Đề thi chọn học sinh giỏi khối 11 THPT - Môn Hóa

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi khối 11 THPT - Môn Hóa

1. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI MÔN: HÓA Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Cho biết nguyên tử khối của các nguyên tố : H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; P = 31; Ca = 40; Cr = 52, Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Br = 80; Ag=108; I = 127; Ba = 137, Mn =55. Câu 1: (2 điểm) Cho nguyên tố X, ở trạng thái cơ bản có 11 electron thuộc các phân lớp p. X có hai đồng vị hơn kém nhau hai nơtron. Trong đồng vị số khối lớn, số hạt mang điện gấp 1,7 lần hạt không mang điện. a. Viết cấu hình electron của X. b. Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn. c. Xác định thành phần cấu tạo của hai đồng vị và thành phần % theo khối lượng của mỗi đồng vị trong X tự nhiên biết nguyên tử khối (NTK) trung bình của X bằng 35,48. Coi NTK có giá trị bằng số khối. Câu 2: (2 điểm) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm được mô tả sau: a. Hòa tan FeCl2 vào nước rồi thêm H 2SO4 loãng dư, sau đó thêm dung dịch KMnO 4 dư thấy có khí màu vàng lục thoát ra và dung dịch thu được có chứa muối mangan (II). b. Hòa tan Fe3O4 trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư được dung dịch A và khí B mùi hắc. Sục khí B vào dung dịch brom hoặc dung dịch KMnO4 đều thấy các dung dịch này bị nhạt màu. Câu 3: (2 điểm) Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hiđro (trong đó R có số oxi hóa thấp nhất) là a%, còn trong oxit cao nhất là b%. a. Xác định R biết a:b = 11:4. b. Viết công thức phân tử, công thức electron, công thức cấu tạo của hai hợp chất trên. c. Viết phương trình phản ứng khi cho oxit cao nhất của R tác dụng với dung dịch NaClO, dung dịch Na2CO3. Câu 4: (2 điểm) Cho m gam Fe vào dung dịch HNO3 loãng. Khi Fe tan hết thu được dung dịch A chỉ chứa 1 chất tan và 6,72 lít (đktc) khí NO (sản phẩm khử duy nhất). a. Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan. b. Tính thể tích dung dịch HNO3 2 M đã dùng Câu 5: (2 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 0,15 mol một anken X thu được m gam H 2O và m + 15,6 gam CO2. a. Tính m b. Xác định CTPT và viết các công thức cấu tạo của X c. Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho đồng phân mạch nhánh của X tác dụng với: H 2 o 0 (Ni, t C), dung dịch Br2, H2O (có xúc tác H2SO4 loãng, t C). Câu 6: (2 điểm) Cho hỗn hợp X gồm: CH 4, C2H4, C2H2. Chia 13,44 lít X (đo ở đktc) làm 2 phần bằng nhau. Phần 1: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO 3/NH3 thu được 36 gam kết tủa. Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch Br2 dư thấy có 64 gam Br2 phản ứng. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra b. Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X. Câu 7: (2 điểm) Hòa tan hoàn toàn m gam oxit MO (M là kim loại) trong 78,4 gam dung dịch H2SO4 6,25% (loãng) thì thu được dung dịch X trong đó nồng độ H 2SO4 còn dư là 2,433%. Mặt khác, khi cho CO dư đi qua m gam MO nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp khí Y. Cho Y qua 500 ml dung dịch NaOH 0,1M thì chỉ còn một khí duy nhất thoát ra, trong dung dịch thu được có chứa 2,96 gam muối. Xác định kim loại M và tính m. Câu 8: (2 điểm) Có 5 lọ hóa chất khác nhau, mỗi lọ chứa một dung dịch của một trong các hóa chất sau: NaOH, HCl, H2SO4, BaCl2, Na2SO4. Chỉ được dùng thêm 1
