Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 12 THPT môn Hóa - Trường THPT Hậu Lộc 2

TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 2 Năm học: 2010-2011 (Đề thi gồm 07 câu 02 trang) ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT (lần 2) Môn: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Họ và tên thí sinh: …………………………………… Số báo danh: …………. Cho nguyên tử khối: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Mg = 24 ; Al = 27 ; P = 31; S = 32 ; Cl = 35,5 ; Na =23; K = 39 ; Ca = 40 ; Cr = 52 ; Fe = 56 ; Cu = 64 ; Zn = 65 ; Sr = 88 ; Ag = 108 ; Ba = 137; Sn = 119 Câu 1: (4,0 điểm) Khi ®èt ch¸y 0,01 mol chÊt h÷u c¬ X (cã ph©n tö khèi n»m trong kho¶ng tõ 140 ®Õn 160) cÇn 1,456 lÝt oxi (®ktc) t¹o thµnh CO2 vµ H2O theo tØ lÖ khèi l­îng t­¬ng øng lµ 2,93:1. X t¸c dông ®­îc víi dung dÞch NaOH, kh«ng t¸c dông víi Na kim lo¹i. a) T×m c«ng thøc ph©n tö vµ viÕt c¸c c«ng thøc cÊu t¹o cã thÓ cã cña X. b) §un nãng chÊt X víi n­íc trong ®iÒu kiÖn thÝch hîp (cã H+ xóc t¸c) thu ®­îc chÊt B vµ D, biÕt r»ng ph©n tö mçi chÊt chØ chøa mét chøc hãa häc vµ ph©n tö khèi cña B gÊp 1,364 ph©n tö khèi cña D. X¸c ®Þnh c«ng thøc cÊu t¹o cña X, B, D. Câu 2: (3,0 điểm) Kim lo¹i M ®­îc dïng ®Ó s¶n xuÊt ®uyra. M t¸c dông víi c¸c chÊt khÝ X, Y, Z trong ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh. M ph¶n øng víi khÝ X, thu ®­îc hai chÊt r¾n lµ hîp chÊt A vµ ®¬n chÊt B. M ph¶n øng víi khÝ Y thu ®­îc s¶n phÈm duy nhÊt lµ chÊt A. ChÊt B t¸c dông víi khÝ Y (d­) thu ®­îc khÝ X. M ph¶n øng víi khÝ Z thu ®­îc s¶n phÈm duy nhÊt lµ chÊt D, trong ®ã M chiÕm 72% vÒ khèi l­îng. NÕu cho D t¸c dông víi n­íc, thu ®­îc hîp chÊt E Ýt tan vµ hîp chÊt khÝ F cã mïi ®Æc tr­ng. KhÝ F rÊt dÔ tan trong n­íc (ë nhiÖt ®é 200C vµ ¸p suÊt 1atm, 1 lÝt H2O hßa tan 700 lÝt khÝ F) vµ dung dÞch thu ®­îc cã ph¶n øng baz¬. NÕu nung nãng hîp chÊt E ta ®­îc chÊt A vµ n­íc. a) T×m c«ng thøc cña c¸c chÊt M, X, Y, Z, A, B, D, E, F. b) ViÕt ph­¬ng tr×nh cña c¸c ph¶n øng ®· x¶y ra. Câu 3: (3,0 điểm) 1. Hãy cho biết giá trị pKa = 5,06 và 9,3 tương ứng với chất nào trong số hai chất sau đây: (A) N,N-đimetylanilin (B) 2,4,6-trinitro-N,N-đimetylanilin Giải thích? 2. Hợp chất A có công thức phân tử là C4H11NO2. Khi cho A phản ứng với dung dịch NaOH loãng, đun nóng nhẹ thấy bay ra khí B làm xanh giấy quì tím ẩm. Axit hoá dung dịch còn lại sau phản ứng với NaOH bằng H2SO4 loãng, rồi chưng cất được axit C có khối lượng phân tử bằng 74. Đun nóng A được hợp chất D và hơi nước. a> Xác định CTCT của A, B, C, D. b> Cho biết tính chất hoá học đặc trưng của nhóm định chức trong chất D. Viết các phương trình phản ứng. Câu 4: (3,0 điểm) a> Thñy ph©n