Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 11 THPT - Năm học 2016-2017 - Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 11 THPT - Năm học 2016-2017 - Sở giáo dục và đào tạo Vĩnh Phúc (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2016-2017 ĐỀ THI MễN: HểA HỌC 11 - THPT ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phỳt, khụng kể thời gian phỏt đề. Đề thi gồm 02 trang Cõu 1 (1,0 điểm) Cú 4 ống nghiệm, mỗi ống đựng đầy một chất khớ khỏc nhau trong cỏc khớ: HCl, NH3, SO2, N2. Cỏc ống nghiệm được ỳp ngược trờn cỏc chậu nước cất, sau một thời gian thu được kết quả như hỡnh vẽ. a. Xỏc định mỗi khớ trong từng ống nghiệm. Giải thớch. b. Giải thớch sự thay đổi mực nước trong ống nghiệm ở chậu B trong cỏc trường hợp sau: - Thờm vài giọt dung dịch H2SO4 loóng vào chậu B. - Làm lại thớ nghiệm ở chậu B nhưng nước cất thay bằng nước brom. Cõu 2 (1,0 điểm) Cho A là dung dịch HCl, B là dung dịch Na2CO3. Tiến hành 3 thớ nghiệm (TN): TN 1: Cho từ từ 100 gam dung dịch A vào 100 gam dung dịch B thu được 195,6 gam dung dịch. TN 2: Cho từ từ 100 gam dung dịch B vào 100 gam dung dịch A thu được 193,4 gam dung dịch. TN 3: Cho từ từ 50 gam dung dịch A vào 100 gam dung dịch B thu được 150 gam dung dịch. Tớnh nồng độ phần trăm của cỏc dung dịch A, B. Cõu 3 (2,0 điểm) 1. Cú 6 lọ hoỏ chất bị mất nhón, trong mỗi lọ đựng một trong cỏc dung dịch sau: NaCl, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, NaHSO4, BaCl2. Cho đầy đủ cỏc dụng cụ thớ nghiệm cần thiết và chỉ được dựng thờm thuốc thử là quỳ tớm. Trỡnh bày phương phỏp hoỏ học nhận biết cỏc dung dịch trờn. Viết cỏc phương trỡnh hoỏ học xảy ra. 2. Nờu hiện tượng và viết phương trỡnh ion rỳt gọn (nếu cú) cho cỏc thớ nghiệm sau: a. Cho từ từ đến dư dung dịch NH3 vào dung dịch chứa CuSO4. b. Cho KHS vào dung dịch CuCl2. c. Cho dung dịch Fe(NO3)2 vào dung dịch H2SO4 1M, đun núng nhẹ. d. Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch hỗn hợp gồm HCl và AlCl3. Cõu 4 (1,0 điểm) Hũa tan hoàn toàn 13,12 gam hỗn hợp Cu, Fe và Fe2O3 trong 240 gam dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 7,35% và H2SO4 6,125% thu được dung dịch X chứa 37,24 gam chất tan chỉ gồm cỏc muối và +5 thấy thoỏt ra khớ NO (NO là sản phẩm khử duy nhất của N ). Cho Ba(OH)2 dư vào dung dịch X, lấy kết tủa nung núng trong khụng khớ đến phản ứng hoàn toàn thu được 50,95 gam chất rắn. Dung dịch X hũa tan tối đa m gam Cu. Tớnh m. 1
