Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 11 năm học 2011 - 2012 đề thi môn: Hoá học (dành cho học sinh THTP chuyên)

SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC
ĐỀ CHÍNH THỨC
-------------------
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012
ĐỀ THI MễN: HOÁ HỌC
(Dành cho học sinh THPT chuyờn)
(Thời gian làm bài: 180 phỳt, khụng kể thời gian giao đề)
Cõu 1 ( 1,5 điểm).
Cho 14,4 gam hỗn hợp Fe, Mg, Cu (số mol mỗi kim loại bằng nhau) tỏc dụng hết với dung dịch HNO3 thu được dung dịch X và 2,688 lớt (đktc) hỗn hợp gồm 4 khớ N2, NO, N2O, NO2 trong đú 2 khớ N2 và NO2 cú số mol bằng nhau. Cụ cạn cẩn thận dung dịch X thu được 58,8 gam muối khan. Tỡm số mol HNO3 đó phản ứng.
Cõu 2 (2 điểm ). 
	1. Cho 0,01 mol NH3; 0,1 mol CH3NH2 và 0,11 mol HCl vào H2O được 1 lớt dung dịch. Tớnh pH của dung dịch thu được ? Cho , , 
2. Xỏc định độ tan của AgSCN trong dung dịch NH3 0,003M. Biết: TAgSCN = 1,1.10-12 và hằng số phõn li của phức [Ag(NH3)2]+ bằng 6.10-8.
Cõu 3 (1,5 điểm). Khi phõn tớch nguyờn tố tinh thể ngậm nước một muối tan A của kim loại X, người ta thu được cỏc số liệu sau:
Nguyờn tố
cacbon
oxi
lưu huỳnh
nitơ
hiđro
% khối lượng trong muối
0,00
57,38
14,38
0,00
3,62
 Theo dừi sự thay đổi khối lượng của A khi nung núng dần lờn nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước khi bị phõn hủy hoàn toàn, A đó mất 32% khối lượng. 
	Trong dung dịch nước, A phản ứng được với hỗn hợp gồm PbO2 và HNO3 (núng), với dung dịch BaCl2 tạo thành kết tủa trắng khụng tan trong HCl.
	Hóy xỏc định kim loại X, muối A và viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra. Biết X khụng thuộc họ Lantan và khụng phúng xạ.
Cõu 4 (1,0 điểm). Đốt chỏy 0,3 mol Mg trong bỡnh chứa 0,1 mol khụng khớ (gồm 20% ụxi và 80% nitơ) thu được hỗn hợp rắn A. Cho A vào dung dịch H3PO4 0,33M. Tớnh thể tớch tối thiểu dung dịch H3PO4 0,33M cần để hũa tan hoàn toàn hỗn hợp A. Biết cỏc phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Cõu 5 (2,0 điểm).
 1. Nờu phương phỏp húa học nhận biết cỏc hợp chất hữu cơ sau, ở cỏc bỡnh riờng biệt:
2. Cú ba hợp chất: A, B và C 
a. Hóy so sỏnh tớnh axit của A và B.
b. Hóy so sỏnh nhiệt độ sụi và độ tan trong dung mụi khụng phõn cực của B và C. 
Cõu 6 ( 1,0 điểm). Khi tiến hành thớ nghiệm: Phản ứng của nhụm với dung dịch CuSO4, hai học sinh tiến hành như sau:
Học sinh 1: Đỏnh sạch lỏ nhụm bằng giấy rỏp rồi nhỳng ngay vào dung dịch CuSO4 bóo hũa. 
Học sinh 2: Nhỳng lỏ nhụm chưa đỏnh giấy rỏp vào dung dịch CuSO4 bóo hũa.
Theo em hai học sinh trờn quan sỏt được hiện tượng như thế nào, tại sao?
Cõu 7 ( 1,0 điểm). Đốt chỏy hoàn toàn 3,24 (gam) hỗn hợp (X) gồm hai chất hữu cơ (A) và (B), khỏc dóy đồng đẳng, trong đú (A) hơn (B) một nguyờn tử cacbon, người ta chỉ thu được H2O và 9,24 (gam) CO2. Biết = 13,5. Tỡm cụng thức phõn tử của (A) và (B).
.Hết
Họ và tờn thớ sinh .................................................SBD...................................phũng thi.............
Cỏn bộ coi thi khụng giải thớch gỡ thờm
SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 11 NĂM HỌC 2011-2012
HƯỚNG DẪN CHẤM MễN: HOÁ HỌC
(Dành cho học sinh THPT chuyờn )
Cõu
NỘI DUNG
Điểm
Cõu1
 1,5đ
 Gọi x là số mol mỗi kim loại ta cú: 56x + 24x + 64x =14,4 x = 0,1
Khối lượng muối nitrat kim loại là: 242.0,1 + 148.0,1 + 188.0,1 = 57,8 gam < 58,8 gam (theo bài ra).
