Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 lần 8 - Năm học 2016-2017 - Trường THPT Nghi Lộc 5 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 lần 8 - Năm học 2016-2017 - Trường THPT Nghi Lộc 5 (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HSG 11 THPT NĂM HỌC 2016 -2017 TRƯỜNG THPT NGHI LỘC MễN: HểA HỌC 11 Thời gian: 150 phỳt. 5 Cõu I/ 1. Một loại phốn cú cụng thức MNH4(SO4)2.12H2O cú khối lượng phõn tử là 453 u. Tỡm kim loại M. Cho M tỏc dụng với HNO3 rất loóng, dư, thu được dung dịch A. Cho A tỏc dụng với dd KOH được kết tủa B, dung dịch C và khớ D cú mựi khai. Cho từ từ dung dịch HCl vào C lại thấy xuất hiện kết tủa B. Cho kết tủa B và khớ D vào dung dịch H2SO4 loóng, được dung dịch E. Từ E cú thể thu được phốn trờn Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra. 2. Thực hiện phản ứng trong bỡnh kớn cú dung tớch 500 ml với 1 mol N2, 4 mol H2 và một ớt xỳc tỏc (thể tớch chất xỳc tỏc khụng đỏng kể). Khi phản ứng đạt tới trạng thỏi cõn bằng thỡ ỏp suất trong bỡnh bằng 0.8 lần ỏp suất ban đầu khi chưa xảy ra phản ứng ở cựng nhiệt độ. Tớnh hằng số cõn bằng của phản ứng xảy ra trong bỡnh. 3. Cú 7 ống nghiệm đựng cỏc dung dịch nước của cỏc chất sau: HCl, NaOH, Na2SO4, NH4Cl, NaCl, BaCl2 và AgNO3. Hóy trỡnh bày cỏch nhận biết cỏc dung dịch đú bằng cỏch sử dụng quỡ tớm và bằng phản ứng bất kỡ giữa cỏc dung dịch trong ống nghiệm. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra. Câu II/ 1. Dung dịch X chứa HCl 4M và HNO 3 aM. Cho từ từ Mg vào 100 ml dung dịch X cho tới khi khớ ngừng thoỏt ra thấy tốn hết b gam Mg, thu được dung dịch B chỉ chứa cỏc muối của Mg và thoỏt ra 17,92 lớt hỗn hợp khớ Y gồm 3 khớ. Cho Y qua dung dịch NaOH dư thấy cũn lại 5,6 lớt hỗn hợp khớ Z thoỏt ra cú d =3,8. Cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thể tớch cỏc khớ đều đo ở đktc. Tớnh a, b? Z/ H2 2. Cho 5,8 gam FeCO3 tỏc dụng với dung dịch HNO 3 vừa đủ thu được dung dịch X và hỗn hợp Y gồm CO2, NO. Cho dung dịch HCl dư vào dung dịch X được dung dịch Y. Dung dịch Y hoà tan tối đa m gam Cu tạo ra sản phẩm khử NO duy nhất. Tớnh m? Câu III 1. 3-metylbuten-1 tác dụng với axit clohidric tạo ra các sản phẩm, trong đó có A là 2-clo-3- metylbutan và B là 2-clo-2-metylbutan. Bằng cơ chế phản ứng, hãy giải thích sự tạo thành hai sản phẩm A và B. 2. 2-metylbuten-2 phản ứng với axit clohidric. Trình bày cơ chế của phản ứng, cho biết sản phẩm chính và giải thích? Cõu IV/ Cho m1 gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24%. Sau khi cỏc kim loại tan hết cú 8,96 lớt hỗn hợp khớ X gồm: NO, N2O, N2 bay ra (đktc) và được dung dịch A. Thờm một lượng O2 (vừa đủ) vào X, sau khi phản ứng được hỗn hợp khớ Y. Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư cú 4,48 lớt hỗn hợp khớ Z đi ra (đktc). Tỷ khối hơi của Z đối với H2 bằng 20. Nếu cho dung dịch NaOH vào A để được lượng kết tủa lớn nhất thỡ thu được 62,2 gam kết tủa. 1. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra 2. Tớnh m1 , m2. Biết lượng HNO3 đó lấy dư 20% so với lượng cần thiết 3. Tớnh C% cỏc chất trong dung dịch A. Cõu V/ Cho hỗn hợp M gồm 3 hiđrocacbon khớ (ở đktc) mạch hở X, Y, Z cú cụng thức phõn tử là CmH2n, CnH2n, Cn+m-1H2n (n, m cú cựng giỏ trị trong 3 chất) 13,5na Nếu tỏch Z khỏi M được hỗn hợp A gồm X và Y. Đốt chỏy hoàn toàn a gam A được gam H2O 6m 4,5n 11(2m n)a và gam CO2 6m 4,5n 4,5nb Nếu tỏch X khỏi M được hỗn hợp B gồm X, Z. Đốt chỏy hoàn toàn b gam B được H2O và m 3,5n 1 11(m 3n 1)b gam CO2. 3(m 3,5n 1) 1. Tớnh % số mol X, Y ,Z trong hỗn hợp M 2. Tớnh khối lượng H2O và khối lượng CO2 tạo thành khi đốt chỏy hoàn toàn d gam hỗn hợp D gồm X và Z (sau khi đó tỏch Y ra khỏi M). 3. Xỏc định cụng thức cấu tạo của X, Y, Z và tớnh số gam CO2 tạo thành khi đốt chỏy hết 1 mol M. hết
2. ĐÁP ÁN ĐỀ THI THỬ VềNG 3 Cõu I/ 1. Một loại phốn cú cụng thức MNH4(SO4)2.12H2O cú khối lượng phõn tử là 453 u. Tỡm kim loại M. Cho M tỏc dụng với HNO3 rất loóng, dư, thu được dung dịch A. Cho A tỏc dụng với dd KOH được kết tủa B, dung dịch C và khớ D cú mựi khai. Cho từ từ dung dịch HCl vào C lại thấy xuất hiện kết tủa B. Cho kết tủa B và khớ D vào dung dịch H2SO4 loóng, được dung dịch E. Từ E cú thể thu được phốn trờn Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra. 2. Thực hiện phản ứng trong bỡnh kớn cú dung tớch 500 ml với 1 mol N2, 4 mol H2 và một ớt xỳc tỏc (thể tớch chất xỳc tỏc khụng đỏng kể). Khi phản ứng đạt tới trạng thỏi cõn bằng thỡ ỏp suất trong bỡnh bằng 0.8 lần ỏp suất ban đầu khi chưa xảy ra phản ứng ở cựng nhiệt độ. Tớnh hằng số cõn bằng của phản ứng xảy ra trong bỡnh. 3. Cú 7 ống nghiệm đựng cỏc dung dịch nước của cỏc chất sau: HCl, NaOH, Na2SO4, NH4Cl, NaCl, BaCl2 và AgNO3. Hóy trỡnh bày cỏch nhận biết cỏc dung dịch đú bằng cỏch sử dụng quỡ tớm và bằng phản ứng bất kỡ giữa cỏc dung dịch trong ống nghiệm. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra. Hướng dẫn giải: 1/ M =27 (Al). Cỏc em tự làm cỏc bước cũn lại.  2/ PTPƯ: N2 + 3 H2  2NH3 Gọi x là số mol N2 đó tham gia phản ứng. Ta cú số mol khớ trong bỡnh: + Trước PƯ: 1+4 = 5 mol +Đó PƯ: x+3x = 4x mol 5 2x +Sau PƯ: (1-x) + (4-3x)+ 2x = (5-2x) Suy ra 0,8 hay x = 0,5 5 NH3 = 2M; H2 = 5M; N2 = 1 M. 2 NH  22 K 3 0,032 3 1.53 N2 H2  3/ Dựng quỳ tớm nhận ra HCl và NaOH. - Dựng NaOH nhận ra NH4Cl và AgNO3. Dựng AgNO3 nhận ra 3 dung dịch cũn lại: + Khụng cú hiện tượng là Na2SO4, cú kết tủa trắng là NaCl và BaCl2. Sau đú dựng Na2SO4 để nhận ra BaCl2. 