Đề thi học sinh giỏi vòng trường môn Hóa học Lớp 12 - Năm học 2008-2009

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi vòng trường môn Hóa học Lớp 12 - Năm học 2008-2009

1. ĐỀ THI HSG VÒNG TRƯỜNG Bộ môn: Hóa học MÔN: HÓA HỌC 12- NĂM HỌC 2008 -2009 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) + Câu 1: (2đ) a/ Ion AB4 có tổng số electron là 10 hạt + Xác định A , B. Cho biết vị trí của A , B trong bảng tuần hoàn ? + + + Viết công thức cấu tạo, công thức lập thể của AB4 và cho biết trạng thái lai hoá của A trong AB4 ? a) Viết phương trình phản ứng biểu diễn dãy chuyển hoá sau : NaOH + HCl dd NH dd Br BaCl O2 3 2 2 A1 (1) A2 (2) A3 (3) A4 (4)  A5 (5) A6 (6) A7 AgNO3 (7)  A8. Biết A1 là hợp chất của S và 2 nguyên tố khác và có phân tử khối = 51 đvc Câu 2: (1đ)  a/ Cân bằng trong hệ H2(k) + I2(k)  2HI(k) được thiết lập với các nồng độ sau : [H2] = 0,025 M ; [I2] = 0,005 M ; [HI] = 0,09M . Khi hệ đạt trạng thái cân bằng ấp suất của hệ biến đổi như thế nào ? Tính hằng số cân bằng Kcb và nồng độ ban đầu của I2 và H2 ? b/ Dung dịch A chứa KCl 0,01M và KI 0,01M. Thêm từ từ vào A dung dịch AgNO3. Hỏi kết tủa nào xuất hiện trước? Hỏi kết tủa thứ hai xuất hiện thì anion ứng với kết tủa thứ nhất đã hết chưa biết rằng một ion được coi là tách hết khỏi dung dịch khi nồng độ ion đó nhỏ hơn hoặc bằng 10-6M. Cho T của AgCl = 10-10 và AgI = 10-16. Câu 3: (2,5đ) a/ Cho pKa của HF = 3,2. Tính pH của các dung dịch sau:  Dung dịch HF 0,1M Dung dịch NaF 0,01M b/ Thêm 0,01 mol HCl vào 1 lít dung dịch A chứa CH3COOH 0,1 và CH3COONa 0,1M. Hỏi pH thay đổi bao nhiêu đơn vị? cho pKa của CH3COOH = 4,75 c/ Xà phòng hoá este đơn chức no A bằng một lượng vừa đủ dd NaOH chỉ thu được một sản phẩm duy nhất B (không có sản phẩm khác dù chỉ là lượng nhỏ) . Cô cạn dd sau phản ứng , nung B với vôi tôi xút được ancol Z và muối vô cơ . Đốt cháy hoàn toàn ancol Z thu được CO2 và hơi nước theo tỉ lệ VCO2 : V hơi nước = 3 : 4 ( ở cùng điều kiện ) + Viết phương trình phản ứng ở dạng tổng quát và định CTCT có thể có của este A biết phân tử B có cấu tạo không phân nhánh ? + Hợp chất hữu cơ đơn chức A1 là đồng phân khác chức của A . A1 có khả năng tham gia phản ứng trùng hợp và có đồng phân hình học . Viết CTCT của A1 và 2 đồng phân cis , trans của A1 ? Câu 4: (2 đ) Có 200 ml dd A gồm H2SO4 , FeSO4 và muối sunfat của kim loại M hoá trị 2 . Cho 20 ml dd B gồm BaCl2 0,4M và NaOH 0,5M vào dung dịch A thì dd A vừa hết H2SO4 . Cho thêm 130 ml dd B nữa thì thu được một lượng kết tủa . Lọc lấy kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi được 10,155g chất rắn , dd thu được sau khi loại bỏ kết tủa được trung hoà bởi 20 ml dd HCl 0,25M a) Xác định tên kim loại M cho hiđroxit của M kết tủa và cho biết nguyên tử khối của M > nguyên tử khối của Na và hiđroxit của nó không lưỡng tính . b) Tính nồng độ mol/lít các chất trong dd A ? Câu 5: (1đ) Đốt một lượng hợp chất A (chứa C,H,O) cần dùng 0,36 mol O2 sinh