Kì thi chọn học sinh giỏi - Môn Hóa 12

Nội dung text: Kì thi chọn học sinh giỏi - Môn Hóa 12

1. SỞỤẠ GIÁO D C VÀ ĐÀO T O KÌ THI CHỌỌỎỈ N H C SINH GI I T NH HẢ I D ƯƠ NG Lớ p 12 THPT năm h ọ c 2011 – 2012 Môn thi : Hóa họ c Đ CHÍNH TH C ỀỨ Thờ i gian làm bài: 180 phút (Đề thi g ồ m 02 trang) Câu I (2 điể m) 1. Chỉ dùng thêm ph ươ ng pháp đun nóng, hãy nêu cách phân bi ệ t các dung d ị ch m ấ t nhãn chứ a t ừ ng ch ấ t sau: NaHSO4, KHCO3, Mg(HCO3)2, Na2SO3, Ba(HCO3)2. 2. Cho sơ đ ồ các phươ ng trình ph ả n ứ ng: (1) (X) + HCl → (X1) + (X2) + H2O (5) (X2) + Ba(OH)2 → (X7) (2) (X1) + NaOH → ↓(X3) + (X4) (6) (X7) +NaOH → ↓(X8) + (X9) + (3) (X1) + Cl2 → (X5) (7) (X8) + HCl → (X2) + (4) (X3) + H2O + O2 → ↓(X6) (8) (X5) + (X9) + H2O → (X4) + Hoàn thành các phươ ng trình ph ả n ứ ng và cho bi ế t các ch ấ t X, X1, , X9. Câu II (2 điể m) 1. Cho sơ đ ồ chuy ể n hóa gi ữ a các ch ấ t h ữ u c ơ nh ư sau: dd KMnO dd H SO A 4 B 2 4 đặ c CH CHO t0C 3 F (Muố i amoni) C D E (Các chữ cái A, B, C, D, E, F là kí hi ệ u các ch ấ t khác nhau cùng có 2 nguyên t ử Cacbon trong phân tử ) Tìm công thứ c c ấ u t ạ o c ủ a các ch ấ t A, B, C, D, E, F và vi ế t các ph ươ ng trình phảứả n ng x y ra theo s ơồế đ bi n hóa trên, ghi rõ đi ềệểảứả u ki n đ ph n ng x y ra (nế u có). 2. Tiế n hành lên men gi ấ m 200ml dung d ị ch ancol etylic 5,750 thu đượ c 200ml dung dị ch Y. L ấ y 100ml dung d ị ch Y cho tác d ụ ng v ớ i Na d ư thì thu đ ượ c 60,648 lít H 2 (đktc). Tính hiệ u su ấ t c ủ a ph ả n ứ ng lên men gi ấ m. d d (Biế t C2 H 5 OH = 0,8 g/ml; HO2 = 1 g/ml) Câu III (2 điể m) 1. Tổ ng s ố h ạ t proton, n ơ tron, electron trong nguyên t ử c ủ a 2 nguyên t ố M và X l ầ n lượ t là 82 và 52. M và X t ạ o thành h ợ p ch ấ t MXa (a: nguyên dươ ng, trong h ợ p ch ấ t MXa thì X có số oxi hóa b ằ ng -1), trong phân t ử c ủ a h ợ p ch ấ t MXa có tổ ng s ố h ạ t proton bằ ng 77. Xác đ ị nh công th ứ c phân t ử MXa. (Cho biế t m ộ t s ố nguyên t ố : 7N, 8O, 9F, 16S, 15P, 17Cl, 29Cu, 26Fe, 30Zn, 24Cr, 25Mn) 2. Mộ t h ỗ n h ợ p l ỏ ng g ồ m 4 ch ấ t: C6H5OH, C6H6, C6H5NH2, C2H5OH. Nêu phươ ng pháp tách riêng từ ng ch ấ t ra kh ỏ i h ỗ n h ợ p. 1