2- 2- Câu II/ Cho H2S đi qua dung dịch Zn(CN)4 0,01M vào 1ml dung dịch Cd(CN)4 cho đến bảo hoà (CM của H2S -7 -12,92 = 0,1M) thì có kết tủa ZnS tách ra không. Cho biết H2S có K1 = 10 ; K2= 10 -21,6 -9,35 2- 12,6 TZnS = 10 ; KHCN = 10 ; hằng số bền tổng cộng của Zn(CN)4 = 10 Hướng dẫn giải: 2- 2+ - -1 -12,6 Zn(CN)4 ⇌ Zn + 4CN  = 10 (1) + - -7 H2S ⇌ H HS K1 = 10 (2) - + 2- -12,92 HS ⇌ H + S K2 = 10 (3) S2- + Zn2+ ⇌ ZnS Tt = 10-21,6 (4) H+ + CN- ⇌ HCN K-1 = 109,35 (5) 2- H2S tương tác với phức Zn(CN)4 ( tổ hợp (1) với (2)): 2- 2+ - -3,2 Zn(CN)4 + 4H2S ⇌ Zn + 4HCN + 4HS K = 10 C 0,01 C' x 0,1 0,01 - x 4(0,01-x) 4(0,01-x) -11. 2- -11 2+ ' tính ra x = 8,2.10 . Vậy Zn(CN)4  = 8,2.10 ,  Zn  = 0,01 Từ (1) tính được CN- ' = 6,7.10-6. Từ (5) tính được H+ ' = 10-9,35 HCN' = 10-9,35 4. 10-2 = 2,7.10-6 CN-' 6,7.10-6 Từ (3) tính được S2-' = 10-12,92. 4. 10-2 = 1,6.10-9 6,7.10-6 2+ ' 2- ' Zn S  = 1,6.10-11 > TtZnS → có kết tủa ZnS Câu III 1. 3-metylbuten-1 tác dụng với axit clohidric tạo ra các sản phẩm, trong đó có A là 2-clo-3- metylbutan và B là 2-clo-2-metylbutan. Bằng cơ chế phản ứng, hãy giải thích sự tạo thành hai sản phẩm A và B.
3. 2. 2-metylbuten-2 phản ứng với axit clohidric. Trình bày cơ chế của phản ứng, cho biết sản phẩm chính và giải thích? 3. Trong phản ứng clo hoá nhờ chất xúc tác FeCl3 , khả năng phản ứng tương đối ở các vị trí khác nhau trong các phân tử biphenyl và benzen như sau: 0 250 250 0 1 1 790 790 1 1 250 0 0 250 1 1 a) Trình bày cơ chế phản ứng clo hoá biphenyl theo hướng ưu tiên nhất. b) Tốc độ monoclo hoá biphenyl và benzen hơn kém nhau bao nhiêu lần? c) Trong một phản ứng clo hoá biphenyl thu được 10 gam 2-clobiphenyl, sẽ thu được bao nhiêu gam 4- clobiphenyl? Hướng dẫn giải: 1. CH3 + CH -CH-CH -CH (I) CH3 3 2 2 H+ CH3-CH-CH=CH2 CH3 CH3 chuyển vị CH -CH-CH-CH (II) CH3-C-CH2-CH3 (III) 3 + 3 + - - Cl Cl CH3 CH3 CH3-CH-CH-CH3 CH3-C-CH2-CH3 Cl Cl 2-Clo-3-metylbutan 2-Clo-2-metylbutan Do cacbocation bậc hai (II) có khả năng chuyển vị hiđrua tạo thành cacbocation bậc ba (III) nên tạo thành hai sản phẩm A, B. CH3 CH3 Cl- CH3-C-CH2-CH3 (I) CH3-C-CH2-CH3 CH3 + H+ Cl 2-Clo-2-metylbutan CH3-C=CH-CH3 CH3 CH3 Cl- CH -C-CH-CH (II) CH -CH-CH-CH 3 + 3 3 3 Cl 2. 2-Clo-3-metylbutan 2-Clo-2-metylbutan là sản phẩm chính. Do cacbocation bậc ba (I) bền hơn cacbocation bậc hai (II), mặt khác do cacbocation bậc hai (II) có khả năng chuyển vị hiđrua tạo thành cacbocation bậc ba (I) nên sản phẩm 2-clo-2-metylbutan là sản phẩm chính. 3. a) Cơ chế SE2 , ưu tiên vào vị trí cacbon số 4. + - Cl2 + FeCl3 Cl FeCl4 H chậm nhanh + Cl+ + Cl Cl - H + Tốc độ monoclo hoá của biphenyl hơn benzen 430 b) kbiphenyl (250 4) + (790 2) 430 lần. kbenzen 1 6 1 c) Đặt x là số gam 4-clobiphenyl, ta có: x 790 2 790 2 10 x 15,8 (g) 10 250 4 1000
