1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO PHÚ THỌ ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 Năm học: 2009 - 2010 MÔN: HOÁ HỌC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Câu 1: (4,0 điểm) 1) Có 5 khí A, B, C, D, E. Khí A được điều chế bằng cách nung KMnO 4 ở nhiệt độ cao; khí B được điều chế bằng cách cho FeCl 2 tác dụng với hỗn hợp KMnO 4 và H 2 SO 4 loãng; khí C được điều chế bằng cách đốt sắt sunfua trong oxi; khí D được điều chế bằng cách cho sắt pirit vào dung dịch HCl trong điều kiện thích hợp, khí E được điều chế bằng cách cho natri nitrua vào nước. Cho khí A, B, C, D, E lần lượt tác dụng với nhau, trường hợp nào có phản ứng xảy ra? Viết phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng. (Ghi rõ điều kiện nếu có) 2) Viết phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng xảy ra (nếu có) và nêu hiện tượng khi cho từ từ ure lần lượt vào cốc chứa: a) Dung dịch Na 2 CO 3 . b) Dung dịch Ba(OH) 2 . 3) Muối X nguyên chất, màu trắng, tan trong nước. Dung dịch X không phản ứng với dung dịch H 2 SO 4 loãng mà phản ứng được với dung dịch HCl cho kết tủa trắng, kết tủa này lại tan trong dung dịch NH 3 . Khi axit hoá dung dịch tạo thành bằng dung dịch HNO 3 lại có kết tủa trắng trở lại. Cho Cu vào dung dịch X, thêm dung dịch H 2 SO 4 và đun nóng thì có khí không màu, hoá nâu trong không khí thoát ra, đồng thời có kết tủa đen xuất hiện. Biện luận để xác định công thức của X. Viết các phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng xảy ra. Câu 2: (5,0 điểm) 1) Viết phương trình hoá học biểu diễn các phản ứng (nếu có) và nêu hiện tượng xảy ra trong các quá trình sau: a) Cho dung dịch brom với dung môi nước có màu vàng vào chất lỏng hexan. b) Cho dung dịch brom từ từ đến dư vào dung dịch phenol (đều dung môi nước). c) Sục khí C 2 H 2 vào dung dịch KMnO 4 sau đó thêm CaCl 2 vào. d) Đun nóng anlyl iotua với nước, sau đó thêm dung dịch brom vừa đủ vào. 2) A, B, C, D có cùng công thức phân tử C 4 H 6 O 4 đều phản ứng với NaOH theo tỉ lệ mol 1:2. Trong đó: - A, B đều tạo một muối và một ancol. - C, D đều tạo một muối, một ancol và nước. Biết rằng khi đốt cháy muối do A, C tạo ra thì trong sản phẩm cháy không có nước. Xác định A, B, C, D và viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng xảy ra với NaOH. 3) Có thể tồn tại mối liên kết hiđro khác nhau nào trong ancol etylic có hoà tan phenol. Viết công thức biểu diễn các mối liên quan này và cho biết trong số liên kết đã viết thì liên kết nào bền nhất, liên kết nào kém bền nhất? Giải thích. Câu 3: (4,0 điểm) Hoà tan hoàn toàn 1,62 gam nhôm vào 280 ml dung dịch HNO 3 1M được dung dịch A và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Mặt khác, cho 7,35 gam hai kim loại kiềm thuộc 2 hai chu kì liên tiếp vào 500 ml dung dịch HCl, được dung dịch B và 2,8 lít khí H 2 (đktc). Khi trộn dung dịch A vào dung dịch B thấy tạo