2. Cõu 5 (1,5 điểm) -3 1. Tớnh pH của dung dịch X gồm KCN 0,120M; NH3 0,150M và KOH 5,00.10 M. 2. Tớnh thể tớch dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 50,00 ml dung dịch X để pH của hỗn hợp thu được bằng 9,24. + Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4 là 9,24. Cõu 6 (1,5 điểm) Sục khớ (A) vào dung dịch (B) cú màu nõu vàng, thu được chất rắn (C) màu vàng và dung dịch (D). Khớ (X) cú màu vàng lục tỏc dụng với khớ (A) tạo ra (C) và (F). Nếu (X) tỏc dụng với (A) trong nước tạo ra (Y) và (F), thờm Ba(NO3)2 vào dung dịch thỡ cú kết tủa trắng. Khớ (A) tỏc dụng với dung dịch (G) là muối nitrat kim loại tạo ra kết tủa ( ) màu đen. Đốt chỏy (H) bởi oxi ta được chất lỏng (I) màu trắng bạc. Xỏc định A, B, C, F, G, H, I, X, Y và viết phươn trỡnh húa học của cỏc phản ứng. Cõu 7 (1,0 điểm) Hỗn hợp E cú khối lượng 17,75 gam gồm Al, Ca, Al 4C3 và CaC2. Hũa tan hoàn toàn E vào nước thu được dung dịch F trong suốt và hỗn hợp khớ G. Đốt chỏy toàn bộ G thu được 5,6 lớt CO 2 (đktc) và 10,35 gam H2O. Thờm từ từ 500 ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch F thu được m gam kết tủa. Tớnh m. Cõu 8 (1,0 điểm) Nung 5,99 gam hỗn hợp chất rắn A gồm Al, Fe 3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2 (oxi chiếm 34,7245% về khối lượng) trong điều kiện khụng cú khụng khớ, sau một thời gian thu được chất rắn X và 0,672 lớt hỗn hợp khớ. Hũa tan hoàn toàn X bằng một lượng dung dịch HCl 1M, thu được dung dịch Y (khụng cú muối amoni) và 0,448 lớt hỗn hợp khớ gồm H 2 và NO cú tỉ khối so với He là 4. Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với 200 ml dung dịch AgNO 3 1M thu được m gam kết tủa và giải phúng 0,224 lớt khớ NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5). Cỏc khớ đo ở điều kiện tiờu chuẩn. Tớnh m. Hết Thớ sinh chỉ được sử dụng bảng tuần hoàn cỏc nguyờn tố húa học. Cỏn bộ coi thi khụng giải thớch gỡ thờm. Họ và tờn thớ sinh: . . . . Số bỏo danh: . 1
3. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10, 11 THPT NĂM HỌC 2016-2017 (Đỏp ỏn cú 05 trang) ĐÁP ÁN MễN: HểA HỌC 11 - THPT. I. LƯU í CHUNG: - Hướng dẫn chấm chỉ trỡnh bày một cỏch giải với những ý cơ bản phải cú. Khi chấm bài học sinh làm theo cỏch khỏc nếu đỳng và đủ ý thỡ vẫn cho điểm tối đa. - Điểm toàn bài tớnh đến 0,25 và khụng làm trũn. II. ĐÁP ÁN: CÂU NỘI DUNG TRèNH BÀY ĐIỂM Cõu 1 a. Chậu A, B, C, D lần lượt là khớ: N2, SO2, NH3, HCl Giải thớch: + Độ tan trong nước tăng dần: N2 7. N2 tan rất ớt trong nước và khụng cú phản ứng với H2O  pH=7. + 2- b. Trường hợp 1: Thờm dung dịch H2SO4 vào cú phản ứng: H2SO4 2H + SO4 0,25 Làm cho cõn bằng (1), (2), (3) chuyển dịch sang trỏi  quỏ trỡnh hũa tan SO2 giảm đi  mực nước trong ống nghiệm sẽ thấp hơn so với