Đề thi Olympic Hóa học lớp 11

Nội dung text: Đề thi Olympic Hóa học lớp 11

1. SỞ GD & ĐT HÀ NỘI ĐỀ THI OLYMPIC HÓA HỌC LỚP 11 TRƯỜNG THPT ĐA PHÚC (Thời gian làm bài 90 phút) Năm học 2012-2013 Câu I. (4,0 điểm) 1. Nêu hiện tượng và viết phương trình ion rút gọn (nếu có) cho các thí nghiệm sau: (2,0 điểm) a/ Cho từ từ đến dư dung dịch NH3 vào dung dịch chứa hỗn hợp FeCl3 và CuSO4. b/ Cho từ từ đến dư dung dịch KHSO4 vào dung dịch chứa hỗn hợp NaAlO2 và Na2CO3. c/ Cho dung dịch Fe(NO3)2 vào dung dịch HCl 1M, đun nóng nhẹ. d/ Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch K2HPO3. 2. Hỗn hợp bột A gồm Al và Mg được hoà tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3, làm tạo thành dung dịch B chứa 3 muối và không có khí thoát ra. Cho tiếp dung dịch NaOH vào dung dịch B rồi lọc tách kết tủa C tạo thành, thu được dung dịch D có chứa 2 muối. Nung C đến khối lượng không đổi được chất rắn E chỉ gồm 2 oxit. Viết các phương trình dưới dạng ion biểu diễn những quá trình trên .(2,0 điểm) Câu II. (5,0 điểm) 1. Hoà tan m gam NH4HCO3 vào 120 ml dung dịch HCl 0,25 M thấy thoát ra V lit khí (đktc ). Phản ứng xong, đổ lượng dư dung dịch Ca(OH) 2 vào dung dịch tạo thành, được a gam kết tủa. Mặt khác khi đun nóng nhẹ m gam NH4HCO3 với lượng dư dung dịch Ba(OH) 2 thì sau khi phản ứng kết thúc thu được 1 dung dịch có khối lượng nhỏ hơn khối lượng của dung dịch Ba(OH)2 đã dùng là 6,75 gam. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lượng nước bị bay hơi trong quá trình thí nghiệm là không đáng kể. Hãy xác định m, a, V. (3,0 điểm) 2. (2,0 điểm) Cho cân bằng HCOOH H+ + HCOO- Hòa tan 9,2 gam HCOOH vào trong nước pha loãng thành 500 ml (dung dịch A). a/ Tính độ điện li của axit HCOOH trong dung dịch A, biết pHA =2. b/ Tính hằng số phân li của axit HCOOH. c/ Cần pha thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl có pH = 1 vào 100,00 ml dung dịch A để độ điện li giảm 20% d/ Nếu thêm 0,4 gam NaOH vào 50 ml dung dịch A, sau đó cho quỳ tím vào thì màu quỳ tím biến đổi như thế nào? Tính pH của dung dịch sau phản ứng. Câu III. (4,0 điểm) 1. Cho dung dịch A chứa NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,02M. (2,0 điểm) a/ Trộn 100 ml dung dịch A với 400 ml dung dịch H2SO4 (pH=2) thu được dung dịch B. Tính pH của B. b/ Sục V lít khí CO2 vào 4 lít dd A chứa NaOH 0,05M và Ba(OH)2 0,02M ta thu được 5,91 gam kết tủa. Hãy tính V? 2. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp FeS và FeCO3 bằng dung dịch HNO3 đặc nóng thu được hỗn hợp khí A gồm hai khí X và Y có tỷ khối so với hiđro bằng 22,805. (2,0 điểm) a/Tính phần trăm khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp đầu. b/Làm lạnh hỗn hợp khí A xuống nhiệt độ thấp hơn thì thu được hỗn hợp khí B gồm 3 khí X,Y,Z có tỷ khối so với hiđro bằng 30,61. Tính % khí X bị đime hóa thành khí Z . Hãy cho biết phản ứng đime hóa là tỏa nhiệt hay thu nhiệt và màu của hỗn hợp biến đổi như thế nào khí làm lạnh nó? Câu IV. (4,0 điểm) 1. Trình bày phương pháp phân biệt mỗi cặp chất dưới đây (mỗi trường hợp chỉ dùng một thuốc thử đơn giản, có viết phản ứng minh họa) : (1,0 điểm) a/ m-bromtoluen và benzylbromua b/ phenylaxetilen và styren 2. Thổi 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khí A gồm một ankan, một anken và một ankin (đều có số nguyên tử cacbon trong phân tử bằng nhau) qua dung dịch AgNO 3/NH3, thì thấy có 6,8 AgNO3 đã tham gia phản ứng. Cũng lượng hỗn hợp khí A trên làm mất màu vừa hết 300 ml dung dịch Br2 0,2 M. (3,0 điểm) a/ Xác định thành phần định tính và định lượng các chất trong A b/ Đề nghị phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp A. Câu V. (3,0 điểm) Trộn một ankan A và một hidrocacbon mạch hở B có cùng số nguyên tử cacbon theo tỉ lệ mol 1:1. Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol hỗn hợp rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thấy khối lượng bình đựng nước vôi tăng 3,63 gam đồng thời thấy có 6 gam kết tủa. a/ Xác định CTPT của A và B. b/ Xác định CTCT đúng của A và gọi tên. Biết khi A tác dụng với Clo chỉ tạo được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân. Viết phương trình phản ứng. c/ Xác định CTCT đúng của B biết B là một hidrocacbon không phân nhánh, có hệ liên hợp và không có liên kết 3 trong phân tử. B có đồng phân hình học không? Nếu có hãy viết đồng phân hình học của B và gọi tên. Hết (Cho N=14, H=1, O=16, C=12, S=32, Cl=35.5,Fe=56; Ba=137, Na=23, Mg=24, Ca=40, Al=27, Ag=108) Học sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
2. ĐÁP ÁN ĐỀ THI HOÁ OLYMPIC - KHỐI 11 Năm học: 2012 -2013 Câu I. (4,0 điểm) Câu II. (5,0 điểm) 1. 2,0 điểm 1. 3,0 điểm a/ Trong dung dịch FeCl3 và CuSO4 có các ion : Khi cho dung dịch Ca(OH)2 vào thấy kết tủa nên 3+ 2+ Fe , Cu NH4HCO3 dư, HCl hết Dung dịch NH3 có cân bằng: NH4HCO3 + HCl NH4Cl + CO2 + H2O + - NH3 + H2O NH4 + OH 0,03 mol ,03 mol 0,03 mol Khi cho dung dịch NH3 vào dung dịch FeCl3 và V = VCO2 = 0,03. 22,4 = 0,672 lít - 2+ - CuSO4 HCO3 + Ca + OH CaCO3 + H2O - Có kết tủa nâu, kết tủa xanh do pư: x-0,03 x-0,03 3+ - Fe + 3OH Fe(OH)3 nâu đỏ NH4HCO3 + Ba(OH)2 NH3 + BaCO3 + 2H2O 2+ - Cu 2OH Cu(OH)2 xanh x x x Sau kết tủa xanh Cu(OH)2 tự hoà tan trong dd NH3 Gọi số mol của NH4HCO3 ban đầu là x mol dư do phản ứng : mBaCO3 + mNH3 – mNH4HCO3 = m dd giảm Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH)4](OH)2 197x + 17x – 79x = 6,75 dung dịch màu xanh đậm x = 0,05 mol b/ Trong dung dịch chứa NaAlO2 và Na2CO3 có các m(NH4HCO3) = 0,05.79 = 3,95 gam =m cân bằng mCaCO3 = 0,02. 100 = 2 gam =a 2. 2,0 điểm - - AlO2 + 2H2O Al(OH)3 + OH n HCOOH = 0,2 mol [HCOOH] =0,4M (1) HCOOH HCOO- + H+ 2 - - CO3 + H2O HCO3 + OH Bđ 0,4M (2) Điện li 0,4a 0,4a 0,4a CB 0,4(1-a) 0,4a 0,4a - - HCO3 + H2O H2O + CO2 + OH a/ gọi a là độ điện li của HCOOH (3) pH = 2 [H+] = 0,01 M 0,4a= 0,01 a = 0,025 =2,5% - + Trong dung dịch KHSO4 có cân bằng b/ Ka(HCOOH) = [HCOO ].[H ]/[HCOOH] - 2- + 2 -3,59 HSO4 + H2O SO4 + H3O = (0,4.a) /(0,4(1-a)) = 10 Khi cho đến dư dd HKSO4 và dd chứa NaAlO2 và c/ - + Na2CO3 làm dịch chuyển các cân bằng (1) và (3) HCOOH HCOO + H sang phải có các hiện tượng : Bđ 0,4M - Có khí thoát ra ( khí CO2) Điện li 0,4b 0,4b 0,4b+ x - Có kết tủa keo (Al(OH)3) CB 0,4(1-b) 0,4b 0,4b + x Nếu dư KHSO4 thì Al(OH)3 sẽ bị hoà tan Độ điện li giảm 20% b= 80%a =0,02 2+ -3,59 c/ Trong dung dịch chứa Fe(NO3)2 và HCl: Fe bị Ka = 0,4b.(0,4b + x )/( 0,4(1-b) = 10 - + oxi hóa bởi NO3 /H nên sau khi phản ứng dung Thay b = 0,02 x = 0,0046 M dịch có màu vàng và có khí không màu hóa nâu Gọi V là thể tích của HCl cần thêm vào trong không khí bay ra. pH =1 [H+] = 0,1M 2+ - + 3+ 3Fe + NO3 + 4H 3Fe + NO + 3H2O V.0,1 = (V+100).0,0046 d/ K2HPO3 là muối trung hòa nên khi cho NaOH V = 4,82 ml vào dung dịch K2HPO3 không có hiện tượng xảy ra d/ nNaOH = 0,01 mol; nHCOOH= 0,02 mol 2. 2,0 điểm HCOOH + NaOH HCOONa + H2O + - 3+ + 8Al + 30H + 3NO3 → 8Al + 3NH4 + 9H2O (1) 0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol HCOONa HCOO- + Na+ + - 2+ + 4Mg + 10H + NO3 → 4Mg + NH4 + 3H2O (2) 0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol - Thêm dd kiềm NaOH: [HCOOH] = 0,01/0,05 = 0,2M + - - NH4 + OH → H2O + NH3 (3) [HCOO ] = 0,2M 3+ - - + Al + 3OH → Al(OH)3 (4) HCOOH HCOO + H 2+ - Mg + 2OH → Mg(OH)2 (5) Bđ 0,2M Al(OH)3 tan 1 phần Điện li y 0,2+y y - - Al(OH)3 + OH → AlO2 + 2H2O (6) CB 0,2-y 0,2+y y -3,59 - Nung kết tủa C: 0 Ka = (0,2+y)y/(0,2-y)= 10 t -4 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (8) y = 2,56.10 M pH = 3,59 < 6 t0 Mg(OH)2 → MgO + H2O (9) Quỳ tím chuyển màu đỏ Dung dịch D gồm 2 muối: NaNO3, NaAlO2
