Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 - Môn Hóa

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh lớp 12 - Môn Hóa

1. SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2012 - 2013 Đề thi chính thức Môn thi: HOÁ HỌC 12 THPT - BẢNG A Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (5,5 điểm). 1. Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s1. Viết cấu hình electron và xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn. Tính số electron độc thân của nguyên tử nguyên tố X ở trạng thái cơ bản. 2. Viết phương trình phản ứng (dưới dạng phân tử) khi cho các dung dịch (mỗi dung dịch đều chứa 1 mol chất tan) tác dụng với nhau theo từng cặp sau: BaCl2 và NaHSO4; Ba(HCO3)2 và KHSO4; Ca(H2PO4)2 và KOH; Ca(OH)2 và NaHCO3. 3. Tính pH của dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,5M và C2H5COOH 0,6M. Biết hằng số phân li axit K = 1,75.10-5 và K = 1,33.10-5 . CH3 COOH C2 H 5 COOH Câu II (5,5 điểm). 1. Viết phương trình hoá học và trình bày cơ chế của phản ứng nitro hoá benzen (tỉ lệ mol các chất phản ứng là 1:1, xúc tác H2SO4 đặc). 2. Viết các phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra khi cho stiren, toluen, propylbenzen lần lượt tác dụng với dung dịch KMnO4 (ở nhiệt độ thích hợp). 3. Từ khí thiên nhiên (các chất vô cơ và điều kiện phản ứng có đủ) viết phương trình phản ứng điều chế poli(vinyl ancol), axit lactic (axit 2-hiđroxipropanoic). Câu III (4,5 điểm). 1. Hòa tan a gam CuSO4.5H2O vào nước được dung dịch X. Cho 1,48 gam hỗn hợp Mg và Fe vào dung dịch X . Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn A có khối lượng 2,16 gam và dung dịch B. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp oxit có khối lượng 1,4 gam. a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. b. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu và giá trị của a. 2. Hòa tan hoàn toàn 25,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn bằng dung dịch HNO3. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y và 4,48 lít (đktc) khí Z (gồm hai hợp chất khí không màu) có khối lượng 7,4 gam. Cô cạn dung dịch Y thu được 122,3 gam hỗn hợp muối. Tính số mol HNO3 đã tham gia phản ứng. Câu IV (4,5 điểm). 1. Chia 14,2 gam hỗn hợp X gồm hai anđehit đơn chức thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 15,4 gam CO2 và 4,5 gam H2O. Cho phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 43,2 gam bạc. Xác định công thức cấu tạo của hai anđehit trên. 2. A là một hợp chất hữu cơ đơn chức (chỉ chứa 3 nguyên tố C, H, O). Cho 13,6 gam A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch thu được m gam chất rắn X. Đốt cháy hoàn toàn m gam X cần vừa đủ 26,112 gam oxi, thu được 7,208 gam Na2CO3 và 37,944 gam hỗn hợp Y (gồm CO2 và H2O). Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo (dạng mạch cacbon không phân nhánh) của A. (Cho: H=1, C=12, N=14, O=16, Na=23, Mg=24, Al=27, S=32, Fe=56, Cu=64, Zn=65, Ag=108) - - - Hết - - - Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
