Kì thi chọn đội dự tuyển thi học sinh giỏi quốc gia vòng 1 năm 2009 môn Hóa học - Sở giáo dục và đào tạo Lào Cai

Nội dung text: Kì thi chọn đội dự tuyển thi học sinh giỏi quốc gia vòng 1 năm 2009 môn Hóa học - Sở giáo dục và đào tạo Lào Cai

1. SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN ĐỘI DỰ TUYỂN THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LÀO CAI VÒNG I – NĂM 2019 Môn: HOÁ HỌC Thời gian: 180 phút ( không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm có 10 câu, 03trang) Câu 1 (2,0 điểm): 1. Giản đồ năng lượng orbital (obitan) phân tử (MO) của ion NO- được cho ở hình bên: Biết rằng HOMO của phân tử (hoặc ion) này có thể tương tác với LUMO của phân tử (hoặc ion) kia. Khoảng cách năng lượng HOMO - LUMO càng gần thì tương tác càng mạnh. Ion NO- có thể phản ứng với H + tạo thành một liên kết hóa học. Cấu trúc được tạo thành sẽ là HON hay HNO? Giải thích. 2. Axit flosunfuric có công thức là HSO3F là một axit mạnh. Ở trạng thái lỏng, HSO 3F tự phân ly theo cân bằng sau: + - 2HSO3F  [HOSO2FH] + [SO3F] + - a. Viết công thức cấu tạo của HSO3F, [H2SO3F] , [SO3F] ? b. So sánh lực axit của HSO3F với H2SO4. Giải thích? 3. Amoxicilin là thuốc kháng sinh có thể dùng để điều trị nhiễm khuẩn đường hô hấp trên, đường tiết niệu Nồng độ tối thiểu có thể kháng khuẩn là 0,04 mg/1kg thể trọng. Khi kê đơn cho một bệnh nhân nặng 50kg, bác sĩ kê đơn mỗi lần uống 1 viên thuốc (có hàm lượng Amoxicilin 500 mg/1 viên). Bệnh nhân cần uống các viên thuốc tiếp theo cách lần uống viên thuốc ngay trước đó bao nhiêu lâu? Biết rằng chu kì bán hủy của Amoxicilin trong cơ thể người là 61 phút. Giả thiết quá trình đào thải thuốc là phản ứng bậc 1. Câu 2 (2,0 điểm): Dung dịch A là hỗn hợp của H3PO4 và NaHSO4 0,010 M, có pHA = 2,03. a. Tính C trong dung dịch A. H3PO4 b. Tính nồng độ HCOOH phải có trong dung dịch A sao cho độ điện li của H3PO4 giảm 25%. Coi thể tích dung dịch không thay đổi. Cho pKa (HSO4 ) = 2; pK(H3PO4) = 2,15; 7,21; 12,32; pK (HCOOH) = 3,75. Câu 3 (2,0 điểm): 0 Ở 820 C cân bằng sau có Kp1 = 0,2. CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) (1) Kp1 0 Người ta cho 0,1 mol CaCO3 vào bình chân không có pittong giữ ở V = 22,4 L và 820 C. 1. Tính thành phần của hệ khi cân bằng. 2. Người ta tăng dần thể tích V của pittong chứa hỗn hợp phản ứng. Vẽ đồ thị biểu diễn áp suất chung P theo V. 3. Trong cùng điều kiên trên, người ta thêm vào hệ 0,2 mol cacbon graphit và cân bằng sau được thiết lập đồng thời: C (r) + CO2 (k) 2CO (k) (2) Kp2 Tại thời điểm cân bằng, 3 chất rắn (C, CaCO3, CaO) cùng có mặt và áp suất chung của hệ bằng 1,6 atm. a. Tính hằng số cân bằng KP2 của cân bằng (2)? b. Để 2 cân bằng trên cùng tồn tại thì lượng CaCO3 cho vào phải thỏa mãn điều kiện gì ? Câu 4 (2,0 điểm): o 1. Nghiên cứu động học sự phân huỷ O3 ở 80 C khi có mặt O2, cơ chế phản ứng được đề xuất như sau: 1
2. k1 O3  O2 + O (cân bằng nhanh) k 1 k2 O3 + O  2 O2 (giai đoạn chậm) Áp dụng nguyên lý nồng độ dừng hãy xác định biểu thức - d[O3 ]/ dt? Biết [O2] >>[O3 ]. 2. Trong 1 nhiệt lượng kế chứa 1,792 lít (đktc) hỗn hợp CH 4, CO và O2. Bật tia lửa điện để đốt hoàn toàn CH4 và CO, lượng nhiệt toả ra lúc đó là 13,638 kJ. Nếu thêm tiếp 1 lượng dư hiđro vào nhiệt lượng kế rồi lại đốt tiếp thì lượng nhiệt thoát ra thêm 9,672 kJ. Hãy tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp đầu. -1 Cho: Nhiệt tạo thành của CH4, CO, CO2, H2O tương ứng bằng 74,8 ; 110,5 ; 393,5 ; 241,8 (kJ.mol ). Câu 5 (2,0 điểm): 1. Sục khí CO2 vào dung dịch chứa hợp chất A (là hợp chất của Na) trong nước thu được axit B. Chất B bị phân tích bởi ánh sáng thu được chất C. Chất C khi phản ứng với dung dịch AgNO 3 thu được kết tủa màu trắng D. Chất D không tan vào dung dịch HNO 3 nhưng tan được vào dung dịch NH 3. Khi cho dung dịch của A phản ứng với dung dịch FeCl 2 thu được kết tủa E còn khi cho dung dịch của A phản ứng với H2O2 thu được khí F. Xác định