2. Câu IV (2 điể m) Cho 10,62 gam hỗ n h ợ p g ồ m Fe, Zn vào 800 ml dung d ị ch h ỗ n h ợ p X g ồ m NaNO3 0,45 M và H2SO4 0,9M. Đun nóng cho phả n ứ ng x ả y ra hoàn toàn thu đ ượ c dung dị ch Y và 3,584 lít khí NO (s ả n ph ẩ m kh ử duy nh ấ t, đo ở đktc). Dung d ị ch Y hòa tan tố i đa m1 gam bộ t Cu và thu đ ượ c V lít khí NO (đktc, s ả n ph ẩ m kh ử duy nh ấ t c ủ a - NO3 ). 1. Tính % khố i l ượ ng t ừ ng kim lo ạ i trong h ỗ n h ợ p ban đ ầ u. 2. Tính giá trị m1 và V. - 3. Cho m2 gam Zn vào dung dị ch Y (t ạ o khí NO là s ả n ph ẩ m kh ử duy nh ấ t c ủ a NO3 ), sau phả n ứ ng thu đ ượ c 3,36 gam ch ấ t r ắ n. Tính giá tr ị m2. Câu V (2 điể m) Este A tạ o b ở i 2 axit cacboxylic X, Y đ ề u m ạ ch h ở , không phân nhánh và ancol Z. Xà phòng hóa hoàn toàn a gam A bằ ng 140 ml dung d ị ch NaOH, đ ể trung hòa NaOH dư sau ph ả n ứ ng c ầ n dùng 80ml dung d ị ch HCl 0,25M, thu đ ượ c dung d ị ch B. Cô cạ n dung d ị ch B thu đ ượ c b gam h ỗ n h ợ p mu ố i khan M, nung M trong NaOH khan, dư có xúc tác CaO, thu đ ượ c ch ấ t r ắ n R và h ỗ n h ợ p khí K g ồ m 2 hidrocacbon có tỉ kh ố i so v ớ i O2 là 0,625. Dẫ n khí K l ộ i qua dung d ị ch n ướ c brom d ư th ấ y có 5,376 lít mộ t ch ấ t khí thoát ra. Cho toàn b ộ l ượ ng ch ấ t r ắ n R thu đ ượ c ở trên tác dụ ng v ớ i dung d ị ch H2SO4 loãng, dư , có 8,064 lít khí CO2 thoát ra. (Giả thi ế t các ph ả n ứ ng đ ề u x ả y ra hoàn toàn, các khí đ ề u đo ở đi ề u ki ệ n tiêu chuẩ n) 1. Xác đị nh công th ứ c c ấ u t ạ o c ủ a X, Y, Z, A. Bi ế t r ằ ng đ ể đ ố t cháy hoàn toàn 2,76 gam ancol Z cầ n dùng 2,352 lít O2 (đktc), sau phả n ứ ng khí CO2 và hơ i n ướ c t ạ o thành có tỉ l ệ kh ố i l ượ ng t ươ ng ứ ng là 11/6. 2. Tính giá trị a, b và n ồ ng đ ộ dung d ị ch NaOH đã dùng trong ph ả n ứ ng xà phòng hóa ban đầ u. Cho nguyên tử kh ố i các nguyên t ố : H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Cl = 35,5; S = 32; Na = 23; Ca = 40; Fe = 56; Zn = 65; Cu = 64. Hế t Họ và tên thí sinh: S ố báo danh: 2
3. Chữ ký giám th ị s ố 1: Ch ữ ký giám th ị s ố 2: 3
4. Sở Giáo d ụ c và Đào t ạ o ĐÁP ÁN Hả i D ươ ng KÌ THI CHỌ N H Ọ C SINH GI Ỏ I T Ỉ NH H Ả I D ƯƠ NG === Lớ p 12 THPT năm h ọ c 2011 – 2012 === ĐỀỨ CHÍNH TH C Môn thi : Hóa họ c Câu Ý ĐÁP ÁN Điể m 1 1 1 (1đ) - Lấ y m ẫ u thí nghi ệ m. 0,25 - Đun nóng các mẫ u thí nghi ệ m thì th ấ y: + Mộ t m ẫ u ch ỉ có khí không màu thoát ra là KHCO3. t0 2KHCO3 → K2CO3 + CO2↑ + H2O + Hai mẫ u v ừ a có khí thoát ra v ừ a có k ế t t ủ a tr ắ ng là dung dị ch 0,25 Mg(HCO3)2, dung dị ch Ba(HCO3)2.