ra 0,48 mol CO2 và 0,36 mol H2O . MA < 200 đvc a) Xác định công thức phân tử của A ? b) Xác định công thức cấu tạo của A biết 0,1 mol A tác dụng vừa đủ với 0,2 mol NaOH tạo ra dd có muối B và một ancol D không phải là hợp chất hữu cơ tạp chức ;0,1 mol A phản ứng với Na tạo 0,1 mol H2 . Câu 6: (1,5đ) Cho hh A gồm hai chất hữu cơ no đơn chức mạch hở chứa C, H và O pư vừa đủ với 20 ml dd NaOH 2M được 1 muối và 1 ancol. Đun nóng lượng ancol trên với axit sunfuric đặc ở 1700C được 0,015 mol olefin. Nếu đốt cháy hoàn toàn lượng A ở trên rồi cho sp cháy qua CaO dư thì khối lượng bình đựng CaO tăng 7,75 gam 1/ Tìm CTCT của hai chất trong A? 2/ Tính % số mol mỗi chất trong A? Cho : H = 1 ; C = 12 ; O = 16 ; S = 32 ; Cl = 35,5 ; Na = 23 ; Mg = 24 ; Ca = 40 ; Cu = 64 ; Fe = 56 ; Ba = 137
2.  Học sinh không được sử dụng BTH các nguyên tố hóa học  Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm Hết
3. ĐÁP ÁN - BIỂU ĐIỂM ĐỀ THI HSG HÓA HỌC 12 Nội dung điểm Câu 1 (2đ) a) Gọi số e trong nguyên tử A là Z1 , trong nguyên tử B là Z2. Z1 + 4Z2 -1 = 10 Vì Z1 > 0 Z2 [H2]pư = [I2]pư = 0,045M [H2 ].[I2 ] => Do đó nồng độ ban đầu: [H2] = 0,07M; [I2 ] = 0,05M 0,25 TAgCl b/ + Để có AgCl↓ thì [Ag+] chỉ cần bằng: = 10-8M (1) [Cl- ] TAgI + Để có AgI↓ thì [Ag+] chỉ cần bằng: = 10-14M (2) 0,25 [I- ] + Từ (1) và (2) suy ra AgI ↓ trước. TAgI + Khi bắt đầu AgCl↓ thì [Ag+] = 10-8. Khi đó [I-] còn lại bằng: = 10-8 Ka của HF = 10 và Kb của F- = 10 vì Ka.Kb = 10 (của cùng một chất)  Dung dịch HF 0,1M: HF  H+ + F-.
4. nồng độ cân bằng: 0,1-x x x [H+ ].[F- ] x2 0,25 -3,2 -3 => Ka = = 10 => x = 7,634.10 .=> pH = 2,12. [HF] 0,1 x  Dung dịch NaF 0,01M: NaF → Na+ + F- -  - F + H2O  HF + OH . nồng độ cân bằng: 0,01-x x x [OH- ].[HF] x2 0,25 -10,8 -6 => Ka = = 10 => x = 1,26.10 .=> pH = 8,1 [F- ] 0,01 x b/ + Tính pH trước khi thêm HCl:  - + CH3COOH  CH3COO + H . 0,25 Ccb: 0,1-x 0,1+x x [H+ ].[CH COO- ] x(0,1 x) 3 -4,75 -4,75 => Ka = = 10 => x = 10 => pH = 4,75 [CH3COOH] 0,1 x + Khi thêm 0,01 mol HCl thì: CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl Cbđ: 0,1 0,01 0,1 0,25 Cpư: 0,01 0,01 0,01 Ccòn: 0,09 0,0 0,11  - + Do đó ta có: CH3COOH  CH3COO + H . Ccb: 0,11-x 0,09+x x [H+ ].[CH COO- ] x(0,09 x) 3 -4,75 -5 0,25 => Ka = = 10 => x = 2,17.10 => pH = 4,66. [CH3COOH] 0,11 x => pH thay đổi = 4,75 – 4,66 = 0,09 đơn vị c/ - Vì A + NaOH → sp duy nhất B => A là este vòng. Đặt CT của A là: O C 0,25 R O + Pư xảy ra: O C t 0 R + N a O H H O - R C O O N a O 0,25 C a O , t 0 H O - R C O O N a + N a O H R '- O H + N a 2 C O 3 Với R’ hơn R 1 nguyên tử hiđro Vì khi đốt cháy R’OH thu được H2O > CO2 nên R’OH no; mạch hở CnH2n+1OH => n 0,25 CO2 3 n => n = 3 => Z là C3H7OH. Do B không phân nhánh nên Z cũng không phân n 4 n 1 H2O nhánh. Z là CH3-CH2-CH2-OH => B là HO-(CH2)3-COONa => A là: O CH2 C CH2 CH2 O Pư xảy ra: O CH2 C 0,25 CH2 + NaOH HO-CH2-CH2-CH2-COONa CH2 O HO-CH2-CH2-CH2-COONa + NaOH → CH3-CH2-CH2-OH + Na2CO3.
