Đang tải... (xem toàn văn)
Trong dung dịch nước, A phản ứng ñược với dung dịch Ba(NO 3 ) 2 tạo kết tủa trắng không tan trong axit.. Hãy xác ñịnh kim loại X, muối A.[r]
(1)1
SỞ GIÁO DỤC & ðÀO TẠO QUẢNG NINH
- -
ðỀ THI CHÍNH THỨC
KỲ THI LẬP ðỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2011 - 2012
HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN HỐ HỌC
( Hướng dẫn có 07 trang) Câu (4,5 ñiểm):
1. X, Y, R, A, B, D theo thứ tự nguyên tố liên tiếp bảng tuần hồn có tổng số số đơn vị điện tích hạt nhân 63 (X có số ñơn vị ñiện tích hạt nhân nhỏ nhất)
a. Tìm X, Y, R, A, B, D
b. Viết cấu hình electron X2–, Y–, R, A+, B2+, D3+ so sánh bán kính chúng Giải thích
c. So sánh lượng ion hóa I1 nguyên tố Giải thích
d Cho biết giá trị bốn số lượng tử xác ñịnh electron cuối nguyên tử nguyên tố B trạng thái
2 Một mẫu 137Ce (t1/2 = 30,17 năm) có độ phóng xạ ban đầu 15,0 µCi Hãy tính thời gian để hoạt độ phóng xạ mẫu cịn lại 1,50 µCi
3 Khi bắn phá hạt nhân 235U nơtron, người ta thu ñược hạt nhân 138
Ba, 86Kr 12 hạt nơtron
a Hãy viết phương trình phản ứng hạt nhân xảy
b Tính lượng thu ñược (ra kJ), 2,00 gam 235U bị phân hạch hoàn toàn
Cho: Khối lượng nơtron, 235U, 137Ba, 86Kr 1,0087u; 235,04u; 137,91u; 85,91u N=6,022.1023, 1u=1,6605.10-27kg, vận tốc ánh sáng c=3.108m/s
ðÁP ÁN
1 a Tìm X, Y, R, A, B, D :
- Vì X, Y, R, A, B, D theo thứ tự nguyên tố liên tiếp bảng tuần hồn có tổng số đơn vị điện tích hạt nhân 63 (X có số đơn vị điện tích hạt nhân nhỏ nhất)
→ Zx + (Zx + 1) + (Zx + 2) + (Zx + 3) + (Zx + 4) + (Zx + 5) = 63 → ZX = → X O, Y F, R Ne, A Na, B Mg, C Al
0,75ñ
b Viết cấu hình electron X2–, Y–, R, A+, B2+, D3+ so sánh bán kính của chúng Giải thích :
- Cấu hình electron O2- , F-, Ne, Na+, Mg2+, Al3+ giống giống với 10Ne : 1s2 2s2 2p6
O2- , F- , Ne , Na+ , Mg2+ , Al3+ Z
O2- , F- , Ne , Na+ , Mg2+ , Al3+ R
0,5 ñ
c So sánh lượng ion hóa I1 ngun tố Giải thích: - O, F, Ne chu kì nên Z lớn I1 lớn :
O F Ne I1
- Na, Mg, Al chu kì ; Mg nhóm IIA, Al nhóm IIIA nên I1 thay
(2)2
ñổi sau:
Na Al Mg I1
- O, F, Ne chu kì ; Na, Mg, Al chu kì nên ta có :
Na Al Mg I1
O F Ne
d Cho biết giá trị bốn số lượng tử xác ñịnh electron cuối nguyên tử nguyên tố B trạng thái
B Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2
Giá trị số lượng tử: n = , l = , m = , ms =
1
−
0,5ñ
2. Sau thời gian bán huỷ, hoạt độ phóng xạ mẫu giảm ñi lần Sau n lần thời gian bán huỷ, hoạt độ phóng xạ mẫu giảm ñi 2n lần Khi hoạt ñộ phóng xạ giảm 10 lần, ta có phương trình: 2n = 10 → n = 1/log2
Thời gian cần thiết là: (1/log2) 30,17 năm = 100,22 năm.