4. Cõu IV/ Cho m1 gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24%. Sau khi cỏc kim loại tan hết cú 8,96 lớt hỗn hợp khớ X gồm: NO, N2O, N2 bay ra (đktc) và được dung dịch A. Thờm một lượng O2 (vừa đủ) vào X, sau khi phản ứng được hỗn hợp khớ Y. Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư cú 4,48 lớt hỗn hợp khớ Z đi ra (đktc). Tỷ khối hơi của Z đối với H2 bằng 20. Nếu cho dung dịch NaOH vào A để được lượng kết tủa lớn nhất thỡ thu được 62,2 gam kết tủa. 1. Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra 2. Tớnh m1 , m2. Biết lượng HNO3 đó lấy dư 20% so với lượng cần thiết 3. Tớnh C% cỏc chất trong dung dịch A. Hướng dẫn giải: 1. Phương trình phản ứng: 3Mg + 8 HNO3 3 Mg(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O (1) Al + 4 HNO3 Al (NO3)3 + NO + 2 H2O (2) 4 Mg +10 HNO3 4 Mg(NO3)2 + N2O + 5 H2O (3) 8 Al + 30 HNO3 8Al (NO3)3 + 3 N2O + 2 H2O (4) 5 Mg +12 HNO3 5Mg(NO3)2 + N2 + 6 H2O (5) 10 Al + 36 HNO3 10Al (NO3)3 + 3N2 + 13 H2O (6) Gọi x và y là số mol của Mg và Al trong m1 gam hỗn hợp Gọi a, b, c là số mol của NO, N2O, N2 trong 8,96 lít hỗn hợp khí X. 2 NO + O2 2 NO2 (7) Hỗn hợp Y gồm: NO2 (a mol), N2O (b mol), N2 (c mol) Cho Y qua dung dịch NaOH dư: 2 NO2 + 2 NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O (8) Hỗn hợp Z gồm: N2O và N2. Ta có: nX = 0,4 mol hay a + b + c = 0,4 (I) a = 0,2 mol nZ = 0,2 mol hay b + c = 0,2 (II) b = 0,15 mol dZ/H2 = 20 hay 44b + 28 c = 8 (III) c = 0,05 mol Mg Mg2+ + 2e có 2x mol e- trao đổi Al Al3+ + 3e có 3x mol e- trao đổi 5 2 N + 3e N 3a = 0,6 mol e- 5 1 2N + 8e 2N 8b = 1,2 mol e- hay 2x + 3y = 2,3 (IV) 5 - 2N + 10e N2 10c = 0,5 mol e . + - Cho NaOH vừa đủ vào A: H + OH H2O (9) 2+ - Mg + 2OH Mg(OH)2 (10) 3+ - Al + 3OH Al(OH)3 (11) m = m(Mg(OH)2) + m(Al(OH)3) = 58x + 78y = 62,2 (V) Giải (IV) và (V) ta đựơc: x = 0,4: y = 0,5 Suy ra m1 = 23,1 gam 1. n (phản ứng) = 4n 10n 12n =4.0,2 +10.0,15 + 12.0,05 = 2,9mol. HNO3 NO N2O N2 n đã dùng = 2,9 + 0,58 = 3,48 mol = 219,24 gam HNO3 mdd đã dùng = 219,4.100/24 = 913,5 (gam) HNO3 3. Các em tự biện luận: C%(HNO3) = 3,96%; C%(Mg(NO3)2) = 6,42%; C%(Al(NO3)3) = 11,54% Cõu V/ Cho hỗn hợp M gồm 3 hiđrocacbon khớ (ở đktc) mạch hở X, Y, Z cú cụng thức phõn tử là CmH2n, CnH2n, Cn+m-1H2n (n, m cú cựng giỏ trị trong 3 chất) 13,5na Nếu tỏch Z khỏi M được hỗn hợp A gồm X và Y. Đốt chỏy hoàn toàn a gam A được gam 6m 4,5n 11(2m n)a H2O và gam CO2 6m 4,5n 4,5nb Nếu tỏch X khỏi M được hỗn hợp B gồm X, Z. Đốt chỏy hoàn toàn b gam B được H2O m 3,5n 1 11(m 3n 1)b và gam CO2. 3(m 3,5n 1) 1. Tớnh % số mol X, Y ,Z trong hỗn hợp M 2. Tớnh khối lượng H2O và khối lượng CO2 tạo thành khi đốt chỏy hoàn toàn d gam hỗn hợp D gồm X và Z (sau khi đó tỏch Y ra khỏi M).
