Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn: hóa học –khối 12

Trường THPT Sáng Sơn ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG Môn: Hóa học – khối 12 Năm học: 2009 – 2010 (Thời gian làm bài: 180 phút) Câu 1(1,5 điểm): 1/ Tách riêng các chất ra khỏi hỗn hợp gồm SiO2, Al2O3, CuO, Fe2O3? 2/ Dung dịch A có chứa các ion: Na+, SO42-, NO3- và CO32-. Nhận biết từng ion trong dung dịch? 3/ Nhận biết các dung dịch sau: BaCl2; NH4Cl; K2S; Al2(SO4)3; MgSO4; KCl; ZnCl2. Chỉ dùng thêm dung dịch phenolphtalein Câu 2(1,0 điểm): A có CTPT là C4H11NO2, khi cho A phản ứng với dung dịch NaOH loãng đun nóng nhẹ thấy bay ra khí B làm xanh quì ẩm. Axit hóa dung dịch còn lại sau phản ứng với NaOH bằng H2SO4 loãng rồi chưng cất thu được axit C có MC = 74 đvC. Đun nóng A được D và hơi nước. 1/ Tìm CTCT của A, B, C, D? 2/ Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của loại nhóm định chức trong D và viết phản ứng xảy ra? Câu 3(1,0 điểm): Cho hỗn hợp cân bằng trong bình kín: N2O4⇌ 2 NO2 (1) Thực nghiệm cho biết: ở 35oC M hh = 72,45 g/mol; ở 45oC M hh = 66,80 g/mol a/ Hãy xác định độ phân li α của N2O4 ở mỗi nhiệt độ trên. b/ Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên khi áp suất chung của hệ là 1 atm. Trị số đó có đơn vị không? Giải thích? c/ Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch của (1) là thu nhiệt hay toả nhiệt? Giải thích? Câu 4(1,0 điểm): Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam sunfua của kim loại M có dạng MS trong oxi dư, chất rắn thu được sau phản ứng đem hoà tan vừa đủ trong dung dịch HNO3 37,8% thấy nồng độ % của muối trong dung dịch thu được là 41,72%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoát ra 8,08 gam muối rắn. Lọc tách muối rắn thấy nồng độ % của muối trong dung dịch nước lọc là 34,7%. Tìm công thức của muối rắn biết M có 2 hoá trị là II và III. Câu 5(1,5 điểm): Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí duy nhất hơi nặng hơn không khí, trong dung dịch còn dư một kim loại chưa tan hết, đổ tiếp từ từ dung dịch H2SO4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho đến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu được dd A. Lấy 1/2 dd A, cho dd NaOH cho đến dư vào, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B nặng 15,6g. 1-Tính % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ? 2-Tính nồng độ các ion (trừ ion H+-, OH-) trong dung dịch A? Câu 6(1,5 điểm): Đốt cháy hết 2,54 gam este E ( không chứa chức khác) mạch hở, được tạo ra từ axit đơn chức và rượu, thu được 2,688 lít khí CO2 (đktc) và 1,26gam nước. 0,1 mol E pư vừa đủ với 200 ml NaOH 1,5M tạo ra muối và rượu. Đốt cháy toàn bộ lượng rượu này được 6,72 lít CO2 (đktc). 1/ Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E. 2/ A là axit tạo ra E. Một hỗn hợp X gồm A và 2 đồng phân của nó đều phản ứng được với dung dịch NaOH (vừa đủ), cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn B và hỗn hợp hơi D. D tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư cho 21,6 gam Ag. Nung B với NaOH rắn, dư trong điều kiện không có không khí được hỗn hợp hơi F. Đưa F về nhiệt độ thường thì có 1 chất ngưng tụ G còn lại hỗn hợp khí N. G tác dụng với Na dư sinh ra 1,12 lít khí H2. Hỗn hợp khí N qua Ni nung nóng cho hỗn hợp khí P. Sau phản ứng thể tích hỗn hợp khí giảm 1,12 lít và dP/H2 = 8. Tính khối lượng các chất trong X. Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc. Câu 7(1,5 điểm): Hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O có CTPT trùng với CTĐGN. Đun nóng 7,2 gam A với NaOH vừa đủ thu được dung dịch B gồm 3 chất hữu cơ trong đó có 8,2 gam hai muối natri. Đốt cháy hết 7,2 gam A rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào 300 ml dd Ca(OH)2 0,5M thấy tách ra 5 gam kết tủa và dung dịch sau phản ứng có khối lượng tăng 7,8 gam so với dung dịch ban đầu. 1/ Tìm CTPT và CTCT của A biết A có đp cis-trans? 2/ Tính khối lượng Ag thu được khi cho B phản ứng với AgNO3 dư trong NH3? Câu 8(1,0 điểm): 1/ Nhận biết 3 dung dịch NH4HCO3, NaAlO2, C6H5ONa và 3 chất lỏng C2H5OH, C6H6, C6H5NH2 mà chỉ dùng 1 thuốc thử? 2/ Hai muối natri của cùng một axit làm đổi màu khác nhau đối với giấy quỳ tím, tạo kết tủa trắng với nước vôi trong và tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3 là những muối nào? Viết các phương trình phản ứng để chứng minh. Cho: C = 12; H = 1; O = 16; Fe = 56; Ca = 40; N = 14; Ag = 108; S = 32. Thí sinh không dùng bất cứ tài liệu nào kể cả BTH các nguyên tố hóa học ----------------------HẾT---------------------- ĐÁP ÁN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG MÔN: HÓA HỌC – 12 NỘI DUNG Điểm Câu 1(1,5 điểm): 1/ Tách riêng các chất ra khỏi hỗn hợp gồm SiO2, Al2O3, CuO, Fe2O3? 2/ Dung dịch A có chứa các ion: Na+, SO42-, NO3- và CO32-. Nhận biết từng ion trong dung dịch? 3/ Nhận biết các dung dịch sau: BaCl2; NH4Cl; K2S; Al2(SO4)3; MgSO4; KCl; ZnCl2. Chỉ dùng thêm dung dịch phenolphtalein Giải 1/ Sơ đồ tách: SiO2 Al2O3 CuO Fe2O3 SiO2 AlCl3 CuCl2 FeCl3 NaAlO2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Al2O3 CuO Fe2O3 Cu Fe FeCl2 + HCl + NaOH du + CO2 + CO Cu CuO + HCl ... + Pư xảy ra: Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O AlCl3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O ……. 2/ + Nhúng đũa Pt vào A rồi đốt trên ngọn lửa đèn cồn, nếu màu ngọn lửa từ xanh nhạt chuyển sang vàng thì A có Na+. + Cho BaCl2 dư vào A thu được kết tủa B và dd C.  Cho B pư với HCl dư nếu kết tủa tan một phần và có khí không màu bay ra thì chứng tỏ B có BaSO4 và BaCO3 A có SO42- và CO32-.  Cho đồng thời Cu và H2SO4 loãng vào C nếu thấy khí không màu hóa nâu trong không khí bay ra thì suy ra A có NO3-. 3/ Dùng phenolphtalein thì chỉ có K2S làm PP hóa đỏ, dùng K2S pư với các chất còn lại thì  Al2(SO4)3: vừa có vừa có do 2Al3+ + 3S2- + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S  MgSO4: có và có do Mg2+ + S2- + 2H2O Mg(OH)2 + H2S  ZnCl2: có trắng là ZnS 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25  NH4Cl đun nóng có khí amoniac bay ra: NH4+ + S2- NH3 + HS-. + Dùng NH4Cl để nhận ra Mg(OH)2 vì nó tan trong NH4+ còn Al(OH)3 thì không Mg(OH)2 + 2NH4+ Mg2+ + 2NH3 + 2H2O + Dùng MgSO4 nhận ra BaCl2 vì tạo trắng. + Còn lại là KCl 0,25 Câu 2(1,0 điểm): A có CTPT là C4H11NO2, khi cho A phản ứng với dung dịch NaOH loãng đun nóng nhẹ thấy bay ra khí B làm xanh quì ẩm. Axit hóa dung dịch còn lại sau phản ứng với NaOH bằng H2SO4 loãng rồi chưng cất thu được axit C có MC = 74 đvC. Đun nóng A được D và hơi nước. 1/ Tìm CTCT của A, B, C, D? 2/ Cho biết tính chất hóa học đặc trưng của loại nhóm định chức trong D và viết phản ứng xảy ra? Giải 1/ + A có dạng RCOOH3N-R’ C có dạng RCOOH = 74 C là C2H5COOH  A là C2H5COO-H3N-CH3 B là CH3-NH2. + Do đun nóng A được D và nước nên D là C2H5-CO-NH-CH3. + Pư xảy ra: C2H5COO-H3N-CH3 + NaOH C2H5COONa + CH3NH2 + H2O 2C2H5COONa + H2SO4 2C2H5COOH + Na2SO4. 