Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu học sinh giỏi Hóa 11 Bí quyết chinh phục điểm cao là bộ tài liệu được biên soạn bởi các thầy cô giáo có nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy Hóa học tại các trường chuyên, trường trọng điểm. Bộ tài liệu được biên soạn bám sát chương trình học của Bộ Giáo dục và Đào tạo, giúp các em học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm và nâng cao tư duy giải bài tập. Tài liệu gồm 2 phần chính: Phần 1: Kiến thức trọng tâm Phần này cung cấp cho các em học sinh kiến thức trọng tâm của chương trình Hóa học 11, được trình bày một cách hệ thống và logic. Các em sẽ được học về: Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Liên kết hóa học Phân tử và hợp chất Cân bằng hóa học Nguyên tắc hóa học Phương pháp giải bài tập hóa học Phần 2: Bài tập trắc nghiệm Phần này cung cấp cho các em học sinh bộ đề bài tập trắc nghiệm Hóa học 11, được phân chia theo từng chủ đề. Các đề bài được biên soạn bám sát cấu trúc đề thi học sinh giỏi Hóa học của các sở giáo dục và đào tạo trong những năm gần đây. Ưu điểm của bộ tài liệu: Nội dung bám sát chương trình học của Bộ Giáo dục và Đào tạo Hệ thống kiến thức được trình bày một cách hệ thống và logic Bài tập trắc nghiệm được biên soạn bám sát cấu trúc đề thi học sinh giỏi Có lời giải chi tiết cho các bài tập, giúp các em học sinh tự học hiệu quả Đối tượng sử dụng: Các em học sinh lớp 11 có mục tiêu học sinh giỏi Hóa học Các em học sinh lớp 12 có mục tiêu thi đại học khối A, B, D Các em học sinh có niềm đam mê với môn Hóa học Hãy sở hữu ngay bộ tài liệu học sinh giỏi Hóa 11 Bí quyết chinh phục điểm cao để tự tin chinh phục điểm cao trong các kỳ thi học sinh giỏi và thi đại học
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN HUỆ ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 VÀ 11 THPT Năm học: 2021 – 2022 Mơn thi: HĨA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm trang 10 câu) Câu I (2,0 điểm): Hợp chất A (MaXb, a + b = 3) được tạo từ các ion đơn nguyên tử (M b+ Xa-) đều có cấu hình electron 1s22s22p63s23p6 a Xác định tên của A vị trí các nguyên tố tạo A bảng tuần hồn b Biết tổng bớn sớ lượng tử của electron có lượng cao của M 4,5 Chính xác A hợp chất nào? Sử dụng mô hình VSEPR dự đoán dạng hình học của các ion phân tử sau: S2O32-, SiF62-, I3-, IF5 Câu II (2,0 điểm) Hoàn thành các phương trình hoá học sau: a) K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 → b) KMnO4 + FeCl2 + H2SO4 → Dung dịch chứa muối sunfat c) FeS2 + H2SO4 (đặc, nóng) → d) Fe(NO3)2 + H2SO4 (lỗng, nóng) → Trong phịng thí nghiệm lắp đặt dụng cụ điều chế khí hình vẽ Hãy kể khí quen thuộc chương trình phổ thông có thể điều chế dụng cụ Với khí C điều chế được chọn cặp chất A, B phù hợp viết phương trình hoá học phản ứng xảy Câu III (2,0 điểm) 210Po các đồng vị của nguyên tố poloni 210Po phân rã α, tạo thành đồng vị bền 206Po với chu kì bán rã 138,4 ngày a Một thiết bị phát được độ phóng xạ nhỏ 10-4 μCi Tính lượng Ci Tính lượng 210Po nhỏ (theo gam) mà thiết bị có thể phát