1 ñ
3 235
U + 1n →138Ba + 86Kr + 12 1n (1)
Từ phương trình phản ứng hạt nhân (1) tính độ hụt khối phản ứng :
∆m = 235,04u + 1,0087u – (137,91 + 85,91 + 12.1,0087)u = 0,1243u
Từ phương trình E = m.c2 → lượng thu hụt khối 1u 1,6605.10-27 (3.108)2J thu ñược phân hạch 2,00gam 235U
E = 0,1243 (1,6605.10-27 (3.108)2) (2/235,04) 6,022.1023 J = 9,52.1010 J = 9,52.107 kJ
1 ñ
Câu (3,5 ñiểm):
1 a Amoniac có tính oxi hóa hay tính khử? Viết phương trình phản ứng minh họa
b Trong dung môi amoniac lỏng, chất: KNH2, NH4Cl, Al(NH2)3 axit hay bazơ? Viết phương trình phản ứng xảy chúng với
2 Khi phân tích nguyên tố tinh thể ngậm nước muối tan A kim loại X, người ta thu ñược số liệu sau:
Nguyên tố cacbon oxi lưu huỳnh nitơ hiñro % khối lượng muối 0,00 57,40 14,35 0,00 3,59
Theo dõi thay ñổi khối lượng A nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước bị phân hủy hoàn tồn, A 32,29% khối lượng Trong dung dịch nước, A phản ứng ñược với dung dịch Ba(NO3)2 tạo kết tủa trắng khơng tan axit Hãy xác định kim loại X, muối A Biết A có cơng thức phân tử trùng với cơng thức đơn giản X khơng thuộc họ lantan, khơng phóng xạ
ðÁP ÁN
1 a. NH3 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử : Tính oxi hóa : K + NH3 (l) → KNH2 + 1/2H2 Tính khử : 2NH3 + 3CuO
o
t
→ 3Cu + N2 + 3H2O
0,75ñ
(3)3
P/ứ trung hòa : KNH2 + NH4Cl → KCl + 2NH3
P/ứ chất lưỡng tính với axit: Al(NH2)3 + 3NH4Cl → AlCl3 + 6NH3 P/ứ chất lưỡng tính với bazơ: Al(NH2)3 + KNH2→ K[Al(NH2)4]
2. Vì X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa không tan HCl, nên A muối sunfat muối hiđrosunfat
Gọi số oxi hóa X +n
% khối lượng X A 100% - (3,59 + 57,40 + 14,35)% = 24,66%
X X
% X %S % H %O 24, 66.n
.n .6 .1 .2 M
M + 32 + 1 = 16 ⇒ = 0,8944
0.5ñ
Với n = → MX = 27,57 (g/mol) →Khơng có kim loại thỏa mãn Với n = → MX = 55,14 ≈55→ X Mangan (Mn)
Với n ≥ →MX ≥82,72 → Khơng có kim loại thỏa mãn
0,5 đ
nMn:nH:nO:nS = (24,66/55) : (3,59/1): (57,40/16) : (14,35/32) = 1: : : Vậy công thức phân tử trùng với cơng thức đơn giản A MnH8O8S hay MnH8O4SO4
Khi đun nóng (A chưa bị phân hủy), 32,29 % khối lượng A ñi, ñó A = 223 → A 32,29% = 223 32,29/100 = 72 = phân tử H2O
Vì %H (trong 4H2O) = 100/223 = 3,59% = → A có H phần ngậm nước
Vậy A muối mangan (II) sunfat ngậm phân tử nước: MnSO4.4H2O
1 ñ
Câu (2,0 điểm): Hịa tan 4,8 gam kim loại M dung dịch HNO3 đặc nóng dư, hay hòa tan 2,4 gam muối sunfua kim loại dung dịch HNO3 đặc nóng dư sinh khí NO2 tích ñiều kiện
a Viết phương trình phản ứng dạng ion
b Xác định kim loại Mvà cơng thức phân tử muối sunfua
c Hấp thụ khí sinh hai phản ứng vào 300 ml dung dịch NaOH 1M, thêm vào phenolphtalein Hỏi dung dịch thu có màu ? Tại ? ðÁP ÁN