2. *SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2012 - 2013 HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn thi: HOÁ HỌC - THPT BẢNG A (Hướng dẫn và biểu điểm gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1 5,5 1. Có ba trường hợp sau: Trường hợp 1: Cấu hình electron của X là [Ar] 4s1. => X thuộc ô thứ 19, chu kì 4, nhóm IA. Ở trạng thái cơ bản, X có 1 electron độc thân. 0,5 2,0 Trường hợp 2: Cấu hình electron của X là [Ar] 3d5 4s1. => X thuộc ô thứ 24, chu kì 4, nhóm VIB. Ở trạng thái cơ bản, X có 6 electron độc thân. 0,75 Trường hợp 3: Cấu hình electron của X là [Ar] 3d10 4s1. => X thuộc ô thứ 29, chu kì 4, nhóm IB. Ở trạng thái cơ bản, X có 1 electron độc thân. 0,75 2. BaCl2 + NaHSO4  BaSO4  + NaCl + HCl Ba(HCO3)2 + KHSO4  BaSO4  + KHCO3 + CO2  + H2O Ca(H2PO4)2 + KOH  CaHPO4  + KH2PO4 + H2O 2,0 Ca(OH)2 + NaHCO3  CaCO3  + NaOH + H2O 0,5x4 3. Gọi nồng độ CH3COOH điện li là xM, nồng độ của C2H5COOH điện li là yM. [CH COO- ].[H + ]  - + 3 CH3COOH  CH3COO + H KCH COOH (1) 3 [CH COOH] 3 Phân li: x x x (M) - + - + [C2 H 5 COO ].[H ] C2H5COOH  C2H5COO + H K (2)  C2 H 5 COOH [C2 H 5 COOH] Phân li: y y y (M) => Nồng độ của các chất và ion tại điểm cân bằng là: - - [CH3COO ] = x (mol/l); [C2H5COO ] = y (mol/l) [H+] = x + y (mol/l) 1,5 [CH3COOH] = 0,5– x (mol/l); [C2H5COOH] = 0,6 – y (mol/l). 0,5 Do hằng số cân bằng của các axit quá nhỏ nên: 0,5 – x 0,5; 0,6 – y 0,6 Thay vào (1) và (2) ta được: x(x y) 5 x(x y) 5 1,75.10 1,75.10 (3) 0,5 x 0,5 0,5 y(x y) y(x y) 1,33.10 5 1,33.10 5 (4) 0,6 y 0,6 Cộng (3) và (4) ta được x(x+y) + y(x+y) = 0,5.1,75.10-5 + 0,6.1,33.10-5 (x+y)2 = 16,73.10-6 => (x+y) = 4,09.10-3 => [H+] = x+y = 4,09.10-3M => pH = -lg[H+] = -lg(4,09.10-3) = 2,39. 0,5
3. Câu 2 5,5 1. Phương trình phản ứng nitro hoá benzen + + - 2 H SO + HNO NO + H3O + 2HSO4 2 4 3 2 0,5 H NO2 NO2 1,5 1,0 + + N O2 + H+ 2.Các phương trình phản ứng: Ở nhiệt độ thường, dung dịch KMnO4 chỉ phản phản ứng được với stiren. Khi đun nóng, dung dịch KMnO4 phản ứng được với cả ba chất: 2,0 3C6H5-CH=CH2 + 2KMnO4+ 4H2O  3C6H5-CH(OH)-CH2(OH) +2MnO2  +2KOH t0 0,5*4 3C6H5CH=CH2 + 10KMnO4  3C6H5COOK + 3K2CO3 + KOH + 10MnO2  + 4H2O t0 C6H5-CH3 + 2KMnO4  C6H5COOK + 2MnO2  + KOH + H2O t0 3C6H5CH2CH2CH3+10KMnO4  3C6H5COOK+3CH3COOK+4KOH+4H2O+ 10MnO2  3. Điều chế poli(vinyl ancol) 15000 C 2CH4  C2H2 + 3H2 lamlanh nhanh 0 C H + H O  HgSO4 ,80 C CH CHO 2 2 2 H 3 2 0 2CH CHO + O  Mn ,t 2CH COOH 3 2 3 Hg2 ,t 0 CH3COOH + C2H2  CH3COOCH=CH2 0 xt, t 0,25 n CH3COOCH=CH2 ( CH2 - CH ) *6 n 2,0 OCOCH 3 0 - t ( CH2 CH ) + nNaOH ( CH -CH ) + nCH3OONa n 2 n OCOCH OH 3 Điều chế axit lactic CH3CHO + HCN  CH3CH(OH)CN + 0,5 CH3CH(OH)CN + 2H2O + H  CH3CH(OH)COOH + NH4 Câu 3 4,5 1. Nếu Mg, Fe tan hết trong dung dịch CuSO4 thì oxit phải chứa MgO, Fe2O3 và có thể có CuO. Như vậy, khối lượng oxit phải lớn hơn khối lượng kim loại. Nhưng theo đề ra, moxit = 1,4 gam Vậy kim loại dư, CuSO4 hết. Nếu Mg dư thì dung dịch thu được chỉ là MgSO4 => Kết thúc phản ứng chỉ thu được MgO (trái với giả thiết). => Mg hết, Fe có thể dư. 0,5 2,5 Gọi số mol của Mg, Fe trong hỗn hợp lần lượt là x và y mol. Gọi số mol Fe đã phản ứng là z (z y) mol. Ta có các phản ứng: Mg + CuSO4  MgSO4 + Cu x x x x (mol) Fe + CuSO4  FeSO4 + Cu z z z z (mol) MgSO4 + 2NaOH  Mg(OH)2  + Na2SO4