được Biết Ci = 3,7.1010 Bq 210 206 210 b 84 Po phân rã α, tạo thành đồng vị bền 82 Pb Cho hạt nhân 84 Po đứng yên, lượng phân rã chuyển hóa hoàn toàn thành động của hạt nhân chì hạt α, làm cho hạt nhân 206 82 Pb chuyển động giật lùi với vận tớc vL, cịn hạt α chuyển động về phía trước với vận tốc v α Biết khối lượng mol của 210 84 Po Trang | 4 206 He 209,982864 g mol-1, 82 Pb 205,974455g mol-1, 4,002603 g mol-1 Tính tốc độ đầu (m/s) của hạt α với độ chính xác đến hai chữ số có nghĩa 210 c 84 Po nguồn phát α mạnh, nên được đặt các tàu tự hành đổ lên Mặt Trăng để tạo nguồn cung cấp lượng sưởi ấm các thiết bị đêm Mặt Trăng lạnh giá Tính công suất phát nhiệt ban 210 đầu (ra Watt) của nguồn chứa g 84 Po Cho 100% động của các hạt α được hấp thụ để chuyển thành nhiệt Dung dịch A hỗn hợp của H3PO4 NaHSO4 0,010 M, có pHA = 2,00 a) Tính nồng độ H3PO4 dung dịch A b) Tính nồng độ HCOOH phải có dung dịch A cho độ điện li của H3PO4 giảm 25% − Cho pKa (HSO ) = 2; pKa (H3PO4) = 2,15; 7,21; 12,32; pKa (HCOOH) = 3,75; Câu IV (2,0 điểm) Cho 19,02 gam hỗn hợp gồm: Mg, Ca, MgO, CaO MgCO tác dụng vừa đủ với dung dịch HCl, thu được dung dịch Y (gồm CaCl2 0,135 mol MgCl2) 4,704 lít (đktc) hỗn hợp khí X có tỉ khối so với H2 12,5 Tính khối lượng CaCl2 Y Hòa tan hết 13,52 gam hỗn hợp X gồm Fe, Al, Fe3O4 Al2O3 dung dịch chứa x mol H2SO4 0,5 mol HNO3, thu được dung dịch Y, hỗn hợp khí Z gồm 0,1 mol NO 0,04 mol NO (khơng cịn sản phẩm khử khác) Chia Y thành phần nhau: - Phần 1: phản ứng với dung dịch NaOH 1M đến khối lượng kết tủa không thay đổi thì vừa hết V ml, thu được 7,49 gam chất kết tủa dung dịch chứa y gam chất tan - Phần 2: phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được 30,79 gam kết tủa Tính x, V y Biết các phản ứng xảy hoàn toàn Câu V (2,0 điểm) Sunfuryl clorua (SO2Cl2) được sử dụng rộng rãi công nghiệp Sunfuryl clorua chất lỏng không màu, có mùi cay, sôi 70oC Khi nhiệt độ 70oC nó phân hủy tạo thành SO2 Cl2 theo phản ứng: SO2Cl2(k) SO2(k) + Cl2(k) Một bình kín thể tích không đổi chứa SO2Cl2(k) được giữ nhiệt độ 375K Quá trình phân hủy SO2Cl2(k) được theo dõi sự thay đổi áp suất bình Kết quả thu được sau: Thời gian, t(s) 2500 5000 7500 10000 Áp suất, P(atm) 1,000 1,053 1,105 1,152 1,197 a) Chứng tỏ phản ứng phân hủy SO 2Cl2 phản ứng bậc Tính số tốc độ của phản ứng 375K b) Nếu phản ứng được tiến hành 385K, áp suất của bình sau 1,55 atm Tính lượng hoạt hóa của phản ứng phân hủy Đối với phản ứng đơn giản: A + B C + D Trộn thể tích dung dịch chất A với thể tích dung dịch chất B, đều nồng độ 1M, nhiệt độ 333,2K thì sau A phản ứng hết 90% với k = 2,1.10-4 mol-1.l.s-1 Câu VI (2,0 điểm) Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) ↔ 2NH3 (k) ; = - 46 kJ.mol-1 Trang | Ban đầu cho vào bình 100 mol N2 300 mol H2 thì đạt tới trạng thái cân (450oC, 300 atm) N2 chiếm 16% thể tích a) Tính thể tích của bình? b) Tính số cân KP (ghi rõ đơn vị có) c) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành nhiệt độ để đạt tới trạng thái cân NH chiếm 40% thể tích ? Giả sử không thay đổi khoảng