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

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi tỉnh môn Hóa học Lớp 11 - 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 5 MÔN: HÓA HỌC 11 Thời gian: 150 phút. Câu 1.(5 điểm) 1. Viết các phương trình hóa học (dạng ion thu gọn) của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp sau: a. Cho Ba vào dung dịch NaHCO3 b. Cho Na[Al(OH)4] ( hay NaAlO2) vào dung dịch NH4NO3. c. Cho Ba(HSO3)2 vào dung dịch KHSO4 d. Cho từ từ khí CO2 đi qua dung dịch clorua vôi cho đến dư. 2. Cho 2 kim loại Al, Cu vào 2 cốc đựng dung dịch HNO3 loãng thu được 2 muối A, B ở 2 cốc, phản ứng đều cho 1 khí duy nhất. Lần lượt cho A, B vào dung dịch NH3 dư: A tạo kết tủa A1, B tạo dung dịch B1. Cho A1, B1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thì A1 tạo dung dịch A2, B1 tạo kết tủa B2. Cho A2, B2 tác dụng với dung dịch HNO3 lại tạo ra A, B. Viết các phương trình phản ứng. 3. a.Tinh chế khí NH3 có lẫn khí N2, H2. b. Tinh chế NaCl có lẫn Na2HPO4, Na2SO4 Câu 2.(5 điểm) 1. Cho hidrocacbon X tác dụng với dung dịch brom dư được dẫn xuất tetrabrom chứa 75,8% brom (theo khối lượng). Khi cộng brom (1:1) thu được cặp đồng phân cis-trans. a. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo và gọi tên của X. b. Viết phương trình của X với: - Dung dịch KMnO4 (trong môi trường H2SO4) - Dung dịch AgNO3/NH3 2+ + - H2O (xúc tác Hg /H ) - HBr theo tỉ lệ 1:2 2. Đốt cháy hoàn toàn một lượng hiđrocacbon X rồi dẫn sản phẩm qua 2 bình kín: bình 1 đựng dung dịch H2SO4 đặc thấy khối lượng tăng 6,3 gam; bình 2 đựng dung dịch Ca(OH)2 tạo ra 10 gam kết tủa, lọc bỏ kết tủa và đun nóng dung dịch lại thu thêm được 10 gam kết tủa nữa. a) Xác định CTPT của X b) Cho X tác dụng với clo (1:1, as) chỉ thu được 3 dẫn xuất chứa clo. Xác định CTCT và gọi tên X. 3. Khi đốt cháy hiđrocacbon A cho CO 2 và hơi H2O theo tỉ lệ 1,75:1 về thể tích. Cho bay hơi hoàn toàn 5,06 gam A thu được một thể tích hơi đúng bằng thể tích của 1,76 gam oxi trong cùng điều kiện. Cho 13,8 gam A phản ứng hoàn toàn với AgNO3 (lấy dư) trong dd NH3 thu 45,9 gam kết tủa. Viết CTCT có thể của A. Câu 3. (6 điểm) 1. Cho 3,58 gam hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu vào 200 ml dung dịch Cu(NO 3)2 0,5M. Khi phản ứng hoàn toàn được dung dịch A và chất rắn B. Nung B trong không khí ở nhiệt độ cao đến phản ứng hoàn toàn thu được 6,4 gam chất rắn. Cho A tác dụng dung dịch NH 3 dư, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,62 gam chất rắn D. a/ Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu. b/ Hoà tan hoàn toàn 3,58 gam hỗn hợp X vào 250 ml dung dịch HNO 3 a (mol/l) được dung dịch E và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Dung dịch E tác dụng vừa hết với 0,88 gam bột đồng. Tính a. 2. Hòa tan hoàn toàn 11,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu vào 87,5 gam HNO3 50,4%, sau khi kim loại tan hết thu được dung dịch X và V lit (đktc) hỗn hợp khí B (gồm hai chất khí có tỉ lệ số mol 3:2). Cho 500ml dung dịch KOH 1M vào dung dịch X thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Lọc lấy Y rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16,0 gam chất rắn. Cô cạn dung dịch Z được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được 41,05 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong A? Tính C% mỗi chất tan trong X? b. Xác định các khí trong B và tính V. Câu 4. (4 điểm) 1. Một hỗn hợp gồm axetilen, propilen và metan (hỗn hợp A). Đốt cháy hoàn toàn 11 gam hỗn hợp A thu được 12,6 gam H2O. Mặt khác 11,2 lít hỗn hợp A (đktc) phản ứng vừa đủ với một dung dịch chứa 100 gam Br2. Xác định thành phần % theo thể tích của các chất trong hỗn hợp A. 2. Một loại xăng có chứa 4 ankan với thành phần về số mol như sau: 10% heptan, 50% octan, 30% nonan và 10% đecan. Hãy tính xem một xe máy chạy 100 km tiêu thụ hết 2,0 kg loại xăng nói trên thì đã tiêu thụ hết bao nhiêu lít oxi không khí, thải ra môi trường bao nhiêu lít khí cacbonic và bao nhiêu nhiệt lượng, giả thiết rằng nhiệt đốt cháy của xăng là 5337,8 kJ/mol, năng lượng giải phóng ra có 80% chuyển thành cơ năng còn 20% thải vào môi trường, các thể tích khí đo ở 27,30C và 1atm, các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Hết Họ và tên thí sinh: . . . . .; Số báo danh .
2. SỞ GD&ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HSG - LÂN 4- THPT NĂM HỌC 2016 -2017 TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 5 MÔN: HÓA HỌC 11 Thời gian: 150 phút I. LƯU Ý CHUNG: - Hướng dẫn chấm chỉ trình bày một cách giải với những ý cơ bản phải có. Khi chấm bài học sinh làm theo cách khác nếu đúng và đủ ý thì vẫn cho điểm tối đa. - Điểm toàn bài tính đến 0,25 và không làm tròn. II. ĐÁP ÁN: Câu Ý Nội dung trình bày Điểm 2+ - 1 1 a. Ba +2H2O Ba + 2OH + H2 - - 2- HCO3 + OH CO3 + H2O 2+ 2- Ba + CO3 BaCO3 0,25 điểm + - b. NH4 + AlO2 + H2O NH3 + Al(OH)3 0,25 điểm - + c. HSO3 + H H2O + SO2 2+ 2- Ba + SO4 BaSO4 0,25 điểm - 2+ d. CO2 + 2OCl + H2O + Ca CaCO3 + 2HClO 2+ - CO2 + CaCO3 + H2O Ca + 2HCO3 0,25 điểm 2 Viết các phương trình phản ứng. Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O 3Cu + 8 HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3  + 3NH4NO3 H2O (0,25 Cu(NO3)2 + 4NH3  [Cu(NH3)4](NO3)2 điểm) Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O * 8 [Cu(NH3)4](NO3)2 + 2NaOH Cu(OH)2  +2NaNO3 NaAlO2 + 4HNO3 NaNO3 + Al(NO3)3 + 2H2O Cu(OH)2 + 2HNO3 Cu(NO3)2 + 2H2O . 3 - Dẫn hỗn hợp (NH 3, H2, N2) qua dung dịch axit (VD: dd HCl), NH3 bị giữ lại. Tiếp đến cho dung dịch bazơ dư (VD dd Ca(OH) ) và đun nóng nhẹ, khí thoát ra cho đi 2 1 qua ống đụng CaO dư sẽ thu được NH3 khô + + NH3 + H → NH4 + - NH4 + OH → NH3 + H2O - Tinh chế NaCl có lẫn Na2HPO4 và Na2SO4 Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl2 dư Na2HPO4 + BaCl2 → 2 NaCl + BaHPO4 ↓ Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4 ↓ lọc bỏ kết tủa, dung dịch thu được cho vào bình chứa Na2CO3 dư BaCl2 + Na2CO3 → 2 NaCl + BaCO3 ↓ 1 lọc bỏ kết tủa, thêm lượng dư dung dịch HCl vào dung dịch thu được, sau đó cô cạn rồi nung nóng nhẹ thu được NaCl khan. 1 Hidrocacbon X: CxHy 80.4 CxHy + 2Br2 → CxHyBr4 ; theo giả thiết: %Br = .100 =75,8 → 12x + y = 2 12x y 320 0,5 102 Giá trị thỏa mãn: x=8 , y=6. CTPT của X: C8H6 ( = 6). Vì X có khả năng phản ứng với brom theo tỉ lệ 1:1 và 1:2 chứng tỏ phân tử X có 2 liên kết 0,5 C CH kém bền và 1 nhân thơm. CTCT của X: phenyl axetilen. Phương trình phản ứng: 0,5
3. C CH COOH 5 + 8KMnO4 + 12H2SO4 → + 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O C CH C CAg + AgNO3 + NH3 → + NH4NO3 O C CH C CH 3 0,5 Hg 2 + H2O  Br C CH C CH3 Br 2 + 2HBr → 2. a) nH O 0,35 , nCO 0,30 X là ankan: C6H14 2 2 1,0 b) CTCT CH3 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – C – CH2 – CH3 0,5 CH3 3 CxHy + (x+y/4)O2 xCO2 + y/2 H2O x:y/2 = 1,75:1 MA = 92 = 12x+y x=7, y=8 CTPT: C7H8 0,5 A phản ứng với AgNO3 /NH3 nên phải có nối ba đầu mạch nA = 13,8/92=0,15 = n M = 45,9/0,15=306 0.5 CTTQ của A: C7-2nH8-n(C CH)n CTTQ của kết tủa: C7-2nH8-n(C CAg)n Hay 12(7) + (8-n) + 108n=306 n=2 0,5 Vậy CTCT của A là HC  C-C3H6-C CH HC  C – CH – CH2 – C CH HC  C – [CH2 ]3 – C CH 0,5 CH3 CH3 HC  C – CH – C CH 0,5 HC  C – C – C CH CH2 – CH3 CH2 3 1 a. Phương trình hoá học xảy ra: Trước hết: 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu. (1) Khi Al hết: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu. (2) Nếu Cu2+ hết thì số mol Cu trong chất rắn C>0,1 mol =>Chất rắn sau khi nung B trong không khí có khối lượng > 0,1.80 = 8(g) (không phù hợp). Vậy Cu2+ dư nên Al và Fe hết . 0,5 Gọi số mol Al ,Fe, Cu trong hỗn hợp X lần lượt là: a, b, c. Phương trình về khối lượng hỗn hợp: 27a + 56b + 64c = 3,58 (I) Chất rắn sau khi nung chỉ có CuO: 3a/2 + b + c = 0,08 (II) Dung dịch A chứa: Al3+, Fe2+, Cu2+ dư 0,5 0 3+ 2+ 2+ NH3 d­ t ,kk Al , Fe , Cu  Fe(OH)2, Al(OH)3  Fe2O3, Al2O3.
