Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 THPT - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 THPT - Năm học 2014-2015 - Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KÌ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2014-2015 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC - THPT ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi gồm 02 trang) Câu 1 (1 điểm): Trình bày phương pháp tách các chất sau ra khỏi hỗn hợp: Anilin, Phenol và Benzen. Câu 2 (1 điểm): 2.1. Hoàn thành các phương trình hóa học sau: a. Dung dịch BaCl2 + dung dịch NaHSO4 (tỉ lệ mol 1:1). b. Dung dịch Ba(HCO3) 2 + dung dịch KHSO4 (tỉ lệ mol 1:1). c. Dung dịch Ca(H2PO4) 2 + dung dịch KOH (tỉ lệ mol 1:1). d. Dung dịch Ca(OH) 2 + dung dịch NaHCO3 (tỉ lệ mol 1:1). 2.2. Cho các dung dịch có cùng nồng độ mol là 0,1M: C 6H5ONa, CH3COONa, CH3NH3Cl, (CH3)2NH2Cl, C6H5NH3Cl. Sắp xếp theo chiều tăng giá trị pH của các dung dịch đó và giải thích. Câu 3 (1 điểm): Hòa tan hoàn toàn 4,8 gam kim loại M vào dung dịch axit HNO3 dư, thu được dung dịch A. Chia A thành 2 phần bằng nhau. - Phần 1: Cho tác dụng với NaOH dư được kết tủa B. Nung B đến khối lượng không đổi thu được 4,0 gam oxit kim loại. - Phần 2: Cô cạn ở điều kiện thích hợp thu được 25,6 gam một muối X duy nhất. Xác định kim loại M và muối X, biết M chỉ có một hóa trị duy nhất. Câu 4 (1 điểm): Hai chất X, Y (đơn chức mạch hở, đều chứa C, H, O và đều có 53,33% Oxi về khối lượng). o o Biết MX> MY và X, Y đều tan được trong nước. Nhiệt độ sôi của X là 118 C, của Y là 19 C. Xác định X, Y và viết phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) XX 1  X2  YX 3  X4  X5  X6  X Biết X6 là hợp chất hữu cơ chứa 4 nguyên tố và có liên kết ion. Câu 5 (1 điểm): 5.1. Thủy phân hết 1 lượng pentapeptit X trong môi trường axit thu được 32,88 gam Ala–Gly–Ala–Gly; 10,85 gam Ala–Gly–Ala; 16,24 gam Ala–Gly–Gly; 26,28 gam Ala–Gly; 8,9 gam Alanin, còn lại là Gly–Gly và Glyxin. Tỉ lệ số mol Gly–Gly:Gly là 10:1. Tính tổng khối lượng Gly–Gly và Glyxin 5.2. Đun nóng hỗn hợp gồm 13,68 gam saccarozơ và 6,84 gam mantozơ với dung dịch H2SO4 loãng, thu được dung dịch X (hiệu suất phản ứng thuỷ phân mỗi chất đều là 60%). Trung hòa dung dịch X bằng dung dịch kiềm, rồi thêm lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH3 và đun nóng, sau phản ứng hoàn toàn thu được m gam Ag. Tìm giá trị của m. Câu 6 (1 điểm): Hòa tan hết 10,24 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 bằng dung dịch chứa 0,1 mol H2SO4 và 0,5 mol HNO3, thu được dung dịch Y và hỗn hợp gồm 0,1 mol NO và a mol NO 2 (không còn sản phẩm khử nào khác). Chia dung dịch Y thành hai phần bằng nhau: - Phần 1: Tác dụng với 500 ml dung dịch KOH 0,4M, thu được 5,35 gam một chất kết tủa - Phần 2: Tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. 1. Xác định giá trị của m và a. 2. Tính khối lượng chất tan có trong dung dịch Y. Câu 7 (1 điểm): Chia 17 gam hỗn hợp gồm hai anđehit đơn chức (trong đó có một anđehit mạch cacbon phân nhánh) thành hai phần bằng nhau. - Phần 1: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 , thu được 43,2 gam Ag. 1
2. - Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn thu được 10,08 lít khí CO2 (đktc) và 6,3 gam H2O. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo và gọi tên hai anđehit trên. Câu 8 (1 điểm): Hợp chất A được tạo thành từ cation X + và anion Y-. Phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm 3 nguyên tố phi kim. Tỷ lệ số nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2:3:4. Tổng số proton trong A là 42 và trong ion Y- chứa 2 nguyên tố cùng chu kỳ, thuộc hai phân nhóm chính liên tiếp. Xác định công thức phân tử và gọi tên A. Câu 9 (1 điểm): Làm bay hơi một chất hữu cơ A (chứa các nguyên tố C, H, O), được một chất hơi có tỉ khối hơi đối với metan bằng 13,5. Lấy 10,8 gam chất A và 19,2 gam O2 (dư) cho vào bình kín, dung tích 25,6 lít (không đổi). Đốt cháy hoàn toàn A, sau đó giữ nhiệt độ bình ở 163,8 0C thì áp suất trong bình bằng 1,26 atm. Lấy toàn bộ hỗn hợp sau phản ứng cháy cho qua 160 gam dung dịch NaOH 15%, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch B chứa 41,1 gam hỗn hợp hai muối. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của A (biết rằng khi cho A tác dụng với kiềm tạo ra 1 ancol và 3 muối). Câu 10 (1 điểm): Trong thiên nhiên KCl có trong quặng xinvinit (KCl.NaCl). Cho biết độ tan của NaCl và KCl ở nhiệt độ khác nhau như sau: Nhiệt độ 00C 200C 300C 700C 1000C Độ tan của NaCl (g/100 g H2O) 35,6 35,8 36,7 37,5 39,1 Độ tan của KCl (g/100 g H2O) 28,5 34,7 42,8 48,3 56,6 Dựa vào độ tan của NaCl và KCl, hãy đề nghị một phương pháp tách lấy tối thiểu 10,0 gam KCl và 10,0 NaCl gam tinh khiết ra khỏi 100,0 gam quặng xinvinit. Hết Thí sinh không được sử dụng bất cứ tài liệu nào. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh: Số báo danh 2
3. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC HDC ĐỀ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT Năm học 2014 – 2015 MÔN: HÓA HỌC (hướng dẫn chấm gồm 5 trang) Câu Đáp án Điểm 1 Cho hỗn hợp vào dung dịch HCl dư được hỗn hợp lỏng phân lớp. Trong đó (1 điểm) có một lớp chứa C6H5NH3Cl, HCl, nước(hh1) dư lớp còn lại chứa Benzen và 0,25 phenol(hh2) dùng phễu chiết tách riêng thành 2 phần khác nhau. C6H5NH2 + HCl C6H5NH3Cl Cho hh 1 phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được hỗn hợp phân lớp. 0,25 Trong đó một lớp chứa C6H5NH2 và lớp còn lại chứa NaCl, NaOH dư, H2O ta dùng phễu chiết tách riêng được anilin. HCl + NaOH NaCl + H2O C6H5NH3Cl + NaOH C6H5NH2 + NaCl + H2O Cho hh 2 phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được hỗn hợp lỏng phân 0,25 lớp. Trong đó có một lớp chứa Benzen, lớp còn lại chứa C6H5ONa và NaOH(hh 3) dư ta dùng phễu chiết tách riêng được Benzen. C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O Cho tiếp