với khí nitơ tạo thành hợp chất A màu xám nhạt. A phản ứng với nước sinh ra kết tủa B và khí C. Khí C phản ứng với ion hypoclorit thu được chất lỏng D không màu. Chất lỏng D phản ứng với axit sunfuric theo tỉ lệ mol 1:1 tạo ra hợp chất ion E. Dung dịch trong nước của E phản ứng với axit nitrơ; sau đó trung hòa dung dịch thu được với amoniac, tạo thành muối F có công thức thực nghiệm là NH. Khí C phản ứng với natri kim loại đun nóng, thu được chất rắn G và khí hiđro. Chất G phản ứng với đinitơ oxit theo tỉ lệ mol 1:1, sinh ra chất rắn L và nước. Anion trong L và F là giống nhau. Cho lượng dư G tác dụng với axetilen thu được M, cho M tác dụng với Cacbonic rồi axit hóa thu được J (C 4H2O4). Xác định các chất A, B, C, D, E, F, G, L, M và J. Viết phương trình phản ứng. Câu 5. (2.5 điểm) Phức chất, phân tích trắc quang 1. Chỉ thị axit-bazơ thường là các axit hoặc bazơ yếu. Để xác định hằng số phân li axit của chỉ thị, ta dùng phương pháp đo quang. Chỉ thị HIn là một đơn axit yếu có pK a ≈ 8, chỉ thị này có dạng HIn hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 520 nm còn dạng ánh sáng ở bước sóng này yếu hơn. Để xác định chính xác hằng số pK a của chất chỉ thị HIn, người ta chuẩn bị 3 dung dịch chất chỉ thị có cùng nồng độ mol/l nhưng được điều chỉnh ở các pH khác nhau. Tiến hành đo mật độ quang của 3 dung dịch đó tại bước sóng 520 nm, kết quả được đưa ra ở bảng sau: pH 1,0 7,4 13,0 2
3. Mật độ quang 0,90 0,64 0,10 A Xác định hằng số phân li axit Ka của chất chỉ thị này? Câu 6. (2,5 điểm) Cơ chế 1. Đề nghị cơ chế cho quá trình chuyển hoá này. H + CH3 CH -C=CH-CH -CH -C=CH-CH OH 3 2 2 2 H3C CH3 CH OH 3 CH3 a. geraniol -Terpineol O H+ O O O b. H+ O c. HO d. CO2H NH 2 NaNO2 O HCl O O O O O O O 2. Viết tất cả các sản phẩm ngưng tụ, chứa không quá 8 nguyên tử cacbon, có thể tạo thành giữa axeton và xyclobutanon. Câu 7. (2,5 điểm) Hiđrocacbon 1. Hidrocacbon A quang hoạt có công thức phân tử C 8H12. Khi thực hiện phản ứng hidro hóa A bằng xúc tác Pt, đun nóng thu được B[C8H18] không quang hoạt, nhưng nếu dùng xúc tác Lindlar lại thu được C[C8H14] quang hoạt. Cho A phản ứng Na trong NH3 lỏng thu được hợp chất D không quang hoạt có công thức phân tử C8H14. Xác định cấu trúc các chất A, B, C, D. 2. Hidrocacbon A chứa 1 nguyên tử C bất đối và có những tính chất sau: - 0,345 g A làm mất màu hoàn toàn 5 ml dung dịch brom 0,5M trong CHCl3 + - Oxi hóa A bằng dung dịch KMnO4/H cho sản phẩm hữu cơ duy nhất B. Đun nhẹ B với I2 trong dung dịch kiềm thu được muối của axit hữu cơ C và chất rắn màu vàng có thành phần nguyên tố C là 3,1 %; H= 0,3 %; còn lại là iot. Có thể điều chế C từ phản 3
4. ứng của phenol với propilen có mặt H 2SO4, sau đó hidro hóa bằng H 2/Ni rồi oxi hóa +. bằng KMnO4/H - Cho A cộng hợp HBr cho sản phẩm không chứa C *. Hidro hóa A thu được hidrocacbon no là D, có thể điều chế D bằng cách hidro hóa L (L là một trong những sản phẩm đime hóa đóng vòng 2+4 của isopren). Xác định cấu tạo và tên gọi A, B, C, D, L. Câu 8 (2,5 điểm) Tổng hợp hữu cơ, xác định cấu trúc 1. Hợp chất thiên nhiên X chứa 66,67 % C; 6,67 % H còn lại là O. Biết phân tử khối X là 180. X tác dụng với anhidrit axetic ( Ac 2O) cho A (C14H16O5), với HBr lạnh cho B (C10H11BrO2, gồm 2 đồng phân cấu tạo B1, B2), với CH3I có mặt NaOH cho D (C11H13O3), với HI đun nóng cho CH3I, với O3 sau đó là Zn/HCl cho E (C8H8O3). E tác dụng với HI nóng cũng cho CH 3I, khử được AgNO3/NH3. X, B, E tan trong dung dịch NaOH nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3. A và D không tan trong dung dịch NaOH nhưng dễ làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng, dung dịch Br2 loãng. a. Xác định công thức phân tử và các nhóm chức có trong phân tử X. b. Xác định công thức cấu tạo X, A, B, D và E biết E là đồng phân có pKa thấp nhất. c. Viết các phương trình phản ứng đã xảy ra và giải thích sự tạo thành B. 2. Syntin ( 1-metyl-1,2-dixyclopropylcyclopropan) được làm nhiên liệu cho xe phóng tên lửa. Sơ đồ tổng hợp syntin từ etanol như sau: .C H ONa + KMnO4 C2H5OH C2H5ONa 1 2 5 H3O C2H5OH + A B C (C6H10O3) D E H3O H+ 2. O SOCl2 Al(OC(CH ) ) K2CO3 KOH N2H4.H2O 3 3 3 F I H (C10H14O) G to Syntin Chất E cũng có thể được điều chế từ axit levulinic theo sơ đồ sau: O C H OH + 2 5 LiAlH4 H3O COOH + o J K E H ,t C Xác định cấu tạo của các hợp chất từ A-K, biết rằng chuyển hóa của G thành H thuộc loại ngưng tụ aldol-croton. ___HẾT___ 4