4. x x (mol) FeSO4 + 2NaOH  Fe(OH)2  + Na2SO4 z z (mol) 0 Mg(OH)  t MgO + H O 2 2 x x (mol) t0 4Fe(OH)2 + O2  2Fe2O3 + 4H2O 0,5 z z/2 (mol) => Chất rắn A gồm Cu (x+z) mol và có thể có Fe dư (y-z) mol. Oxit gồm MgO và Fe2O3. => 24x + 56y = 1,48 (1) 0,75 64(x+z) + 56(y-z) = 2,16 (2) 0,25 40x + 160.z/2 = 1,4 (3) Giải hệ (1), (2) và (3) ta được x=0,015 mol, y=0,02 mol, z=0,01 mol. 0,5 mMg= 0,015.24 = 0,36 gam; mFe = 0,02.56 = 1,12gam. Số mol CuSO4 là x+z = 0,025 mol => a = 0,025.250 = 6,25 gam 2. Z không màu => không có NO2. Các khí là hợp chất => không có N2. 0,25 => Hai hợp chất khí là N2O và NO. n n 4, 48/ 22, 4 n 0,1mol N2 O NO NO Theo đề ta có: 2 44.n 30.n 7, 4 n 0,1mol N2 O NO NO 0,25 Hỗn hợp muối gồm Mg(NO3)2, Zn(NO3)2, Al(NO3)3 và có thể có NH4NO3. Gọi số mol của NH4NO3 là x mol (x 0). Ta có các quá trình nhận electron: + - 10H + 2NO3 + 8e N2O + 5H2O 2,0 1 0,1 0,5 (mol) + - 4H + NO3 + 3e NO + 2H2O 0,4 0,1 0,2 (mol) + - 10H + 2NO3 + 8e NH4NO3 + 3H2O 10x x 3x (mol) 0,75 => n n 1,4 10x(mol); n 0,7 3x(mol) HNO3 H HO2 Theo phương pháp bảo toàn khối lượng ta có: m m m m m kimloai HNO3 muoi Z H 2 O 25,3 + 63(1,4+10x) = 122,3 + 7,4 + 18(0,7+3x) => x=0,05 0,5 => nHNO3 = 1 + 0,4 + 10.0,05 = 1,9 mol. 0,25 Câu 4 4,5 1. Khối lượng mỗi phần là 14,2/2 = 7,1 gam Phần 1: n 0,35mol; n 0, 25mol CO2 H 2 O => mC = 4,2gam; mH = 0,5gam => mO = 7,1-4,2-0,5 = 2,4gam => nO = 0,15mol 0,5 Vì anđehit đơn chức => n2anđehit = nO = 0,15mol. Phần 2: nAg = 43,2/108 = 0,4 mol. nAg 0,4 Do 2 => Hỗn hợp có HCHO 0,5 nX 0,15 2,5 Đặt công thức của anđehit còn lại là RCHO Gọi số mol của HCHO và RCHO ở mỗi phần lần lượt là x và y mol. Sơ đồ phản ứng tráng gương: HCHO  4Ag x 4x (mol) RCHO  2Ag 0,5 y 2y (mol) 0,25 => x + y = 0,15 (1)
5. 4x + 2y = 0,4 (2) 0,5 Giải (1) và (2) => x = 0,05; y = 0,1. 0,25 Từ khối lượng mỗi phần là 7,1 gam => 0,05.30 + 0,1.(R+29) = 7,1 => R = 27 (-C2H3) => Anđehit còn lại là: CH2=CH-CHO 2. nNaOH = 2 n Na CO = 0,136 mol => mNaOH = 0,136.40 = 5,44 gam. 0,25 2 3 Theo phương pháp bảo toàn khối lượng ta có: m m m m = 7,208 + 37,944 – 26,112 = 19,04 gam. X Na2 CO 3 Y O 2 0,5 Ta thấy: mX = mA + mNaOH => A là este vòng dạng: C O R 2,0 O Vì este đơn chức => nA = nNaOH = 0,136 mol => MA = 100. 0,5 Đặt A là CxHyO2 => 12x + y + 32 = 100 => x = 5; y = 8 => CTPT của A là C5H8O2 0,25 => A có công thức cấu tạo là: CH2 CH2 C O 0,5 CH CH O 2 2 Ghi chú : Học sinh làm cách khác nhưng đúng vẫn cho điểm tối đa, phương trình ghi thiếu điều kiện trừ đi ½ số điểm
6. SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2012 - 2013 Đề thi chính thức Môn thi: HOÁ HỌC 12 THPT - BẢNG B Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (5,0 điểm). 1. Cho AlCl3 lần lượt tác dụng với các dung dịch: NH3, Na2CO3, Ba(OH)2. Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra. 2. Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s1. Viết cấu hình electron và xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn. Tính số electron độc thân của nguyên tử nguyên tố X ở trạng thái cơ bản. 3. Viết phương trình phản ứng (dưới dạng phân tử) khi cho các dung dịch (mỗi dung dịch đều chứa 1 mol chất tan) tác dụng với nhau theo từng cặp sau: BaCl2 và NaHSO4; Ba(HCO3)2 và KHSO4; Ca(H2PO4)2 và KOH; Ca(OH)2 và NaHCO3. Câu II (5,0 điểm). 