hh 3 phản ứng với HCl dư được hỗn hợp chứa C6H5OH và NaCl, 0,25 HCl dư. Tách riêng được Phenol. HCl + NaOH NaCl + H2O C6H5ONa + HCl C6H5OH + NaCl 1 điểm. 2 BaCl2+ NaHSO4 BaSO4 + NaCl + HCl (1 điểm) Ba(HCO3)2 + KHSO4 BaSO4 + KHCO3 + CO2 + H2O 0,5 Ca(H2PO4)2 + KOH CaHPO4 + KH2PO4 + H2O Ca(OH)2 + NaHCO3 CaCO3 + NaOH + H2O Giá trị tăng dần pH của các dung dịch C6H5NH3Cl , CH3NH3Cl, (CH3)2NH2Cl, CH3COONa , C6H5ONa 0,25 Giải thích: muối của axit càng yếu thì anion sinh ra từ axit đó có tính bazo 0,25 càng mạnh và ngược lại 3 1. (1 điểm.) (1 điểm) Gọi hóa trị của kim loại là n (1,2,3) , khối lượng mol là M (g) Phần 1: ta có sơ đồ: 2 M M 2On 1 4 1 0,5 Ta có: n n M 12n Vậy M là Mg M 2On 2 M 2M 16n 2.M m =25,6 gam > m 0,1.148 14,8gam 0,25 chất rắn Mg (NO3 )2 Muối thu được là muối ngậm nước có CTPT là Mg(NO3 )2.nH2O 25,6 0,25 Ta có: 148 18.n 256 n 6 0,1 Vậy muối X có CTPT là Mg(NO3 )2.6H2O 3
4. Câu Đáp án Điểm 4 Do X, Y đều có %O như nhau nên chúng có cùng công thức đơn giản nhất. (1 điểm) Đặt công thức chung của X : CxHyOz %O = 100 = 53,33 12x + y = 14z z=1 ; x = 1 và y = 2 CTĐGN là CH2O. Vì X và Y đều đơn chức nên có 1 hoặc 2 nguyên tử oxi. 0,5 Ngoài ra, MX> MY nên X có 2 nguyên tử oxi và Y có 1 nguyên tử oxi. CTPT của X : C2H4O2 o Vậy CTCT X : CH3-COOH (vì tan trong nước và có nhiệt độ sôi là 118 C). CTPT Y : CH2O. Và CTCT Y : HCHO (cấu tạo duy nhất) Các phương trình phản ứng chuyển hóa: 0,5 CH3-COOH + NaOH  CH3-COONa + H2O CaO, to CH3-COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3 xt, to CH4 + O2  H-CHO + H2O 6HCHO  C6H12O6 C6H12O6 2CH3-CH2OH + 2CO2 to CH3-CH2-OH + CuO  CH3-CHO + Cu + H2O to CH3-CHO+2AgNO3+3NH3+H2O CH3COONH4+2Ag+2NH4NO3 CH3COONH4+ HCl  CH3-COOH + NH4Cl 1. Ala-Gly-Ala-Gly : 0,12 mol Ala-Gly-Ala : 0,05 mol Ala-Gly-Gly : 0,08 mol Ala-Gly : 0,18 mol Ala : 0,1 mol 0,25 Gly-Gly : 10x Gly : x penta peptit có dạng : Ala-Gly-Ala-Gly-Gly : a mol Bảo toàn ta có: 2a = 2.0,12+ 2.0,05 + 0,08 + 0,18 + 0,1 a = 0,35 (mol) 5 3a = 2.0,12 + 0,05+ 2.0,08 + 0,18 + 21x (1 điểm) x = 0,02 (mol) Tổng khối lượng Gly-Gly và Gly là ; 10. 0,02.132 + 0,02.75 = 27,9 (gam) 0,25 2. 0,5 13,68 6,84 nsaccarozơ = 0,04mol ; nmantozơ = 0,02mol . 342 342 H2O / H C12H22O11  2C6H12O6 AgNO3 / NH3 C6H12O6  2Ag AgNO3 / NH3 C12H22O11  2Ag mAg (0,04.0,6.2.2 0,02.0,6.2.2 0,02.0,4.2).108 17,28gam 4
5. Câu Đáp án Điểm 1. + Chứng minh H+ dư Lượng KOH cần dùng tạo kết tủa lớn nhất khi phản ứng tạo Fe(OH)3 0,25 3+ - Fe + 3OH Fe(OH)3 n 3.n 3.0,5 0,15mol n 0,2mol phải có H+ dư KOH Fe(OH )3 KOHbd H+ dư trong dung dịch Y : (0,5×0,4-5,35 :107×3)×2=0,1 mol - + Chứng minh NO3 dư: Giả sử NO hết khi đó ta có các bán phản ứng 3 0,25 + 2- 2H + O H2O + 6 NO3 + 4H + 3e NO + 2H2O (1 điểm) 0,1 0,4 0,1 + NO3 + 2H + e NO2 + H2O 0,5 -0,1 0,8 n Vô 0lý,4 0,8 1,2mol H + 3+ 2- Vậy dung dịch sau phản ứng chứa H , Fe , SO4 và NO3 Gọi x,y lần lượt là số mol Fe, Fe3O4 trong hỗn hợp X Bảo toàn e : 3x+y=0,3+a Khối lượng hỗn hợp : 56x+232y=10,24 Bảo toàn điện tích : 3x+9y = 0,5-0,1-a + 0,2-0,1 =>x=0,1 ; y=0,02 và a=0,02 0,25 m=(0,1+0,02×3) :2×107+0,1 :2×233=20,21 2. 