4. khối lượng chất rắn D: 102.a/2 + 160.b/2 = 2,62 (III) Giải hệ (I), (II), (III) ta có: a = 0,02; b=0,02, c=0,03. 0,5 % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp là: Al =15,084%; Fe=31,28%; Cu=53,63%. b. Theo giả thiết nhận thấy: hỗn hợp X và 0,88 gam Cu ( tức 0,01375 mol) tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HNO3 a(mo/l). Theo ĐL bảo toàn e suy ra số e nhận do HNO3 bằng tổng số e nhận do hh X và 0,88 gam Cu. Số e nhường = 3nAl 2nFe 2nCu 0,06+0,04+0,0875=0,1875 (mol) + Quá trình nhận e: 4H + NO3 +3e NO + 2H2O 0,25 0,1875 + Số mol HNO3=số mol H =0,25 (mol)=> a = 1M. 0,5 3 2 87,5.50,4 0, 5 n = 0,7mol ; n = 0,5mol HNO3 100.63 KOH Đặt nFe = x mol; nCu = y mol. Hòa tan hết kim loại bằng dung dịch HNO3 → X có Cu(NO 3)2, muối của sắt (Fe(NO3)2 hoặc Fe(NO3)3 hoặc cả 2 muối của sắt), có thể có HNO3 dư. X + dd KOH có thể xảy ra các phản ứng HNO3 + KOH → KNO3 + H2O (1) Cu(NO3)2 +2KOH → Cu(OH)2 + 2KNO3 (2) Fe(NO3)2 + 2KOH → Cu(OH)2 + 2KNO3 (4) Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KNO3 (5) Cô cạn Z được chất rắn T có KNO3, có thể có KOH dư 0, 5 Nung T: t 0 2KNO3  2KNO2 +O2 (6) + Nếu T không có KOH thì Theo phản ứng (1)(2)(3)(4)(5)(6) n =n =n =0,5 mol KNO2 KNO3 KOH → m = 42,5 gam ≠ 41,05 gam (Loại) KNO2 + Nếu T có KOH dư: Đặt n = a mol → n = amol; n = amol; KNO3 KNO2 KOH phản ứng → 85.a + 56.(0,5-a) = 41,05 → a = 0,45 mol Nung kết tủa Y 0, 5 t 0 Cu(OH)2  CuO + H2O t 0 Nếu Y có Fe(OH)3: 2Fe(OH)3  Fe2O3 +3H2O t 0 Nếu Y có Fe(OH)2 4Fe(OH)2+ O2  2Fe2O3 +4H2O 1 x 0, 5 Áp dụng BTNT đối với sắt ta có: n = nFe = ; Fe2O3 2 2 Áp dụng BTNT đối với đồng ta có: nCuO = nCu= y mol x →160. + 80.y = 16 (I) 2 mhh kim loại = 11,6 gam → 56.x + 64.y = 11,6 (II) Giải hệ (I) và (II) → x= 0,15 và y= 0,05. 0,3.56 % mFe = .100% 72,41% ; %mCu = 100-72,41= 27,59% 23,2 Áp dụng BTNT đối với Nitơ: nN trong X = n N trong KNO2 = 0,45 mol. 0, 5 TH1: Dung dịch X có HNO3 dư, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3 Ta có: n = n = 0,05 mol; n = n = 0,15 mol Cu(NO3 )2 Cu Fe(NO3 )3 Fe Gọi n = b mol → b+0,05.2+0,15.3= 0,45 → b= -0,1 (loại) HNO3 TH2: Dung dịch X không có HNO3 ( gồm Cu(NO3)2, có thể có muối Fe(NO 3)2 hoặc Fe(NO3)3 hoặc cả Fe(NO3)2 và Fe(NO3)3 ) n = z mol (z ≥ 0); n = t mol (t ≥ 0) Fe(NO3 )2 Fe(NO3 )3
5. Theo BTNT đối với Nitơ → 2z+3t +0,05. 2 = 0,45 (III) Theo BTNT đối với sắt → z + t = 0,15 (IV) Giải hệ (III) và (IV) → z = 0,1 và t=0,05. Khi kim loại phản ứng với HNO3 0, 5 nN trong hỗn hợp khí = nN trong HNO3 ban đầu- nN trong muối = 0,7-0,45=0,25mol Gọi số oxi hóa trung bình của Nitơ trong hỗn hợp khí B là +k (k≥0) Fe → Fe3+ + 3e N+5 + (5-k).e → N+k 0,05 0,15 0,25 0,25(5-k) 0,25 Fe → Fe2+ + 2e 0,1 0,2 Cu → Cu2+ + 2e 0,05 0,1 Áp dụng bảo toàn electron: 0,15+0,2+0,1=0,25(5-k) → k =3,2 - Xác định số mol O trong hỗn hợp khí. Tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong một hỗn hợp =0 nên 0,25.