a Phương trình phản ứng :
M + 2mH+ + mNO3-→ Mm+ + mNO2 + mH2O (1) M2Sn + 4(m+n)H+ + (2m+6n)NO3- →
→ 2Mm+ + nSO42- + (2m+6n)NO2 + 2(m+n)H2O (2)
0,5 đ
b Vì số mol NO2 hai trường hợp nên ta có :
(2m 6n)
n 32 M
4 , m
M ,
+ +
=
⇒
= −
=
3 , , m , n
m n
mn 64 M
→ nghiệm thích hợp n = 1, m = M = 64 Vậy M Cu công thức muối Cu2S
(4)4
c 0,075 mol
64 ,
nCu = =
Cu + 4HNO3→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O ⇒ nNO2 =2×2×0,075=0,3mol=nNaOH
⇒ xảy vừa ñủ phản ứng :
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
Dung dịch thu ñược có màu hồng NO2- tạo mơi trường bazơ : NO2- + H2O ƒ HNO2 + OH
-0,5 ñ
Câu (2,0 điểm):
1. Hãy tính số cân Kcủa phản ứng sau 25oC Sn(r) + Sn4+(dd) ƒ 2Sn2+(dd)
2. Hãy tính độ tan S (mol/l) Hg2Cl2 nước 25oC
Biết: - Dạng tồn cation thủy ngân nước Hg22+ - Thế ñiện cực chuẩn E°
Bán phản ứng E°(V)
Sn2+ + 2e → Sn – 0,14 Sn4+ + 2e → Sn2+ + 0,15 Hg22+ + 2e → 2Hg + 0,79 Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2Cl
–
+ 0,27 ðÁP ÁN
1 ñiện cực bên phải (+): Sn4+ + 2e– → Sn2+ E° = +0,15V ñiện cực bên trái (-) : Sn2+ + 2e– → Sn E° = – 0,14V Sn(r) + Sn4+(dd) ƒ 2Sn2+(dd) E° = + 0,29V
ln K = Go RT ∆
− = nFEo 2.96500.0, 29
RT = 8,314.298 = 22,59
→ K = e22,59= 6,47.109
K = 6,47 109
0,75ñ
2 ñiện cực bên phải (+): Hg2Cl2 + 2e– → 2Hg + 2Cl– E° = + 0,27V ñiện cực bên trái (-): Hg22+ + 2e– → 2Hg E° = + 0,79V Hg2Cl2 ƒ Hg22+ + 2Cl– E° = – 0,52 V ln K = Go
RT ∆
− = nFEo 2.96500.( 0,52)
RT 8,314.298
−
= = – 40,51
→ K = e−40,51= 2,55.10–18
ðặt x = [Hg22+], [Cl–] = 2x → K = x(2x)2 = 4x3 = 2,55.10–18 Giải phương trình theo x tìm : x = (K/4)1/3 = 8,61.10–7 = S S = 8,61 10–7 mol/l
1,25ñ
Câu (4,0 ñiểm):
(5)5
(A) (B)
(D)
(E)
(F) (G)
2. Chất A có cơng thức phân tử C7H12 Khi thực phản ứng ozon phân A tạo HCHO xiclohexanon Thực sơ đồ chuyển hố A sau:
Br H
B Mg/ ete D CO2
2 H3O
A E
HBr/ peoxit F
H3O KCN
G
2
+
+
a Xác định cơng thức cấu tạo chất A, B, D, E, F G
b Gọi tên A, E G
c Sắp xếp chất: E, G, H (axit Benzoic), K (axit 2-Phenyletanoic) L (axit 3-phenylpropanoic) theo thứ tự tăng dần tính axit, giải thích ðÁP ÁN
1. Dùng dung dịch H2SO4 loãng cho từ từ ñến dư vào ống nghiệm, lắc ñều quan sát:
- NaHCO3 có khí
2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O (1) - Ba(HCO3)2 thấy có kết tủa đồng thời có khí H2SO4 + Ba(HCO3)2 → BaSO4↓ + 2CO2↑ + 2H2O (2) - C6H5ONa thấy dung dịch bị vẩn ñục
2C6H5ONa + H2SO4 → 2C6H5OH↓ + Na2SO4 (3)
0,5 ñ
- C6H6 tách lớp khơng tan
- C6H5NH2 tách lớp sau tan hồn tồn
2C6H5NH2 + H2SO4 → (C6H5NH3)2SO4 (4) - K[Al(OH)4] có kết tủa keo trắng, sau kết tủa tan
H2SO4 + 2K[Al(OH)4] → 2Al(OH)3↓ + 2H2O + K2SO4 (5) 3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 3H2O (6)
0, ñ
2.