hoµn toµn 2,475 gam halogenua cña photpho ng­êi ta thu ®­îc hçn hîp 2 axit (axit cña photpho víi sè oxi hãa t­¬ng øng vµ axit kh«ng chøa oxi cña halogen). §Ó trung hßa hoµn toµn hçn hîp nµy cÇn dïng 45 ml dung dÞch NaOH 2M. X¸c ®Þnh c«ng thøc cña halogenua ®ã. b> ChØ tõ KMnO4, FeS, Zn vµ dung dÞch axit clohidric víi c¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm vµ ®iÒu kiÖn ph¶n øng coi nh­ cã ®ñ h·y viÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ®Ó cã thÓ ®iÒu chÕ ®­îc 6 chÊt khÝ kh¸c nhau. Câu 5: (3,0 điểm) 1- Hôïp chaát coù coâng thöùc phaân töû laø C3H4BrCl coù bao nhieâu ñoàng phaân cis – trans. Haõy vieát coâng thöùc caáu caùc caëp ñoàng phaân cis – trans coù theå coù? 2- Dung dịch axit một lần axit nồng độ C% có pH =a. Khi pha loãng dung dịch n lần thì pH = b. Lập biểu thức tính hằng số phân li của axit theo a, b, n. Áp dụng với C = 0,226% ; a = 2,356 ; b = 2,692 ; n = 2 Câu 6: (2,0 điểm) Hỗn hợp gồm FeCl3, MgCl2, CuCl2 hòa tan trong nước được dung dịch X. Cho X tác dụng với Na2S dư tách ra một lượng kết tủa m1. Nếu cho một lượng dư H2S tác dụng với X tách ra một lượng kết tủa m2. Thực nghiệm cho biết m1 = 2,51 m2. Nếu giữ nguyên lượng các chất MgCl2, CuCl2 trong X và thay FeCl3 bằng FeCl2 cùng lượng rồi hòa tan trong nước thì được dung dịch Y. Cho Y tác dụng với Na2S dư tách ra một lượng kết tủa m3. Nếu cho một lượng dư H2S tác dụng với Y tách ra một lượng kết tủa m4. Thực nghiệm cho biết m3 = 3,36m4. Xác định % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu. Câu 7: (2,0 điểm) 1> Cho các khí A, B, C, D đều làm mất màu nâu đỏ của dung dịch Brôm thỏa mãn A + Br2 tạo kết tủa B + Br2 tạo khí C + Br2 tạo chất lỏng không tan trong nước D + Br2 tạo oxit Tìm A,B,C,D, viết các phương trình phản ứng 2> Cho hỗn hợp KIO3 và KI vào dung dịch AlCl3 thấy xuất hiện kết tủa keo trắng. Giải thích và viết phương trình phản ứng . ------------HẾT------------ Ghi chú: Học sinh không được sử dụng bất kì tài liệu gì Giám thi xem thi không giải thích gì thêm TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 2 ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT (lần 2) Môn: HÓA HỌC CÂU NỘI DUNG THANG ĐIỂM 1 a> sè mol O2 = = 0,065 mol PTHH CxHyOz + O2 xCO2 + H2O Theo PT vµ ®Çu bµi t×m ra y = 1,669x; z = 2,834x - 13 Ph©n tö khèi cña CxHyOz : 140 < 12x + 1,669x + 16(2,834x - 13) < 160 Gi¶i ra 5,9 < x < 6,2; 9,8 < y < 10,3; 3,7 < z < 4,6 V× c¸c gi¸ trÞ x, y, z ®Òu ph¶i nguyªn d­¬ng nªn gi¸ trÞ hîp lý lµ x = 6; y = 10; z = 4 C«ng thøc ph©n tö X lµ C6H10O4 V× X t¸c dông ®­îc víi dung dÞch NaOH, kh«ng t¸c dông víi Na Þ X lµ este C«ng thøc cÊu t¹o cña X cã thÓ lµ HCOOCH(C2H5)CH2OOCH (a) HCOOCH(CH3)CH(CH3)OOCH (b) HCOOCH(CH3)CH2CH2OOCH (c) HCOOCH2CH2CH2CH2OOCH (d) CH3COOCH2CH2OOCCH3 (e) C2H5OOC-COOC2H5 (g) CH3OOCCH2CH2COOCH3 (h) CH3CH(OOCCH3)2 (i) b> + Thñy ph©n c¸c chÊt (a),(b),(c),(d) ®Òu t¹o ra ®iol C4H10O2 vµ HCOOH TØ lÖ ph©n tö khèi cña C4H10O2 vµ HCOOH lµ 90/46 = 1,956 Þ kh«ng tháa m·n ®Çu bµi. + Thñy ph©n chÊt (e) t¹o ra HOCH2CH2OH vµ CH3COOH TØ lÖ ph©n tö khèi cña HOCH2CH2OH vµ CH3COOH lµ 62/60 = 1,033 Þ kh«ng tháa m·n ®Çu bµi. + Thñy ph©n chÊt (g) t¹o ra (COOH)2 vµ C2H5OH. TØ lÖ ph©n tö khèi cña (COOH)2 vµ C2H5OH lµ 90/46 = 1,956 Þ kh«ng tháa m·n ®Çu bµi + Thñy ph©n chÊt (h) t¹o ra HOOCCH2CH2COOH vµ CH3OH TØ lÖ ph©n tö khèi cña (CH2COOH)2 vµ CH3OH lµ 118/32 = 3,688 Þ kh«ng tháa m·n ®Çu bµi. + Thñy ph©n chÊt (i) t¹o ra CH3CHO vµ CH3COOH TØ lÖ ph©n tö khèi cña CH3COOH vµ CH3CHO lµ 60/44 = 1,364 Þ tháa m·n ®Çu bµi. Nh­ vËy chÊt X cã c«ng thøc cÊu t¹o CH3CH(OOCCH3)2 vµ B lµ CH3COOH; D lµ CH3CHO. 4,0 điểm 0,5 đ 0,5 đ 2,0 đ 1,0 đ 2 a> KhÝ F cã mïi ®Æc tr­ng, dÔ tan trong n­íc cho dung dÞch cã tÝnh baz¬ Þ khÝ F ch¾c ch¾n lµ NH3 Þ chÊt D ch¾c ch¾n cã chøa N. §Æt c«ng thøc D lµ M3Nn. Tõ thµnh phÇn % khèi l­îng cña M trong D lµ 72% Þ M = 12n. NghiÖm hîp lý víi n = 2 Þ M = 24. Kim lo¹i M lµ Mg Þ KhÝ Z lµ N2, Hîp chÊt D lµ Mg3N2 Þ E lµ Mg(OH)2Þ A lµ MgO Þ khÝ Y lµ O2Þ khÝ X lµ CO2Þ B lµ C. b> 2Mg + CO2 2MgO + C 2Mg + O2 2MgO C + O2 CO2 3Mg + N2 Mg3N2 Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3 Mg(OH)2 MgO + H2O 3,0 điểm 1,5 đ 1,5 đ 3 1> Tính bazơ của (B) > (A) pKa (A) = 5,06 và pKa(B) = 9,3 Giải thích: Do hiệu ứng không gian loại II, hai nhóm –NO2 ở các vị trí 2,6 trong nhân benzen và hai nhóm CH3 ở nguyên tử N đã gây cản trở không gian làm cho cặp electron tự do của N không liên hợp được với nhân thơm nên tính bazơ của (B) > (A) mặc dù ở nhân thơm của (B) có ba nhóm NO2 hút electron mạnh. 2.> a> A phản ứng với NaOH tạo bazơ B là khí A là muối amoni của amoniac hoặc của các amin: C3H7COONH4 hoặc RCOONH3R’ Vì MC = 74 C chỉ có một nhóm –COOH. Vậy C là CH3CH2COOH B là CH3NH2 Vậy CTCT cả A là: CH3CH2COONH3CH3 ptpư: CH3CH2COONH3CH3 + NaOH → CH3CH2COONa + CH3NH2 + H2O (A) (B) CH3CH2COONa + H2SO4 → 2 CH3CH2COOH + Na2SO4 (C) CH3CH2COONH3CH3 CH3CH2-CO-NH-CH3 + H2O (D) b> Trong B có liên kết –CO-NH- thuộc loại liên kết amit, kém bền trong kiềm và trong axit do các phản ứng sau: R-CO-NH-R’ + OH- → R-COO- + R’NH2 R-CO-NH-R’ + H+ → R-COOH + R’NH3+ 3,0 điểm 1,0 đ 0,5 đ 0,5 đ 1,0 đ 4 a> Halogenua cña photpho cã thÓ cã c«ng thøc PX3 hoÆc PX5. * XÐt tr­êng hîp PX3: PTHH PX3 + 3H2O → H3PO3 + 3HX H3PO3 + 2NaOH → Na2HPO3 + 2H2O ( axit H3PO3 lµ axit hai lÇn axit) HX + NaOH → NaX + H2O sè mol NaOH = 2. 