Embed Size (px)
Citation preview
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOVĨNH PHÚC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNHLỚP 12 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2012-2013
ĐỀ CHÍNH THỨC
Môn: HÓA HỌC - THPT CHUYÊN Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 02/11/2012(Đề thi gồm 02 trang)
Câu 1: (1,0 điểm)
Hoà tan hoàn toàn 11,2 gam một kim loại R bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được SO2, cho toàn bộ lượng khí này hấp thụ hết vào 350 ml dung dịch NaOH 2M. Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thì thu được 41,8 gam chất rắn khan. 1. Tìm kim loại R? 2. Hòa tan 8,4 gam kim loại R vào 200ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, tính khối lượng kết tủa thu được?
Câu 2: (2,0 điểm)
1. Hãy cho biết dạng lai hóa của nguyên tố trung tâm và dạng hình học theo mô hình VSEPR của các phân tử, ion sau: SF4; HClO2; HOCl; ICl ; IF7; BrF5; HNO3; C2H6.
2. Khảo sát phản ứng phân hủy NO2 tạo thành NO và O2 ở 100C dưới ảnh hưởng động học và nhiệt động học. Bảng sau cho biết tốc độ đầu của phản ứng phụ thuộc vào các nồng độ đầu khác nhau của NO2:
[NO2]o ( mol.lit-1) 0,010 0,012 0,014 0,016vo ( mol.lit-1.s-1) 5,4.10-5 7,78.10-5 1,06.10-4 1,38.10-4
a) Xác định bậc của phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng?b) Một cách gần đúng, nếu xem như các đại lượng nhiệt động của phản ứng trên không phụ thuộc nhiệt độ. Hãy sử dụng các giá trị sau để trả lời các câu hỏi: nhiệt độ cần đạt đến để cân bằng dịch chuyển về phía phải là bao nhiêu?
Cho: ;
Câu 3: (2,0 điểm)
1. Khi axit hoá dung dịch hỗn hợp chứa [Ag(NH3)2]Cl 0,1M và NH3 1M đến khi dung dịch thu được có pH = 6 thì có xuất hiện kết tủa không? tại sao?
Cho biết KS (AgCl) = 1,1.10-10; K[Ag(NH ) ] = 6,8.10-8; Kb (NH ) = 2.10-5
2. Cho pin sau : H2(Pt), / H+: 1M // MnO 4 : 1M, Mn2+: 1M, H+: 1M / Pt
Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V.
a) Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính ?
b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin?
Câu 4: (1,0 điểm)
Đun nóng hỗn hợp gồm 1 mol HCOOH; 1 mol CH3COOH và 2 mol C2H5OH có H2SO4 đặc xúc tác ở toC (trong bình kín dung tích không đổi) đến trạng thái cân bằng thì thu được 0,6 mol HCOOC2H5 và 0,4 mol CH3COOC2H5. Nếu đun nóng hỗn hợp gồm 1 mol HCOOH, 3 mol CH3COOH và a mol C2H5OH ở điều kiện như trên đến trạng thái cân bằng thì thu được 0,8 mol HCOOC2H5. Tính a?
Trang 1
Câu 5: (2,5 điểm)
1. Hãy gọi tên và giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi các chất trong dãy sau:
2. Vẽ công thức Fisơ của các hợp chất cacbohiđrat A, E1, E2, F1, F2 và G trong dãy chuyển hóa sau:
3. Cho sơ đồ chuyển hóa:
Hãy viết cấu tạo các chất từ A đến E?
Câu 6: (1,5 điểm)
1. Hợp chất (A) có công thức phân tử C10H10O không tạo màu với FeCl3, tạo sản phẩm cộng với NaHSO3. Cho (A) tác dụng với I2/NaOH không tạo kết tủa, axit hóa hỗn hợp sau phản ứng được (B) là C10H10O2, (B) làm mất màu dung dịch KMnO4. Cho (B) tác dụng với lượng dư brom khi có mặt Ag2O/CCl4 thu được (C) là 1,2,3-tribrom-1-phenylpropan.
Mặt khác, cho (A) tác dụng với NaBH4 thu được (D) là C10H12O. Hiđro hóa nhẹ D có xúc tác thu được (E) C10H14O. Đun nóng (E) với axit H2SO4 loãng thu được (F) là C10H12. Lập luận để xác định công thức cấu tạo của (A), (B), (D), (E). Viết phản ứng tạo thành (C) từ (B) và giải thích sự tạo thành (F) từ (E).
