Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 (Có đáp án) sách Cánh diều

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11 (Có đáp án) sách Cánh diều

1. UBND TỈNH QUẢNG TRỊ KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 11 THPT SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Năm học: 2012 – 2013 Khóa thi ngày: 11/4/2013 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn thi: HÓA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1. (3,5 điểm) 1. Viết phương trình phản ứng xảy ra dạng ion rút gọn trong các trường hợp sau: a) Phản ứng chứng minh tính axit của axit hipoclorơ yếu hơn axit cacbonic. b) NaH2PO3 tác dụng với dung dịch NaOH dư. c) AgNO3 tác dụng với dung dịch NH3 dư. d) Sục khí NO2 vào dung dịch Ca(OH)2. 2. Ion nào trong các ion sau đây có bán kính nhỏ nhất? Giải thích. Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+. 3+ 3. Dung dịch NH3 có thể làm kết tủa hoàn toàn ion Al trong dung dịch nước ở dạng hiđroxit, nhưng chỉ làm kết tủa được một phần ion Mg 2+ trong dung dịch nước ở dạng hiđroxit. Hãy làm sáng tỏ điều nói trên bằng các phép tính cụ thể. 5 33 12 Cho: Kb của NH3 là 1,8.10 , tích số tan: Al(OH)3 là 5.10 , Mg(OH)2 là 4.10 . 4. Sắt monoxit (FeO) có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện kiểu NaCl với thông số 3 23 mạng a = 0,432 nm. Hãy tính khối lượng riêng (gam/cm ) của tinh thể FeO đó. Cho NA=6,022.10 . Câu 2. (4,5điểm) 1. Hòa tan MX2 có sẵn trong tự nhiên bằng dung dịch HNO 3 dư, thu được dung dịch Y và khí NO2. Đem dung dịch Y tác dụng với BaCl2 tạo kết tủa trắng không tan trong HNO3, dung dịch Y tác dụng với NH 3 dư cho kết tủa màu nâu đỏ. Xác định công thức phân tử của MX 2 và viết phương trình ion rút gọn trong các thí nghiệm trên. 2. Cho các chất sau tan vào nước tạo thành các dung dịch riêng biệt: a) Na2CO3. b) KNO3. c) (NH4)2SO4. d) KHSO4. e) AlCl3 Giải thích tính axit, bazơ của các dung dịch trên. 3. Cho 5,8 gam FeCO3 tác dụng với dung dịch HNO3 vừa đủ, thu được dung dịch A và hỗn hợp B gồm CO2 và NO. Cho dung dịch HCl dư vào dung dịch A được dung dịch C. Dung dịch C hoà tan tối đa m gam Cu tạo ra sản phẩm khử NO duy nhất. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dạng ion rút gọn và tính giá trị m. 4. Hòa tan hoàn toàn 0,775 gam đơn chất R trong dung dịch HNO3 đặc được một hỗn hợp gồm hai khí (tồn tại trong điều kiện thích hợp) nặng 5,75 gam, có tỷ khối hơi so với hiđro là 115/3 và một dung dịch gồm 2 axit có oxi với hàm lượng oxi lớn nhất. Xác định đơn chất R. Câu 3. (4,0 điểm) 1. Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550 ml dung dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Viết các phương trình phản ứng dạng ion rút gọn và tính giá trị m. 2. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Fe và Mg bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl 20%, thu được dung dịch Y. Nồng độ của FeCl2 trong dung dịch Y là 15,76%. Tính nồng độ phần trăm của MgCl2 trong dung dịch Y. 3. Hoà tan hoàn toàn a gam Cu trong 600 ml dung dịch HNO 3 1M, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch A. Trung hoà A bằng dung dịch KOH vừa đủ, rồi cô cạn thì thu được chất rắn khan B (b gam). Nung nóng B đến khối lượng không đổi thu được khí C và 29 gam chất rắn D. Cho C hấp thụ hết vào nước thu được 3,0 lít dung dịch E. a) Viết các phương trình phản ứng, tính giá trị a, b và pH của dung dịch E. b) Sục khí NH3 vào dung dịch A thấy tạo thành 9,8 gam kết tủa. Tính số mol NH3 đã dùng. Cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Câu 4. (3,25 điểm) 1. Viết các phương trình phản ứng điều chế glixerol từ butan. Cho chất vô cơ và điều kiện phản ứng có đủ. 2. Hãy nhận biết các chất khí sau chứa trong một bình kín bằng phương pháp hóa học: xiclopropan, propan, propilen, sunfurơ. 1/6
2. 0 3. Đun nóng C 6H13OH với H 2SO4 đặc ở 170 C thu được 2 anken có công thức phân tử C6H12. Cho từng anken tác dụng với H2, xúc tác Ni, đun nóng đều thu được 2- metylpentan. Xác định công thức cấu tạo, gọi tên ancol, viết các phương trình phản ứng xảy ra và trình bày cơ chế phản ứng tách trên. Câu 5. (4,75 điểm) 1. Chia 90,6 gam hỗn hợp M gồm CH 3OH, CnH2n+1OH và CnH2n-1OH thành 3 phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng hết với một lượng dư CH 3COOH, xúc tác H2SO4 đậm đặc, đun nóng thì thu được 51,2 gam hỗn hợp 3 este. Đốt cháy hết phần 2 thì thu được 1,55 mol CO2. Phần 3 cho tác dụng với nước Br2 dư, phản ứng hoàn toàn thì thấy có 40 gam Br2 tham gia phản ứng. Xác định công thức phân tử và tính số mol mỗi ancol trong 90,6 gam hỗn hợp M. 2. Phân tích 1 tecpen A thu được kết quả sau: cacbon chiếm 88,235% về khối lượng, khối lượng phân tử của A là 136 đvC. A có khả năng làm mất màu dung dịch Br 2, tác dụng với Br 2 theo tỉ lệ mol 1:2, không tác dụng với AgNO3/NH3. Ozon phân hoàn toàn A tạo ra 2 sản phẩm hữu cơ: anđehitfomic và 3-axetyl-6-on heptanal. Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A. 3. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp 2 ankin đồng đẳng X (có thể tích là 2,24 lít ở 00C và 1 atm) và Y, rồi cho toàn bộ CO2 hấp thụ hoàn toàn bằng dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được 133,96 gam kết tủa. Biết số mol và số nguyên tử cacbon của X bé hơn Y và hỗn hợp X, Y tác dụng với + Cu /NH3 dư tạo thành 13,68 gam kết tủa màu đỏ, X và Y phản ứng với khả năng như nhau. + Xác định X, Y và tính hiệu suất phản ứng với Cu /NH3, biết hiệu suất phản ứng lớn hơn 70%. Cho: H=1, C=12, N=14, O=16, Mg=24, Al=27, P=31, S=32, Cl=35,5; K=39, Fe=56; Cu=64, Br=80, Ag=108, Ba=137. Thí sinh không được dùng bảng HTTH các nguyên tố hóa học và tính tan. Hết 2/6