mực nước trong ống nghiệm của chậu B ban đầu. Trường hợp 2: SO2 tan mạnh trong nước Br2 nhờ phản ứng SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr  Mực nước trong ống nghiệm dõng cao hơn so với mực nước trong ống nghiệm của chậu B ban đầu. 0,25 Cõu 2 Cỏc phản ứng xảy ra + Cho từ từ HCl vào Na2CO3. HCl + Na2CO3 NaHCO3 + NaCl (1) HCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O (2) + Cho từ từ Na2CO3 vào HCl. 2HCl + Na2CO3 2NaCl + CO2 + H2O (3) - TN 1: mdd giảm = 4,4 gam  nCO sinh ra từ (2) = 0,1 mol 2 - TN 2: mdd giảm = 6,6 gam  nCO sinh ra từ (3) = 0,15 mol 0,25 2 Gọi x, y lần lượt là số mol của HCl và Na2CO3 trong 100 gam mỗi dung dịch. Ở TN 3: Khụng cú khớ thoỏt ra  nHCl y. 1
4. Mặt khỏc, do x<2y nờn sau phản ứng (2) HCl hết, tớnh theo HCl. 0,25 HCl + Na2CO3 NaHCO3 + NaCl (1) y y y mol HCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O (2) 0,1 0,1 mol Ta cú : x = y + 0,1 Ở TN 2: Do x<2y nờn HCl hết  nHCl =2 nCO (3) = 0,3 mol 2  x = 0,3 mol  y = 0,3 - 0,1 = 0,2 mol 0,25  mHCl = 0,3. 36,5 = 10,95 gam  C%HCl = 10,95% mNa CO 21,2 gam  C%Na CO 21,2%. 0,25 2 3 2 3 Cõu 3 1. - Cho quỳ tớm lần lượt vào cỏc dung dịch: + Quỳ tớm khụng đổi màu là: NaCl, BaCl2 (nhúm I) + Quỳ tớm chuyển thành xanh là: NaHCO3, NaOH, Na2CO3 (nhúm II) 0,25 + Quỳ tớm chuyển màu đỏ là NaHSO4. - Dựng NaHSO4 cho vào cỏc chất ở nhúm I. + Chất cú kết tủa trắng là BaCl2. NaHSO + BaCl → BaSO + HCl + NaCl. 4 2 4 0,25 + Chất cũn lại ở nhúm I là NaCl. - Dựng BaCl2 cho vào cỏc chất ở nhúm (II). + Chất tạo kết tủa trắng là Na CO . 2 3 0,25 BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaCl + Cũn hai chất: NaHCO3, NaOH (nhúm III) - Dựng NaHSO4 nhận được ở trờn cho vào cỏc chất ở nhúm (III) + Trường hợp cú khớ thoỏt ra là NaHCO3. NaHSO4 + NaHCO3 → Na2SO4 + CO2 + H2O + Trường hợp khụng thấy hiện tượng gỡ là NaOH. 0,25 2. a. Cú kết tủa xanh do phản ứng: 2+ Cu + 2NH3 + 2H2O Cu(OH)2 + 2 NH . 4 Sau đú kết tủa xanh tan dần, tạo dung dịch xanh đậm. 0,25 Cu(OH)2 + 4NH3  [Cu(NH)4](OH)2. b. Xuất hiện kết tủa đen 0,25 Cu2+ + HS-  CuS + H+ c. Dung dịch cú màu vàng và cú khớ khụng màu húa nõu trong khụng khớ bay ra. 2+ - + 3+ 3Fe + NO3 + 4H  3Fe + NO + 3H2O. 2NO + O2  NO2. 0,25 d. Ban đầu chưa xuất hiện kết tủa, sau đú mới cú kết tủa keo trắng nếu nhỏ tiếp dung dịch NaOH đến dư vào thỡ kết tủa tan. - + OH + H  H2O 3+ - Al + 3OH  Al(OH)3 - - Al(OH)3 + OH  AlO2 +2H2O 0,25 1