2. phenolphtalein (các điều kiện và dụng cụ thí nghiệm có đủ). Hãy trình bày phương pháp hóa học nhận ra 5 hóa chất trên và viết các phương trình phản ứng xảy ra (nếu có). Câu 9: (2 điểm) Điện phân dung dịch NaCl một thời gian được dung dịch A và khí thoát ra chỉ có V lít H2 (ở đktc). Cho dung dịch A vào dung dịch H2S, lắc kỹ để dung dịch A phản ứng vừa đủ với H2S được 0,16 gam chất rắn màu vàng và dung dịch B (không có khí thoát ra). Cho từ từ dung dịch Br2 0,1M vào dung dịch B đến khi thôi mất màu brom thấy hết 50 ml dung dịch và được dung dịch C. Cho dung dịch BaCl2 dư vào dung dịch C được 2,33 gam kết tủa. a) Viết các phương trình phản ứng, xác định thành phần của A, B, C. b) Tính V. Câu 10: (2 điểm) Cho sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ: Hãy cho biết hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm khi khóa K đóng, khóa K mở và giải thích. Biết các chất X, Y, Z, T trong mỗi thí nghiệm lần lượt là: Thí nghiệm 1: H2SO4 đặc, C, dung dịch KMnO4, dung dịch Br2. Thí nghiệm 2: dung dịch HCl, KMnO4, dung dịch KBr, dung dịch FeCl2. Hết Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh: . . . . .; Số báo danh . 2
3. SỞ GD&ĐT THANH HÓA KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC ĐÁP ÁN MÔN: HÓA (Đáp án có 04 trang) 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 1 2đ a Vì X có 11 electron thuộc phân lớp p 0,25 cấu hình electron phân lớp p của X là: 2p63p5 cấu hình electron đầy đủ: 1s22s22p63s23p5. b Vị trí của X trong bảng tuần hoàn: 0,25 Ô số 17 vì có 17 electron điện tích hạt nhân bằng 17. Chu kì 3 vì có 3 lớp electron. Nhóm VII A vì cấu hình electron hóa trị là 3s23p5. c Trong đồng vị số khối lớn số hạt mang điện là 17.2 = 34 hạt 0,5 số nơtron (hạt không mang điện) là 34:1,7 = 20 hạt. số nơtron trong đồng vị số khối nhỏ là 18 hạt. Vậy thành phần cấu tạo các đồng vị của X là: Đồng vị số khối nhỏ: 17 electron, 17 proton, 18 nơtron. Đồng vị số khối lớn: 17 electron, 17 proton, 20 nơtron. Thành phần % theo khối lượng: Gọi thành phần % theo số nguyên tử đồng vị nhỏ là x% thành phần % theo số nguyên tử đồng vị lớn là (100 – x)%. Áp dụng công thức tính NTKTB ta có: NTKTB (A) = A1.x% + A2. (100 – x)% 0,5 (17+18).x% + (17+20)(100-x)% = 35,48 x = 76%. Xét 1 mol X (35,48 gam) có 0,76 mol 35X (0,76.35 = 26,6 gam) thành phần % theo khối lượng 35X là: 26,6 : 35,48 = 74,97% 0,5 thành phần % theo khối lượng 37X là: 100% - 74,97% = 25,03%. 2 2đ a Phương trình phản ứng: 0,5 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O b 0,5 2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc nóng) 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O Khí A là SO : 2 0,5 SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr 0,5 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4+ 2H2SO4 3 2đ 3
4. a Vì R tạo được hợp chất khí với H nên R là phi kim. Giả sử R thuộc nhóm x (x 4). R công thức của R với H là RH8-x a= .100 R 8 x 2R R công thức oxit cao nhất của R là R2Ox b= .100 b .100 2R 16x R 8x a R 8x 11 43x 88 R 0,5 b R+8-x 4 7 Xét bảng X 4 5 6 7 R 12 có C 18,14 loại 24,28 loại 30,42 loại Vậy R là C 0,5 b Công thức phân tử Công thức electron Công thức cấu tạo H H l CH4 H:C:H H-C-H l H H 0,5 CO2 O :: C :: O O=C=O c Phương trình phản ứng: CO2 + H2O + NaClO → NaHCO3 + HClO 0,5 CO2 + H2O + Na2CO3 → 2NaHCO3 4 2đ - Dung dịch A chỉ chứa 1 chất tan => A chỉ chứa: Fe(NO3)2 hoặc Fe(NO3)3 0,5 * Th1: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (nNO = 6,72/22,4 = 0,3 mol) 1,2 m = 10,8 gam 0,5 b Đặt CTPT của X: CnH2n => n = 0,6/0,15 =4 => CTPT: C4H8 0,25 CTCT: CH2=CH-CH2-CH3; CH3-CH=CH-CH3; CH2=C(CH3)-CH3. 0,5 c Viết 3 pt 0,75 6 2đ nX trong mỗi phần = ½.13.44/2 = 0,3 mol; nBr2 =64/160 = 0,4 mol PT p/ứ: C2H2 + 2AgNO3 +2NH3 → C2Ag2 +2NH4NO3 (1) 0,15 36/240 =0,15 mol 0,25 4