3. UBND TỈNH QUẢNG TRỊ HƯỚNG DẪN CHẤM SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 11 THPT Năm học: 2012 – 2013 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Khóa thi ngày: 11/4/2013 Môn thi: HÓA HỌC Câu Ý Nội dung Điểm Câu 1 3,5 điểm 1 Phương trình phản ứng xảy ra dạng ion rút gọn: 1,0 - - ClO + CO2 + H2O HClO + HCO3 - - 2- H2PO3 + OH HPO3 + H2O + + Ag + 2NH3 Ag[(NH3)2] - - - 2NO2 + 2OH NO2 + NO3 + H2O 2 Bán kính: Li+ Z(Li+) Be2+ 7. + - + - b) KNO3 K + NO3 . K , NO3 trung tính. Do đó dung dịch có pH=7. + 2- + + c) (NH4)2SO4 2NH4 + SO4 . NH4 + HOH € NH3 + H3O Kết quả dung dịch có pH<7. + - - + 2- 2 d) KHSO4 K + HSO4 . HSO4 H + SO4 (Ka=10 ) - + 2- (Hay HSO4 + H2O H3O + SO4 ). Vậy dung dịch có pH<7. 3+ - 3+ + + e) AlCl3 Al + 3Cl . Al + HOH € Al(OH)2 + H Vậy dung dịch có pH<7. + - 3+ 3 3FeCO3+10H +NO3 3Fe +NO+3CO2+5H2O 1,0 Ta có: n 3 nFeCO 0,05mol;n 3n 3 0,15mol Fe 3 NO3 Fe + - 2+ 3Cu + 8H + 2NO3 3Cu + 2NO + 4H2O 0,15.3 mol  0,15 mol 2 Cu + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ 0,15.3 0,025  0,05 Vậy m = 64 ( +0,025) = 16gam 2 3/6
4. 4 R tác dụng với HNO3 tạo ra 1 axit mới R là phi kim 0,75 5 Vì phi kim tạo ra axit mới 2 khí trong X là của sản phẩm khử của N M 2khí = 38,3.2 = 76,6; Khí có M 76,6 là N2O4. 46x 92y x 15,4 Gọi x, y là số mol của NO2 và N2O4: 76,6 x y y 30,6 46x 92y 5,75 x 0,025 Ta co ùheä: x : y 15,4 :30,6 y 0,05 Gọi số mol R là a mol 0,5 5 4 n+ R – ne R N + 1e N (trong NO2) a na 0,025 0,025 5 4 2 N + 2e 2 N (N2O4) 0,1 0,05 Theo định luật bảo toàn e ta có: na = 0,125 a = 0,125/n R.a = 0,775 R = 6,2.n; 1 n R là phốt pho (P) Câu 3 4,0 điểm 1 Ta có: nAl = 2,7:27=0,1(mol), nFe= 5,6 : 56= 0,1(mol), nAgNO3= 0,55 1,0 Do tính khử của Fe2+ < Fe < Al, nên phản ứng theo thứ tự: Al + 3Ag+ Al3+ + 3Ag 0,1 0,3 0,3 Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag 0,1 0,2 0,1 0,2 Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag 0,1(dư) 0,05 0,05 0,05 m=mAg= (0,3+0,2+0,05) x 108= 59,4 gam 2 Gọi x và y lần lượt là số mol của Fe và Mg trong 1 mol hỗn hợp 1,0 Phản ứng: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (1) Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (2) Theo (1,2): n(HCl)=2 mol và n(H2)=1mol Suy ra: m(dung dịch mới)=56x+24y-2+36,5.2.100/20=56x+24y+363 x y 1 Ta có hệ: 127x 15,76 x y 0,5 mol 56x 24y 363 100 127.0,5.100 Vậy: C%= % 11,79% 56.0,5 24.0,5 363 3 Phản ứng: 