5. Cõu 4 Cú: nHNO = 0,28 mol; nH SO = 0,15 mol 3 2 4 Gọi số mol Cu; Fe; Fe2O3 lần lượt là x; y; z 64x 56y 160z 13,12 (1) 0,25 2+ Cu +: x mol Cu: x mol H : 0,58 Fen+ : (y +2z) mol Fe: y mol NO- : 0,28  NO+H O. 3 NO- : 2 2- 3 Fe2O3: z mol SO : 0,15 4 2- 4 SO : 0,15 Bảo toàn H tớnh được số mol H2O : 0,29 mol. Bảo toàn khối lượng tớnh được nNO = 0,1 mol  n - 0,18 mol NO3 Khối lượng muối trong X bằng 37,24 gam  64x+ 56(y+2z) = 11,68 (2) 0,25 Cu2+ : x mol Cu(OH) CuO: x mol Fen+ : (y +2z) mol 2 o Ba(OH) 2 Fe(OH) t, kk Fe O : 0,5(y+2z) - n 2 3 NO3 : BaSO BaSO : 0,15 mol 2- 4 4 SO : 0,15 4 0,15.233 80x 160 0,5y z 50,95 (3) 0,25 Từ (1), (2), (3) x 0, 06; y 0, 08; z 0, 03 Cu2+ : 0, 06 mol Cu2+ : 0,06+a mol Fen+ : 0,14 mol Fe2+ : 0,14 mol - Cu  - NO : 0,18 a (mol) NO : 0,18 3 3 SO2-:0,15 SO2-:0,15 4 4 Bảo toàn điện tớch cho dung dịch sau phản ứng tớnh được a = 0,04 mol 0,25  m=2,56 gam Cõu 5 A: CH4; A1: C2H2; A2: C2H4; A3: C4H10; A4: C4H4; A5: C4H6. Cỏc phản ứng: 0 1500 C, lln 2CH4  C2H2 + 3H2. Pd/PbCO C2H2 + H2 3 C2H4 0,25 o t , p, xt nC2H4  PE. 2C2H2 CH CH2=CH-C 0,25 Ni,t CH + 3H2  C4H10 0 t ,xt C4H10  CH4 + C3H6 0,25 Pd/PbCO CH2=CH-C CH + H2 3 CH2=CH-CH=CH2 o t , xt 2C2H5OH  CH2=CH-CH=CH2 + H2+2H2O. 0,25 3
6. Cõu 6 Số mol X =0,03; O2 = 0,2925 mol; CO2 = 0,1875 mol Đặt số mol C2H5OH: x (mol). Hidrocacbon: y (mol). C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O (1) x 2x 3x mol Hidrocacbon + O2 CO2 + H2O (2) Từ (1) và (2): Bảo toàn O cú nH O = x + 0,2925.2 - 0,1875.2 = (x + 0,21) mol 0,25 2  n - n = 0,0225 + x. H2 O CO2 Từ (1) cú n - n = x. H O2 CO 2 0,25  Từ (2) nH O - nCO = 0,0225. 2 2 Vậy 2 hidrocacbon phải thuộc loại ankan, nankan=0,0225=y. Gọi số C trung bỡnh trong hai ankan là n; số mol ancol =x= 0,0075 Bảo toàn C cho (1) và (2) cú 0,0225n+0,0075.2=0,1875n= 7,67 Hai ankan là Y: C H . 7 16 0,25 Z: C8H18. n O phản ứng (Học sinh cú thể tớnh 2 để xỏc định hai hidrocacbon là ankan) nCO 2 b. Cụng thức cấu tạo của Z: 2,2,3,3- tetrametylbutan 0,25 Cõu 7 Số mol CO2 = 0,25 mol; H2O = 0,575 mol 1,0đ Qui đổi hỗn hợp về Al: x mol; Ca: y mol; C: 0,25 mol 0,25 27x + 40y = 17,75 – 0,25.12 (1) 0,25 0,25.2+0,575 Bảo toàn O khi đốt chỏy n = =0,5375(mol) O2 2 Bảo toàn electron 3x + 2y = 0,5375.4 – 0,25.4 (2) x=0,25; y=0,2. 0,25 2+ - - Dung dịch F gồm: Ca : 0,2 mol; AlO2 : 0,25 mol; OH : 0,15 mol Khi F tỏc dụng với HCl: + - H + OH H2O 0,15 0,15 mol + - H + AlO2 + H2O Al(OH)3 0,25 0,25 0,25 mol + 3+ 3H + Al(OH)3 Al + 3H2O 0,1 0,1 mol 3 0,1 m  =(0,25- ).78=16,9g 3 0,25 4