2. Viết cơ chế phản ứng sau:
Hết
Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
Trang 2
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOVĨNH PHÚC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNHLỚP 12 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2012-2013
Môn: HÓA HỌC - THPT CHUYÊN
HƯỚNG DẪN CHẤM(Gồm 07 trang)
Câu Nội dung ĐiểmCâu 1 (1,0đ)
Hoà tan hoàn toàn 11,2 gam một kim loại R bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được SO2, cho toàn bộ lượng khí này hấp thụ hết vào 350 ml dung dịch NaOH 2M. Sau phản ứng cô cạn dung dịch thì thu được 41,8 gam chất rắn khan.1) Tìm kim loại R? 2) Hòa tan 8,4 gam kim loại R vào 200ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch AgNO3 dư, tính khối lượng kết tủa thu được?
Đáp án: - Số mol NaOH = 0,35 . 2 = 0,7 mol- Nhận xét: * Nếu chất rắn là Na2SO3 thì khối lượng là: 0,35 . 126 = 44,1g * Nếu chất rắn là NaHSO3 thì khối lượng là: 0,7. 104 = 72,8gChất rắn thu được khi cô cạn dung dịch là 41,8g < (44,1 ; 72,8)=> chất rắn thu được gồm Na2SO3 và NaOH dư- Đặt số mol của Na2SO3 là x → số mol NaOH dư là 0,7-2.xTa có: 126.x + (0,7-2x).40 = 41,8 → x = 0,3 mol
=> nR = → MR = → R là Fe(0,5đ)
- Khi cho Fe tác dụng với dung dịch HCl có phản ứng:Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
=> Dung dịch A sau phản ứng có: 0,15 mol FeCl2 và 0,1 mol HCl dư hay 0,15 mol Fe2+ ; 0,1 mol H+ ; 0,4 mol Cl-
- Khi cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch A có các phản ứng:Ag+ + Cl- → AgCl↓ (1)3Fe2+ + 4H+ + NO3
-→ 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O (2)Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓ (3)
Theo (2)
=> Theo (3) => Khối lượng kết tủa thu được sau phản ứng
m↓ = mAgCl + mAg = 0,4.143,5 + 0,075.108 = 65,5 (g) (0,5đ)
Trang 3
Câu 2 (2,0đ)
1) Hãy cho biết dạng lai hóa của nguyên tố trung tâm và dạng hình học theo mô hình VSEPR của các phân tử, ion sau: SF4; HClO2; HOCl; ICl ;
IF7; BrF5; HNO3; C2H6.
Đáp án:
1) * SF4: (AX4E) lai hóa sp3d. Hình dạng cái bập bênh
* HClO2: (AX3E2) lai hóa sp3d. Hình dạng chữ T
* HClO : (AX2E3) lai hóa sp3d. Hình dạng đường thẳng
* ICl : (AX4E2) lai hóa sp3d2 . Hình dạng vuông phẳng
* IF7: (AX7) lai hóa sp3d3. Hình dạng lưỡng chóp ngũ giác
* BrF5: (AX5E) lai hóa sp3d2 . Hình dạng tháp vuông
* HNO3: (AX3) lai hóa sp2 . Hình dạng tam giác phẳng
* C2H6: (AX4) lai hóa sp3 . Hình dạng 2 tứ diện chung đỉnh(1,0đ)
2) Khảo sát phản ứng phân hủy NO2 tạo thành NO và O2 ở 100C dưới ảnh hưởng động học và nhiệt động học. Bảng sau cho biết tốc độ đầu của phản ứng phụ thuộc vào các nồng độ đầu khác nhau của NO2:
[NO2]o ( mol.lit-1) 0,010 0,012 0,014 0,016vo ( mol.lit-1.s-1) 5,4.10-5 7,78.10-5 1,06.10-4 1,38.10-4
a) Xác định bậc của phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng?b) Một cách gần đúng, nếu xem như các đại lượng nhiệt động của phản ứng trên không phụ thuộc nhiệt độ. Hãy sử dụng các giá trị sau để trả lời các câu hỏi: Nhiệt độ nhỏ nhất cần đạt đến để cân bằng dịch chuyển về phía phải là bao nhiêu? Cho: ;