3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1) 0,5 KOH + HNO3 KNO3 + H2O (2) Muối khan B: Cu(NO3)2 và KNO3 to to Cu(NO3)2  CuO + 2NO2 + 1/2O2 (3) KNO3  KNO2 + 1/2O2 (4) x x 2x x/2 Gọi nCu= x mol nHNO3 pư = 8x/3 mol nHNO3 dư = (0,6 – 8x/3) 1,0 Suy ra: nKNO3 = (0,6 – 8x/3) mol Ta có: 80x + 85(0,6 – 8x/3) = 29 x = 0,15 a = 0,15.64 = 9,6 gam ; b = 0,15.188 + 101.0,2 = 48,4 gam C gồm : 0,3 mol NO2 và 0,175 mol O2 Pư: 2NO2 + 1/2O2 + H2O 2HNO3 0,3 0,3 [H+]= 0,3/3=0,1M, Suy ra: pH=1 4/6
5. + + Phản ứng: NH3 + H NH4 0,5 0,2  0,2 2+ + TH 1: Cu + 2NH3 + 2H2O Cu(OH)2 + 2NH4 0,2 0,1 Suy ra: nNH3 = 0,2 + 0,2 = 0,4 mol 2+ + TH 2: Cu + 2NH3 + 2H2O Cu(OH)2 + 2NH4 0,15 0,3 0,15 Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2 0,15-0,1 0,2 Suy ra: nNH3 = 0,2 + 0,3 + 0,2 = 0,7mol Câu 4 3,25 điểm 1 xt,p,to 1,0 Phản ứng: C4H10  CH4 + CH3CH=CH2 to CH3CH=CH2 + Cl2  ClCH2CH=CH2 + HCl ClCH2CH=CH2 + Cl2 + H2O ClCH2CH(OH)CH2Cl + HCl to ClCH2CH(OH)CH2Cl + 2NaOH  C3H5(OH)3 + 2NaCl 2 Sục mẫu thử lần lượt qua các dung dịch sau mắc nối tiếp sau: 1,0 (1) Ca(OH)2 dư, (2) KMnO4 dư, (3) Br2 dư, khí thoát ra đem đốt cháy. - Nếu (1) tạo kết tủa trắng có SO2 SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O - Nếu (2) nhạt màu có propen 3CH3CH=CH2 + 3KMnO4 + 4H2O 3CH3CH(OH)CH2OH + 2MnO2 + 2H2O - Nếu (3) nhạt màu có xiclopropan. C3H6 + Br2 BrCH2CH2CH2Br - Nếu khí thoát ra bị cháy có C3H8 C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O 3 C-C-C-C-C 0,5 Do tác dụng với H2 2- metylpentan. Suy ra mạch C: C Mặt khác khi tách nước tạo 2 anken, Vậy công thức của ancol: CH3-C(OH)-CH2-CH2-CH3 CH3 2-metylpentan-2-ol o H2SO4 ®Æc, t CH2=C(CH3)CH2CH2CH3 +H2O 0,25 CH3-C(OH)-CH2-CH2-CH3 CH3 CH3C(CH3)=CHCH2CH3 +H2O CH =C(CH )CH CH CH +H 0,25 2 3 2 2 3 2 Ni,to CH3CH(CH3)CH2CH2CH3 CH3C(CH3)=CHCH2CH3 +H2 Cơ chế: 0,25 H+ + CH -C(OH)-CH -CH -CH -H2O 3 2 2 3 CH3-C(OH2)-CH2-CH2-CH3 CH 3 CH3 + + CH -C-CH -CH -CH -H 3 2 2 3 CH2=C(CH3)CH2CH2CH3 +CH3C(CH3)=CHCH2CH3 CH3 Câu 5 4,75 điểm 1 Gọi công thức chung 3 ancol là R OH 0,75 0 H2SO4 ñaëc, t R OH + CH3COOH  CH3COO R + H2O (1) 51,2 30,2 n( R OH) (trong mỗi phần) = 0,5 mol 59 17 Phản ứng với Br2: CnH2n-1OH + Br2 CnH2n-1(OH)Br2 (2) 0,25 mol  0,25 mol Gọi x, y lần lượt là số mol của CH3OH và CnH2n+1OH trong mỗi phần CH3OH + 1/2O2 CO2 + 2H2O (3) 0,75 x x 3n CnH2n+1OH + O2 nCO2 + (n+1)H2O (4) 2 y ny 3n 1 CnH2n-1OH + O2 n CO2 + nH2O (5) 2 0,25 0,25n 5/6
6. Theo(3,4,5) và bài ra ta có hệ: x y 0,25 1,3 0,25n 0,5 y x ny 0,25n 1,55 n 1 Do: 0 70% Chọn 152.0,1 Ghi chú: Thí sinh có thể làm cách khác, nếu đúng vẫn đạt điểm tối đa trong mỗi câu. Nếu PTHH thiếu điều kiện hoặc thiếu cân bằng hoặc thiếu cả hai thì trừ một nửa số điểm của PTHH đó. 6/6