Đề thi chọn học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 THPT - Năm học 2015-2016 - 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 2015-2016 - Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC - THPT ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian: 180 phút, không kể thời gian giao đề (Đề thi có 02 trang) Cho: H=1; C=12; N=14; O=16; Mg=24; Al=27; S=32; Cl=35,5; Ca=40; Fe=56; Cu=64; Zn=65; Ba=137. Câu 1 (1,0 điểm) 1. Nêu hiện tượng và viết phương trình phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm sau: a. Cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch ZnCl2. b. Cho từ từ đến dư dung dịch Na2CO3 vào dung dịch Al2(SO4)3. 2. Hoàn thành và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron: a. FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O b. FeS2 + H2SO4 đặc, nóng Câu 2 (1,0 điểm) Cho các sơ đồ phản ứng: (1) (X) + HCl (X1) + (X2) + H2O (2) (X1) + NaOH (X3)  + (X4) (3) (X1) + Cl2 (X5) (4) (X3) + H2O + O2 (X6) (5) (X2) + Ba(OH)2 (X7) (6) (X7) + NaOH (X8)  + (X9) + (7) (X8) + HCl (X2) + (8) (X5) + (X9) + H2O (X4) + Hoàn thành các phương trình phản ứng và cho biết các chất X, X1, , X9. Biết X2 là khí thải gây hiệu ứng nhà kính, X6 có màu đỏ nâu. Câu 3 (1,5 điểm) 1. Từ quả cây vanilla người ta tách được 4-hidroxi-3-metoxibenzandehit (vanilin) có công thức phân tử C8H8O3, dùng để làm chất thơm cho bánh kẹo. Từ quả cây hồi, người ta tách được 4-metoxibenzandehit có công thức phân tử C8H8O2. Từ quả cây hồi hoang, người ta tách được p-isopropylbenzandehit có công thức phân tử C10H12O. a. Hãy viết công thức cấu tạo của ba chất trên. b. Trong ba chất đó, chất nào có nhiệt độ sôi cao nhất? 2. Một hidrocacbon mạch hở A có công thức phân tử C10H18 (khung cacbon gồm hai đơn vị isopren nối với nhau theo quy tắc đầu – đuôi). Oxi hóa A bằng dung dịch KMnO4 trong H2SO4, thu được hỗn hợp các chất A1, A2 và A3. Chất A1 (C3H6O) tác dụng với H2 (xúc tác Ni) tạo ancol bậc 2. Chất A2 (C2H4O2) phản ứng được với Na2CO3. Chất A3 (C5H8O3) chứa nhóm cacbonyl (C=O), phản ứng được với Na2CO3. a. Viết công thức cấu tạo của A1, A2, A3 và A. b. Viết công thức các đồng phân hình học của A. Câu 4 (1,0 điểm) Cho hỗn hợp G ở dạng bột gồm Al, Fe, Cu. Hòa tan 23,4 gam G bằng một lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được 15,12 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Cho 23,4 gam G vào bình A chứa 850 ml dung dịch H2SO4 1M, thu được khí B. Dẫn từ từ toàn bộ lượng khí B vào ống chứa bột CuO dư nung nóng, thấy khối lượng chất rắn trong ống giảm 7,2 gam so với ban đầu. Cho m gam NaNO3 vào bình A sau phản ứng của G với dung dịch H2SO4 ở trên, thấy thoát ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Tính giá trị nhỏ nhất của m để V là lớn nhất. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 1/8 - Blog Hóa Học