thành 1,56 gam kết tủa. a) Xác định tên hai kim loại kiềm. b) Tính nồng độ mol/l của dung dịch HCl đã dùng. Câu 4: (4,0 điểm) 1) cho 9,2 gam một hợp chất hữu cơ đơn chức X tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,4 mol AgNO 3 trong NH 3 thu được 21,6 gam Ag. Xác định công thức cấu tạo của X. Viết phương trình hoá học xảy ra. 2) A là hợp chất hữu cơ chứa C, H, O. Đốt cháy hoàn toàn 3,08 gam A. Hấp thụ toàn bộ sản phẩm thu được vào bình đựng 5000 ml dung dịch Ca(OH) 2 0,02M thấy xuất hiện 6 gam kết tủa, phần nước lọc có khối lượng lớn hơn dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu là 1,24 gam. a) Viết công thức phân tử của A biết rằng khối lượng mol phân tử của A nhỏ hơn khối lượng mol phân tử của glucozơ. b) Biết A phản ứng được với NaOH theo tỉ lệ mol A và NaOH là 1 : 4 ; A có phản ứng tráng gương. Xác định công thức cấu tạo của A và viết phương trình hoá học xảy ra của các phản ứng trên. Câu 5: (3,0 điểm) 1) Có 6 dung dịch không nhãn gồm: Zn(NO 3 ) 2 , FeSO 4 , MnSO 4 , NiSO 4 , CuSO 4 , Pb(CH 3 COO) 2 và 6 lọ đựng bột kim loại: Cu, Zn, Fe, Pb, Mn, Ni. Không dùng thêm thuốc thử nào khác, hãy dùng phương pháp hoá học kết hợp với thể điện cực tiêu chuẩn sau đây nhận ra các chất nói trên? Cho biết: M 2+ /M Zn 2+ /Zn Fe 2+ /Fe Mn 2+ /Mn Ni 2+ /Ni Cu 2+ /Cu Pb 2+ /Pb E 0 (V) - 0,76 - 0,44 - 1,18 - 0,25 + 0,34 - 0,13 2) Muối sắt (III) thuỷ phân theo phản ứng: Fe 3+ + H 2 O  Fe(OH) 2+ + H + K = 4.10 -3 a) Tính pH dung dịch FeCl 3 0,02M. b) Tính pH mà dung dịch phải có để 95% muối sắt (III) không bị thuỷ phân. HẾT Ghi chú: - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. - Họ tên thí sinh: SBD 3 Sở Giáo dục và Đào tạo Phú Thọ Đề chính thức Hớng dẫn chấm thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Lớp: 12 Năm học: 2009 - 2010 Môn: Hoá học Câu Nội dung Điểm Câu 1 4,0 1. 1,5 2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (A) 10FeCl 2 +6KMnO 4 +24H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 +3K 2 SO 4 +6MnSO 4 +24H 2 O+10Cl 2 (B) 4FeS + 7O 2 0 t C 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 (C) FeS 2 + 2HCl FeCl 2 + S + H 2 S (D) Na 3 N + 3H 2 O 3NaOH + NH 3 (E) Cho các khí A, B, C, D, E lần lợt tác dụng với nhau: O 2 + 2SO 2 0 2 5 ,V O t C 2 SO 3 3O 2 + 2H 2 S 0 t C 2SO 2 + 2H 2 O hoặc O 2 + 2H 2 S 2S + 2H 2 O 3O 2 + 4NH 3 0 t C 2N 2 + 6H 2 O hoặc 5O 2 + 4NH 3 0 ,Pt t C 4NO + 6H 2 O Cl 2 + SO 2 SO 2 Cl 2 Cl 2 + H 2 S S + 2HCl 3Cl 2 + 2NH 3 0 t C N 2 + 6HCl SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O 0,5 0,5 0,5 2. 1,0 a) Khi cho urê vào các dung dịch Na 2 CO 3 , Ba(OH) 2 thì trớc hết có phản ứng: (NH 2 ) 2 CO + 2H 2 O (NH 4 ) 2 CO 3 Có phản ứng Na 2 CO 3 + (NH 4 ) 2 CO 3 2CO 2 + 2NH 3 + 2NaOH Vậy cho ure vào sẽ thấy xuất hiện sủi bọt khí CO 2 và NH 3 (mùi khai) (Hay Na 2 CO 3 + (NH 4 ) 2 CO 3 2NH 3 + 2NaHCO 3 ) b) Có phản ứng Ba(OH) 2 + (NH 4 ) 2 CO 3 BaCO 3 + 2NH 3 + 2H 2 O Vậy cho ure vào sẽ thấy xuất hiện sủi bọt khí NH 3 (mùi khai) và kết tủa 0,5 0,5 3. 