công thức phân tử của các chất và viết các phương trình phản ứng xảy ra? 2. Cho sơ đồ chuyển hóa sau HNO Fe NaOH t0 FeO3 X Y Z FeO. X, Y, Z là các hợp chất của sắt. Cho m gam hỗn hợp E (X, Y, Z) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 10,752 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch G chỉ chứa 2 chất tan. Cô cạn dung dịch G thu được 253,5 gam muối khan. a. Xác định X, Y, Z. Viết phương trình phản ứng xảy ra? b. Phần trăm khối lượng X trong E? Câu 6 (2,0 điểm): 1. Hoàn thành và cân bằng các phản ứng sau đây: 4+ - 3+ + a. HAsO2 + Ce + H2O H2AsO4 + Ce + H 2- + 2+ 3+ b. Cu3P + Cr2O7 + H Cu + H3PO4 + Cr 2. Cho một pin điện có sơ đồ sau: (-) Ag, Ag2S | Na2S 0,1 M || CuSO4 0,1 M | Cu (+) a. Viết các phản ứng xảy ra tại mỗi điện cực và phản ứng tổng quát xảy ra trong pin điện ở 25oC. b. Tính sức điện động của pin điện tại nhiệt độ trên biết: o 49 o E = 0,80V, T = 10 , E 2 = 0,34 V. Ag /Ag Ag2S Cu /Cu c. Tính nồng độ ion Cu 2+ và S2- trong dung dịch khi pin hết điện, giả sử hai dung dịch điện li ở hai điện cực có thể tích bằng nhau. Câu 7 (2,0 điểm): 1. Sắp xếp các chất sau theo chiều tính bazơ tăng dần và giải thích: H3C CH3 H3C CH3 H3C CH3 NH2 N N N CH3 H3C CH3 (1) (2) (3) (4) 2. Đề nghị cơ chế hình thành sản phẩm cho phản ứng sau: a. H+ O OH b. H3C CH3 o CH3 CH H2SO4, t H3C 3 CH3 OH Câu 8 (2,0 điểm): 1. Hợp chất A (C 10H18O) được phân lập từ một loại tinh dầu ở Việt Nam. A không làm mất màu nước brom và dung dịch thuốc tím loãng, cũng không tác dụng với hiđro có xúc tác niken, nhưng lại tác dụng 2
3. với axit clohiđric đậm đặc sinh ra 1-clo-4-(1-clo-1-metyletyl)-1-metylxiclohexan. Hãy đề xuất cấu trúc của A. 2. Hợp chất B (C10H20O2 ) có trong một loại tinh dầu ở Nam Mỹ. Từ B có thể tổng hợp được A bằng cách đun nóng với axit. Viết công thức cấu tạo và gọi tên B. 3. Hợp chất B thường được điều chế từ C (2,6,6-trimetylbixiclo[3.1.1] hept-2-en) có trong dầu thông. Dùng công thức cấu tạo, viết phương trình phản ứng và chỉ rõ các liên kết của C bị đứt ra. 4. Trong cây long não có hợp chất D tên là 1,7,7-trimetylbixiclo[2.2.1]heptan-2-on (hay là campho). Viết sơ đồ các phản ứng tổng hợp D từ C và cho biết cơ chế của giai đoạn đầu. Câu 9 (2,5 điểm): 1. Dùng công thức Haworth đề nghị một hay nhiều cấu tạo vòng với hóa lập thể có thể CH2OH có cho D-tagalozơ. C O 2. Hai sản phẩm có cùng công thức C 6H10O6 thu được khi D-arabinozơ tác dụng với HO H NaCN/H+ rồi thủy phân trong môi trường axit. Viết cấu tạo kèm theo hóa lập thể có thể HO H có của hai hợp chất và cho biết chúng tạo thành như thế nào ? H OH CHO CH2OH HO H 1. NaCN/H+ D-tagalozơ H OH + o H OH 2. H3O /t CH2OH D- arabinozo 3. Cho quá trình tổng hợp thuốc gây mê cục bộ proparacaine (còn được gọi là proxymetacaine), chất này được sử dụng để điều trị các bệnh về mắt. O OH HNO SOCl HOCH2CH2N(C2H5)2 H2/Pd (C) 3 n-C3H7Cl 2 D E A B C bazo HO Hoàn thành quá trình tổng hợp bằng cách viết công thức cấu tạo các chất A, B, C, D và E Câu 10 (1,5 điểm): Phản ứng Knoevenagel là một trong những phản ứng ngưng tụ rất hữu ích và thường dùng trong tổng hợp hữu cơ. Một ví dụ điển hình của phản ứng này được trình bày dưới đây, cho diethyl malonate ngưng tụ với benzaldehyde trong xúc tác là hexahydropyridineđể tạo thành hợp chất diethyl 2- benzylidenmalonate CHO N H COOCH2CH3 CH2(COOCH2CH3)2 + COOCH2CH3 1. Xác định tác nhân nucleophin của phản ứng này. 2. Cho biết ngắn gọn vai trò của hexahydropyridine trong phản ứng này. 3. Từ hợp chất A người ta tiến hành tổng hợp một loại thuốc chống co giật D (gabapentin), hãy cho biết 2 tác chất ban đầu cần thiết để điểu chế A. COOCH2CH3 COOCH2CH3 A 4. Từ A có thể điều chế D thông qua chuỗi chuyển hoá sau, xác định cấu trúc các hợp chất B, C và D: NaCN H2; xt NaOH, H2O A B 0 C D t 0 H2O t C12H19NO3 C9H17NO2 HẾT Ghi chú: - Thí sinh được sử dụng máy tính cầm tay và bảng hệ thống tuần hoàn . - Giám thị coi thi không giải thích gì thêm. 3