2. Câu 5 (1,0 điểm) 1. Từ 200 ml rượu 90o có thể pha chế được bao nhiêu ml rượu 30o. Nêu rõ cách pha. 2. Ba chất hữu cơ X, Y, Z chứa cùng nhóm định chức, có công thức phân tử tương ứng là CH2O2, C2H4O2, C3H4O2. a. Viết công thức cấu tạo và gọi tên của X, Y, Z. b. Tính khối lượng Y thu được khi lên men 1 lít ancol etylic 9,2o. Cho hiệu suất của quá trình lên men là 80% và khối lượng riêng của ancol etylic nguyên chất là 0,8 g/ml. Câu 6 (2,0 điểm) 1. Viết tác nhân, điều kiện phản ứng (nếu có) để thay cho dấu chấm hỏi (?) và viết công thức cấu tạo của các chất A, B, C, D để hoàn thành sơ đồ phản ứng sau: o o o ?KMnO4 /H 2 O,t H 2 SO 4 HNO3 /H 2 SO 4 ,t Fe/HCl,t C6 H 6 C 6 H 5 -C 2 H 5  A  B  C  D Viết các phương trình phản ứng xảy ra và so sánh lực axit của B, C, D. Giải thích sự so sánh đó. 2. Đốt cháy 0,2 mol hợp chất A thuộc loại tạp chức, thu được 26,4 gam khí CO2; 12,6 gam hơi H2O và 2,24 lít khí N2 (đktc). Nếu đốt cháy 1 mol A cần 3,75 mol O2. a. Xác định công thức phân tử của A. b. Xác định công thức cấu tạo và tên của A. Biết rằng A có trong tự nhiên; có tính chất lưỡng tính; phản ứng với axit nitrơ (NaNO2/HCl) giải phóng nitơ; với ancol etylic có axit làm xúc tác tạo thành hợp chất có công thức C5H11O2N; khi đun nóng A chuyển thành hợp chất vòng có công thức C6H10N2O2. Hãy viết đầy đủ các phương trình phản ứng xảy ra và ghi điều kiện (nếu có). Câu 7 (1,0 điểm) Một dung dịch X gồm FeSO4, H2SO4 và MSO4. Trung hòa 200 ml dung dịch X cần 20 ml dung dịch Y gồm BaCl2 0,4M và NaOH 0,5M, thêm tiếp 130 ml dung dịch Y vào hỗn hợp sản phẩm, thu được kết tủa A và dung dịch B. Nung kết tủa A trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 10,155 gam chất rắn. Để trung hòa dung dịch B phải dùng 20 ml dung dịch HCl 0,25M. a. Xác định kim loại M. Biết hidroxit của M không tan, không có tính lưỡng tính. b. Xác định nồng độ mol/l của các chất tan trong dung dịch X. Câu 8 (1,5 điểm) Cho hỗn hợp X gồm bốn este mạch hở, trong đó có một este đơn chức và ba este hai chức là đồng phân của nhau. Đốt cháy 11,88 gam X cần 14,784 lít O2 (đktc), thu được 25,08 gam CO2. Đun nóng 11,88 gam X với 300 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được chất rắn Y và phần hơi chỉ chứa một ancol đơn chức Z. Cho Z vào bình Na dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thấy khối lượng bình Na tăng 5,85 gam. Trộn Y với CaO rồi nung trong điều kiện không có không khí, thu được 2,016 lít (đktc) một hidrocacbon duy nhất. Tìm công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của các este trong hỗn hợp X. Hết Thí sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh: Số báo danh – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 2/8 - Blog Hóa Học
3. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2015-2016 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC - THPT (Gồm 06 trang) CÂU HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM Câu 1.a. Khi cho từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch ZnCl2: ban đầu có kết tủa trắng, 1 sau đó kết tủa tan dần. 0,25 1,0đ 2NaOH + ZnCl2 Zn(OH)2  + 2NaCl 2NaOH + Zn(OH)2 Na2ZnO2 + 2H2O b. Cho từ từ đến dư dung dịch Na2CO3 vào dung dịch Al2(SO4)3: có kết tủa keo trắng đồng thời sủi bọt khí 0,25 3Na2CO3 + Al2(SO4)3 + 3H2O 2Al(OH)3  + 3CO2  + 3Na2SO4 2. a. FeO + HNO3 Fe(NO3)3 + NxOy + H2O 0,25 (5x – 2y) FeO + (16x – 6y) HNO3 (5x – 2y) Fe(NO3)3 + NxOy + (8x – 3y) H2O b. FeS2 + H2SO4 đặc, nóng to FeS2 + H2SO4đặc  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 0,25 2FeS2 + 14H2SO4đặc Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O Câu X2 là khí thải gây hiệu ứng nhà kính X2 là CO2. 1,0 2 X6 có màu đỏ nâu là Fe(OH)3. 