2/ Do D có nhóm amit trong phân tử nên tính chất đặc trưng của D là pư thủy phân trong môi trường axit hoặc bazơ: C2H5-CO-NH-CH3 + H2O ho + -H Æc OH C2H5COOH + CH3NH2. Sau đó axit hoặc amin sẽ pư với xt. 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 3(1,0 điểm): Cho hỗn hợp cân bằng trong bình kín: N2O4⇌ 2 NO2 (1) Thực nghiệm cho biết: ở 35oC M hh = 72,45 g/mol; ở 45oC M hh = 66,80 g/mol a/ Hãy xác định độ phân li α của N2O4 ở mỗi nhiệt độ trên. b/ Tính hằng số cân bằng Kp của (1) ở mỗi nhiệt độ trên khi áp suất chung của hệ là 1 atm (lấy tới chữ số thứ ba sau dấu phẩy). Trị số đó có đơn vị không? Giải thích? c/ Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch của (1) là thu nhiệt hay toả nhiệt? Giải thích? Giải a/ + Giả sử ban đầu có 1 mol N2O4; gọi α là số mol N2O4 phân li α cũng chính là độ phân li, ta có: N2O4  2NO2. Bđ: 1 0 Phân li: α 2α C bằng: 1- α 2 α  92(1 ) 46.2M 1 2       = 92 1  α = 92 1 M  . Do đó ta có: + Ở 350C: M = 72,45 α = 0,2698 = 26,98% + Ở 450C: M = 66,80 α = 0,3772 = 37,72% 0,25 b/ Kp = 42 2 2 ON NO P P  Kp của (1) có đơn vị của áp suất là atm + Ta có: 2NOP = hh NO n n 2 .P = 2 1   .P và 42ONP = hh ON n n 42 .P = 1 1   .P  KP = 42 2 2 ON NO P P = 2 2 4. .P 1   . Do đó ta có: + Ở 350C: α = 0,2698 KP = 0,324 atm. + Ở 450C: α = 0,3772 KP = 0,664 atm. c/ Theo kết quả trên ta thấy khi tăng nhiệt độ từ 35oC đến 45oC thì α tăng tức là cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận chiều thuận là chiều thu nhiệt chiều nghịch là chiều phản ứng toả nhiệt. 0,25 0,25 0,25 Câu 4(1,0 điểm): Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam sunfua của kim loại M có dạng MS trong oxi dư, chất rắn thu được sau phản ứng đem hoà tan vừa đủ trong dung dịch HNO3 37,8% thấy nồng độ % của muối trong dung dịch thu được là 41,72%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoát ra 8,08 gam muối rắn. Lọc tách muối rắn thấy nồng độ % của muối trong dung dịch nước lọc là 34,7%. Tìm công thức của muối rắn biết M có 2 hoá trị là II và III. Giải + Gọi x là số mol MS, ta có: x(M + 32) = 4,4 (I) 2MS + 3,5O2 M2O3 + 2SO2. Mol: x 0,5x M2O3 + 6HNO3 2M(NO3)3 + 3H2O Mol: 0,5x 3x x  Khối lượng HNO3 = 189x khối lượng dd HNO3 = 500x  C% của M(NO3)3 = x(M 186)500x 0,5x(2M 48)    = M 186 M 524   = 0,4172 (II) + Từ (I, II) ta có: M = 56 = Fe và x = 0,05 mol. + Dung dịch sau pư có KL = 29 gam chứa 0,05 mol Fe(NO3)3. Theo qui luật chung thì khi làm lạnh muối bị tách ra là muối ngậm nước đó là: Fe(NO3)3.nH2O + Số mol muối Fe(NO3)3 còn lại là: 0,05 - 8,08242 18n + Khối lượng dd sau khi tách muối là: 29 – 8,08 = 20,92 gam C% của muối còn lại = 8,08242.