1. Cho hợp chất thơm A có công thức p-HOCH2C6H4OH lần lượt tác dụng với Na, dung dịch 0 NaOH, CH3COOH (xt, t ). Viết các phương trình phản ứng (vẽ rõ vòng benzen) xảy ra. 2. Xác định các chất A, B, C, D và viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện nếu có) thực hiện sơ đồ sau: 15000 C CH3 COOH A  CH 4  B  C  D  caosu buna 3. Viết các phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra khi cho stiren, toluen, propylbenzen lần lượt tác dụng với dung dịch KMnO4 (ở nhiệt độ thích hợp). Câu III (5,0 điểm). 1. Thêm 100ml dung dịch có pH = 2 (gồm HCl và HNO3) vào 100ml dung dịch NaOH 0,1M. Tính pH của dung dịch thu được. 2. Trộn 100ml dung dịch Al2(SO4)3 1M với Vml dung dịch NaOH 4M thu được 11,7 gam kết tủa. Xác định V. 3. Cho 19,52 gam hỗn hợp bột A gồm Fe và Cu vào dung dịch HNO3, khuấy đều đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 4,48 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc), 400ml dung dịch B và còn lại 1,92 gam một kim loại. Xác định nồng độ mol/l của các chất tan trong dung dịch B. Câu IV (5,0 điểm). 1. Hợp chất hữu cơ A mạch hở (phân tử chỉ chứa C, H, O; MA < 78). A tác dụng được với dung dịch NaOH. Đốt cháy hoàn toàn 8,64 gam A rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy lần lượt đi qua bình 1 chứa dung dịch H2SO4 đặc; bình 2 chứa dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình 1 tăng 4,32 gam, bình 2 xuất hiện 70,92 gam kết tủa. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo, gọi tên A. 2. Chia 14,2 gam hỗn hợp X gồm hai anđehit đơn chức thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 15,4 gam CO2 và 4,5 gam H2O. Cho phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 43,2 gam bạc. Xác định công thức cấu tạo của hai anđehit trên. (Cho H=1, C=12, N=14, O=16, Na=23, S=32, K =39, Fe=56, Cu=64, Zn=65,Ag=108, Ba =137) - - - Hết - - - Họ và tên thí sinh: Số báo danh:
7. SỞ GD& ĐT NGHỆ AN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 12 NĂM HỌC 2012 - 2013 HƯỚNG DẪN VÀ BIỂU ĐIỂM CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn thi: HOÁ HỌC - THPT BẢNG B (Hướng dẫn và biểu điểm gồm 04 trang) Câu Nội dung Điểm Câu 1 5,0 1. AlCl3 + 3NH3 + 3H2O  Al(OH)3  + 3NH4Cl 2AlCl + 3Na CO + 3H O  2Al(OH) + 6NaCl + 3CO 0,25 1,0 3 2 3 2 3  2  2AlCl3 + 3Ba(OH)2  2Al(OH)3  + 3BaCl2 *4 2Al(OH)3 + Ba(OH)2  Ba(AlO2)2 + 4H2O 2. Có ba trường hợp sau: Trường hợp 1: Cấu hình electron của X là [Ar] 4s1. => X thuộc ô thứ 19, chu kì 4, nhóm IA. Ở trạng thái cơ bản, X có 1 electron độc thân. 2,0 Trường hợp 2: Cấu hình electron của X là [Ar] 3d5 4s1. 0,5 => X thuộc ô thứ 24, chu kì 4, nhóm VIB. Ở trạng thái cơ bản, X có 6 electron độc thân. Trường hợp 3: Cấu hình electron của X là [Ar] 3d10 4s1. 0,75 => X thuộc ô thứ 29, chu kì 4, nhóm IB. Ở trạng thái cơ bản, X có 1 electron độc thân. 0,75 3. BaCl2 + NaHSO4  BaSO4  + NaCl + HCl Ba(HCO ) + KHSO  BaSO + KHCO + CO + H O 2,0 3 2 4 4  3 2  2 0,5x4 Ca(H2PO4)2 + KOH  CaHPO4  + KH2PO4 + H2O Ca(OH)2 + NaHCO3  CaCO3  + NaOH + H2O Câu 2 5.0 1. HO CH2OH + 2Na NaO CH2ONa + H2 1,5 0,5*3 HO CH2OH + NaOH NaO CH2OH + H2O 0 HO H2SO4 dac,t CH2OH + CH3COOH HO CH2OOCCH3 + H2O