Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Năm học 2019-2020 - Trường THPT Liễn Sơn (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Năm học 2019-2020 - Trường THPT Liễn Sơn (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT LIỄN SƠN KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 NĂM HỌC 2019 - 2020 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi gồm 02 trang) Câu 1 (2,0 điểm). 1. Hoàn thành các phương trình phản ứng hóa học sau đây: a. NaCl + H2SO4 đặc, nóng b. NaBr + H2SO4 đặc, nóng c. NaClO + PbS d. FeSO4 + H2SO4 + HNO2 e. KMnO4 + H2SO4 + HNO2 2. Cho 2-metylbut-2-en phản ứng với axit clohidric. Trình bày cơ chế của phản ứng, cho biết sản phẩm chính và giải thích. Câu 2 (2,0 điểm). 1. Tìm các chất thích hợp ứng với các ký hiệu A1, A2, A3, A4, A5 trong sơ đồ sau và hoàn thành các phương trình phản ứng dưới dạng công thức cấu tạo? + +O2,xt +Benzen/H A3 Crackinh (3) C H A (2) A (C H O) n 2n+2 (1) 2 5 3 6 A1(khí) (4) A +O /xt + 4 (5) 2 +H2O/H 2. Cho các chất sau: CO2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Na2CO3. Hãy lập một sơ đồ biểu diễn tối đa mối quan hệ giữa các chất trên. Viết các phương trình hóa học biểu diễn các mối quan hệ đó. Câu 3 (2,0 điểm). Cho 0,1 mol chất X (có công thức phân tử C 2H9O6N3) tác dụng với dung dịch chứa 0,4 mol NaOH đun nóng, thu được một chất làm xanh giấy quỳ ẩm và dung dịch Y. Cô cạn Y, thu được m gam chất rắn khan. Tính m. Câu 4 (2,0 điểm). Hỗn hợp X gồm M2CO3, MHCO3 và MCl (M là kim loại kiềm). Cho 32,65 gam X tác dụng vừa đủ với dung dịch HC1 thu đuợc dung dịch Y và có 17,6 gam CO2 thoát ra. Dung dịch Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư đuợc 100,45 gam kết tủa. Tính thành phần phần trăm theo khối luợng muối MCl trong X. Câu 5 (2,0 điểm). 1. Dùng công thức tổng quát để viết các phương trình phản ứng sau: a) Este + NaOH  1 muối + 2 ancol b) Este + NaOH  1 muối + 1 anđehit c) Este + NaOH  2 muối + nước d) Este + NaOH  2 muối + 1 ancol + nước 2. Viết phương trình phản ứng điều chế các chất sau: a) N2, H3PO4, CO, HNO3, HCl trong phòng thí nghiệm. b) Photpho, supephotphat đơn, phân ure trong công nghiệp. 1
2. Câu 6 (2,0 điểm). Cho 12,24 gam hỗn hợp D gồm C 2H6, C2H4, C3H4 vào dung dịch AgNO3/NH3 dư, phản ứng kết thúc, thu được 14,7 gam kết tủa. Mặt khác 0,19 mol hỗn hợp D phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 0,14 mol Br2. Viết các phương trình phản ứng và tính số mol mỗi chất trong 12,24 gam hỗn hợp D. Câu 7 (2,0 điểm). Thủy phân hoàn toàn hỗn hợp X gồm 2 este no, mạch hở (chỉ chứa nhóm chức este) bằng dung dịch NaOH vừa đủ. Chưng cất dung dịch sau phản ứng, thu được hỗn hợp Z gồm 2 ancol, số nguyên tử cacbon trong mỗi phân tử ancol không quá 3 nguyên tử và 12,3 gam muối khan Y của một axit hữu cơ. Đốt cháy hoàn toàn muối Y, thu được 0,075 mol Na 2CO3. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Z, thu được 0,15 mol CO2 và 0,24 mol H2O. Xác định công thức cấu tạo của 2 este. Câu 8 (2,0 điểm). Hòa tan hết m gam hỗn hợp R gồm Na, Na2O, Ba và BaO vào nước, thu được 0,15 mol khí H2 và dung dịch X. Sục 0,32 mol khí CO2 vào dung dịch X, thu được dung dịch Y chỉ chứa các ion + - 2- Na , HCO3 , CO3 và kết tủa Z. Chia dung dịch Y thành 2 phần bằng nhau: - Cho từ từ đến hết phần 1 vào dung dịch chứa 0,12 mol HCl, thu được 0,075 mol CO 2, coi - 2- + tốc độ phản ứng của HCO 3 , CO3 với H bằng nhau. - Cho từ từ đến hết dung dịch chứa 0,12 mol HCl vào phần 2, thu được 0,06 mol CO 2. Tính giá trị của m. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Câu 9 (2,0 điểm). Đốt cháy hoàn toàn một lượng chất X là andehit mạch hở thu được 38,72 gam CO 2 và 7,92 gam nước. Biết rằng, cứ 1 thể tích hơi chất X phản ứng tối đa với 3 thể tích khí H 2, sản phẩm thu được nếu cho tác dụng hết với Na (dư) sẽ cho thể tích khí H 2 sinh ra bằng thể tích hơi X tham gia phản ứng ban đầu. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. 1. Tìm X. 2. Dùng CTCT viết phương trình hóa học xảy ra khi cho X lần lượt phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, đun nóng và nước Br2 dư. Câu 10 (2,0 điểm). Hòa tan hết 15,0 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCO3 và Fe(NO3)2 trong dung dịch chứa NaHSO4 và 0,16 mol HNO3, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z gồm CO2 và NO (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 4). Dung dịch Y hòa tan tối đa 8,64 gam bột Cu, thấy thoát ra 0,03 mol khí NO. Nếu cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào Y, thu được 154,4 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và khí NO là sản phẩm khử duy nhất của cả quá trình. Tính thành phần phần trăm theo khối lượng của Fe đơn chất trong hỗn hợp X. HẾT Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh: .; SBD: 2
3. ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HSG 12 Câu Đáp án Điể m 1 1. a. NaCl + H2SO4 (đặc, nóng) HCl + NaHSO4 0,25 hoặc *5 = 2NaCl + H2SO4 (đặc, nóng) 2HCl + Na2SO4 1,25 b. 2NaBr + 2H2SO4 (đặc, nóng) 2NaHSO4 + 2HBr 2HBr + H2SO4 (đặc, nóng) SO2 + 2H2O + Br2 2NaBr + 3H2SO4 (đặc, nóng) 2NaHSO4 + SO2 + 2H2O + Br2 c. NaClO + PbS 4NaCl + PbSO4 d. 2FeSO4 + H2SO4 + 2HNO2 Fe2(SO4)3 + 2NO + 2H2O e. 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5HNO2 K2SO4 + 2MnSO4 + 5HNO3 + 3H2O 2. 0,25 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-Clo-3-metylbutan 2-Clo-2-metylbutan là sản phẩm chính. 