Đề thi học sinh giỏi lớp 12 THPT năm học 2010-2011 - Môn thi: Hoá học

SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT THÁI BÌNH Năm học 2010-2011 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: HOÁ HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (4 điểm) 1) Hãy nhận biết các dung dịch sau: Glucozơ, etanal, axit propionic, axit acrylic và propanol-2. 2) Hãy xác định công thức cấu tạo của A, A1, A2, A3, A4, A5 và viết phương trình phản ứng trong sơ đồ biến hóa sau: (3) (4) A C6H10O4 (A2) (2) CH3CHO 1 (1) CH A 4 (5) (6) (7) A 3 A4 C6H10O4 (A5) Biết rằng các chất A, A1, A2, A3, A4, A5 là các hợp chất hữu cơ khác nhau. Câu II (4 điểm ) 1) Từ xenlulôzơ và các chất vô cơ, điều kiện cần thiết hãy điều chế : a) axit sucxinic (HOOC-CH2-CH2-COOH). b) Các este có công thức phân tử: C4H8O2 mà có khả năng phản ứng tráng gương. 2) Hãy sắp xếp các chất sau theo thứ tự tính bazơ tăng dần: anilin; p-etylanilin; đimetylamin; metylamin và p-nitroanilin. Giải thích ? Câu III ( 4 điểm) 1) Cho hợp chất hữu cơ A có công thức phân tử C9H10O2. Biết 1 mol A tác dụng vừa đủ với 2 mol NaOH thu được chất B và D. Nung B với vôi tôi, xút tạo ra CH4. Sục CO2 vào dung dịch của D thu được chất E. Biết E tác dụng với dd Br2 với tỉ lệ mol là số mol(Br2): số mol(A)= 3: 1. Hãy xác định công thức cấu tạo của A. 2) Hãy sắp xếp theo trật tự độ pH tăng dần của các dung dịch có cùng nồng độ mol/l sau đây: dd KOH; dd CH3COONa; dd Ba(OH)2. Giải thích? Câu IV (4 điểm) 1) Cho 1,434 gam hỗn hợp A gồm kim loại M và oxit của nó vào nước dư thu được 2 lít dung dịch X có pH =12. Biết M là nguyên tố thuộc phân nhóm chính nhóm II. Hãy xác định kim loại M. 2) Cho a gam hỗn hợp B gồm CuO; Fe2O3; FeO. Biết các oxit đều có số mol bằng nhau. Nung B với hiđrô, sau một thời gian thu được 5,68 gam hỗn hợp D (gồm 2 kim loại và 4 oxit). Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp D vào dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 0,672 lít (đktc) khí NO duy nhất. Biết sau phản ứng không tạo ra muối NH4NO3. Tìm a và tính thành phần phần trăm khối lượng của các oxit trong hỗn hợp B. Câu V (4 điểm) 1) Đốt cháy hoàn toàn 2,92 gam hợp chất hữu cơ A (C, H, O, N) thu được 0,448 lít khí N2 (đktc); 4,4 gam CO2 và 1,8 gam H2O. a) Xác định công thức phân tử của A biết khối lượng phân tử của A là 146 đvC. b) Thủy phân A bằng dung dịch axit loãng thu được hai -aminoaxit Z và T. Hãy xác định công thức cấu tạo của A. 2) Cho hỗn hợp B gồm 2 axit hữu cơ X, Y no, mạch hở, có cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử. Cho 4,3 gam hỗn hợp B tác dụng vừa đủ với 0,35 lít dung dịch Ba(OH)2 0,1M. Đốt cháy hoàn toàn 8,6 gam hỗn hợp B thì thu được 6,72 lít CO2 (đktc). Hãy xác định công thức cấu tạo của X, Y và tính thành phần phần trăm khối lượng của X, Y trong hỗn hợp B. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Biết : C: 12; O: 16; N: 14; Be: 9; Mg; 24; Ca: 40; Sr: 88; Ba: 137; Al: 27; Fe: 56; Cu: 64 ( Thí sinh được sử dụng Bảng HTTH, tính tan, máy tính bỏ túi ) Họ và tên thí sinh………………………………………Số báo danh ……………………………… ……………………………………………… HẾT ………………………………………………. Sở giáo dục-đào tạo TT Huế. Trường THPT Quốc Học ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI KHỐI PHỔ THÔNG MÔN HÓA HỌC- THỜI GIAN 180 PHÚT Năm học : 2010-2011 CÂU I: Hãy hoàn thành và cân bằng các phương trình phản ứng cho dưới đây theo phương pháp thăng bằng electron: 2- 1) C2H2 + KMnO4 + H2O  MnO2 + C2O4 + ... 2) Na2S2O3 + HCl  SO2 + ... 3) -OH + HNO3  CH2=CH-COOH + NO + H2O 4) MxOy + CaHbOc  COk + MpOq + H2O (M là một kim loại nào đó có trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học). CÂU II: Cho hỗn hợp muối khan (A) vào nước thu được dung dịch (B), có chứa các ion sau: Ca2+ (0,4 + - - - mol); Na (0,9 mol); NO3 (0,1 mol); Cl (x mol); HCO3 (y mol). Cô cạn dung dịch B thu được 95,3 gam hỗn hợp muối khan (C). Hãy: 1. Tính thành phần % khối lượng các muối có thể có trong hỗn hợp muồi khan (C) ? 2. Hỗn hợp muối khan (A) có thể có những muối nào ? Xác định thành phần % khối lượng mỗi muối có thể có trong hỗn hợp (A) ? CÂU III: Từ than đá, đá vôi, nước, các hóa chất và điều kiện cần thiết khác coi như có đủ, hãy điều chế: 1/ Cao su buna - S 2/ Cao su buna 3/ Poli Vinylic 4/ m - amino phenol CÂU IV: 0 Hợp chất C6H14O khi đun nóng với H2SO4 đặc ở 170 c tạo ra chất A có khả năng làm mất màu dung dịch KMnO4 và dung dịch nước Brom. Khi đun nóng A trong dung dịch hỗn hợp gồm K2Cr2O7 và H2SO4 đặc thu được axeton và axit propionic. Mặt khác khi cho A hợp nước trong sự có mặt của H2SO4 thì được đúng chất C6H14O ban đầu. Xác định công thức cấu tạo các chất, tên gọi của C6H14O và viết các phương trình phản ứng. CÂU V: 1/ Xác định nồng độ ion hidro và giá trị pH của dung dịch tạo thành khi cho 0,82g CH3COONa vào một lít dung dịch CH3COOH 0,1M. 2/ Phải thêm bao nhiêu gam NaOH rắn vào dung dịch này để làm tăng pH lên một đơn vị ? 1 3/ So với nồng độ của phân tử CH3COOH trong dung dịch CH3COOH 1M thì nồng độ phân tử CH3COOH trong các dung dịch thứ nhất và thứ hai đã thay đổi theo những tỉ số nào ? (Có thể tính gần -5 đúng). Biết KCH3COOH = 1,8.10 và thể tích của các dung dịch không thay đổi khi thêm các chất rắn vào dung dịch ban đầu. CÂU VI: Hợp chất M được tạo thành từ cation X+ và anion Y2- . Mỗi ion đều chứa 5 nguyên tử của hai nguyên tố. Tổng số proton trong X+là 11, còn tổng số electron trong Y2- là 50. Tìm công thức phân tử và công thức electron của M, biết hai nguyên tố trong Y2- ở trong cùng một phân nhóm của bảng hoàn các nguyên tố hóa học. Cho: Na = 23; H = 1; C = 12; O = 16; Cl = 35,5; Ca = 40; N = 14; Học sinh được sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. 