CH2
CH3 Br
HBr Mg/ ete 1 CO
2 H3O+
COOH
CH3
MgBr
CH3
HBr/peoxit KCN
2 H3O+ (hc )
H3O+ CO2
Mg/ ete
CH2Br CH
2COOH
Xác ñịnh ñúng chất ñược 0,25 ñ
6x0,25
=1,5 ñ
A Metylen xiclohexan
E Axit 1- Metyl xiclohexan-1-cacboxylic G Axit 2- xiclohexyl etanoic
0,5 ñ
c. Tính axit E< G < L< K < H
COOH CH2COOH CH
2CH2COOH CH2COOH COOH
< < < <
+I1
+I2
H3C
-I1 -I2 -I3
-I1 < -I2 < -I3
+I1 +I2
<
(E) (G) (L) (K) (H)
(6)6 Câu (2,0 ñiểm): Cho hợp chất hữu cơ:
(CH3)2C = CH – CH2 – CH2 – CH = C(CH3)2 (A) (CH3)2C = CH – CH2 – CH2 – C(CH3) = CH – CHO (B)
ðun nóng chất với dung dịch axit thì: từ A thu E (C10H18), từ (B) thu F (C10H18O2) Viết cơng thức cấu tạo E, F trình bày chế phản ứng
ðÁP ÁN:
(+)
A H
+
E +
-H+
1 ñ
B H
+
CHOH
(+)
(+) OH
OH
F
HOH -H+
OH
1 ñ
Câu (2,0 ñiểm):
ðun vỏ trấu lõi bắp ngô với axit sunfuric, người ta thu hợp chất hữu X có thành phần khối lượng : 62,5%C ; 4,17%H 33,33%O X phản ứng với thuốc thử Sip với phenylhiñrazin Khi oxi hóa X dung dịch KMnO4 tạo axit hữu A, đecacboxyl hóa A thu hợp chất B Khử B hiđro có xúc tác cho sản phẩm D tan ñược H2SO4 ñặc lạnh không làm màu dung dịch KMnO4 Phổ hồng ngoại cho biết D khơng có nhóm chức – OH, D tác dụng với HCl dư thu ñược hợp chất ñihalogen E Khi SN2 chất E KCN tạo chất F Thủy phân F sinh sản phẩm G ngưng tụ với 1,6 – điaminohexan cho tơ nilon - 6,6 Hãy viết sơ ñồ phản ứng từ X tạo thành nilon - 6,6 dạng công thức cấu tạo theo kiện
ðÁP ÁN
ðặt công thức phân tử X CxHyOz Ta có tỷ lệ :
x : y : z = 62, 4,17 33,33: : 5, : 4,17 : 2, 08 2,5 : :1 : :
12 16 = = =
⇒ Cơng thức đơn giản X C5H4O2
- Thủy phân F sinh sản phẩm G ngưng tụ với 1,6 – điaminohexan cho tơ nilon - 6,6
⇒ G axit añipic : HOOC(CH2)4COOH
- G C6H10O4 → X (C5H4O2)n có n=1 phù hợp → X C5H4O2
0.5ñ
- G HOOC(CH2)4COOH → F NC(CH2)4CN → E Cl(CH2)4Cl
- E ñược ñiều chế từ D tác dụng với HCl dư (2Cl thay 1O), đồng thời D có ngun tử O không thuộc chức ancol (OH) không bền với axit đặc lạnh ⇒ D ete vịng no
- B không no tạo đecacboxyl A nên B dị vịng cạnh chứa O A có nhóm COOH gắn vào dị vịng
- Vì X phản ứng với thuốc thử Sip với phenylhiđrazin, bị oxi hóa tạo axit A , suy X furfural
0,5ñ
(7)7
O CHO
(X)
KMnO4
O COOH
to
O
H2 xt
O
HCl du
Cl Cl
KCN
CN CN
H3O+ HOOC(CH
2)4COOH
H2N(CH2)6NH2
nilon - 6,6
(A) (B) (D) (E)
(F)
(G)
Chú ý:
- Các cách giải khác chất hố học cho ñủ số ñiểm
- Nếu thiếu ñiều kiện (hay không cân cân sai) trừ nửa số điểm phương trình phản ứng ñó