7. Cõu 8 C H : x mol n 2n 1,0đ Hỗn hợp đầu gồm: C H : y mol; n 4 n 2n-2 H : z mol 2 Chọn nA=1 x + y + z = 1 x + y = 1 – z Ta cú 14nx + (14n-2)y + 2z = 16.1,375 14n(x+y) – 2( y - z) = 22 (I) Bảo toàn khối lượng: 1.1,375 = n . 2,75  n = 0,5 mol sau sau 0,25  Số mol H2 phản ứng = 1 – 0,5 = 0,5 mol. Trường hợp 1: H2 hết, hiđrocacbon dư. Gọi CT chung của cỏc hiđrocacbon sau phản ứng là CnHt. Ta cú: 12n + t = 2,75.16 = 44 2n-2<t<2n+2 3<n<3,285 (Loại) 0,25 Cn H2n+2: x+y (mol) Trường hợp 2: H2 dư, sau phản ứng thu được H : z-x-2y (mol) 2 nsau = x + y + z – x –2 y = z – y = 0,5 (mol) (II) Số mol H2 phản ứng = 2x + y = 0,5 mol  0,25 < x +y < 0,5 (III) 0,25 Thế (II) vào (I) được 14n (x+y) = 21 (IV) Thế (III) vào (IV) được 3 < n < 6 n = 4. Vậy 2 hiđrocacbon là C H và C H . 4 6 4 8 0,25 Al 3+ 2+ 3+ Cõu 9 Al, Al , Fe , Fe Fe NO o NO 1,0đ 3 2 t 2 2-  O (1) Fe O O 2 3 2 NO- n = 0,03 mol 3 3 4 Fe O 5,99 gam nO = 0,13 mol Al3+ , Fe2+ , Fe3+ NO : 0, 01mol Cl- (2) H : 0, 01 + 2 H AgCl: 0,18 + NO + (3) Ag: 0,02 0,01 mol 0,5 Sơ đồ 1 (1): Nhiệt phõn A tạo X. Sơ đồ 2 (2): X tỏc dụng với dung dịch HCl. Sơ đồ 3 (3): Y tỏc dụng với AgNO3. Từ (1), bảo toàn O cú nO trong Y = 0,07 mol Từ (2), bảo toàn N cú số mol NO trong Y = số mol NO =0,01 mol. 3 0,25 Số mol O trong oxit ở Y = 0,04 mol. Từ (2) nHCl phản ứng = 2.0,04 +4.0,01+2.0,01 = 0,14. Từ (3) nHCl dư = 4.0,01=0,04 mol Bảo toàn clo cú nAgCl = 0,18; bảo toàn Ag cú nAg= 0,02. Khối lượng kết tủa là: 27,99 gam 0,25 5
8. Cõu 3 1. KOH K+ + OH- 1,5điểm - - - 4,65 CN + H2O HCN + OH Kb1 = 10 + - - 4,76 NH3 + H2O NH4 + OH Kb2 = 10 + - H2OH + OH - + + [OH ] = CKOH + [HCN] + [NH4 ] + [H ] Đặt [OH-] = x -3 x = 5.10 + KB1[CN]/x + KB2[NH3]/x + KH2O/x 2 -3 - x - 5.10 x - (KB1[CN ] + KB2[NH3] + KH2O) = 0 - Tớnh gần đỳn coi [ ] bằng CCN- = 0,12M ; [NH3] = CNH3 = 0,15 M . Ta cú: x2 - 5.10-3 . x - 5,29 . 10-6 = 0 -> x = [OH-] = 5,9.10-3M. Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65/ 5,9.10-3 = 3,8.10-3 -> [HCN] [NH4 ] pH = 11,77 1 2. + pH = pKNH4 + lg([NH3]/[NH4 ] ) = 9,24 + lg([NH3]/[NH4 ] ) = 9,24 + -> [NH4 ] = [NH3] cú n hĩa là 50% [ 3] đó bị trun hoà; dĩ nhiờn toàn bộ - K đó bị trung hoà. Mặt khỏc PH = 9,24 = pKHCN + lg([CN ]/[HCN] ) = 9,35 + lg([CN-]/[HCN] ) -> [CN-] = 10-0,11 = 0,776. - [HCN]/[CN ] ) = 1/0,776 -> [HCN] / CCN- = 1/(1+0,776) = 0,563 hĩa là 56,3% - đó bị trung hoà. Vậy VHCL . 0,21 = VA . CKCN . 0,563 + VA. CNH3 . 0,5 + VA . CKOH -3 VHCL = 50(0,12 . 0,563 + 0,15 . 0,5 + 5.10 ) / 0,51 = 35,13 ml 0,5 Cõu 4 A: H2S; B: FeCl3; C: S; 1,5 điểm F: HCl; G: Hg(NO3)2; H: HgS; 1 I: Hg; X: Cl2; Y: H2SO4 Phươn trỡnh húa học của cỏc phản ứng: H2S + 2FeCl3 → 2 e l2 + S + 2HCl (1) Cl2 + H2 → + 2 l (2) 4Cl2 + H2S + 4H2 → 8 l + 2SO4 (3) 0,5 BaCl2 + H2SO4 → Ba 4 + 2HCl (4) H2S + Hg(NO3)2 → + 2HNO3 (5) t HgS + O2 Hg + SO2 (6) Hết 6