2 ĐÁP ÁN Thang điểm: 20 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THI TUYỂN CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 TRƯỜNG THPT QUỐC HỌC NĂM HỌC 2008 - 2009 - - - - - - - - - MÔN THI: HÓA HỌC CÂU I: 2đ -2 +7 +4 +3 2- 1) C2 H2 + KMn O4 + H2O  Mn O2 + C O4 -2 +6 3. C2  C2 +8e 8. Mn+7 +3e  Mn+4 -2 +7 +6 +4 3C2 + 8Mn  3 C2 + 8 Mn -2 +7 +4 +3 3C2 H2 + 8KMn O4 + H2O  8Mn O2 + 3C2 O4K2 + 2KOH + 2H2O (1) +2 +4 0 2) Na2S2 O3 + HCl  S O2 + S + NaCl + H2O S+2  S+4 + 2e S+2 +2e  S0 2 S+2  S0 + S+4 +2 +4 0 Na2S2 O3 + 2HCl  S O2 + S + 2NaCl + H2O (2) +5 +2 3) C6H11-OH + HN O3  CH2=CH-COOH + N O + H2O 10. N+5 +3e  N+2 -10 0 3. (C6)  2.(3C) + 10e +5 -10 +2 0 10N + 3(C6)  10 N + 6.(3C) +5 +2 3 -OH + 10HN O3  6CH2=CH-COOH + 10N O + 11H2O (3) +  + + 4) Mx Oy + Ca HbOc  C Ok + Mp Oq + H2O m. pxM+ + ne  pxM+  + n. aC  nC + me mpx M+ + na C = m pxM+ + na C+ +  + + mpMx Oy + nCa HbOc = naC Ok + mxMp Oq + nb/2H2O (4) Tìm (, (, (, (, n và m = ?  = 2y/x ;  = 2q/p ;  = (2c - b)/a ; n = px(-) ; m = a(-) ; Thay các giá trị tìm được vào phương trình (4), ta được các hệ số cân bằng như trên. Mỗi pt phản ứng cho 0,5đ. Tổng điểm là 0,5đ.4 = 2đ. CÂU II: 4,0đ Nung nóng dung dịch: 0,25.2 = 0,5đ - 2- 2HCO3 = CO3 + CO2  + H2O 2- 2+ CO3 + Ca = CaCO3 3 Ta có: 0,4(+2) + 0,9(+1) + 0,1(-1) + x(-1) + y(-1) = 0 (1) 0,4.40 + 0,9.23 + 0,1.62 + 35,5.x + 60y/2 = 95,3 (2) Giải hệ phương trình, được nghiệm: x = 0,8 mol ; y = 0,8 mol. 0,5đ Trong hỗn hợp muối C chỉ có: CaCO3 (0,4 mol); NaCl (0,8 mol); NaNO3 (0,1 mol) 0,5 a) Thành phần phần trăm khối lượng các chất trong C là 0,5đ % CaCO3 = 0,4.100.100/95,3 = 42,0% % NaCl = 0,8.(23+ 35,5).100/95,3 = 49,1 % % NaNO3 = 0,1.(23+ 62) .100/95,3 = 7,08 % b) Trong hỗn hợp muối A có thể có các muối: CaCl2 , Ca(NO3)2 , NaHCO3 , NaNO3 , NaCl . 0,5đ Nếu: CaCl2 , Ca(NO3)2 , NaHCO3 , NaNO3 , NaCl 0,4 mol 0 mol 0,8 mol 0,1 mol 0 mol 44,4g 0,0g 67,2g 8,5g 0,0g. Tổng bằng 120,1 (0,5đ) % 36,97 0,0 55,95 7,08 0,0 Nếu: CaCl2 , Ca(NO3)2 , NaHCO3 , NaNO3 , NaCl. Không có muối Ca(HCO3)2 0,35 mol 0,05 mol 0,8 mol 0,0 mol 0,1 mol 0,5đ 38,85g 8,2g 67,2g 0,0g 5,858. Tổng bằng 95,3 % 6,83 32,35 55,95 0,0 4,87 Phần trăm khối lượng các chất có thể có trong hỗn hợp A biến đổi trong khoảng sau: % CaCl2 : 32,35 ( 36,97; % Ca(NO3)2 : 6,83 ( 0,0 ; 0,5đ %NaHCO3 = 55,95; % NaCl: 4,87  7,08 CÂU III: 5đ 1/ Cao su buna - S 1,5đ 9000 C CaCO3  CaO + CO2 30000 C CaO + 3C  CaC2 + CO CaC2 + 2H2O  Ca(OH)2 + C2H2 Điều chế Stiren: 6000 C ,muäüiC 3C2H2  C6H6 t 0 ,xt C2H2 + HCl  CH2=CH-Cl AlCl3,t 0 C6H6 + CH2=CH-Cl  CH2=CH-C6H5 + HCl t 0 ,xt n CH2=CH-C6H5 + n CH2=CH-CH=CH2  (-CH2-CH=CH-CH2-CH2(C6H5)-CH2-)n 2/ Cao su buna 0,75đ 4 t 0 , xt 2 C2H2  CH2=CH-CCH2 t 0 ,Pd / PbCO3 CH2=CH-CCH2 + H2  CH2=CH-CH=CH2 t 0 , xt n