Đáp án: a) Phản ứng : 2NO2 2NO + O2 - Tính toán : v = k[NO2]a => lgv = lgk + a.lg[NO2]- Áp dụng : lg5,4.10-5 = lgk + a.lg0,010 và lg1,38.10-4 = lgk + a.lg0,016
0,4075 = a.0,0204 a 2 k =
- Sử dụng lần lượt các dữ kiện thực nghiệm, ta có:k1 = 5,4.10-5/0,012 = 0,54 k2 = 7,78.10-5/0,0122 = 0,54 k3 = 1,06.10-4/0,0142 = 0,541 k4 = 1,38.10-4/0,0162 = 0,539
=> Kết luận: bậc của phản ứng là bậc 2, hằng số tốc độ phản ứng k= 0,54lit/mol.s (0,5đ)
Trang 4
b) ∆H0pứ = 290,3 – 233,2 = 114,2 kJ
∆Sopứ = 2211 + 205 – 2241 = 145 J/K
- Một cách gần đúng , về mặt nhiệt động học khi phản ứng đạt đến cân bằng thì :
∆Gpứ0 = 0 T =
=> Điều kiện về nhiệt độ cần để cân bằng dịch chuyển về phía phải là: T > 787,6 K (0,5đ)
Câu 3 (2,0đ)
1) Khi axit hoá dung dịch hỗn hợp chứa [Ag(NH3)2]Cl 0,1M và NH3 1M đến khi dung dịch thu được có pH = 6 thì có xuất hiện kết tủa không? tại sao?
Cho biết KS (AgCl) = 1,1.10-10; K[Ag(NH ) ] = 6,8.10-8; Kb(NH ) = 2.10-5
Đáp án: 1. Có xuất hiện kết tủa
* Giải thích: - Dung dịch thu được có pH = 6 < 7 => có thể coi toàn bộ NH3 trong dung dịch chuyển hoá thành muối NH4
+ => [NH4+] = 1M
- Trong dung dịch có các cân bằng sau: [Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH )2] + Cl-
[Ag(NH )2] Ag+ + 2NH3 K1 = 6,8.10-8
NH3 + H2O NH4+ + OH-
K2 = 2.10-5
- Thay giá trị [NH4+] = 1; [OH-] = 10-8 (vì pOH = 8) vào biểu thức tính hằng số K2
ta được [NH3] = 5.10-4M (3) - Theo định luật bảo toàn nồng độ ta có [Ag(NH )2] = 0,1 - [Ag+] (4) Thay (3) ; (4) vào biểu thức tính hằng số K1 ta được [Ag+] = 2,1.10-2
=> [Ag+][Cl-] = 2,1.10-2. 0,1 > KS (AgCl) =1,1.10-10(1,0đ)
2) Cho pin sau :
H2(Pt), atmPH 12 / H+: 1M // MnO
4 : 1M, Mn2+: 1M, H+: 1M / Pt
Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V.
a) Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính E0
/ 24
MnMnO ?
b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin.
Đáp án: 1. Phản ứng thực tế xảy ra trong pin:
Do Epin = 1,5 V > 0 nên cực Pt - (phải) là catot, cực hiđro - (trái) là anot do đó phản ứng thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng qui ước:- Catot: MnO
4 + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O- Anot: H2 2H+ + 2e => phản ứng trong pin: 2MnO
4 + 6H+ + 5H2 2Mn2+ + 8H2O
* E 0pin = E
0
/ 24
MnMnO - E0
/2 2HH = 1,5 V
E = 1,5 V
2. *) Nếu thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra pư:HCO3
- + H+ H2O + CO2
Trang 5
H giảm nên E2/2 HH =
2
lg.2
059,0
HP
H
giảm , do đó:
Epin = (E 24 / MnMnO - E
2/2 HH ) sẽ tăng
(1,0đ)
Câu 4 (1,0đ)
Đun nóng hỗn hợp gồm 1 mol HCOOH; 1 mol CH3COOH và 2 mol C2H5OH có H2SO4 đặc xúc tác ở toC (trong bình kín dung tích không đổi) đến trạng thái cân bằng thì thu được 0,6 mol HCOOC2H5 và 0,4 mol CH3COOC2H5. Nếu đun nóng hỗn hợp gồm 1 mol HCOOH, 3 mol CH3COOH và a mol C2H5OH ở điều kiện như trên đến trạng thái cân bằng thì thu được 0,8 mol HCOOC2H5. Tính a.