0,25 Do cacbocation bậc ba (I) bền hơn cacbocation bậc hai (II), mặt khác do cacbocation bậc hai 0,25 (II) có khả năng chuyển vị hiđrua tạo thành cacbocation bậc ba (I) nên sản phẩm 2-clo- metylbutan là sản phẩm chính. 2 1. Các phản ứng: 1,0 Crackinh 1. CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH=CH2 + CH4 (A ) (A1) 2 CH(CH3)2 H2SO4 2. CH3-CH=CH2 + (A3) CH(CH3)2 OH 1.O2 2.H2SO4(l) 3. + CH3-CO-CH3 (A5) H+ 4. CH3-CH=CH2 + H2O CH3-CH(OH)-CH3 (A4) Cu,t0 CH -CO-CH + H2O 5. CH3-CH(OH)-CH3 + 1/2O2 3 3 (A5) 2. Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa các chất: 1,0 Na2CO3 CO2 CaCO3 Ca(HCO3)2 3
4. Các phương trình hóa học: Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 + 2NaCl Ca(HCO3)2 + NaOH → CaCO3 + Na2CO3 + H2O Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + HCl → CaCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O 3 Theo gt ta suy ra CTCT của X là: NH3NO3 1,0 CH2 NH3HCO3 PTHH xảy ra: 1,0 X + 3NaOH CH2(NH2)2 + NaNO3 + Na2CO3 + 3H2O Từ Pt ta suy ra chất rắn gồm NaNO3(0,1 mol), Na2CO3(0,1 mol), NaOH dư (0,1 mol) => m = 23,1 gam 4 Đặt n x;n y;n z n 2x y 2.0 M2CO3 MHCO3 MCl HCl ph¶n øng Bảo toàn nguyên tố Clo: n 0,7 2x y z;n 0,4 x y AgCl CO2 mX 32,65 2M 60 .x M 61 .y M 35,5 .z 32,65 M. 2x y z 60. x y y 35,5z 0,7M y 35,5z 8,65 0,7M 8,65 M 12,36 M là Liti M 7 giải hệ có: x y 0,2 mol; z 0,1 mol. %mMCl 0,1 42,5 32,65 100% 13,02% . 5 a) ROOC-R’-COOR” + 2NaOH ROH + R”OH + NaOOC-R’-COONa 1,0 b) RCOOCH=CH2 + NaOH RCOONa + CH3CHO c) RCOOC6H4R’ + 2NaOH RCOONa + NaOC6H4R’ + H2O d) ROOC-R’-COOC6H4R” + 3NaOH ROH + NaOOC-R’-COONa + NaOC6H4R’ + H2O to 1.0 NH4Cl + NaNO2  N2 + NaCl + 2H2O to P + 5HNO3 đặc  H3PO4 + 5NO2 + H2O o H2SO4 ®Æc, t HCOOH  CO + H2O Chöng caát ôû P thaáp NaNO3(rắn) + H2SO4(đặc)  HNO3 + NaHSO4 to NaCl(rắn) + H2SO4(đặc)  HCl + NaHSO4 1200o C Ca3(PO4)2 + 3SiO2 + 5C  3CaSiO3 + 2P + 5CO 4
5. 180 200o C, 200 atm CO2 + 2NH3  (NH2)2CO + H2O to Ca3(PO4)2 + 2H2SO4(đặc)  Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 6 Gọi x, y, z lần lượt là số mol của C2H6, C2H4, C3H4 trong 12,24 gam D 2.0 NH3 CH3-C  CH +Ag[(NH3)2]OH  CH3-C  CAg +2NH3 + H2O (1) C2H4 + Br2  BrH2C - CH2Br (2) CH3 - C  CH + 2 Br2  CH3- CBr2 - CHBr2 (3) Theo (1 3) và bài ra ta có hệ: 3 0 x 2 8y 4 0 z 1 2,2 4 x 0,2 m o l z 1 4, 7 / 1 4 7 0,1 y = 0 ,0 8 m o l x y z y 2 z z = 0 ,1 m o l 0,1 9 0,1 4 7 Ta có n = n = 2 n = 0,15 mol 1,0 Na/Y NaOH Na2CO3 0,15 5 Gọi CT chung của Z là C H O n có CH 3OH n 2n+2 m 0,24 0,15 3 Vì nN aZOH có ítn hnhấth Z 1 ancol đa chức và axit tạo muối Y đơn chức 12,3 Gọi Y là RCOONa n = n = 0,15mol M = = 82 RCOONa Na/Y RCOONa 0,15 R = 15 Y là CH3COONa Trong Z: ancol còn lại là đa chức C2H4(OH)2 hoặc C3H8Oz (z=2 hoặc 3) TH 1: Nếu 2 ancol là CH3OH và C2H4(OH)2 và x, y là số mol của 2 ancol tương ứng x + y = 0,09 x = 0,03 x + 2 y 5 nNaOH = x + 2y = 0,15 (thỏa mãn) = y = 0,06 0,09 3 CTCT của 2 este là CH3COOCH3 và (CH3COO)2C2H4 TH 2: Nếu 2 ancol là CH3OH và C3H8-z(OH)z; a và b là số mol của 2 ancol tương ứng a+ b= 0,09 a = 0,06 a+3b 5 nNaOH = a+zb =0,06+0,03z = 0,15 z = 3 = b= 0,03 0,09 3 CTCT của 2 este là CH3COOCH3 và (CH3COO)3C3H5 2- - 8 Gọi a, b lần lượt là số mol CO3 và HCO3 trong 1/2 Y 2,0 Phần 2: 0,06 mol < 0,07 mol H+ hết 2- + nCO3 = a = nH - nCO2 = 0,12 – 0,06 = 0,06 mol Phần 1: H+ hết - + HCO3 + H H2O + CO2 CO2 + 2H+ H O + CO 3 2 2 2a b a b 2.0,06 b 0,06 b b 0,04 mol 0,12 0,075 0,12 0,075 5
6. 2- - + Trong Y: 0,12 mol CO3 , 0,08 mol HCO3 0,24 + 0,08 = 0,32 mol Na Bảo toàn cacbon: nBaCO3 = nBa(OH)2= 0,32 – 0,2 = 0,12 mol Sơ đồ: R + H2O NaOH + Ba(OH)2 + H2 m + (0,16 + 0,12 + 0,15).18 = 40.0,32 + 0,12.171 + 0,15.2 Vậy m = 25,88 gam 9 a) X + H2 → ancol, mà ancol + Na => số mol H2 = nX => anđehit X có 2 nhóm CHO. 2,0 Vì Vhiđro = 3Vanđehit => Trong phân tử X có 3 liên kết , trong đó có 2 liên kết ở nhóm CHO, 1 liên kết ở gốc hiđrocacbon => Công thức của X có dạng: CmH2m-2(CHO)2 P/ư cháy : CmH2m-2(CHO)2 + (1,5m + 2) O2 → (m+2)CO2 + mH2O m 2 0,88 => m = 0 , 4 4 => m = 2 => CT của X là C2H2(CHO)2 CTPT: C4H4O2 CTCT của X: OHC - CH = CH - CHO (dạng cis- và trans- ). CH2 = C(CHO)2 b) Các PTHH t0 OHC - CH = CH - CHO + 4[Ag(NH3)2]OH  H4NOOC-CH=CH-COONH4 + 4Ag + 6NH3 + 2H2O t0 CH2 = C(CHO)2+ 4[Ag(NH3)2]OH  CH2 = C(COONH4)2 + 4Ag + 6NH3 + 2H2O OHC - CH = CH - CHO + 3Br2 + 2H2O → HOOC - CHBr - CHBr - COOH + 4HBr CH2 = C(CHO)2 + 3Br2 + 2H2O → CH2Br - CBr(COOH)2 + 4HBr 10 3+ + + 2 2+ 2.0 - Dung dịch Y gồm Fe , H , Na , NO3 và SO4 (dung dịch Y không chứa Fe , vì không 2+ + tồn tại dung dịch cùng chứa Fe , H và NO3 ). - Khi cho dung dịch Y tác dụng với 0,135 mol Cu thì: BT:e n 2n 3n 0,18 mol Fe3 Cu NO n 4n 0,12 mol H d­ NO - Khi cho dung dịch Y tác dụng với Ba(OH)2 ta có: m  107n 3 n n Fe 0,58 mol BaSO4 NaHSO4 233 BTDT - Xét dung dịch Y, có:  n 2n 2 3n 3 n n 0,08 mol NO3 SO4 Fe H Na 6
7. mY 23n 56n 3 n 62n 96n 2 84,18 g Na Fe H NO3 SO4 n n n NaHSO4 HNO3 H d­ BT:H n 0,31 mol H2O 2 - Xét hỗn hợp khí Z, có n x mol và n 4x mol. Mặt khác: CO2 NO BTKL 44n 30n m 120n n m 18n 44x 3x.30 4,92 g x 0,03 mol CO2 NO X NaHSO4 HNO3 T H2O - Quay trở lại hỗn hợp rắn X, ta có: n n NO nHNO BT:N NO3 3 0,08 0,12 0,16  nFe NO 0,02 mol và 3 2 2 2 n n 0,03 mol FeCO3 CO2 n n n 2n 4n n O trong oxit NaHSO4 HNO3 CO2 NO H d­ mà n n 0,01 mol Fe3O4 4 Fe3O4 8 mX 232nFe O 116nFeCO 180nFe NO 3 4 3 3 2 %mFe .100 37,33 mX 7