(+3,2) + (-2). nO = 0. → nO = 0,4mol. Bảo toàn khối lượng: mdd sau = m ddaxit + m 2kim loại – m hh khí → mdd sau= 87,5+11,6- (0,25.14+0,4.16)= 89,2 gam 0,05.188 C% = .100% 10,5% Cu(NO3 )2 89,2 0,1.180 C% = .100% 20,2% Fe(NO3 )2 89,2 0,05.242 C% = .100% 13,6% Fe(NO3 )3 89,2 b Vì k = 3,2 nên phải có một khí mà số oxi hóa của N lớn hơn 3,2. Vậy khí đó là NO2 0, 5 . Gọi khí còn lại là khí A và số oxi hóa của khí còn lại là x Giả sử khí A trong thành phần có 1 nguyên tử N TH1: nếu tỉ lệ số mol (NO2) : số mol A = 3:2, dựa vào sơ đồ đường chéo suy ra x = 2. Vậy khí A là NO TH2: nếu tỉ lệ số mol (NO2) : số mol A = 2:3 => x lẻ: Loại Nếu A có 2 N, trường hợp này cũng tính được x lẻ => loại Tính V: 0, 5 Đặt n (NO2) = 3a => n(NO) = 2a mol ∑ne nhận = n (NO2) + 3n (NO) = 3a + 3.2a = 0,45 => a= 0,05 => nkhí = 5a = 0,25 => V = 5,6 lit 4 1 Đặt số mol của C2H2, C3H6 và CH4 trong 11 gam hỗn hợp tương ứng là x, y và z mol Theo bài ra: 26x + 42y + 16z = 11 (a) 0,5 đ Phản ứng cháy: 2C2H2 + 5O2  4CO2 + 2H2O x x 2C3H6 + 9O2  6CO2 + 6H2O y 3y CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O z 2z Ta có: x + 3y + 2z = 12,6: 18 = 0,7 (b) 0,5 đ Số mol hỗn hợp: kx + ky + kz = 11,2:22,4 = 0,5 (c) C2H2 + 2Br2  C2H2Br4 kx 2kx C3H6 + Br2  C3H6Br2 ky ky 0,5 đ số mol Br2 = 2kx + ky = 100: 160 = 0,625 (d)
6. Giải (a), (b), (c), (d) ta được: x = 0,2; y = 0,1; z = 0,1 0,5 đ Phần trăm thể tích của các chất trong hỗn hợp: %C2H2 = 50%; %C3H6 = %CH4 = 25% 2 2,0 điểm Trong 1 mol xăng có: 0,1 mol C H ; 0,5 mol C H ; 0,3 mol C H ; 0,1 mol C H . 7 16 8 18 9 20 10 22 1,0 Đặt công thức chung các ankan trong xăng: CaH2a+2 Với a = 0,1.7 + 0,5.8 + 0,3.9 + 0,1.10 = 8,4; M = 14a +2 = 119,6 Số mol ankan có trong 2 kg xăng = 16,7224 ( mol) CaH2a+2 + ( 3a+1)/2 O2 → aCO2 + (a+1) H2O Số mol O2 cần: 16,7224. (3.8,4+ 1)/2 = 219,063 ( mol) VO2 cần = 5394,34 ( lít) Số mol CO2 thải ra không khí = 8,4.16,7224 = 140,47 mol VCO2 thải ra = 3459 ( lít) Nhiệt tạo thành khi đốt = 16,7224. 5337,8 = 89260,8 ( kJ) Lượng nhiệt thải ra khí quyển là: 17852,16 ( kJ) 1,0
7. Mức độ nhận thức Cộng Nội dung Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Vận dụng ở kiến thức mức cao hơn 1,Nitơ, Viết PTPU -Tính chất của . - xác định CTPT photpho hợp chất của các hợp chất và hợp nito, photpho - Biện luận, phân chất và hợp chất tích để xác định các tính chất Số câu 2 1 1 4 hỏi 2,cacbon -Tính chất của - xác định CTPT và hợp hợp chất của các hợp chất chất cacsbon và hc - Biện luận, phân tích để xác định các tính chất Số câu 2 2 4 hỏi 3. Hóa -CTCT của - Tính chất của - xác định CTPT Hữu cơ hidrocacbon hidrocacbon các hợp chất - Biện luận, phân tích để xác định các tính chất và CTPT, ctct Số câu 2 3 2 7 hỏi Hết