CH2=CH-CH=CH2  (-CH2-CH=CH-CH2-)n 3/ Poli Vinylic 1,25đ t 0 ,xt C2H2 + H2O  CH3CHO t 0 ,xt CH3CHO + O2  CH3COOH t 0 ,xt CH3COOH + C2H2  CH2=CH-O-CO-CH3 t 0 , xt n CH2=CH-O-CO-CH3  (-CH2-CH(OOCCH3)-)n t 0 ,xt (-CH2-CH(OOCCH3)-)n + nNaOH  (-CH2-CH(OH)-)n + nCH3COONa 4/ m - amino phenol 1,5đ H 2SO4 C6H6 + HNO3  C6H5-NO2 + H2O C6H5-NO2 + Cl2  m-C6H4(NO2)Cl + HCl 0 P,t m-C6H4(NO2)Cl + NaOH  m-C6H4(NO2)ONa + NaCl m-C6H4(NO2)ONa + H2SO4  m-C6H4(NO2)OH + NaHSO4 Fe  HCl m-C6H4(NO2)OH +[H]  m- C6H4(OH)(NH2) + 2H2O Các chất có thể điều chế bằng phương pháp khác, cho kết quả đúng thì đạt điểm tối đa của phần đã cho. CÂU IV: 3đ Hợp chất C6H14O là hợp chất no không đóng vòng, thỏa mãn đk của bài ra, nó là rượu no. Hợp chất A là anken. Khi đun A trong hỗn hợp K2Cr2O7 + H2SO4 tạo thành CH3COCH3 và C3H5COOH, suy ra an ken là (CH3)2C=CH2CH2CH3, từ đây suy ra rượu là (CH3)2COH-CH2CH2CH3 (2-metyl-pentanol - 2). 1,5đ Các phương trình phản ứng: 0,5đ.3 = 1,5đ H 2SO4,t0 (CH3)2COH-CH2CH2CH3  (CH3)2C=CHCH2CH3 + H2O H 2SO4 (CH3)2C=CHCH2CH3 + H2O  (CH3)2COH-CH2CH2CH3 3(CH3)2CH=CH2CH2CH3 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4  3(CH3)2CO + 3C2H5COOH + 4Cr 2(SO4)3 + 4K2SO4 + 19H2O CÂU V: 3đ 1/ C = 0,82/82 = 10-2M. CH 3 COONa Trong dung dịch có các quá trình: - + CH3COONa  CH3COO + Na Cm Cm 5 - + CH3COOH  CH3COO + H Lúc cân bằng Ca - x Cm + x x Ka = x(C m + x)x/ (Ca - x) = 1,8.10-5. Giải gần đúng, ví Ka << 1 ( x <<Cm , Ca -5 + -5 -4  Ka  x.Cm/Ca  1,8.10  x = Ka.Ca/Cm = [H ] = 1,8.10 .0,1/0,01 = 1,8.10 M ( pH = - log 1,8.10-4 = 3,7447. 1đ 2/ Khi pha thêm NaOH vào, có phản ứng: NaOH + CH3COOH = CH3COONa + H2O Cb = Ca , PU ; C’m = Cm + Cb; C’a = Ca - Cb Để tăng pH lên 1 đơn vị, tức là pH = 4,7447. Ta có x’ = [H+]’ = Ka.C’a/C’m = 1,8.10-5 -5 -5  (Ca - Cb)/(Cm + Cb) = 1,8.10 /1,8.10 = 1  Cb = (Ca - Cm)/2 = (0.1- 0,01)/2 = 0,045M. Lượng NaOH thêm vào dung dịch là 0,045.40 = 1,8 gam. 1đ 3/ So với dung dịch CH3COOH 1M thì dung dịch thứ nhất và thứ hai đã thay đổi theo những tỉ số nào? Giả thiết cho: Ca = 1M; Ca1 = 0,1M; và theo tính toán Ca2 = 0,055M. Tỉ lệ: Ca1/Ca = 0,1/1 = 0,1;Ca2/Ca = 0,055/1 = 0,055 ( Ca1/Ca2 = 0,1/0,055 = 1,818 (1đ) CÂU VI: 3đ Đặt X+ là AxBy, có x + y = 5 (1) Số proton trung bình là 11/5 = 2,2. Do đó phải có một nguyên tố có Z < 2,2 ( Nguyên tố duy nhất là Hidro (Z = 1) 0,5đ Ta có 1x + ZB.. y = 11 (2) Từ (1) và (2), rút ra y(ZB - 1) = 6. Có nghiệm duy nhất với y = 1; ZB = 7 (N) 0,5đ Công thức của X+ là NH4+. 2- 2- Đặt Y là La Qb , có a + b = 5 (1) Số proton trung bình bằng (50 - 2)/5 = 9,6. Do đó có một nguyên tố có Z < 9,6 thuộc chu kỳ II ( nguyên tố còn lại thuộc chu kỳ III. Ta thấy chỉ có O và S là thõa mãn điều kiện của bài ra. Y2- là 2- SO4 . + 2- Công thức của M là [NH4] [SO4] 1đ.2 = 2đ H O Công thức electron của M là [H:N:H]+ 2[:O:S:O:]2- H O 6