(0,05 ) 242 18n 20,92   = 0,347 n = 9  công thức của muối cần tìm là: Fe(NO3)3.9H2O 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 5(2 điểm): Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí duy nhất hơi nặng hơn không khí, trong dung dịch còn dư một kim loại chưa tan hết, đổ tiếp từ từ dung dịch H2SO4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho dến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu được dd A. Lấy 1/2 dd A, cho dd NaOH cho đến dư vào, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B nặng 15,6g. 1-Tính % số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp. 2-Tính nồng độ các ion (trừ ion H+-, OH-) trong dung dịch A. Giải Gọi x, y, z là số mol Mg, Fe, Cu trong hỗn hợp, ta có : 24x + 56y + 64z = 23,52 (a) + Pư xảy ra: 3Mg + 8H+ + 2NO3- 3Mg2+ + 2NO + H2O (1) Fe + 4H+ + NO3- Fe3+ + NO + 4H2O (2) 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + H2O (3) + Vì Cu dư nên Fe3+ sinh ra ở (2) bị pư hết theo phương trình: 2Fe3+ + Cu Cu2+ + 2Fe3+ (4) Phương trình phản ứng hoà tan Cu dư: 3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2+ + 2NO + H2O (5) + Nhận thấy sau pư (5) thì Mg, Fe, Cu đều hết và đều cho 2e  số mol e cho là: 2x + 2y + 2z (*) + Theo các pư trên thì: số mol NO = 1 4 số mol H+ = 1 4 (0,2.3,4 + 0,044.5.2) = 0,28 mol số mol e nhận là: 0,28.3 = 0,84 (**) + Từ (* và **) ta có: x + y + z = 0,42 (b) + Từ khối lượng các oxit MgO; Fe2O3; CuO, có phương trình: 2 x .40 + 4 y .160 + 2 z . 80 = 15,6 (c) Từ (a), (b), (c) x = 0,06 mol; y = 0,12 mol; z = 0,24 mol. % khối lượng:  Mg = 6,12 ;  Fe = 28,57 ;  Cu = 65,31 2/ Tính nồng độ các ion trong dd A (trừ H+, OH-) Mg2+ = 0,244 0,06 = 0,246 M Cu2+ = 0,984 M ; Fe2+ = 0,492 M ; SO42- = 0,9 M ; NO3- = 1,64 M 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 6(2 điểm): Đốt cháy hết 2,54 gam este E ( không chứa chức khác) mạch hở, được tạo ra từ axit đơn chức và rượu, thu được 2,688 lít khí CO2 (đktc) và 1,26gam nước. 0,1 mol E pư vừa đủ với 200 ml NaOH 1,5M tạo ra muối và rượu. Đốt cháy toàn bộ lượng rượu này được 6,72 lít CO2 (đktc). 1/ Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E. 2/ A là axit tạo ra E. Một hỗn hợp X gồm A và 2 đồng phân của nó đều phản ứng được với dung dịch NaOH (vừa đủ), cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn B và hỗn hợp hơi D. D tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư cho 21,6 gam Ag. Nung B với NaOH rắn, dư trong điều kiện không có không khí được hỗn hợp hơi F. Đưa F về nhiệt độ thường thì có 1 chất ngưng tụ G còn lại hỗn hợp khí N. G tác dụng với Na dư sinh ra 1,12 lít khí H2. Hỗn hợp khí N qua Ni nung nóng cho hỗn hợp khí P. Sau phản ứng thể tích hỗn hợp khí giảm 1,12 lít và dP/H2 = 8. Tính khối lượng các chất trong X. Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các thể tích khí đo ở đktc. Giải 1/ + Khi đốt cháy E ta tìm được: C = 0,12 mol; H = 0,14 mol và O = 0,06 mol E có dạng: (C6H7O3)n. 0,25 + Vì 0,1 mol E pư được với 0,3 mol NaOH E là este 3 chức n = 2 E là C12H14O6. + Vì axit tạo thành E là đơn chức nên ancol tương ứng 3 chức số mol ancol sinh ra khi E + NaOH là 0,1 mol. Dựa vào pư cháy ancol đó là C3H5(OH)3 E có dạng C3H5(OO-CH=CH2)3 = glixerol triacrylat. 