8pt*0,125 1,0đ (1) FeCO3 + 2HCl FeCl2 + CO2 + H2O (X) (X1) (X2) (2) FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (X1) (X3) (X4) (3) 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3 (X1) (X5) (4) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 ↓ (X3) (X6) (5) 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (X2) (X7) (6) Ba(HCO3)2 + 2NaOH BaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O (X7) (X8) (X9) (7) BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2 + H2O (X8) (X2) (8) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O 2Fe(OH)3 ↓ + 3CO2 + 6NaCl (X5) (X9) Thí sinh có thể chọn chất khác phù hợp vẫn cho điểm bình thường – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 3/8 - Blog Hóa Học
4. Câu 1.a. 0,5 3 1,5đ HO CHO H3C CH CHO H3CO CHO H3CO H3C 4-hiđroxi-3-metoxibenzandehit 4-metoxibenzanđehit p-isopropylbenzanđehit b. Chất 4-hiđroxi-3-metoxibenzandehit có nhiệt độ sôi cao nhất 0,25 2. a. Công thức cấu tạo: 0,5 A1: CH3 – CO – CH3 A2: CH3 – COOH CH3 - C = CH - CH2 - CH2 - C = CH- CH3 HOOC - CH2 - CH2 - C - CH3 CH CH A : O A: 3 3 3 b. Viết đúng 2 đồng phân hình học 0,25 H3C H2C CH2 CH3 H3C H2C CH2 H C C C C C C C C H3C H H3C H H3C H H3C CH3 Câu Đặt số mol của Al, Fe, Cu trong 23,4 gam hỗn hợp G lần lượt là x, y, z 0,5 4 m = 27x + 56y + 64z = 23,4 (1) 1,0đ G 15,12 * G + H2SO4 đặc nóng dư: n = = 0,675 (mol) SO2 22,4 3+ Al Al + 3e x 3x (mol) Fe Fe3+ + 3e y 3y (mol) Cu Cu2+ + 2e z 2z (mol) S+6 + 2e S +4 1,35 0,675 (mol) ne = 3x + 3y + 2z = 1,35 (2) * G + H2SO4 loãng: Cu không phản ứng. nH SO = 0,85.1 = 0,85 (mol) 24 x 3x (mol) 2+ Fe Fe + 2e y 2y (mol) 2H+ + 2e  H 2 o H + CuO  t Cu + H O 2 2 – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 4/8 - Blog Hóa Học
5. Khối lượng chất rắn giảm là khối lượng O trong CuO phản ứng 7,2 n = n = = 0,45 (mol) < n 0,85 H2SO4 dư H2 O H 2 SO 4 16 n dư = 0,4 (mol) n + dư = 0,8 (mol) H24 SO H n = 3x + 2y = 2n = 2.0,45 = 0,9 (3) eH2 x = 0,2 Giải hệ phương trình (1), (2) và (3) được y = z = 0,15 * Bình A + NaNO3 2 3+ Fe Fe + 1e 0,5 0,15 0,15 (mol) Cu Cu2+ + 2e 0,15 0,3 (mol) -+ NO32 + 4H + 3e  NO + H O 0,8 0,45 (mol) + H dư, giá trị m nhỏ nhất để V lớn nhất ứng với NaNO3 phản ứng vừa hết ne nNaNO = n- = n NO = = 0,15 (mol) 3 NO3 3 m = 0,15.85 = 12,75 (gam) Câu 200.90 0,25 1. 200ml rượu 90o có V = = 180ml 5 C25 H OHnc 100 1,0đ o 180.100 Thể tích rượu 30 pha được từ 180 ml C2H5OH nguyên chất là = 600ml 30 Cách pha: Cho 200 ml rượu 90o vào cốc đong rồi thêm từ từ nước cất và lắc đều đến thể 0,25 tích 600 ml thì dừng lại. 2. a. X: H – COOH (axit fomic); Y: CH3 – COOH (axit axetic); Z: CH2=CH – COOH 0,25 (axit acrylic) b. Tính khối lượng CH3COOH trong dung dịch: o 1 lít ancol etylic 9,2 có 92ml C2H5OH. 92.0,8 n = = 1,6 (mol) C25 H OH 46 0,25 Men giấm C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 80 Khối lượng CH3COOH = 1,6.60. = 76,8 (gam) 100 Câu 0,5 6 2,0đ – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 5/8 - Blog Hóa Học