3. Câu III (4,0 điểm) Câu IV. (4,0 điểm) 1. a/ n(OH-) = 0,009 mol; nH+ = 0,004 mol 1. Phân biệt các chất : (1,0 điểm) - - OH- dư, nOH = 0,005 mol [OH ] =0,01 M a/ Dùng AgNO3, đun nóng, benzyl bromua cho kết pH = 12 tủa vàng: b/ nOH- = 0,36 mol; nBaCO3 = 0,03 mol C6H5CH2Br + AgNO3 + H2O C 6H5CH2OH + TH1: OH- dư AgBr + HNO3 nCO2 = n BaCO3 = 0,03 mol VCO2 =0,672 lít b/ Dùng dung dịch AgNO3/NH3, phenylaxetilen cho TH2: tạo ra hai muối kết tủa vàng xám : - - CO2 + OH HCO3 C6H5CCH + AgNO3 + NH3 C 6H5CCAg + 0,3mol 0,3 mol NH4NO3 - 2- CO2 + 2OH CO3 + H2O 2. a/(2,0 điểm) Nếu ankin có dạng RCCH : 0,03mol 0,06 mol 0,03 mol RCCH + AgNO3 + NH3 RCCAg + V = 0,33.22,4 = 7,392 lit CO2 NH4NO3 2. (2,0 điểm) n(ankin) = n(AgNO3) = 6,8/170 = 0,04 mol Pư: FeS + 10H+ + 9NO - Fe3+ + SO 2- + 9NO  + 3 4 2 Và n (Br2) > 2n(ankin) = 0,08 mol. Điều này trái 5H O 2 với giả thiết: nBr2 = 0,06 mol a 9a Vậy ankin phải là C2H2 và như vậy ankan là + - 3+ FeCO3 + 4H + NO3 Fe + CO2 + NO2 C2H6, anken là C2H4. + 2H2O Từ phản ứng : b b b C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C 2Ag2 + a/ Gọi a,b là số mol mỗi muối trong hỗn hợp 2NH4NO3 n(C2H2) = 1/2n(AgNO3) = 0,02 mol 44b (9a b).46 d X ,Y 22,805 b 2,877a Từ các phản ứng : H 2 (9a b).2 C2H2 + 2Br2 C2H2Br4 Chọn a=1, b=2,877 (mol) Tìm m C2H4 + Br2 C2H4Br2 Tính % %FeS =20,87%; %FeCO3 = 79,13% n(C2H4) = 0,02 mol b/ Phản ứng đime hóa NO2: n(C2H6) = 0,02 mol 2NO2  N2O4 b/ (1,0 điểm) Thổi hỗn hợp qua binh chứa dung nđầu : 11,877a dịch AgNO3/NH3 dư. Lọc tách kết tủa, hòa tan npư : 2x x kết tủa trong dung dịch HCl dư thu được khí n : 11,877a-2x x , n b C2H2. cb CO2 C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 C2Ag2 + 2NH4NO3 C Ag + 2HCl C H + 2AgCl X ,Y, Z (11,877a 2x).46 44b 92x 2 2 2 2 d 30,61 Khí ra khỏi bình chứa dung dịch AgNO3/NH3, H2 (11,877a 2x b x).2 thổi tiếp qua dung dịch nước brom dư. Chiết lấy Thay b=2,877a x 3,762 x 3,762a a sản phẩm và đun nóng với bột Zn (trong CH3COOH) thu được C2H4 : Số mol NO2 bị đime hóa là 2x 3,762a.2 C2H4 + Br2 C2H4Br2 %NO2 bị đime hóa 63,35% C H Br + Zn C H + ZnBr 11,877a 2 4 2 2 4 2 Khí ra khỏi bình chứa dung dịch brom là khí C2H6 -Phản ứng đime hóa diễn ra khi làm lạnh và khi đó màu của hỗn hợp nhạt dần. - Cân bằng dịch về phải khi hạ nhiệt độ Phản ứng đime hóa là tỏa nhiệt. Câu V. (3,0 điểm) Ankan A: CnH2n+2 và Hidrocacbon B: CnHy nCaCO3 = nCO2 =0,06 mol n = nCO2/n(H.C) = 0,06/0,01 =6 A: C6H14 C6H14 + 19/2O2 6CO2 + 7H2O 0,005 mol 0,035 mol C6Hy +(6+y/2) O2 6CO2 + y/2 H2O 0,005 mol 0,02 mol y = 8 B: C6H8 b/ CTCT A: (CH3)2CH-CH(CH3)2 : 2,3-
4. dimetylbutan as (CH3)2CH-CH(CH3)2 + Cl2 (CH3)2CH- CCl(CH3)2 + HCl as (CH3)2CH-CH(CH3)2 + Cl2 (CH3)2CH-CH(CH3)- CH2Cl + HCl c/ B: C6H8 CTCT: CH2 =CH – CH = CH – CH = CH2 CH2=CH CH=CH2 C=C H H cis – hex – 1,3,5- trien CH2=CH H C=C H CH = CH2 trans – hex – 1,3,5- trien