Trong muối rắn thu được cú NH4NO3 và cú khối lượng là: 58,8 – 57,8 = 1 (gam)
Số mol NH4NO3 = 1/80 = 0,0125 (mol)
Vỡ hỗn hợp 4 khớ trờn NO2, NO, N2O, N2 trong đú số mol N2 bằng số mol NO2 ta coi 2 khớ này là một khớ N3O2 NO.N2O cho nờn hỗn hợp bốn khớ được coi là hỗn hợp 2 khớ NO và N2O với số mol lần lượt là a và b
Như vậy, ta cú sơ đồ:
Fe, Mg, Cu Fe3+, Mg2+, Cu2+, NH4+ + NO, N2O + H2O
Ta cú quỏ trỡnh cho nhận e 
Fe Fe+3 + 3e (1) ; Mg Mg+2 + 2e (2) ; Cu Cu+2 + 2e (3)
0,1 0,3 0,1 0,2 0,1 0,2
Tổng số mol e cho: 0,3 + 0,2 + 0,2 = 0,7 (mol)
4H+ + NO3- + 3e NO + 2H2O (4)
4a 3a a	
10H+ + 2NO3- + 8e N2O + 5H2O (5)
10b 8b b	
10H+ + NO3- + 8e NH4+ + 3H2O (6)
0,125 0,1 0,0125	
Tổng số mol e nhận là: 3a + 8b + 0,1
Vậy ta cú hệ phương trỡnh: 
Theo cỏc phương trỡnh (4), (5), (6)
Tổng số mol HNO3 đó dựng là : 4a + 10b + 0,125 = 0,893 (mol)
0,5đ
0,25đ
0,75đ
Cõu2
2,0 đ
1. CH3NH2 + HCl CH3NH3Cl
 0,1 0,1 0,1 (mol)
 NH3 + HCl NH4Cl
 0,01 0,01 0,01 (mol)
Do V= 1 (l) nờn CM bằng số mol. 
Dung dịch chứa CH3NH3Cl 0,1M và NH4Cl 0,01M
CH3NH3Cl CH3NH3+ + Cl-
NH4Cl NH4+ + Cl-
CH3NH3+ CH3NH2 + H+	K1 = 10-10,6	(1)
NH4+ NH3 + H+	K2 = 10-9,24	(2)
Bằng phộp tớnh gần đỳng và do (1) và (2) là sự điện li của 2 axớt yếu nờn ta cú
2. Gọi s là độ tan của AgSCN trong dung dịch NH3 0,003M.
AgSCN Ag+ + SCN-	 TAgSCN = 1,1.10-12	(1)
Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+	K’ = (6.10-8)-1	(2)
Tổ hợp (1) và (2) ta cú
AgSCN + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + SCN- K=TAgSCN.K’=1,83.10-5
 [] 0,003 -2s s s (M)
Theo định luật tỏc dụng khối lượng ta cú:
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Cõu 3
1,5đ
1.
	Vậy cụng thức đơn giản nhất cho biết tương quan số nguyờn tử của cỏc nguyờn tố H, O, S trong A là (H8O8S)n.
% khối lượng X trong A bằng 100% - (3,62 + 57,38 + 14,38)% = 24,62%
Với n = 1 MX = = 54,95 (g/mol) X là mangan (Mn).
Với n = 2 MX = 109,9 (g/mol) Khụng cú kim loại nào cú nguyờn tử khối như vậy.
Với n 3 MX 164,9 (g/mol) X thuộc họ Lantan hoặc phúng xạ (loại).
	Vậy cụng thức của A là MnH8O8S.
	Mặt khỏc, X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa khụng tan trong HCl, mà trong A cú 1 nguyờn tử S, do đú A là muối sunfat hoặc muối hiđrosunfat: MnH8O4SO4.
	Khi đun núng (A chưa bị phõn hủy), 32% khối lượng A mất đi, trong đú MA = 223,074 (g/mol) → 32%.MA = 32%. 223,074 = 71,38 (g) ≈ 72 (g), => Cú 4 mol H2O. 
 → % H (trong 4 mol H2O) = .
Vậy A là muối mangan(II) sunfat ngậm 4 phõn tử nước: MnSO4.4H2O.
