SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NGÃI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 CẤP TỈNH Ngày thi: 24/12/2014 Mơn thi: HĨA HỌC Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ CHÍNH THỨC Đề thi cĩ 02 trang Câu 1: (2,5 điểm) 1. Hãy giải thích vì sao: a. Khi bĩn phân đạm ure cho đồng ruộng khơng nên trộn chung với vơi. b. Sục khí clo qua dung dịch kali iotua một thời gian dài, sau đĩ người ta cho hồ tinh bột vào thì khơng thấy xuất hiện màu xanh. 2. Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Ba, Na (tỉ lệ số mol 1:1) vào nước được 3,36 lít H2 và dung dịch X. Dẫn 5,6 lít khí CO2 vào dung dịch X. Tính khối lượng kết tủa thu được. Các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Câu 2: (3,0 điểm) 1. Viết cơng thức cấu tạo các đồng phân (chứa vịng benzen) cĩ cơng thức phân tử C8H10O thỏa mãn điều kiện: a. Khơng tác dụng được với dung dịch NaOH nhưng tác dụng với Na. b. Khơng tác dụng được cả Na và dung dịch NaOH. 2. Từ mùn cưa chứa 50% xenlulozơ người ta sản xuất ancol etylic với hiệu suất 70%. Đem lượng ancol thu được sản xuất cao su buna với hiệu suất 75%. Viết các phương trình hĩa học xảy ra và tính khối lượng mùn cưa dùng để sản xuất 1 tấn cao su buna. Câu 3: (3,0 điểm) 1. Hịa tan Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 lỗng, dư thu được dung dịch X. Cho lần lượt các chất sau đây vào dung dịch X: NaNO3, Cu, KMnO4, Ag. Viết các phương trình hĩa học xảy ra (nếu cĩ). 2. Dung dịch X chứa các ion: Ca2+, Na+, 3HCO và Cl trong đĩ số mol của ion Cl là 0,1. Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: cho phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được 2 gam kết tủa. - Phần 2: cho phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 3 gam kết tủa. Nếu đun sơi đến cạn dung dịch X thì thu được m gam chất rắn khan. Tính m. Câu 4: (4,5 điểm) 1. Xác định các chất và viết các phương trình phản ứng thực hiện sơ đồ chuyển hĩa (kèm theo điều kiện phản ứng nếu cĩ): X A C D X (1) (2) (3) (4) + NaOH dư, to E F G Y (5) (6) (7) (8) B M N (C6H3N3O7) (9) (10) + C6H5COOH Biết: X, Y đều cĩ cơng thức phân tử C8H8O2 và chứa vịng benzen trong phân tử. E là hiđrocacbon đơn giản nhất. 2. Sắp xếp các chất sau theo chiều tính axit tăng dần: HCOOH, CH3COOH, C2H5OH, C6H5OH (phenol), H2CO3. 3. Hỗn hợp M gồm peptit X và peptit Y, mỗi peptit được cấu tạo từ cùng một loại - amino axit. Tổng số nhĩm -CO-NH- trong hai peptit là 5 và tỉ lệ số mol X : số mol Y = 1 : 2. Thủy phân hồn tồn m gam M thu được 12 gam glyxin và 5,34 gam alanin. Xác định cấu tạo của X, Y và tính giá trị m. Câu 5: (4,0 điểm) 1. Cho 3,12 gam kim loại M tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, dư thu được 0,728 lít khí N2O (đktc). Cho dung dịch sau phản ứng bay hơi nước chậm thu được 28,6 gam muối. Xác định kim loại M và thành phần của muối thu được. 2. Cĩ 1500 ml dung dịch X chứa hỗn hợp HCl và Cu(NO3)2. Chia X thành 2 phần (phần 2 cĩ khối lượng gấp đơi phần 1). a. Đem điện phân phần 1 (với điện cực trơ) bằng dịng điện 1 chiều cĩ cường độ 2,5A sau thời gian t giây, thu được 3,136 lít (đktc) một chất khí duy nhất ở anot. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 110 ml dung dịch NaOH 4M thấy xuất hiện 1,96 gam kết tủa. Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch X và thời gian t. b. Cho m gam bột kim loại Fe tác dụng với phần 2 đến khi phản ứng hồn tồn. Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp kim loại cĩ khối lượng 0,75m gam và V lít (đktc) khí khơng màu hĩa nâu trong khơng khí. Tìm giá trị của m và V. Câu 6: (3,0 điểm) Thủy phân hồn tồn hỗn hợp X gồm 2 este no, mạch hở (trong phân tử mỗi chất chỉ chứa nhĩm chức este) bằng dung dịch NaOH vừa đủ. Chưng cất dung dịch sau phản ứng, thu được 12,3 gam muối khan Y của một axit hữu cơ và hỗn hợp Z gồm 2 ancol (số nguyên tử C trong mỗi phân tử ancol khơng vượt quá 3). Đốt cháy hồn tồn muối Y trên thu được 7,95 gam Na2CO3. Mặt khác, đốt cháy hồn tồn hỗn hợp Z trên, thu được 3,36 lít CO2 (đktc) và 4,32 gam H2O. Xác định cơng thức cấu tạo của 2 este. Cho: H=1; C=12; N=14; O=16; Na=23; Mg=24; Cl=35,5; Ca=40; Fe=56; Cu=64; Ba=137. ----------HẾT--------- (Cán bộ coi thi khơng giải thích gì thêm) SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NGÃI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 CẤP TỈNH Ngày thi: 24/12/2014 Mơn thi: HĨA HỌC Thời gian: 180 phút ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC Cho: H=1; C=12; N=14; O=16; Na=23; Mg=24; Cl=35,5; Ca=40; Fe=56; Cu=64; Ba=137. Câu 1: (2,5 điểm) 1. (1,0 đ)Hãy giải thích vì sao: a. Khi bĩn phân đạm ure cho đồng ruộng khơng nên trộn chung với vơi. b. Sục khí clo qua dung dịch kali iotua một thời gian dài, sau đĩ người ta cho hồ tinh bột vào thì khơng thấy xuất hiện màu xanh. Hướng dẫn chấm Điểm a. - Khi trộn ure với vơi: (NH2)2CO + 2H2O → (NH4)2CO3 (1) Ca(OH)2 + (NH4)2CO3 → CaCO3 ↓ + 2NH3↑ + 2H2O (2) - Phản ứng làm mất đi lượng đạm (do thốt ra NH3) và làm đất rắn lại (do tạo CaCO3) 0,25 0,25 b. 2KI + Cl2 I2 + 2KCl Sau một thời gian cĩ xảy ra phản ứng: I2 + 5Cl2 + 6H2O 2HIO3 + 10HCl Sau phản ứng khơng cĩ I2 tự do nên hồ tinh bột khơng chuyển sang màu xanh 0,25 0,25 2. (1,5 đ) Cho m gam hỗn hợp 2 kim loại Ba, Na (tỉ lệ số mol 1:1) vào nước được 3,36 lít H2 và dung dịch X. Dẫn 5,6 lít khí CO2 vào dung dịch X. Tính khối lượng kết tủa thu được. Các thể tích khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Hướng dẫn chấm Điểm 2 2 3,36 5,6n = =0,15mol;n = =0,25molH CO22,4 22,4 Ba + 2H2O Ba(OH)2 + H2 a a Na + H2O NaOH + 1/2H2 a 0,5a 0,25 2 n =1,5a=0,15 0,1H a 0,25 2 n =2n- HOH = 2.0,15 = 0,3 mol 2 0,3 1,2 0,25 OH CO n n tạo ra 2 muối 0,25 2 3 2 2 3 22 2 0,25 0,2 2 0,3 0,05 CO OH HCO x x CO OH CO H O y y y x y x x y y 0,5 32 2 3 3 O O 0,05 0,05 0,05.197 9,85BaC Ba CO BaC m gam 0,25 