1,5 X không phản ứng với H 2 SO 4 trong X không có Ba 2+ , Ca 2+ , Pb 2+ X + HCl kết tủa trắng, vậy trong X có thể có Ag + ; Hg + 4 Kết tủa trắng tan trong dung dịch NH 3 sau đó lại kết tủa trở lại khi axit hoá. Vậy kết tủa đó là AgCl dung dịch X có chứa Ag + Cho Cu vào đun nóng trong dung dịch axit có khí không màu, hoá nâu trong X có chứa NO 3 và kết tủa đen sau cùng là Ag. X là AgNO 3 Các phơng trình phản ứng: Ag + + Cl AgCl trắng AgCl + 2NH 3 Ag(NH 3 ) 2 + Cl Ag(NH 3 ) 2 + Cl + 2H + AgCl + 2NH 4 2NO 3 + 3Cu + 8H + 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O 2NO + O 2 2NO 2 2Ag + + Cu Cu 2+ + 2Ag 0,5 0,5 0,5 Câu 2 5,0 1. 2,0 a. Pthh: Khụng cú phn ng xy ra Htng: - Ban u dung dch tỏch 2 lp: trờn l hexan khụng mu, di l dung dch brom mu vng. - Sau ú mu vng ca brom chuyn dn t lp di lờn trờn do brom tan vo hexan tt hn tan vo nc. b. Pthh: C 6 H 5 OH + 3Br 2 C 6 H 2 Br 3 OH + 3 HBr Br Br C 6 H 2 Br 3 OH + Br 2 O + HBr Br Br Htng: - Ban u cú kt ta trng xut hin, brom mt mu - Khi brom d kt ta trng chuyển sang mu vng. c. Pthh: 3C 2 H 2 + 8KMnO 4 3KOOC-COOK + 8MnO 2 + 2KOH + 2H 2 O KOOC-COOK + CaCl 2 CaC 2 O 4 + 2KCl 2KOH + CaCl 2 Ca(OH) 2 + 2KCl Htng: - Dung dch KMnO 4 mt mu, cú kt ta mu en. - Thờm CaCl 2 cú kt ta trng xut hin. d. Pthh: CH 2 =CH-CH 2 I + H 2 O CH 2 =CH-CH 2 -OH + HI CH 2 =CH-CH 2 -OH + Br 2 CH 2 Br-CHBr-CH 2 -OH 2HI + Br 2 2HBr + I 2 Htng: - Ban u to ra dung dch ng nht - Khi thờm dung dch brom vo thỡ dung dch sm mu hn do to ra I 2 0,5 0,5 0,5 0,5 2. 1,0 A, B tác dụng với NaOH theo tỷ lệ mol 1: 2 tạo ra một muối và một ancol suy ra A, B là 2 este 2 chức. H 3 COOC-COOCH 3 + 2 NaOH NaOOC-COONa + 2 CH 3 OH. (A) HCOOCH 2 - CH 2 OOCH + 2 NaOH 2HCOONa + HOCH 2 -CH 2 OH (B) C, D tác dụng với NaOH theo tỷ lệ mol 1: 2 tạo ra muối, ancol và nớc suy ra C, D 0,5 5 là este axít . Muối do C tạo ra cháy không tạo ra nớc do đó C là HOOC - COOC 2 H 5 ; còn D là HOOC - CH 2 - COOCH 3 . HOOC - COOC 2 H 5 + 2 NaOH NaOOC - COONa + C 2 H 5 OH + H 2 O HOOC - CH 2 - COOCH 3 + 2 NaOH NaOOC - CH 2 - COONa + CH 3 OH + H 2 O 0,5 3. 2,0 Trong hỗn hợp ancol - phenol có 4 loại liên kết hiđro nh sau: + Liên kết hyđrô bền nhất là kiểu (IV) do: gốc C 6 H 5 - hút electron do đó H trong nhóm OH của phenol linh động hơn (d điện tích dơng nhiều hơn). Còn gốc C 2 H 5 - đẩy electron nên O trong nhóm OH của C 2 H 5 OH d phần điện tích âm nhiều hơn. + Liên kết hiđro kém bền nhất làliên kết kiểu (II): do H trong nhóm OH của ancol d phần điện tích dơng ít hơn, còn O trong nhóm OH của phenol d phần điện tích âm ít hơn. 0,25 0,25 0,5 0,5 Câu 3 4,0 a) . b) Phơng trình hoá học: Al + 4HNO 3 Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (1) 2M + 2HCl 2MCl + H 2 (2) 2M + 2H 2 O 2MOH + H 2 (3) Ban đầu: số mol Al: 0,06 mol ; số mol HNO 3 : 0,28 mol Sau phản ứng HNO 3 còn d: 0,04 mol Khi cho hỗn hợp hai kim loại kiềm vào dung dịch HCl thì xảy ra phản ứng (2) và có thể có phản ứng (3): Theo pthh: số mol M = số mol H 2 = 0,25 mol M = 29,4 Vì hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp nên Na, K thoả mãn (23 < 29,4 < 39) Khi trộn hai dung dịch A và B có kết tủa tạo ra chứng tỏ ban đầu có phản ứng (3), ta có phơng trình hoá học: HNO 3 + MOH MNO 3 + H 2 O (4) Al(NO 3 ) 3 + 3MOH Al(OH) 3 + 3MNO 3 (5) Số mol kết tủa: Al(OH) 3 = 0,02 mol nhỏ hơn số mol Al(NO 3 ) 3 . Nên có 2 khả năng: TH1: Al(NO 3 ) 3 còn d thì số mol MOH = 0,04 + 0,02.3= 0,1 mol số mol M phản ứng(2) = 0,25 - 0,1 = 0,15 mol số mol HCl = 0,15 mol C M (HCl) = 0,3M TH2: MOH còn d, Al(OH) 3 tan trở lại một phần: 0,75 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,5 0,25 0,25 O H O H (I) C 2 H 5 C 2 H 5 O H O H (II) C 2 H 5 C 6 H 5 O H O H (III) C 6 H 5 C 6 H 5 O H O H (IV) C 6 H 5 C 2 H 5 6 Al(OH) 3 + MOH MalO 2 + 2H 2 O (6) Số mol Al(OH) 3 tan = 0,06 - 0,02 = 0,04 mol. Từ các phơng trình(4,5,6) ta có: Số mol MOH = 0,04 + 0,06.3 + 0,04 = 0,26 mol (loại - vì lớn hơn số mol M ban đầu) Câu 4 4,0 1. 1,5 + Theo bài ra X là hợp chất hữu cơ đơn chức tác dụng với ANO 3 / NH 3 tạo ra Ag nên X là anđêhít đơn chức. Ta có: 108 6,21 Ag n = 0,2 mol < Ag n (có trong AgNO 3 cần dùng = 0,2 . 2 = 0,4 mol) Đặt công thức phân tử của X là R - CHO RCHO + +2AgNO 3 +3NH 3 +H 2 ORCOONH 4 +2Ag+2NH 4 NO 3 0,1mol 0,2 0,1 0,2 M X = 1,0 2,9 = 92 M R = 92 - 29 = 63 Mặt khác ta có: số mol AgNO 3 tác dụng vào kiên kết 3 đầu mạch là 0,2 => số nguyên tử H có trong X có thể thay thế với Ag là 2 trong X có 2 liên kết 3 đầu mạch (CH C - ). mà M R = 63 nên CTCT của X phải là: HC C CH CHO C ||| CH 0,25 0,25 0,5 0,5 2. 3,0 a. 1,5 Gọi công thức phân tử của A là C x H y O z . (x nguyên 1; 2 y nguyên 2x+2; z nguyên 1) Phản ứng cháy: C x H y O z + ( 2 z 4 y x )O 2 xCO 2 + 2 y H 2 O (1) Sản phẩm cháy có CO 2 và nớc, khi hấp thụ vào dung dịch Ca(OH) 2 , có phản ứng: CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O (2) Có thể có phản ứng: 2CO 2 + Ca(OH) 2 Ca(HCO 3 ) 2 (3) 2 ( )Ca OH n = 5.0,02 = 0,1 (mol); 2 CO n (2) = 3 CaCO n = 100 6 = 0,06 (mol) Do khối lợng phần nớc lọc tăng so với khối lợng dung dịch Ca(OH) 2 ban đầu: 2 CO m + 2 H O m - 6 = 1,24 (g) Trờng hợp 1. Không có phản ứng (3) thì: 2 H O m = 1,24 + 6 - 0,06.44 = 4,6 (g) 0,5 7 => 2 H O n = 18 6,4 . Theo (1) thì 6,4 18.06,0 y x2 n n OH CO 2 2 1,08y = 9,2x => 9,2x 1,08(2x+2) 7,04x 2,16 x 0,3 (loại) Trờng hợp 2. Có phản ứng (3) ta có: 2 CO n = 2 CO n (2) + 2 CO n (3) = 0,06+(0,1-0,06).2 = 0,14 (mol) => 2 H O n = 1,24 + 6 - 0,14.44 = 1,08 (gam) => 2 H O n = 1,08/18 = 0,06 mol. Trong 3,08 gam A có: C n = 0,14 (mol); H n = 0,06.2 = 0,12 (mol); O n = (3,08 - 0,14.12 - 0,12)/16 = 0,08;=> x : y : z = 0,14 : 0,12 : 0,08 = 7 : 6 : 4 => Công thức thực nghiệm của A là (C 7 H 6 O 4 ) n Theo giả thiết thì M A < M glucozơ => 154n < 180 => n = 1. Vậy công thức phân tử của A làC 7 H 6 O 4 0,5 0,5 b. 1,5 Với công thức phân tử C 7 H 6 O 4 thoả mãn điều kiện bài ra thì A có thể có các công thức cấu tạo sau: H C O O O H O H H C O O O H H C O O O H H C O O O H H O H C O O O H O H O H O H H C O O O H O H Phơng trình phản ứng: HCOOC 6 H 3 (OH) 2 + 4NaOH HCOONa + C 6 H 3 (ONa) 3 + 3H 2 O HCOOC 6 H 3 (OH) 2 +2AgNO 3 +3NH 3 +H 2 O NH 4 OCOC 6 H 3 (OH) 2 +2Ag+2NH 4 NO 3 0,75 0,5 Câu 5 3,0 1. 1,5 Trích mẫu thử,dựa vào thể điện cực chuẩn và nhận biết các chất theo bảng sau: M 2+ M Zn 2+ Fe 2+ Mn 2+ Ni 2+ Cu 2+ Pb 2+ Cu - - - - - - Zn - - Fe - - - O 8 Pb - - - - - Mn - Ni - - - - - Mẫu không có phản ứng gì thì kim loại đem thử là Cu - Mộu chỉ có một kết tủa đỏ (Cu) bám trên bề mặt một kim loại xám đen(Pb) thì kim loại đem thử là Pb và dung dịch đó chính là CuSO 4 . - Nếu thấy xuất hiện hai lần kết tủa thì kim loại đem thử là Ni, dung dịch nghiên cứu là Cu 2+ và Pb 2+ . Vì trong các dung dịch đã cho chỉ có hai dung dịch màu xanh nên ta nhận ra dung dịch NiSO 4 . - Nếu có 4 trờng hợp có kết tủa xuất hiện thì kim loại đem thử đó là Zn. Ta nhận ra dung dịch Fe 2+ vì đã biết dung dịch Cu 2+ , Pb 2+ , Ni 2+ . - Nếu có 5 trờng hợp kết tủa xuất hiện thì kim loại đem thử đó là Mn, dung dịch không có tín hiệu là Mn 2+ . - Còn lại là dung dịch Zn 2+ - pthh: 0,5 . 0,5 . 0,5 2. 1,5 a. 0,75 Ta có K a (Fe 3+ ) = 4.10 -3 >> 14 -14 nên bỏ qua sự phâ li của nớc. FeCl 3 Fe 3+ + Cl 0,02 0,02 Fe 3+ + H 2 O Fe(OH) 2+ + H + K = 4.10 -3 T: 0,02 [ ] (0,02 - x) x x Ta có: K = 2 0,02 x x = 4.10 -3 x = 7,165.10 -3 pH = 2,145. 0,5 0,25 b 0,75 95% muối sắt (III) không bị phân huỷ, nghĩa là có 5% muối bị thuỷ phân Fe 3+ + H 2 O Fe(OH) 2+ + H + K = 4.10 -3 T: 0,02 [ ] (0,02 - 10 -3 ) 10 -3 Ta có: K = 3 3 .10 0,02 10 H = 4.10 -3 [H + ] = 0,076 pH = 1,12 Vậy pH mà dung dịch phải có để 95% muối sắt (III) không bị phân huỷ là 1,12. 0,5 0,25 9 Chú ý khi chấm thi: - Trong các phơng trình hóa học nếu viết sai công thức hóa học thì không cho điểm, nếu không viết điều kiện phản ứng hoặc không cân bằng phơng trình hoặc cả hai thì cho 1/2 số điểm của phơng trình đó. - Nếu làm các cách khác mà đúng vẫn cho điểm tối đa ứng với mỗi ý, câu của đề ra. Hết . sau: M 2+ M Zn 2+ Fe 2+ Mn 2+ Ni 2+ Cu 2+ Pb 2+ Cu - - - - - - Zn - - Fe - - - O 8 Pb - - - - - Mn - Ni - - - - - Mẫu không có phản ứng gì thì kim loại đem thử là Cu - Mộu chỉ có một kết tủa đỏ (Cu). chú: - Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. - Họ tên thí sinh: SBD 3 Sở Giáo dục và Đào tạo Phú Thọ Đề chính thức Hớng dẫn chấm thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh Lớp: 12 Năm học: 2009 - 2010 Môn:. 2KCl Htng: - Dung dch KMnO 4 mt mu, cú kt ta mu en. - Thờm CaCl 2 cú kt ta trng xut hin. d. Pthh: CH 2 =CH-CH 2 I + H 2 O CH 2 =CH-CH 2 -OH + HI CH 2 =CH-CH 2 -OH + Br 2 CH 2 Br-CHBr-CH 2 -OH