Phương trỡnh phản ứng: 
1/ MnSO4 + BaCl2 BaSO4↓ + MnCl2
2/ 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4↓ + 2H2O
0,5đ
0,5
0,5đ
Cõu 4
1,0đ
Tớnh V(H3PO4)
Cỏc phản ứng của Mg khi chỏy trong khụng khớ:
 2Mg + O2 2MgO 
 0,04 ơ 0,02mol đ 0,04
 3Mg + N2 Mg3N2 
 0,24 ơ 0,08mol đ 0,08
 Với 
 Vậy số mol Mg dư = 0,3 – (0,04 + 0,24) = 0,02 mol
Sản phẩm A gồm Mg: 0,02 mol; MgO : 0,04 mol; Mg3N2 : 0,08 mol
Để hỗn hợp rắn tan hết phải tạo muối H2PO4-
 MgO + 2H3PO4 đ Mg(H2PO4)2 + H2O 	 
 0,04 đ 0,08
 Mg + 2H3PO4 đ Mg(H2PO4)2 + H2 ư	 	 
 0,02 đ 0,04
 Mg3N2 + 8H3PO4 đ 3Mg(H2PO4)2 + 2NH4H2PO4 
 0,08 đ 0,64 
 Số mol H3PO4 = 0,08 + 0,04 + 0,64 = 0,76 mol
 Thể tớch dd H3PO4 0,33M tối thiểu cần dựng là : V = 0,76/0,33= 2,303 (lớt) 
0,5đ
0,5đ
Cõu 5
2,0đ 
1.Lấy mỗi lọ một ớt làm mẫu thử
- Dựng dung dịch nước Brom nhận ra phenol (cú kết tủa trắng)
- Dựng 2,4 - đinitrophenyl hiđrazin nhận ra hai hợp chất cacbonyl là metyl phenyl xeton và benzanđehit. Sau đú dựng phản ứng idofom để nhận ra metyl phenyl xeton ( do cú kết tủa vàng).
- Cũng dựng phản ứng của idofom để nhận ra C6H5-CH(OH)-CH3( vỡ trong mụi trường I2/NaOH sẽ oxi húa – CH(OH) – CH3 thành – CO – CH3.
- Cũn hai hợp chất chứa clo, đun núng với dung dịch NaOH, gạn lấy lớp nước, axit hoỏ bằng HNO3 nhỏ vào đú dung dịch AgNO3. Mẫu thử nào cho kết tủa trắng đú là benzyl clorua, cũn phenyl clorua khụng phản ứng.
2. a.So sỏnh tớnh axit: 
Tớnh axit được đỏnh giỏ bởi sự dễ dàng phõn li proton của nhúm OH. Khả năng này thuận lợi khi cú cỏc hiệu ứng kộo electron (-I hoặc –C) nằm kề nhúm OH. Ở A vừa cú hiệu ứng liờn hợp (-C) và hiệu ứng cảm ứng (-I); ở B chỉ cú hiệu ứng (-I). 
Tớnh axit của (A) > (B).
b . So sỏnh điểm sụi và độ tan: 
Liờn kết hidro làm tăng điểm sụi. Chất C cú liờn kết hidro nội phõn tử, B cú liờn kết hidro liờn phõn tử nờn 
nhiệt độ sụi của (C) < nhiệt độ sụi của (B). 
(C) cú độ tan trong dung mụi khụng phõn cực lớn hơn (B).
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Cõu 6
 1,0đ
Thớ nghiệm của học sinh 1: Nhận thấy cú Cu màu đỏ bỏm vào miếng nhụm và cú khớ thoỏt ngay từ đầu, dung dịch cú màu xanh nhạt dần.
Do: 2Al + 3Cu2+ 2Al3+ + 3Cu
 2Al +6H+ 2Al3+ + 3H2
 H+ sinh ra do sự thủy phõn CuSO4
Thớ nghiệm của học sinh 2: Thời gian đầu chưa cú hiện tượng gỡ xảy ra, sau đú quan sỏt được hiện tượng giống như thớ nghiệm của học sinh 1. 
 Do khụng cạo sạch lớp oxit bao phủ bờn ngoài miếng nhụm nờn nhụm khụng tham gia cỏc phản ứng với mụi trường. Sau một thời gian lớp oxit bị hũa tan do H+ của CuSO4 thủy phõn tỏc dụng
Al2O3 + 6H+ 2Al3++3H2O
Khi nhụm oxit tan hết, Al tỏc dụng với Cu2+ và H+ như trờn
0,5đ
0,5đ
Cõu 7
1,0đ
X = 2. 13,5 = 27 đvC
 Sản phẩm chỏy của (X) chỉ gồm CO2 và H2O nờn thành phần nguyờn tố của (A) và (B) gồm cú C, H hoặc C, H, O.
 Chỉ cú 2 trường hợp cú thể xảy ra:
Trường hợp 1: 	MA < 27 < MB
	MA < 27 ị A là CH4 hoặc C2H2
 Vỡ	(A) hơn (B) 1 nguyờn tử C ị CH4 loại.
Trường hợp 2: Vậy (A) là C2H2 và (B) là CHyOz
	C2H2 + O2 đ 2 CO2 + H2O
	CHyOz + O2 đ CO2 + H2O
 Gọi a, b là số mol C2H2 và CHyOz (khối lượng mol phõn tử MB)
 ta cú hệ phương trỡnh :
	26a + MB.b = 3,24	(1)
	2a + b = 	(2)
	a + b = 	 	 (3)
 Giải hệ gồm cỏc phương trỡnh (1), (2), (3) cho ta MB = 30 đvC
	a = 0,09 (mol), b = 0,03 (mol)
 Suy ra (B) là H-CHO
C2H2 = 72,2%
	H - CHO = 27,8%
0,25đ
0,25
0,5đ
Ghi chỳ: Thớ sinh làm cỏch khỏc đỳng vẫn cho điểm tối đa.