Câu 2:(3,0 điểm) 1. (1,25 đ) Viết cơng thức cấu tạo các đồng phân (chứa vịng benzen) cĩ cơng thức phân tử C8H10O thỏa mãn điều kiện: a. Khơng tác dụng được với dung dịch NaOH nhưng tác dụng với Na. b. Khơng tác dụng được cả Na và dung dịch NaOH. Hướng dẫn chấm Điểm a. Cĩ 5 đồng phân CH2CH2OH CH3 OH CH2OH CH3 (octo, meta, para) 5x0,125= 0,625 b. Cĩ 5 đồng phân O C2H5 CH2OCH3 OCH3 CH3 (octo, meta, para) 5x0,125= 0,625 2. (1,75 đ) Từ mùn cưa chứa 50% xenlulozơ người ta sản xuất ancol etylic với hiệu suất 70%. Đem lượng ancol thu được sản xuất cao su buna với hiệu suất 75%. Viết các phương trình hĩa học xảy ra và tính khối lượng mùn cưa dùng để sản xuất 1 tấn cao su buna. Hướng dẫn chấm Điểm (C6 H10O5)n + nH2O Ht o , n C6H12O6 C6H12O6 xtt o , 2C2H5OH + 2CO2 2C2H5OH COAl o45032 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 nCH2=CH-CH=CH2 xtt o , (-CH2-CH=CH-CH2-)n 0,25x4=1,0 – Khối lượng ancol etylic cần để sản xuất 1 tấn cao su buna (hiệu suất 75%): kg6,2271 75.54 100.92.1000 – Khối lượng mùn cưa cần dùng: 50.70 100.100. 92 162.6,2271 =11428,5 kg 0,25 0,5 Câu 3: (3,0 điểm) 1. (1,25 đ) Hịa tan Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 lỗng, dư thu được dung dịch X. Cho lần lượt các chất sau đây vào dung dịch X: NaNO3, Cu, KMnO4, Ag. Viết các phương trình hĩa học xảy ra (nếu cĩ). Hướng dẫn chấm Điểm Fe3O4 + 8H+ Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O Dung dịch X gồm: Fe2+; Fe3+; H+; 2-4SO . - 2+ + - 3+3 23Fe +4H + NO 3Fe + NO+2H O NO + 1/2O2 NO2 - Cu + 2Fe3+ 2Fe2+ + Cu2+ - 2 3 24 25Fe 8 5Fe 4H MnO Mn H O Chú ý: Nếu HS viết phản ứng của dd X với Ag thì -0,25đ 0,25x5=1,25 2. (1,75 đ) Dung dịch X chứa các ion: Ca2+, Na+, 3HCO và Cl , trong đĩ số mol của ion Cl là 0,1. Chia dung dịch X thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: cho phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được 2 gam kết tủa. - Phần 2: cho phản ứng với dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 3 gam kết tủa. Nếu đun sơi đến cạn dung dịch X thì thu được m gam chất rắn khan. Tính m. Hướng dẫn chấm Điểm 2 3 3 2 2 2 3 3 HCO (1) O (2) OH CO H O CO Ca CaC 0,25 - Phần 2: Vì dd Ca(OH)2 dư nên 2 33 3O 0,03 0,03CaCCO HCOn n n 0,5 - Phần 1: từ (1) cĩ 2 3 0,03 CO n và 3O 0,02CaCn Từ (2) suy ra 2 0,02Can 0,25 Trong dd X, áp dụng bảo tồn điện tích: 2 2 3 3Na Na 2. 2. 0,06 0,1 2.0,04 0,08 Ca HCO Cl HCO Cl Ca n n n n n n n n 0,25 Khi cơ cạn dd X: 2 3HCO 0t CO 23 + CO2 + H2O 0,06 0,03 0,25 Áp dụng bảo tồn khối lượng : 2 2 3Na m = m = 0,08.23 + 0,04.40 + 0,03.60 + 0,1.35,5 = 8,79 gam Ca CO Cl m m m 0,25 Câu 4: (4,5 điểm) 1. (2,5 đ) Xác định các chất và viết các phương trình phản ứng thực hiện sơ đồ chuyển hĩa (kèm theo điều kiện phản ứng nếu cĩ): X A C D X (1) (2) (3) (4) + NaOH dư, to E F G Y (5) (6) (7) (8) B M N (C6H3N3O7) (9) (10) + C6H5COOH Biết: X, Y đều cĩ cơng thức phân tử C8H8O2 và chứa vịng benzen trong