5. Tìm A1: Vì A1 là đp của A nên A1 là C4H6O2. Do A1 đơn và khác chức với A nên A1 có chức axit. Mặt khác A1 có pư trùng hợp và có đp hình học nên A1 là: CH3-CH=CH-COOH CTCT đp cis và trans là: H 3 C CO O H H CO O H C C C C H H H 3 C H 0,25 đp cis đp trans Câu 4: (2 đ) a)Tìm M Gọi nguyên tử khối của kim loại hoá trị II M là M Công thức muối : MSO4 Trong 200ml A : nH2SO4 = x ; nFeSO4 = y ; n MSO4 = z + 2- + Trong dd A : H2SO4  2H + SO4 (a) nH = 2x .x 2x x 2+ 2- 2+ FeSO4  Fe + SO4 (b) nFe = y .y y y 2+ 2- 2+ MSO4  M + SO4 (c) nM = z .z z z 2- nSO4 = x + y +z Trong dd B NaOH  Na+ + OH- (d) 2+ - BaCl2  Ba + 2Cl (e) Cho B vào A hết H2SO4 - + 0,25 OH + H  H2O (1) 2+ 2- Ba + SO4  BaSO4 (2) (1) nH+ = nOH- = nNaOH = 0,02.0,5 = 0,01mol (a) nH2SO4 = x = 0,005 mol Cho thêm B vào 2+ - Fe + 2OH  Fe(OH)2 (3) 0,25 .x 2x x 2+ - M + 2OH  M(OH)2 (4) .z 2z z 2+ 2- Ba + SO4  BaSO4 (5) .x+y+z x+y+z x+y+z Trung hoà NaOH dư bằng HCl - + OH + H  H2O (6) 0,005 0,005 0,25 Chất kết tủa có Fe(OH)2 M(OH)2 BaSO4 khi nung trong kk 4Fe(OH)2 + O2  2Fe2O3 + 4H2O (7) .y y/2 M(OH)2  MO + H2O (8) .z z Ta có dd B đã dùng = 20 + 130 = 150 ml = 0,15lít nNaOH đem dùng = 0,15.0,5 = 0,075 mol 0,25 (6) nNaOHdư = nHCl = 0,02.0,25 = 0,005 mol (1) (3) (4) nNaOH tác dụng = 2x+2y+2z = 0.075 – 0,005 = 0,07 .x + y + z = 0,035 (*) Mà x = 0,005 y + z = 0,03 (2*) nBaCl2 đem dùng = 0,15.0,4 = 0,06 mol 2- 0,25 (5) nBaCl2 tác dụng = x + y + z = 0,035 < 0,06 BaCl2 dư SO4 kết tủa hết nBaSO4 = x + y + z = 0,035 mol Từ(3)(4)(5)(7)(8) Chất rắn sau khi nung có BaSO4 0,035 mol , Fe2O3 y/2 mol , MO z mol 233.0,035 + 80y + (M + 16)z = 10,155
6. 2 (80y 16z) 80y + (M + 16)z = 2 (3*) M = 0,25 z Khi z  0,03 M  50,67 z  0 M O = 0,6 mol => C : H : O = 4 : 6 : 5. Vì MA A là C4H6O5. 0,25 b/ Xác định CTCT A tác dụng với Na giải phóng H2 : A có nguyên tử H linh động (n nguyên tử ) n C4H6O5 + nNa  C4H6-nO5Nan + H2 (2) 2 0,1 0,1 Từ (2) n = 2 : A có OH hoặc COOH hoặc cả hai và tổng số nhóm = 2. 0,25 A tác dụng với NaOH A là axit hoặc este ( Có nhóm – COO - ) 0,1 mol A tác dụng với 0,2 mol NaOH tạo muối và ancol A có 2 nhóm –COO- A có 1 nhóm –OH , 1 nhóm –COOH , 1 nhóm – COO- + Vì vậy A phải là: HO-CH2-CH2-OOC-COOH. Thật vậy: 0,25 HO-CH2-CH2-OOC-COOH + 2NaOH → HO-CH2-CH2-OH + NaOOC-COONa + H2O HO-CH2-CH2-OOC-COOH + 2Na → NaO-CH2-CH2-OOC-COONa + H2↑ 0,25 Câu 6: (1,5 đ) 1/ Theo giả thiết thì hh A có 3 TH sau: + TH1: 1 axit RCOOH và 1 ancol R’OH + TH2: 1 axit RCOOH và 1 este RCOOR’ (cùng gốc axit) + TH3: 1 ancol R’OH và 1 este RCOOR’ (cùng gốc ancol) Trong đó R và R’ đều có dạng CxH2x+1. 0,25 Xét các TH cụ thể: + TH1: đặt a = số mol axit CnH2n+1COOH và b = số mol ancol CmH2m+1OH Theo giả thiết thì: số mol axit = a = NaOH = 0,04 mol; số mol olefin = b = 0,015. Do đó ta có: 44[0,04.(n+1) + 0,015m] + 18[0,04(n+1) +0,015(m+1)] = 7,75. 0,25 Dễ thấy không có cặp nghiệm thỏa mãn phương trình này. + TH2: đặt a = số mol axit CnH2n+1COOH và b = số mol este CnH2n+1COOCmH2m+1. Theo giả thiết ta có: b = 0,015 và a = 0,04 – 0,015 = 0,025 mol. 0,25 Dựa vào pư cháy ta có: 44[0,025(n+1) + 0,015(n+1+m)] + 18[0,025(n+1)+0,015(n+m+1)] = 7,75 8n + 3m = 17 => n = 1 và m = 3. 0,25 Vậy hai chất trong A là CH3COOH và CH3COOC3H7. + TH3: tương tự ta đặt số mol ancol = a và số mol este = b. Suy ra: 0,25 a + b = 0,015 và b = 0,04 => a = -0,025 loại 0,25 2/ % số mol CH3COOH = 62,5% và % số mol CH3COOC3H7 = 37,5%. Hết