0,25 Khối lượng chất tan có trong dung dịch Y là: m m 3 m m 2 m 42,22gam Fe NO3 SO4 H Khối lượng mỗi phần là: 8,5 gam - Đốt cháy phần 2: mO = 8,5 – 0,45.12 – 2.0,35 = 2,4 gam nO = 0,15 mol. Vì là anđehit đơn chức nên nanđehit = nO = 0,15 mol. 0,25 - Phần 1: Thực hiện phản ứng tráng bạc: 43,2 nAg 0,4 nAg = = 0,4 mol = > 2 108 n 0,15 andehit 0,25 Phải có anđehit fomic HCHO. 7 (1 điểm) Công thức của anđehit còn lại là: R-CHO. Gọi số mol (trong mỗi phần) của HCHO là x RCHO là y. HCHO 4Ag RCHO 2Ag x 4x y 2y x y 0,15 x 0,05 0,25 4x 2y 0,4 y 0,1 7 mRCHO = 8,5 – 0,05.30 = 7 MRCHO = = 70 g/mol. 0,1 R = 41 RCHO là: CH2=C(CH3)-CHO (andehit metacrylic) 0,25 5
6. Câu Đáp án Điểm Gọi 3 nguyên tử tạo nên phân tử A là M, B, C. Theo đề bài suy ra M có 2 0,25 nguyên tử, B có 3 nguyên tử còn C có 4 nguyên tử trong phân tử A. Số proton trung bình của các nguyên tử trong A=42/9=4,67. Suy ra phải có một phi kim là Hidro (vì từ các phi kim tạo ra cation X+). Hai nguyên tố còn 8 lại cùng chu kỳ thuộc 2 nhóm A liên tiếp trong BTH nên ta có hệ: (1 điểm) *TH 1: Nếu M là Hidro 0,25 2+3.PB+4.pC=42 │PB-pC│=1 . Giải ra TH này loại vì pB, pC không phải là số nguyên . *TH2: B là Hidro 0,25 2pM+3+4pC=42 │PM-pC│=1. Giải ra TH này loại vì pB, pC không phải là số nguyên . *TH 3: C là Hidro 2pM+3pB +4=42 │PB-pM│=1. Giải TH này ta có PB=8; PM=7. 0,25 CTPT là NH4NO3 (Amoni nitrat) 1. 1 điểm. + Xác định số mol CO2 Đặt số mol Na2CO3 và NaHCO3 thu được lần lượt là x và y 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O 2x x x 0,25 NaOH + CO2 NaHCO3 y y y theo bài ra: nNaOH 2x y 0,6(1) m 106x 84y 41,1(2) 9 cr (1 điểm) x 015 nCO 0,45mol y 0,3 2 Đặt số mol O2 dư và H2O lần lượt là a và b Ta có: 25,6.1,26 a b 0,45 0,9 a 0,15 0,082.(273 163,8) 0,25 b 0,3 32a 18b 0,45.44 10,8 19,2 Đặt công thức phân tử của A là CxHyOz 10,8 n 0,05 A 13,5.16 y z y C H O (x )O xCO H O x y z 4 2 2 2 2 2 0,05mol 0,45 0,3 0,25 CTPT của A là C9H12O6 Khi thủy phân A thu được ancol và 3 muối khác nhau vậy CTCT của A là: 0,25 6
7. Câu Đáp án Điểm HCOOCH2 CH3COOCH2 H-COO - CH2 CH2=CHCOOCH HCOOCH CH3-COO - CH CH2=CHCOOCH2 CH2=CH-COO - CH2 ; CH3COOCH2 ; 1. 1 điểm. Nguyên tắc: dựa vào độ tan khác nhau của NaCl và KCl theo nhiệt độ 0,5 Trong 100g quặng xinvinit ta có: 74,5 m 100. 56gam KCl 74,5 48,5 10 0,5 m 44gam (1 điểm) NaCl Cách làm: Hòa tan 100 gam quặng trên vào 123,6 gam nước ở 1000C khi đó hỗn hợp sẽ bị hòa tan hoàn toàn Làm lạnh dung dịch tới 00C thì lượng KCl bị tách ra là: 123,6 m 56 28,5. 20,8gam KCl 100 Khối lượng KCl còn lại trong dung dịch: 56-20,8 = 35,2 gam Đun sôi dung dịch còn lại cho tới khi thu được dung dịch KCl bão hòa khi đó khối lượng nước còn lại là: 35,2.100 m 62,2gam H2O 56,6 Lượng NaCl bị tách ra khỏi dung dịch là: 62,2.39,1 m 44 19,7gam NaCl 100 7