5. C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 ( 2) 0,15 0,3 mol 0,25 C2H4 + Br2 → C2H4Br2 (3) 0,1 0,4-0,3 = 0,1 mol 0,25 nCH4 = 0,3 – 0,15 – 0,1 = 0,05 mol Khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X: mCH4 = 2.0,05.16 = 1,6 gam; mC2H4 = 2.0,1.28 = 5,6 gam; mC2H2 = 2.0,15.26 =7,8 gam. 1,25 7 2đ 78,4.6,25 nH SO 0,05 (mol) Gọi nMO = a mol 2 4( bd ) 100.98 - Hòa tan MO vào dd H2SO4 loãng: MO + H2SO4  MSO4 + H2O mol: a a a => n (0,05 a) mol H2SO4(du) mddsau pu (M 16)a 78,4 (gam) 0,5 mMO (M 16)a m (gam) 98.(0,05 - a).100 Ta có C = = 2,433(%) (I) %(H2SO4(du) ) (M+16)a + 78,4 - Khử MO bằng CO dư to MO + CO  M + CO2 a a a a Vậy hỗn hợp Y gồm CO2 và CO dư - Cho Y qua dd NaOH có nNaOH = 0,5.0,1= 0,05 (mol) mà chỉ còn một khí thoát ra thì đó là CO, vậy CO2 đã phản ứng hết. Phản ứng có thể xảy ra: CO2 + 2NaOH  Na2CO3 + H2O k 2k k 0,5 CO2 + NaOH  NaHCO3 t t t 0,5 => mmuối = 106k + 84t = 2,96 (II) TH1: Nếu NaOH dư thì t = 0 ( không có muối axít) => a = k = 0,028. Thay vào (I) ta được M = 348,8 (loại) TH2: Nếu NaOH hết 2k + t = 0,05 (III) 0,5 Từ (II) và (III) => k = 0,02 t = 0,01 => n a 0,03 (mol) CO2 Thay vào (I) được M = 56 => đó là Fe và m = (56 + 16).0,03 = 2,16 (g) 8 2đ Lấy một lượng vừa đủ mỗi mẫu hóa chất cho vào các ống nghiệm riêng biệt rồi đánh số thứ tự. Nhỏ từ từ dung dịch phenolphtalein vào các ống nghiệm chứa các hóa chất nói trên, + Nếu ống nghiệm nào hóa chất làm phenolphtalein từ không màu chuyển màu hồng là NaOH 0,5 + Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì là HCl, H2SO4, BaCl2 và Na2SO4. Nhỏ từ từ và lần lượt vài giọt dung dịch có màu hồng ở trên vào 4 ống nghiệm còn lại. 5
6. + Ống nghiệm nào làm mất màu hồng là các dung dịch axit HCl và 0,5 H2SO4.(Nhóm I) + Ống nghiệm nào không làm mất màu hồng là dung dịch muối BaCl2 và Na2SO4. (Nhóm II). PTHH: NaOH + HCl  NaCl + H2O 0,5 2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + H2O Nhỏ một vài giọt dung dịch của một dung dịch ở nhóm I vào hai ống nghiệm chứa dung dịch nhóm II + Nếu không có hiện tượng gì thì hóa chất đó là HCl. Chất còn lại của nhóm I là H2SO4. Nhỏ dung dịch H2SO4 vào hai ống nghiệm chứa hóa chất nhóm II - Nếu thấy ống nghiệm nào kết tủa trắng thì ống nghiệm đó chứa dung dịch BaCl2. - Ống nghiệm còn lại không có hiện tượng gì đó là hóa chất Na2SO4 + Nếu thấy ống nghiệm nào có kết tủa ngay thì dung dịch ở nhóm I là hóa chất 0,5 H2SO4, ống nghiệm gây kết tủa BaCl 2, ống nghiệm còn lại không gây kết tủa chứa hóa chất Na2SO4. Hóa chất còn lại ở nhóm I là HCl. PTHH: H2SO4 + BaCl2  BaSO4 ( kết tủa trắng) + 2HCl 9 2đ a dpdd 1 1 NaCl + H2O  NaOH + Cl2  + H2  (1) 2 2 2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O (2) NaClO + H2S NaCl + H2O + S (3) 3NaClO + H2S 3NaCl + H2SO3 (4) 4NaClO + H2S 4NaCl + H2SO4 (5) Br2 + H2SO3 + H2O 2HBr + H2SO4 (6) H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl (7) A: NaCl, NaClO. 1 B: H2SO4, H2SO3, NaCl. C: NaCl, HBr, H2SO4. b 0,16 Số mol của S là: nS= 0,005(mol) ; nBaSO4=0,01 32 Số mol của brom là: nbrom= 0,1.0,05 0,005mol n =0,015 (mol) S2 Khi bị oxi hóa bởi NaClO nS=0,005 (mol); n =0,005 (mol); n 6 = SO2 S 0,005 (mol) n = (0,005*2+0,005*6+0,005*8)/2 = 0,04 (mol) ClO- 1 Theo (1) ta có số mol của H2 bằng số mol của NaClO = 0,04 mol V = 0,04x 22,4 = 0,896 lít. 10 2đ Thí nghiệm 1: * Khi K đóng: khí sinh ra phải qua bình chứa Z, nếu bị Z hấp thụ thì không còn để phản ứng với T. to 2H2SO4đăc + C  CO2 + 2SO2 + 2H2O 0,5 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . Chỉ bình chứa dd Z bị nhạt màu * Khi K mở: khí sinh ra không tiếp xúc với cả Z và T. 0,5 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 . SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr Cả bình Z và T đều nhạt màu 6
7. Thí nghiệm 2: * Khi K đóng: 16HCl + 2KMnO4 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 0,5 Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Dung dịch Z đậm màu dần lên * Khi K mở: 0,5 Cl2 + 2KBr 2KCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 2FeCl3 Dung dịch Z đậm màu dần lên và dung dịch T chuyển màu nâu đỏ 7