0,045 = 0,09 mol §Ó trung hßa hoµn toµn s¶n phÈm thñy ph©n 1 mol PX3 cÇn 5 mol NaOH; sè mol PX3 = sè mol NaOH = = 0,018 mol Khèi l­îng mol ph©n tö PX3 = = 137,5 Khèi l­îng mol cu¶ X = (137,5 - 31): 3 = 35,5. Þ X lµ Cl . C«ng thøc PCl3 * XÐt tr­êng hîp PX5: PX5 + 4H2O → H3PO4 + 5HX H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O HX + NaOH → NaX + H2O sè mol NaOH = 2. 0,045 = 0,09 mol §Ó trung hßa hoµn toµn s¶n phÈm thñy ph©n 1 mol PX5 cÇn 8 mol NaOH; sè mol PX5 = sè mol NaOH = 0,09/8 = 0,01125 mol Khèi l­îng mol ph©n tö PX5 = = 220 Khèi l­îng mol cu¶ X = (220 - 31): 3 = 63 Þ kh«ng øng víi halogen nµo. b> * §iÒu chÕ O2 : 2KMnO4 K2MnO4 + O2 + MnO2 * §iÒu chÕ H2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 * §iÒu chÕ Cl2 2KMnO4 + 16 HCl 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O * §iÒu chÕ hidrounfua H2S : FeS + 2HCl FeCl2 + H2S * §iÒu chÕ khÝ SO2 4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2 * §iÒu chÕ khÝ hidroclorua HCl : H2 + Cl2 HCl 3,0 điểm 1,0 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 5 1> Viết đồng phân hình học 2> HA H+ + A- gọi [H+] = x thì x = 10-a [ ] C - x x x K = Þ C = (1) khi pha loãng n lần thì [HA] = và [H+] = y thì y = 10-b K = Þ = (2) Þ ghép (1) và (2) cho K = (3) Hay K = Thay a = 2,356 ; b = 2,692 ; n = 2 tính được K = 1,83´10-4 3,0 điểm 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 6 MgCl2 + Na2S + 2H2O ® Mg(OH)2 ¯ + H2S + 2NaCl 2FeCl3 + 3Na2S ® 2FeS ¯ + S ¯ + 6NaCl CuCl2 + Na2S ® CuS ¯ + 2NaCl MgCl2 + H2S ® không phản ứng 2FeCl3 + H2S ® 2FeCl2 + S ¯ + 2HCl CuCl2 + H2S ® CuS ¯ + 2HCl Đặt số mol các muối lần lượt là x, y, z. Ta có: = 2,51 Þ 58x + 63,84y = 144,96z (1) Số mol FeCl2 = = 1,28y FeCl2 + Na2S ® FeS ¯ + 2NaCl FeCl2 + H2S ® không phản ứng = 3,36 Þ 58x + 112,64y = 226,56z (2) Giải (1) và (2) cho 48,8y = 81,6z Coi z = 18,8 thì y = 48,8 và x = 32,15 %MgCl2 = = 13,3% Tính tương tự được: %CuCl2 = 28,76% và %FeCl3 = 57,95% 2,0 điểm 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 0,5 đ 7 1> 2HI + Br2 ® 2HBr + I2¯ (A) 2NH3 + 3Br2 ® N2 +6HBr (B) CH2=CH2 + Br2 ® CH2Br-CH2Br (C) C có thể là C3H6 hoặc C4H8 SO2 + 2H2O + Br2 ® H2SO4 + 2HBr (D) D có thể là H2S 2> AlCl3 Al3+ + 3Cl (1) Al3+ + 3H- OH Al(OH)3 + 3H+ (2) Khi cho hỗn hợp KIO3 và KI vào : IO3- + 5I- + 6H+ ® 3I2 + 3H2O . Do xảy ra phản ứng này làm cho nồng độ H+ bị giảm thì phản ứng (2) cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận chiều tạo Al(OH)3 Hiện tượng: Có kết tủa trắng xuất hiện và dung dịch có màu tím. 2,0 điểm 1,0 đ 1,0 đ Học sinh giải cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa như thang điểm Giáo viên ra đề và đáp án Mai Tiến Dũng