5. 3. Xỏc định cụng thức cấu tạo của X, Y, Z và tớnh số gam CO2 tạo thành khi đốt chỏy hết 1 mol M. Hướng dẫn giải: 1. Đặt A(a gam) X: CmH2n (x mol) Y: CnH2n (y mol) 2m n t0 A tác dụng với O2: C H ( )O  mCO nH O m 2n 2 2 2 2 x xm xn 3m 0 C H ( )O t nCO nH O n 2n 2 2 2 2 y ny ny 13,5na 13,5a m 18n(x y) m 18(x y) (1) H2O 6m 4,5n H2O 6m 4,5n 11(2m n)a m 44(mx ny) (2) CO2 6m 4,5n (1) 18(x y) 13,5 Suy ra: x = 2y x:y = 2:1 = 4:2 (I) (2) 44(mx ny) 11(2m n) Đặt B (b gam) Y: CnH2n (x1 mol) Z: Cm+n-1H2n (y1 mol) 3m t0 B tác dụng với O2: C H ( )O  nCO nH O n 2n 2 2 2 2 x1 nx1 nx1. 2m 3n 2 0 C H ( )O t (m n 1)CO nH O m n 1 2n 2 2 2 2 y1 (m+n-1)y1 ny1 4,5nb 4,5b m 18n(x y ) m 18(x y ) (3) H2O 1 1 m 3,5n 1 H2O 1 1 m 3,5 1 11(m 3n 1)b m 44nx (m n 1)y  (4) CO2 1 1 3(m 3,5n 1) (3) 18(x1 y1) 4,5 Suy ra: x1 = 2y1 x1 : y1 = 2:1 (II) (4) 44nx1 (m n 1)y 11(m 3n 1) Từ (I) và (II) ta suy ra: X : Y : Z = 4 : 2 : 1. Vậy%X= 4/7.100% = 57,14% %Y = 2/7.100% = 28,6% %Z = 1/7.100% = 14,26% 2. D (d gam) X: CmH2n (x2 mol) Z: Cm+n-1H2n (y2 mol) Theo câu 1. thì ta có tỷ lệ số mol của X và Z là: x2/y2 = 4/1 Xét 1 mol D thì x2 + y2 = 1 . Suy ra x2 = 0,8 mol và y2 = 0,2 mol. 2m n t0 1 mol D + O2: C H ( )O  mCO nH O m 2n 2 2 2 2 0,8 0,8m 0,8n 2m 3n 2 0 C H ( )O t (m n 1)CO nH O m n 1 2n 2 2 2 2 0,2 (m+n-1)0,2 0,2n m 18(0,8n 0,2n) 18n (gam) H2O m 44 (0,8m 0,2(m n 1) 44(m 0,2n 0,2) (gam) CO2   Khối lượng 1 mol D = mX + mY = 0,8(12m+2n) + 0,212(n+m-1)+2n = 12m+4,4n-2,4 (gam) Suy luận: Đốt 1 mol D (12m+4,4n-2,4) gam thu được 18n (gam) H2O và44(m 0,2n 0,2) gam CO2. Đốt- - - - - - - - - - - - d (gam) - - - - - - - -? (gam) H2O và - - - - - - ? gam CO2. 18nd 9nd m (gam) H2O 12m 4,4n 2,4 6m 2,2 1,2
6. 44d(m 0,2 0,2) 11d(m 0,2n 0,2) m (gam) CO2 12 4,4n 2,4 3m 1,1n 0,6 3. Y: CnH2n là một anken - Nếu Z là 1 ankan thì 2n = 2(m+n-1)+2 m= 0 (vô lí) - Nếu Z là ankin hoặc ankadien: 2n = 2(m+n-1)-2 m = 2 (hợp lí) Còn lại Y là một ankan 2n = 2m + 2 n = 3 Vậy X: C2H6; Y: C3H6; Z: C4H6. 1mol M có: 4/7 mol C2H6 ; 2/7 mol C3H6; 1/7 mol C4H6 vậy m = (4/7.2+2/7.3+1/7.4)44 = 11,31 (gam) CO2