nhiệt độ nghiên cứu Dung dịch X chứa 25,6g hai muối R2CO3 MHCO3 (R M các kim loại kiềm) Nếu cho từ từ dung dịch HCl 1M vào dung dịch X, khuấy đều, đến bắt đầu thoát khí thì dùng vừa hết 100ml Mặt khác dung dịch X phản ứng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH) dư, thu được 49,25 gam kết tủa Tính thể tích khí thu được (ở đktc) cho từ từ đến hết dung dịch X vào 300 ml dung dịch HCl 1M khối lượng muối X Câu VII (1,75 điểm ) Xác định cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử cacbon bất đối các hợp chất sau: Cho các chất sau đây: So sánh giải thích tính axit của các cặp chất sau: (C1 C2); (C3 C4); (C5 C6) Câu VIII (1,5 điểm ) Hoàn thành chế các phản ứng sau biết cả phản ứng đều trải qua giai đoạn tạo vòng cạnh a) b) Humulen (C15H24) tecpen có tinh dầu hoa bia Khi tiến hành ozon phân oxi hóa humulen thu được axit 3,3-đimetylbutanđioic, axit 3-oxobutanoic axit 4-oxopentanoic Xác định công thức cấu tạo gọi tên theo danh pháp IUPAC của humulen Biết humulen có cấu hình E Câu IX (2,5 điểm) Juvabion metyl este của sesquiterpen axit todomatuic, chất được tìm thấy nhiều nghiên cứu thành phần hormon của nhiều loại côn trùng, nó được tổng hợp theo sơ đồ sau O OCH3 POCl3 / Pyr G Me2CuLi H3O+ KOH H3O+ H A PCC LiAlH4 H3O+ I B Me2SO4 K2CO3 Na/NH3 H3O+ C Ac2O D NH=NH - N2 E HCN F Juvabion Trang | Xác định cấu trúc các chất chưa biết sơ đồ Hợp chất A (C13H18O) có tính quang hoạt, không phản ứng với 2,4-đinitrophenylhdrazin tham gia phản ứng idofom Ozon phân hợp chất A thu được B C, cả hai hợp chất đều tác dụng với 2,4đinitrophenylhdrazin, có C tác dụng được với thuốc thử Tolenxơ Nếu lấy sản phẩm của phản ứng C với thuốc thử Tolenxơ để axit hóa đun nóng thì thu được D (C6H8O4) B có thể chuyển hoá thành E (p-C2H5C6H4-CH2CHO) a) Hãy viết công thức cấu tạo của A, B, C, D, E b) Dùng công thức cấu tạo, viết sơ đồ chuyển hoá B thành E Câu X (2,25 điểm) Khi cho dung dịch của iodine hợp chất A (C4H10O) phản ứng với KOH thì thu được kết tủa hợp chất B, chứa 96.7 % iodine Khi dẫn hỗn hợp của A oxygen qua dây đồng nung nóng thì thu được hợp chất C (C4H8O) Phản ứng C vinyl axetilen có mặt bột KOH (ether, 0-5oC) tạo chất D (C8H12O) Phản ứng của D với dung dịch sulfuric acid tạo thành các sản phẩm khác nhau, tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng (nồng độ acid, dung môi, xúc tác, nhiệt độ) Khi xử lí D với sulfuric acid 50 % (60oC, giờ) thì thu được hợp chất E (C8H10), có hai đồng phân hình học E1, E2 Phản ứng của D với sulfuric acid loãng acetone có mặt HgSO4 tạo hai đồng phân cấu tạo F G (C8H12O) Cả hai chất đều có hai đồng phân hình học (F1, F2 G1, G2) Còn đun nóng D với sulfuric 10% (60oC, giờ) có muối thuỷ ngân thì thu được chất H (C8H14O2) Phổ hồng ngoại của H có các dải hấp thụ tương ứng với liên kết C-H (3000 - 2800 cm ), C-O (1200 cm-1) C=O (1705 cm-1) Xác định công thức cấu tạo của các hợp chất A-H Viết chế giải thích sự tạo thành H Biết phổ hồng ngoại của chất có các dải hấp thụ tương ứng với các liên kết thì chất đó có các liên kết đó Hoàn thành sơ đồ tổng hợp dẫn xuất furane C6 : CN + COOEt EtONa HCOOEt HCl, AcOH HO OH HCl C1 C2 C4 [C4'] C3 EtOH C H NO HCl NaH, Et O C H NaO COOEt 14 15 16 19 C5 LiAlH4 C6 C12H12O2 Cho biết: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Mg = 24; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Fe = 56; Ba = 137 HẾT (Giám thị khơng giải thích thêm) Trang | SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN HUỆ LỚP 10 VÀ 11 THPT Năm học: 2021 – 2022 ĐỀ THI CHÍNH THỨC Mơn thi: HĨA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm trang câu) Câu I (2,0 điểm): Hợp chất A (MaXb, a + b = 3) được tạo từ các ion đơn nguyên tử (M b+ Xa-) đều có cấu hình electron 1s22s22p63s23p6 a Xác định tên của A vị trí các ngun tớ tạo A bảng t̀n hồn b Biết tổng bốn số lượng tử của electron có lượng cao của M 4,5 Chính xác A hợp chất nào? Sử dụng mô hình VSEPR dự đoán dạng hình học của các ion phân tử sau: S2O32-, SiF62-, I3-, IF5 Câu Nội dung Điểm Do a + b = nên A có dạng M2X MX2 1a Nếu A có dạng M2X Các ion tạo A M+ X2- 0,25 Do: M+ có cấu hình 1s22s22p63s23p6 M Kali; Chu kì 4, nhóm IA X2- có cấu hình 1s22s22p63s23p6 X Lưu huỳnh; Chu kì 3, nhóm VIA A K2S (kalisunfua) Nếu A có dạng MX2 Các ion tạo A M2+ X- 0,25 Do: M2+ có cấu hình 1s22s22p63s23p6 M Canxi; Chu kì nhóm IIA X- có cấu hình 1s22s22p63s23p6 X Clo ; Chu kì nhóm VIIA A CaCl2 (canxiclorua) 1b Với M có CH E [Ar]4sx 0,25 TH1: [Ar]4s1 => n=4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 => Thỏa mãn => M kali => A K2S TH : [Ar]4s2 => n=4, l = 0, ml = 0, ms = -1/2 => không thỏa mãn 0,25 Trang | Phân tử S2O 2 2 SiF Mô hình VSEPR AX4E0 Dạng hình học phân tử Tứ diện AX6E0 Bát diện 0,25x4 AX2E3 Đường thẳng I3 IF5 AX5E1 Tháp đáy vuông Câu II: (2,0 điểm) Hoàn thành các phương trình hoá học sau: a) K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 → b) KMnO4 + FeCl2 + H2SO4 → Dung dịch chứa muối sunfat c) FeS2 + H2SO4 (đặc, nóng) → d) Fe(NO3)2 + H2SO4 (loãng, nóng) → a) 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 → 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O 0,25 0,25 b)10FeCl2+6KMnO4+24H2SO4 → 5Fe2(SO4)3+3K2SO4+6MnSO4+10Cl2+24H2O 0,25 c) 2FeS2 + 14H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + 15SO2↑ + 14H2O 0,25 d) 9Fe(NO3)2 + 6H2SO4 loãng → 5Fe(NO3)3 + 2Fe2(SO4)3 + 3NO↑ + 6H2O Trong phòng thí nghiệm lắp đặt dụng cụ điều chế khí hình vẽ Hãy kể khí quen thuộc chương trình phổ thông có thể điều chế dụng cụ Với khí C điều chế được chọn cặp chất A, B phù hợp viết phương trình hoá học phản ứng xảy Câu II Nội dung Điể m - Giải thích: Để điều chế được khí C dụng cụ vẽ thì khí C phải có đặc điểm: nặng không khí (M = 29) không tác dụng với không khí có thể điều chế 0,25 được các khí: Cl2, SO2, CO2, H2S - Phản ứng điều chế: 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O Na2SO3 + H2SO4 (loãng) Na2SO4 + SO2 + H2O CaCO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O FeS + 2HCl FeCl2 + H2S 0,75 Câu III 210Po các đồng vị của nguyên tố poloni 210Po phân rã α, tạo thành đồng vị bền 206Po với chu kì bán rã 