Đáp án: - Các phương trình phản ứng:
HCOOH + C2H5OH HCOOC2H5 + H2O K1
[ ] 0,4 1 0,6 1 (mol)=> K1 = 1,5
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O K2
[ ] 0,6 1 0,4 1 (mol) => K2 = 2/3 (0,5đ)- Gọi số mol của CH3COOC2H5 là b mol. Ta có:
HCOOH + C2H5OH HCOOC2H5 + H2O
[ ]: 0,2 a-0,8-b 0,8 0,8+b (mol)
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
[ ]: 3-b a-0,8-b b 0,8+b (mol)
=> ;
=> → b = 1,92 → a = 9,97 mol (0,5đ)
Câu 5 (2,5đ)
1) Hãy gọi tên và giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi các chất trong dãy sau:
Đáp án:
1) * Tên gọi (a) Piridin ; (b) Thiazol ; (c) 1,3–Diazol hay Imidazol; (d) 1,2–Diazol hay Pirazol (0,5đ)
Trang 6
* So sánh nhiệt độ sôi:- (a) và (b) không tạo được liên kết hidro liên phân tử nên nhiệt độ sôi thấp hơn, trong đó PTK(a) = 79 < PTK(b) = 85 nên nhiệt độ sôi (a) < (b). (c) và (d) có nhiệt độ sôi cao hơn do đều tạo liên kết hidro liên phân tử, nhưng (d) còn tạo liên kết hidro dạng dime cản trở sự hình thành liên kết liên phân tử nên nhiệt độ sôi của (d) < (c).
2) Vẽ công thức Fisơ của các hợp chất cacbohiđrat A, E1, E2, F1, F2 và G trong dãy chuyển hóa sau:
Đáp án:
3) Cho sơ đồ chuyển hóa:
Hãy viết cấu tạo các chất từ A đến E?
Đáp án: Các chất trong sơ đồ trên là:
(A) (B) (C) (D) (E)
(0,5đ)
(0,5đ)
(1,0đ)
Trang 7
Câu 6 (1,5đ) 1) Hợp chất (A) có công thức phân tử C10H10O không tạo màu với FeCl3, tạo
sản phẩm cộng với NaHSO3. Cho (A) tác dụng với I2/NaOH không tạo kết tủa, axit hóa hỗn hợp sau phản ứng được (B) là C10H10O2, (B) làm mất màu dung dịch KMnO4. Cho (B) tác dụng với lượng dư brom khi có mặt Ag2-
O/CCl4 thu được (C) là 1,2,3-tribrom-1-phenylpropan. Mặt khác, cho (A) tác dụng với NaBH4 thu được (D) là C10H12O. Hiđro hóa nhẹ D có xúc tác thu được (E) C10H14O. Đun nóng (E) với axit H2SO4 loãng thu được (F) là C10H12. Lập luận để xác định công thức cấu tạo của (A), (B), (D), (E). Viết phản ứng tạo thành (C) từ (B) và giải thích sự tạo thành (F) từ (E)?
Đáp án: * A: C10H10O ( ), có 1 nguyên tử O A có thể là hợp chất ancol, phenol, ete, andehit, xeton.- A không tạo màu với FeCl3 A không phải hợp chất phenol.A tạo sản phẩm cộng với NaHSO3 A là andehit hoặc xetonA không tạo kết tủa với I2/NaOH không phải dạng metylxeton- Mặt khác, A(C10H10O) B(C10H10O2), đây là phản ứng oxi hóa nhóm –CHO thành nhóm –COOH.
A chứa nhóm –CHO. * Do B làm mất màu dung dịch KMnO4 B chứa vòng benzen, nhánh không no. (0,25đ)
(0,5đ)
* Phản ứng tạo thành (C) từ (B)
2C6H5-CH=CH2CH2COOH + 4Br2 + Ag2O 2C6H5-CHBr-CH2BrCH2Br + 2CO2 + H2O + 2AgBr (0,25đ)
* Giải thích: D E
(0,25đ)
Trang 8
2) Cơ chế phản ứng:
Đáp án:
(0,25đ)
( Lưu ý: các cách làm khác đáp án nhưng đúng, vẫn được điểm tối đa)
Hết
Trang 9