6. So sánh lực axit: D < B < C 0,25 Giải thích: Nhóm NH2 đẩy electron vào vòng benzen làm giảm lực hút electron của vòng benzen nên D có lực axit yếu hơn B, còn nhóm NO2 hút electron ra khỏi vòng benzen làm tăng lực hút electron của vòng benzen nên B có lực axit yếu hơn C 2. a. 0,5 26,4 12,6 2,24 n = = 0,6mol; n = = 0,7mol; n = = 0,1mol CO244 H 2 O 18 N 2 22,4 3,75.0,2 Đốt 0,2 mol A cần n = = 0,75mol O2 1 Bảo toàn nguyên tố O được nO/A = 0,6.2 + 0,7 – 0,75.2 = 0,4mol A được cấu tạo từ C, H, O, N. Đặt CTTQ của A là CxHyOzNt, ta được 0,6 0,7.2 0,4 0,1.2 x = = 3; y = = 7; z = = 2; t = = 1. 0,2 0,2 0,2 0,2 CTPT của A là C3H7O2N. b. A + HNO2 N2. Vậy A có nhóm -NH2. A + C2H5OH C5H11O2N. Vậy A có nhóm –COOH. A có trong tự nhiên A là α - aminoaxit 0,5 to A  hợp chất vòng có CT C6H11O2N2. Vậy A có CTCT: CH3 – CH(NH2) – COOH. Alanin (axit 2 – amino propanoic) Các phương trình phản ứng: CH3 – CH(NH2) – COOH + HNO2 CH3 – CH(OH) – COOH + N2 + H2O HCl khan CH3 – CH(NH2) – COOH + C2H5OH  CH3 – CH(NH2) – COOC2H5 + H2O 0,25 Câu a. 20 ml dung dịch Y có nBaCl = 0,4.0,02 = 0,008mol; n NaOH = 0,5.0,02 = 0,01mol 0,5 7 2 Nếu HS n = 0,01mol 1,0đ OH- không xét 130 ml dung dịch Y có n = 0,4.0,13 = 0,052mol; n = 0,5.0,13 = 0,065mol BaCl2 NaOH kim loại – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 6/8 - Blog Hóa Học
7. n = 0,065mol; n = 0,06mol M có hóa OH- Ba 2+ trị thay H+- + OH H O 2 đổi chỉ 0,01 0,01 (mol) cho 0,01 0,25đ n = = 0,005mol H24 SO 2 n = 0,02.0,25 = 0,005mol = n+- n dư n- = 0,065 - 0,005 = 0,06mol HCl H OH OH  Đặt số mol FeSO4 và MSO4 lần lượt là x, y (mol) 2+ - Fe + 2OH  Fe(OH)2 x 2x x (mol) M2+ + 2OH -  M(OH) 2 y 2y y (mol) 2x + 2y = 0,06 x + y = 0,03 n2- = x + y + 0,005 = 0,035mol SO4 Ba2+ + SO 2-  BaSO 44 0,035 0,06 0,035 (mol) o 4Fe(OH) + O  t 2Fe O + 4H O 2 2 2 3 2 x x 2 4M(OH)2 + (n-2)O2 2M2On + 4H2O (n = 2,3) y y 2 160. + (2M + 16n). + 0,035.233 = 10,155 80x + My + 8ny = 2 1,52 *) n = 2 64x + My = 1,52 M < = 50,67 < 64 0,03 Do M(OH)2 không tan và không có tính lưỡng tính M =24 (Mg) 64x + 24y = 1,52 x = 0,02; y = 0,01 thỏa mãn *) n =3 56x + My = 1,28 M < = 42,67 < 56 Loại vì không có kim loại nào có hóa trị thay đổi thỏa mãn. 0,02 0,01 0,005 b. C = = 0,1M; C = = 0,05M; C = = 0,025M 0,5 M/FeSO40,2 M/MgSO 4 0,2 M/H 2 SO 4 0,2 8 14,784 25,08 0,5 n = = 0,66mol; n = = 0,57mol 1,5đ O2222,4 CO 44 Áp dụng bảo toàn khối lượng, ta được: 7,92 m = 11,88 + 0,66.32 - 25,08 = 7,92gam; n = = 0,44mol HOHO22 18 Áp dụng bảo toàn nguyên tố O, ta được nO/X = 0,44 + 0,57.2 – 0,66.2 = 0,26 mol 0,26 số mol nhóm -COO- = = 0,13 mol 2 Gọi công thức ancol đơn chức Z là ROH, công thức trung bình của 4 este là – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 7/8 - Blog Hóa Học
8. R(COOR) n to R(COOR)nn + n NaOH  R(COONa) + n ROH nROH = nNaOH = n-COO- = 0,13 mol 0,25 2ROH + 2Na 2RONa + H2  0,13 0,065 (mol) mbình Na tăng = mROH - m H mROH = 5,85 + 0,065.2 = 5,98gam 2 R + 17 = 46 R = 29 (C2H5-) nNaOHbđ = 0,3.1 = 0,3 mol; nNaOH/Y = 0,3 – 0,13 = 0,27 mol o R(COONa) + nNaOH  CaO,t RH + nNa CO nn23 0,25 0,09  0,27 0,09 (mol) HS không Gọi công thức ba este hai chức là CnHm(COOC2H5)2 có số mol là x, công thức este đơn xét số mol chức là CnHm+1 COOC2H5 có số mol là y. NaOH x + y = 0,09 x = 0,04 không tính điểm 2x + y = 0,13 y = 0,05 0,04(n +6) + 0,05(n + 3) = 0,81 n = 2 0,02(m + 10) + 0,025(m + 6) = 0,44 m = 2 CTPT, CTCT este đơn chức: C5H8O2 CH2=CH-COOC2H5 0,5 CTPT, CTCT của ba este hai chức: C8H12O4 CH2=C(COOC2H5)2 C H OOC H C2H5OOC COOC2H5 2 5 C C C C H H H COOC2H5 Hết – Chuyên trang đề thi – tài liệu Hóa Học Trang 8/8 - Blog Hóa Học