(Nhóm I) t0 Mg(HCO3)2 → MgCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O t0 Ba(HCO3)2 → BaCO3 ↓ + CO2 ↑ + H2O + Hai mẫ u không có hi ệ n t ượ ng gì là dung d ị ch NaHSO4, dung dị ch Na2SO3. (Nhóm II) - Lầ n l ượ t cho dung d ị ch KHCO3 đã biế t vào 2 dung d ị ch ở nhóm II. 0,25 + Dung dị ch có s ủ i b ọ t khí là NaHSO4: → 2NaHSO4 + 2KHCO3 Na2SO4 + K2SO4 + CO2 ↑ + 2H2O + Dung dị ch không có hi ệ n t ượ ng là Na2SO3. - Lầ n l ượ t cho dung d ị ch NaHSO4 vào 2 dung dị ch ở nhóm I. + Dung dị ch v ừ a có s ủ i b ọ t khí, v ừ a có k ế t t ủ a tr ắ ng là 0,25 Ba(HCO3)2: → 2NaHSO4 + Ba(HCO3)2 BaSO4 ↓ + Na2SO4 +2 CO2↑ + 2H2O + Dung dị ch ch ỉ có s ủ i b ọ t khí là Mg(HCO3)2. → 2NaHSO4 + Mg(HCO3)2 MgSO4 + Na2SO4 +2 CO2↑ + 2H2O Chú ý: Họ c sinh có th ể có các cách gi ả i khác nhau, n ế u đúng v ẫ n cho điể m t ố i đa 1 2 (1đ) 4
5. Các phươ ng trình ph ả n ứ ng: (1)FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + CO2 + H2O (X) (X1) (X2) 0,25 (2)FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaCl (X1) (X3) (X4) (4)2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 (X1) (X5) (5)4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓ 0,25 (X3) (X6) (7)2CO2 + Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (X2) (X7) (8)Ba(HCO3)2 + 2NaOH → BaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O 0,25 (X7) (X8) (X9) (10) BaCO3 + 2HCl → BaCl2 + CO2 + H2O (X8) (X2) 0,25 (11) 2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 ↓ + 3CO2 + 6NaCl (X5) (X9) Các chấ t: X: FeCO3 X1: FeCl2 X2 :CO2 X3: Fe(OH)2 X4: NaCl X5: FeCl3 X6: Fe(OH)3 X7: Ba(HCO3)2 X8: BaCO3 X9: Na2CO3 2 1 (1đ) 0,25 Công thứ c c ấ u t ạ o các ch ấ t: A. CH2=CH2 B. HOCH2-CH2OH C. CH3-CH2-Cl D. CH3-CH2-OH E. CH3-COOH F. CH3-COONH4 A→B: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3 HOCH2-CH2OH + 2KOH + 2MnO2 0,25 dd H SO 2 4 đặ c 0 B→CH3CHO: HOCH2-CH2OH t C CH3-CHO + H2O A → C: CH2=CH2 + HCl CH3-CH2-Cl 0,25 t0C C → D: CH3-CH2-Cl + NaOH CH3-CH2-OH + NaCl Men giấ m D → E: CH3-CH2-OH + O2 CH3-COOH + H2O 0,25 CH3-CHO→ F: t0 CH3-CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O CH3-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3 5
6. E→ F: CH3COOH + NH3 → CH3COONH4 Chú ý: Họ c sinh ch ọ n ch ấ t tác d ụ ng khác nhau mà đúng v ẫ n cho đi ể m t ươ ng đươ ng 2 2 (1đ) 0,25 200.5,75 VC H OH bân đ u = = 11,5 ml => mC H OH = 11,5.0,8 = 9,2 gam 2 5 ầ 100 2 5 n  C2 H 5 OH ban đầ u = 0,2 mol V n  HO2 ban đầ u = 200 – 11,5 = 188,5 ml => HO2 ban đầ u = 10,47 mol Giả s ử có x (mol) ancol b ị chuy ể n hoá, ta có 0,25 C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O x mol x mol x mol Vậ y sau ph ả n ứ ng dung d ị ch Y có: x(mol)CH3COOH ; (0,2 -x) mol C2H5OH và (x+10,47)mol H2O. Cho Na dư vào 100 ml dung d ị ch Y: CH3COOH + Na → CH3COONa + 1/2H2(1) 0,25 C2H5OH + Na → C2H5ONa + 1/2H2(2) H2O + Na → NaOH + 1/2H2(3) n  H2 = ¼(x + 0,2 – x + 10,47 + x) = ¼(10,67 + x)  Theo bài nH = 2,7075 mol => ¼(10,67 + x) = 2,7075 => x = 0,16 mol 2 0,25 0,16 =  Hphả n ng = x100% 80% ứ 0,2 3 1 (1đ) 0,25 Gọ i p, n, e là s ố h ạ t c ơ b ả n c ủ a X ( p, n, e nguyên d ươ ng) Có: 2p + n = 52 n = 52 -2p Ta luôn có p n 1,524p p 52-2p 1,524p 14,75 p 17,33. Vì p nguyên p = 15, 16, 17. Cấ u hình electron c ủ a X là: p = 15: 1s22s22p63s23p3 p = 16: 1s22s22p63s23p4 p = 17: 1s22s22p63s23p5 Trong hợ p ch ấ t X có s ố oxi hóa b ằ ng -1 => X là Cl 0,25 Vậ y X có 17p, 17e, 18n X là Clo (Cl) Gọ i p’; n’; e’ là s ố h ạ t c ơ b ả n c ủ a M. 0,25 Tươ ng t ự ta có n’ = 82-2p’ 3p’ 82 3,524p’ 23,26 p’ 27,33 Mà trong MXa có 77 hạ t proton p’ + 17.a = 77 p’ = 77-17a 0,25 6
7. 82 82 77 − 17.a 2,92 a 3,16 3,5 3 Vì a nguyên a = 3. Vậ y p’ = 26. Do đó M là Fe. Công thứ c h ợ p ch ấ t là FeCl3. 3 2 (1đ) Cho hỗ n h ợ p vào dung d ị ch NaOH d ư , chi ế t tách ph ầ n không tan ta đượ c h ỗ n h ợ p g ồ m C6H6, C6H5NH2 (hỗ n h ợ p I) C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O 0,25 Phầ n dung d ị ch g ồ m: C6H5ONa, C2H5OH, NaOH dư ( dung d ị ch II) Chư ng c ấ t dung d ị ch (II), h ơ i ng ư ng t ụ làm khô đ ượ c C2H5OH vì C6H5ONa, NaOH không bay hơ i. Cho CO2 dư vào dung d ị ch C6H5ONa, NaOH, lọ c tách ph ầ n k ế t t ủ a đượ c C6H5OH 0,25 NaOH + CO2 → NaHCO3 C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3 Cho hỗ n h ợ p (I) vào dung d ị ch HCl d ư , chi ế t tách ph ầ n không tan ta đượ c C6H6 C6H5NH2 + HCl → C6H5NH3Cl (tan) 0,25 Cho dung dị ch thu đ ượ c g ồ m C6H5NH3Cl, HCl dư vào dung d ị ch NaOH dư , chi ế t tách ph ầ n ch ấ t l ỏ ng ở trên ta đ ượ c C6H5NH2 HCl + NaOH → NaCl + H2O C6H5NH3Cl + NaOH → C6H5NH2 + NaCl + H2O 0,25 4 1 1đ 1. Số mol NaNO3 = 0,36 mol + số mol H2SO4 = 0,72 mol => số mol H = 1,44 mol 0,25 Ta có các bán phả n ứ ng: - + NO3 + 4H + 3e → NO + 2H2O (1) mol 0,16 ← 0,16 ← 0,16 ← 0,16 + - Số mol NO = 0,16 mol => H và NO3 dư , kim lo ạ i ph ả n ứ ng h ế t. 0,25 - + Số mol NO3 phả n ứ ng = 0,16 mol; s ố mol H phả n ứ ng = 0,64 mol Fe → Fe3+ + 3e(1) Zn → Zn2+ + 2e(2) Gọ i s ố mol Fe là x mol, s ố mol Zn là y mol Theo khố i l ượ ng h ỗ n h ợ p ban đ ầ u ta có ph ươ ng trình 56 x + 65 y = 10,62 (I) Theo đị nh lu ậ t b ả o toàn electron ta có ph ươ ng trình 7