138,4 ngày Trang | a Một thiết bị phát được độ phóng xạ nhỏ 10-4 μCi Tính lượng Ci Tính lượng 210Po nhỏ (theo gam) mà thiết bị có thể phát được Biết Ci = 3,7.1010 Bq b 210 84 Po phân rã α, tạo thành đồng vị bền 206 82 Pb Cho hạt nhân 210 84 Po đứng yên, lượng phân rã 206 82 Pb chuyển hóa hoàn toàn thành động của hạt nhân chì hạt α, làm cho hạt nhân chuyển động giật lùi 210 với vận tớc vL, cịn hạt α chuyển động về phía trước với vận tốc v α Biết khối lượng mol của 84 Po 206 He 209,982864 g mol-1, 82 Pb 205,974455g mol-1, 4,002603 g mol-1 Tính tốc độ đầu (m/s) của hạt α với độ chính xác đến hai chữ số có nghĩa 210 c 84 Po nguồn phát α mạnh, nên được đặt các tàu tự hành đổ lên Mặt Trăng để tạo nguồn cung cấp lượng sưởi ấm các thiết bị đêm Mặt Trăng lạnh giá Tính công suất phát nhiệt ban 210 đầu (ra Watt) của nguồn chứa g 84 Po Cho 100% động của các hạt α được hấp thụ để chuyển thành nhiệt HƯỚNG DẪN CHẤM Câu III a Nội dung Mối liên hệ độ phóng xạ khối lượng 210Po: t M.A ln ln m A N N A m ln 2.N A t1 t1 M 2 Như vậy, khối lượng 210Po nhỏ thiết bị đó phát được là: t M.A m ln 2.N A 138, 4.24.3600 210 10 4.3, 7.1010.10 ln 2.6, 022.10 23 Điể m 0,25 2, 23.10 14 (g) 0,25 b Thay (2) vào (1) ta có: Trang | m mα 1 m α vα2 + m Pb ( )2 v2 mPb ∆E = = Eα(1 + m Pb ) E 8, 68.10 13 J 8,51.10 13 J / phân rã mα 4, 00260325 1 205,974455 m Pb → Eα= 4, 002603 10 vα2 8,51.10 13 J m α v α2 23 6, 022.10 =2 0,25 6, 022.1023 8,51.10 13 1, 60 107 m / s 3 4, 002603 10 Hoạt độ phóng xạ A số hạt α phát 1s: A = λN = (0,693/138,38.24.3600).(1/209,982864).6,022.10N = (0,693/138,38.24.3600).(1/209,982864).6,022.1023 = 1,66.1014 phân rã / s vα c Công suất ban đầu của nguồn 1g 210Po là: 1,66.1014 phân rã / s 8,51.10-13 J /phân rã = 141,27 J/s = 141,27 W 0,25 Dung dịch A hỗn hợp của H3PO4 NaHSO4 0,010 M, có pHA = 2,00 a) Tính nồng độ H3PO4 dung dịch A b) Tính nồng độ HCOOH phải có dung dịch A cho độ điện li của H3PO4 giảm 25% − Cho pKa (HSO ) = 2; pKa (HCOOH) = 3,75; pKa (H3PO4) = 2,15; 7,21; 12,32; HSO4– H+ + SO42– Ka =10-2 (1) + – H3PO4 H + H2PO4 Ka1 =10-2,15 (2) – + 2– -7,21 H2PO4 H + HPO4 Ka2 =10 (3) HPO4– H+ + PO43– Ka3 =10-12,32 (4) H2O H+ + OHKw = 10-14 (5) Vì pH = 2,03 → bỏ qua sự phân li của nước Ka1 >> Ka2 >> Ka3 → quá trình (1) (2) định pH của hệ K Ka a1 Ta có: [H + ] = [SO 42 ] + [H PO 4 ] = C HSO + C H3PO4 + K + [H ] K + [H + ] a a1 ⃗ ⃗ ⃗ CH3PO4 CH3PO4 K Ka a1 [H+] - C HSO + + K + [H ] K + [H ] a a1 K + [H + ] Ka + ([H ] - CHSO ) a1 K + [H + ] K a a1 −2,0 CH PO =(10 - 0,010 10 -2 10 -2,15 + 10−2,0 ) = 10 -2 + 10−2,0 10 -2,15 [H PO - ] Ta có: α = α H PO = 100 CH3PO4 0,0102M 0,25 ; 0,25 Trang | -2,15 −¿] = 0,0102 đó [H PO ⃗ α❑ H3 SO4 = 10 ¿ -2,15 -2,0 10 + 10 = ,23.10-3 M 4,23.10 -3 100% =41,45 % 0,0102 Khi có mặt HCOOH dung dịch A ⃗ độ điện li của H3PO4 giảm 25% α = α , ❑H PO = 41,45 % × 0,75=31,08 % dung dịch thu được có quá trình định pH của hệ: HSO4– H+ + SO42– Ka = 10-2 (1) + 2– -2,15 H3PO4 H + H2PO4 Ka1 = 10 (2) HCOOH H+ + HCOO– Ka’ = 10-3,75 (6) Ta có: [H + ] = [SO24 ] + [H PO 4 ] + [HCOO- ] vì PO43–