2/ + A là CH2=CH-COOH 2 đp pư được với NaOH là HCOOCH=CH2 và este vòng (CH2)2COO hay viết khai triển như sau: CH2 CH2 O C = O + Gọi số mol CH2=CH-COOH; HCOO-CH=CH2; (CH2)2COO lần lượt là x, y, z ta có: CH2=CH-COOH + NaOH CH2=CH-COONa + H2O Mol: x x HCOO-CH=CH2 + NaOH HCOONa + CH3-CHO Mol: y y y (CH2)2COO + NaOH HO-CH2-CH2-COONa mol: z z  B có 3 muối là CH2=CH-COONa; HCOONa; HO-CH2-CH2-COONa; D có CH3CHO và nước + Khi D pư với AgNO3/NH3: CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O CH3COONH4 + 2NH4NO3 + 2Ag Mol: y 2y  2y = 21,6/108 y = 0,1 mol + Khi nung B với NaOH: CH2=CH-COONa + NaOH C2H4 + Na2CO3 Mol: x x HCOONa + NaOH H2 + Na2CO3. Mol: 0,1 0,1 HO-CH2-CH2-COONa + NaOH C2H5OH + Na2CO3. Mol: z z  G là C2H5OH = z mol và N có x mol etilen và 0,1 mol hiđro. + Khi pư với Na z = 0,1 mol + Khi N qua Ni nung nóng thì: C2H4 + H2 C2H6. Vì P có tỉ khối so với hiđro là 8 nên hiđro dư  x = 0,05 mol. + Vậy khối lượng từng chất trong X là: CH2=CH-COOH = 7,2 gam; HCOO-CH=CH2 = 3,6 gam và (CH2)2COO = 7,2 gam. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 7(1,5 điểm): Hợp chất hữu cơ A chứa C, H, O có CTPT trùng với CTĐGN. Đun nóng 7,2 gam A với NaOH vừa đủ thu được dung dịch B gồm 3 chất hữu cơ trong đó có 8,2 gam hai muối natri. Đốt cháy hết 7,2 gam A rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy vào 300 ml dd Ca(OH)2 0,5M thấy tách ra 5 gam kết tủa và dung dịch sau phản ứng có khối lượng tăng 7,8 gam so với dung dịch ban đầu. 1/ Tìm CTPT và CTCT của A biết A có đp cis-trans? 2/ Tính khối lượng Ag thu được khi cho B phản ứng với AgNO3 dư trong NH3? Giải 1/ Khi đốt cháy A có 2TH xảy ra:  TH1: CO2 = CaCO3 = 0,05 mol 0,05.44 + 18.nH2O – 5 = 7,8 nH2O = 0,589 mol. Ta thấy số mol H2O > CO2 A no, mạch hở không thỏa mãn vì A pư được với NaOH.  TH2: CO2 = 0,25 mol 0,25.44 + 18.nH2O – 5 = 7,8 nH2O = 0,1 mol.  nC:nH:nO = 5:4:5 A là C5H4O5. + CTCT của A: HCOO-CH=CH-OOC-CH=O. Thật vậy: HCOO-CH=CH-OOC-CH=O + 2NaOH HCOONa + O=HC-CH2-OH + NaOOC-CHO Mol: 0,05 0,05 0,05 0,05 2/ Khi B pư với AgNO3/NH3 thì cả 3 chất đều pư nên ta có: 2HCOONa + 2AgNO3 + 4NH3 + 2H2O Na2CO3 + (NH4)2CO3 + 2NH4NO3 + 2Ag Mol: 0,05 0,1 HO-CH2-CH=O + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O HO-CH2-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3 Mol: 0,05 0,1 NaOOC- CH=O + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O NaOOC-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3 Mol: 0,05 0,1  khối lượng Ag = 32,4 gam. 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 8(1,0 điểm): 1/ Nhận biết 3 dung dịch NH4HCO3, NaAlO2, C6H5ONa và 3 chất lỏng C2H5OH, C6H6, C6H5NH2 mà chỉ dùng 1 thuốc thử? 2/ Hai muối natri của cùng một axit làm đổi màu khác nhau đối với giấy quỳ tím, tạo kết tủa trắng với nước vôi trong và tạo kết tủa vàng với dung dịch AgNO3 là những muối nào? Viết các phương trình phản ứng để chứng minh. 1/ Dùng dung dịch HCl dư:  NH4HCO3: có khí bay ra  NaAlO2: có kết tủa rồi tan ra  C6H5ONa: vẩn đục  C2H5OH: tạo dd đồng nhất  C6H6: phân lớp  C6H5NH2: phân lớp sau đó dần dần đồng nhất vì pư với HCl xảy ra chậm + Pư xảy ra:…………… 2/ NaH2PO4 và Na3PO4 tương ứng làm quì tím hóa đỏ và xanh. Tạo kết tủa vàng với AgNO3 đó là Ag3PO4. Na3PO4 + 3AgNO3 3NaNO3 + Ag3PO4 NaH2PO4 + 3AgNO3 NaNO3 + Ag3PO4 + 2HNO3. 0,25 0,25 0,25 0,25 ---------------------HẾT---------------------