phân tử. E là hiđrocacbon đơn giản nhất. Hướng dẫn chấm Điểm - X là CH3COOC6H5, A là CH3COONa, B là C6H5ONa, C là CH3COOH, D là (CH3CO)2O, E là CH4, F là HCHO, G là CH3OH, Y là C6H5COOCH3, M là C6H5OH, N là C6H2(NO2)3OH. - Các phương trình phản ứng: (1) CH3COOC6H5 + 2NaOH CH3COONa + C6H5ONa + H2O (2) 2CH3COONa + H2SO4 → 2CH3COOH + Na2SO4 (3) 2CH3COOH (CH3CO)2O + H2O (4) C6H5OH + (CH3CO)2O CH3COOC6H5 + CH3COOH (5) CH3COONa + NaOH CH4↑ + Na2CO3 (6) CH4 + O2 HCHO + H2O (7) HCHO + H2 CH3OH (8) C6H5COOH + HOCH3 C6H5COOCH3 + H2O (9) C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3 (10) OH + 3 HNO3 đặc H2SO4 đặc to OH NO2 NO2 NO2 + 3 H2O 0,25x10 =2,5 2. (0,5 đ) Sắp xếp các chất sau theo chiều tính axit tăng dần: HCOOH, CH3COOH, C2H5OH, C6H5OH (phenol), H2CO3. Hướng dẫn chấm Điểm C2H5OH < C6H5OH < H2CO3 < CH3COOH < HCOOH Chú ý: nếu HS sắp xếp sai vị trí 1 chất thì khơng được điểm câu này. 0,5 3. (1,5 đ) Hỗn hợp M gồm peptit X và peptit Y, mỗi peptit được cấu tạo từ cùng một loại -amino axit. Tổng số nhĩm -CO-NH- trong hai peptit là 5 và tỉ lệ số mol X : số mol Y = 1: 2. Thủy phân hồn tồn m gam M thu được 12 gam glyxin và 5,34 gam alanin. Xác định cấu tạo của X, Y và tính giá trị m. Hướng dẫn chấm Điểm Ta cĩ 5,34: 89 3 3.1 12 : 75 8 4.2 ala gly n n Mà nX : nY = 1 : 2 và tổng số nhĩm –CO-NH- trong X và Y bằng 5 ; X và Y chỉ cấu tạo từ 1 loại amino axit nên suy ra: X là tripeptit Ala-Ala-Ala và Y là tetrapeptit Gly-Gly-Gly-Gly 1,0 nX = nAla : 3 = (5,34 :89) :3 = 0,02; nY = 0,02 . 2= 0,04 mol mM = 0,02.(89.3 – 18.2) + 0,04.(75.4-18.3) = 14,46 gam 0,5 Câu 5: (4,0 điểm) 1. (1,5 đ) Cho 3,12 gam kim loại M tác dụng với dung dịch HNO3 lỗng, dư thu được 0,728 lít khí N2O (đktc). Cho dung dịch sau phản ứng bay hơi nước chậm thu được 28,6 gam muối. Xác định kim loại M và thành phần của muối thu được. Hướng dẫn chấm Điểm Sản phẩm khử cĩ NH4NO3: x mol to P2O5, t o H+, to CaO, to oxit nitơ, to Ni, to H+, to nM M ne 5 1 5 3 2 8e 2 0,26 2.0,0325 8e 8x x N N N N ne = 0,26 + 8x khối lượng muối = 3,12 + 62(0,26 + 8x) + 80x = 28,6 x = 0,01625 ne = 0,39 mol M = 3,12n/0,39 = 8n khơng cĩ kim loại phù hợp. Như vậy sản phẩm khử khơng cĩ NH4NO3. 0,25 0,25 0,25 ne = 0,26 mol M = 3,12n/0,26 = 12n M là Mg Muối ngậm nước cĩ cơng thức: Mg(NO3)2.nH2O Mmuối = 28,6/0,13 = 220 Mg(NO3)2.4H2O 0,25 0,25 0,25 2. (2,5 đ) Cĩ 1500 ml dung dịch X chứa hỗn hợp HCl và Cu(NO3)2. Chia X thành 2 phần (phần 2 cĩ khối lượng gấp đơi phần 1). a. Đem điện phân phần 1 (với điện cực trơ) bằng dịng điện 1 chiều cĩ cường độ 2,5A sau thời gian t giây, thu được 3,136 lít (đktc) một chất khí duy nhất ở anot. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 110 ml dung dịch NaOH 4M thấy xuất hiện 1,96 gam kết tủa. Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch X và thời gian t. b. Cho m gam bột kim loại Fe tác dụng với phần 2 đến khi phản ứng hồn tồn. Kết thúc phản ứng thu được hỗn hợp kim loại cĩ khối lượng 0,75m gam và V lít (đktc) khí khơng màu hĩa nâu trong khơng khí. Tìm giá trị của m và V . Hướng dẫn chấm Điểm - Phần 1: 2 3,136 0,14mol 22,4Cl n ; 2Cu(OH) 1,96n 0,02mol 98 ; nNaOH=0,11.4=0,44 mol Vì dung dịch sau điện phân tác dụng với dd NaOH tạo kết tủa do đĩ dd cĩ Cu2+ dư: 0,25 2+Cu 2e 0,14 0,28 Cu 22 2e 0,28 0,14 0,28 Cl Cl 0,25 Dd thu được: Cu2+dư , H+ (x mol), Cl- dư, 3NO H+ + OH- H2O x x Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 0,02 0,04 0,02 0,04 0,44 0,4 OH n x x 0,25 1,5 lít 3 2Cu(NO ) n (0,14 0,02) 2(0,14 0,02) 0,48 ddX 0,4 0,4.2 1,2HCl mol n mol 0,25 a. 3 2M,Cu(NO ) M,HCl 0,48C = =0,32M 1,5 1,2C = =0,8M 1,5 0,25 2Cl . 0,14.96500.2n 10808 96500.2 2,5 I t t giây 0,25 m gam Fe + phần 2 2 3 0,16.2 0,32 0,4.2 0,8 0,64 Cu H NO n mol n mol Cl n mol 0,25 2+e e 2e 0,62 1,24 F F 2 3 2 2e 0,32 0,64 0,32 4 3e 2 0,8 0,6 0,2 Cu Cu H NO NO H O 0,25 0,75m = mCu + mFe dư 0,75m = 0,32.64 + m – 0,62.56 m = 56,96 gam 0,25 b. VNO = 0,2.22,4 = 4,48 lít 0,25 Câu 6: (3,0 điểm) Thủy phân hồn tồn hỗn hợp X gồm 2 este no, mạch hở (trong phân tử mỗi chất chỉ chứa nhĩm chức este) bằng dung dịch NaOH vừa đủ. Chưng cất dung dịch sau phản ứng, thu được 12,3 gam muối khan Y của một axit hữu cơ và hỗn hợp Z gồm 2 ancol (số nguyên tử C trong mỗi phân tử ancol khơng vượt quá 3). Đốt cháy hồn tồn muối Y trên thu được 7,95 gam Na2CO3. Mặt khác, đốt cháy hồn tồn hỗn hợp Z trên, thu được 3,36 lít CO2 (đktc) và 4,32 gam H2O. Xác định cơng thức cấu tạo của 2 este. Tìm Y: 2 3Na CO 7,95n = = 0,075mol; 106 2 2CO H O 3,36 4,32n = = 0,15mol; n = = 0,24mol 22, 4 18 BTNT (Na) 2 3Na/Y NaOH Na CO n = n = 2 n = 0,15 mol 0,25 Vì hỗn hợp hỗn hợp X gồm 2 este no, mạch hở Z gồm các ancol no, mạch hở gọi CTTB của hỗn hợp Z là n 2n+2 mC H O ot 2 2 2n 2n+2 m 3n +1-mC H O + O n CO + (n +1) H O 2 0,15 0,24 mol 50, 24n = 0,15 n +1 n = 3 0,5 2hhZ CO 1 3n = n = 0,15= 0,09 mol 5n 0,25 Vì NaOH hh Zn n , hỗn hợp X mạch hở, chỉ chứa nhĩm chức este Hỗn hợp Z cĩ ít nhất 1 ancol đa chức Axit tạo muối Y đơn chức, 0,25 Gọi Y là RCOONa RCOONa Na/Y RCOONa n = n = 0,15mol 12,3M = = 82 0,15 R = 15 R là CH3 và muối Y là CH3COONa 0,25 Tìm các chất trong hỗn hợp Z Vì 5n = 3 số nguyên tử C trong mỗi ancol khơng vượt quá 3 CT của 1 ancol là CH3OH ancol cịn lại là ancol đa chức cĩ CT là C2H4(OH)2 hoặc C3H8Oz (z=2 hoặc 3) 0,5 TH1: Nếu 2 ancol là CH3OH và C2H4(OH)2 Gọi x và y là số mol của 2 ancol tương ứng x + y = 0,09 x = 0,03 2 = 0,15 y = 0,06 x y nNaOH = x + 2y = 0,15 (thỏa mãn) CTCT của 2 este là CH3COOCH3 và (CH3COO)2C2H4 0,5 TH2: Nếu 2 ancol là CH3OH và C3H8-z(OH)z Gọi a và b là số mol của 2 ancol tương ứng a + b = 0,09 a = 0,06 5 b = 0,033 = 3 a b nNaOH = a + zb = 0,06 + 0,03z = 0,15 z = 3 CTCT của 2 este là CH3COOCH3 và (CH3COO)3C3H5. 0,5 HS cĩ thể giải bài tốn bằng cách khác, nếu đúng vẫn được điểm tối đa. ----------HẾT----------
Tài liệu đính kèm: