Đề thi HSG khu vực Duyên hải đồng bắc Bắc Bộ Hóa học 11 - Năm học 2012-2013 - Trường THPT Chuyên Bắc Giang (Có đáp án)

Nội dung tài liệu: Đề thi HSG khu vực Duyên hải đồng bắc Bắc Bộ Hóa học 11 - Năm học 2012-2013 - Trường THPT Chuyên Bắc Giang (Có đáp án)

1. SỞ GÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG DUYÊN HẢI ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2012 - 2013 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MÔN: HÓA HỌC – LỚP 11 Thời gian làm bài 180 phút Bài 1. (2 điểm): Tốc độ phản ứng. Cho phản ứng: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) 0 Giá trị tốc độ đầu của N2O5 tại 25 C được cho trong bảng dưới đây: [N2O5], M 0,150 0,350 0,650 Tốc độ, mol.l-1.phút-1 3,42.10-4 7,98.10-4 1,48.10-3 1. Hãy viết biểu thức của định luật tốc độ phản ứng cho phản ứng trên và tính hằng số tốc độ phản ứng. Chỉ dẫn cách tính cụ thể. 2. Tính thời gian cần để nồng độ N2O5 giảm từ 0,150M xuống còn 0,050M. -3 -1 -1 3. Tốc độ đầu của phản ứng khi nồng độ N 2O5 bằng 0,150M là 2,37.10 mol.l .phút tại 400C. Xác định năng lượng hoạt hoá của phản ứng. 4. Cho biết cơ chế của phản ứng phân huỷ N2O5 theo sơ đồ sau: k1 N2O5  NO2 + NO3 ' k1 NO2 + NO3  N2O5 k2 NO2 + NO3  NO2 + NO + O2 k3 NO + N2O5  3NO2 Áp dụng nguyên lí nồng độ ổn định đối với NO3 và NO, hãy thiết lập biểu thức của tốc độ d[N O ] 2 5 . dt Bài 2. (2 điểm): Dung dịch điện li. Dung dịch A gồm Na2S và CH3COONa có pHA = 12,50. 2- 1. Thêm một lượng Na3PO4 vào dung dịch A sao cho độ điện li của ion S giảm 20% (coi thể tích dung dịch không đổi). Tính nồng độ của Na3PO4 trong dung dịch A. 2. Chuẩn độ 20,00 ml dung dịch A bằng dung dịch HCl 0,10 M: a. Khi chỉ thị metyl da cam đổi màu (pH = 4,00) thì dùng hết 19,40 ml dung dịch HCl. Tính nồng độ CH3COONa trong dung dịch A. b. Nếu chỉ dùng hết 17,68 ml HCl thì hệ thu được có pH là bao nhiêu? 1
2. 3. Để lâu dung dịch A trong không khí, một phần Na 2S bị oxi hóa thành S. Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra. 4. Hãy tìm một thuốc thử để nhận biết được 3 dung dịch riêng biệt: H3PO4, Na3PO4, NaH2PO4. Giải thích các hiện tượng xảy ra. Cho: pK 7,02; pK 12,9; pK 2,15; pK 7,21; pK 12,32; a1(H2S) a2(H2S) a1(H3PO4 ) a2(H3PO4 ) a3(H3PO4 ) RT pK 4,76; E0 = 0,14 V; E0 =1,23 V; ở 25 oC: 2,303 ln = 0,0592lg. a(CH3COOH) S/H2S O2/H2O F Bài 3. (2 điểm): Điện hóa học. 0 = 0,80V; 0 = -0,15V; 0 = 1,26V; 0 = -0,037V; 0 = -0,440V. Cho: EAg+ /Ag EAgI/Ag,I- EAu3+ /Au+ EFe3+ /Fe EFe2+ /Fe Hãy: a) Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực, trong pin và tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước. b) Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe 2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion Au+. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực, trong pin và tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này. Bài 4. (2 điểm): Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp. 1. Cho 6,000 g mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả sắt thành Fe 2+) tạo ra dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50 mL. Lượng I 2 có trong 10 mL dung dịch A phản ứng 2- vừa đủ với 5,500 mL dung dịch Na 2S2O3 1,00M (sinh ra S4O6 ). Lấy 25 mL mẫu dung 2+ dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 - mL dung dịch MnO4 1,000M trong H2SO4. a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn). b) Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu. 2. Crom là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ trái đất và được khai thác dưới dạng khoáng chất cromit: FeCr2O4 (dicrom sắt tetra oxit). Để sản xuất crom tinh khiết, cần tách Fe từ khoáng theo 2 quá trình nung và lọc: 4FeCr2O4(r) + 8Na2CO3(r) + 7O2(kh) → 8Na2CrO4(r) + 2Fe2O3(r) + 8CO2(k) 2Na2CrO4(r) + H2SO4(dd) → Na2Cr2O7(r) + Na2SO4(dd) + H2O(l) Đicromat được chuyển về Cr 2O3 bằng quá trình khử bởi cacbon, sau đó khử thành Cr bằng phản ứng nhiệt nhôm: Na2Cr2O7(r) + 2C(r) → Cr2O3(r) + Na2CO3(r) + CO(k) 2
3. Cr2O3 + 2Al(r) → Al2O3(r) + 2Cr(r) a) Tính khối lượng Cr thu được theo lý thuyết từ 2,1 tấn quặng chứa 72,0 % khoáng FeCr2O4. b) Do có khả năng chống ăn mòn tốt, nên crom là vật liệu tạo hợp kim quan trọng đối với thép. Để phân tích hàm lượng Mn và Cr trong 1 mẫu thép có khối lượng 5,00 g, người ta - 2- oxi hóa Mn thành MnO4 và Cr thành Cr2O7 . Sau quá trình xử lý thích hợp thu được 100,0 ml dung dịch và được chia thành 2 phần bằng nhau: - Lấy 50,0 ml dung dịch cho vào dung dịch BaCl 2 và điều chỉnh pH để crom bị kết tủa hoàn toàn và thu được 5,28 g BaCrO4. - Để chuẩn độ 50,0 ml dung dịch còn lại trong môi trường axit cần dùng hết 43,5ml dung dịch Fe2+ 1,6 M. Phương trình chưa cân bằng của phản ứng chuẩn độ được cho dưới đây: Hãy cân bằng các phương trình phản ứng chuẩn độ. c) Tính % Mn và % Cr (về khối lượng) trong mẫu thép. 3. Cho 14,4g hỗn hợp Fe, Mg, Cu (số mol mỗi kim loại bằng nhau) tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư) thu được dung dịch X và 2,688 lít (đktc) hỗn hợp gồm 4 khí N2, NO, N2O, NO2 trong đó 2 khí N2 và NO2 có số mol bằng nhau. Cô cạn cẩn thận dung dịch X thì được 58,8g muối khan. Tìm số mol HNO3 đã phản ứng. Bài 5. (2 điểm): Sơ đồ biến hóa, Cơ chế phản ứng, Đồng phân lập thể, Danh pháp. 1. Trình bày cơ chế tóm tắt của các phản ứng sau đây ? + H CH a) 3 C(CH3)3 CH2 CH3 OH OH H2SO4 b) to 3
4. H SO c) CH2 2 4 to CH3 CH CH3 CH 3 3 OH CH3 CH3 CH3 H3C H SO d) CH3 2 4 to CH3 OH 2. Hoàn thành các phản ứng sau dưới dạng công thức lập thể và cho biết khả năng quang hoạt của mỗi sản phẩm. a) (S)(Z)-3-penten-2-ol + KMnO4 C5H12O3 b) raxemic (E)-4-metyl-2-hexen + Br2 C7H14Br2 c) (S)-HOCH2CH(OH)CH=CH2 + KMnO4 C4H10O4 d) (R)-2-etyl-3-metyl-1-penten + H2/Ni C8H18 Bài 6. (2 điểm): Tổng hợp các chất hữu cơ, so sánh nhiệt độ sôi, Nhiệt độ nóng chảy, Tính Axit- Bazơ. 1. So sánh nhiệt độ sôi của các chất trong dãy chất sau: H H S N N N N N N (4) (1) (2) (3) 2. Xác định cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử cacbon bất đối trong các hợp chất sau: H3C H H OH HOOC H HO C C CH2NHCH3 CH2OH O NH2 HO H CH(CH3)2 3. Giải thích: a. Tại sao phản ứng sau không dùng để tổng hợp tert-butyl propyl ete: CH3CH2CH2ONa + (CH3)3C-Br (CH3)3C-O-CH2CH2CH3 b. Sản phẩm chính của phản ứng trên là gì? c. Hãy đề nghị phương pháp tổng hợp tert-butyl propyl ete tốt hơn. 4
5. 4. Bắt đầu bằng đồng phân (R)-1-deuterio-1-butanol và các hóa chất tự chọn khác, trình bày phương pháp điều chế các đồng phân sau đây, sử dụng công thức không gian hoặc công thức chiếu Fischer? a) (S)-1-deuterio-1-butanol b) (R)-1-deuterio-1-ethoxybutane Bài 7. (2 điểm): Nhận biết, Tách chất, Xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ. 1. Cho các dữ kiện theo sơ đồ sau: + 0 0 H3O /t H2/Ni, t B (C4H8O2) A (C7H10O4) Không xảy ra phản ứng 1. LiAlH4 + 2. H3O K2Cr2O7/H2SO4 t0 E (C3H6O) C (C5H10O3) D (C5H6O5) 0 H2/Ni, t F (không quang hoạt) Hãy viết công thức cấu tạo của A, B, C, D, E và F. 2. Từ benzen người ta tổng hợp chất H theo sơ đồ dưới. Hãy hoàn thành sơ đồ phản ứng. 0 Bezen +Me2CHBr A Br2 /Fe B HNO3 C 6H D HNO2 E t F Mg/ete G H2O H AlCl3 H2SO4 HBF4 3. Hợp chất A phản ứng với PCl3 cho ra B, khử hoá B bằng H2/Pd nhận được benzanđehit. Mặt khác, cho B tác dụng với NH3 được C, xử lí C với Br2 trong môi trường kiềm được D. Từ B có thể nhận được E bằng cách cho phản ứng với benzen xúc tác AlCl3. E chuyển thành F khi xử lí với hyđroxylamin. Trong môi trường axit F chuyển thành G. Viết công thức cấu tạo của những hợp chất trên. Bài 8. (2 điểm): Bài tập tính toán hữu cơ tổng hợp. 1. Chia 44,8 gam hỗn hợp X gồm axit axetic, glixerol và etyl axetat làm ba phần (tỉ lệ số mol của các chất trong mỗi phần là như nhau). - Phần 1 tác dụng hết với Na thu được 1,344 lít (đktc) khí H2. - Phần 2 tác dụng vừa đủ với 500 ml dung dịch NaOH 0,4M khi đun nóng. - Phần 3 (có khối lượng bằng khối lượng phần 2) tác dụng với NaHCO3 dư thì có 2,688 lít (đktc) khí bay ra. Tính khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp X, biết rằng hiệu suất các phản ứng đều là 100%. 2. Hỗn hợp X gồm 2 anđehit đơn chức. Cho 13,48g X tác dụng hoàn toàn với AgNO 3 dư trong dung dịch NH3 thì thu được 133,04g kết tủa. Mặt khác cho 13,48g X tác dụng hết 5
6. 0 với H2 (Ni, t ) thu được hỗn hợp Y. Cho Y tác dụng với Na dư thu được 3,472 lít H2 (đktc). Hãy xác định công thức cấu tạo và % khối lượng của mỗi anđêhit trong hỗn hợp X. Bài 9. (2 điểm): Cân bằng hóa học. Hai xi lanh A, B được đậy chặt bằng piston. Xi lanh A chứa hỗn hợp khí CO 2 và H2 0 theo tỉ lệ mol 1 : 1; xi lanh B chứa khí C3H8 . Nung nóng cả hai xi lanh đến 527 C xảy ra các phản ứng sau : -1 (A) CO2 (k) + H2 (k) CO (k) + H2O (k) Kc (A) = 2,50 . 10 -3 (B) C3H8 (k) C3H6 (k) + H2 (k) Kc (B) = 1,30 . 10 Khi đạt tới cân bằng, áp suất ở hai xi lanh bằng nhau. Thành phần phần trăm thể tích của C3H8 trong xi lanh B bằng 80%. a) Tính nồng độ cân bằng của các chất trong xi lanh B và áp suất toàn phần khi đạt tới cân bằng. b) Tính nồng độ cân bằng của các chất trong xi lanh A. c) Dùng piston để giảm thể tích của mỗi xi lanh còn một nửa thể tích ban đầu, trong khi giữ nguyên nhiệt độ. Tính áp suất toàn phần tại thời điểm cân bằng trong mỗi xi lanh. Bài 10. (2 điểm): Phức chất. 1. Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) để giải thích dạng hình học, từ tính của các phức 2- 2- chất sau:[Ni(CN)4] , [NiCl4] , [Ni(CO)4]. Cho C (Z=6), N (Z=7), O (Z=8), Ni (Z=28), Cl (Z=17). 2. Hòa tan 2,00 gam muối CrCl3.6H20 vào nước, sau đó thêm lượng dư dung dịch AgNO 3 và lọc nhanh kết tủa AgCl cân được 2,1525 gam. Cho biết muối crom nói trên tồn tại dưới dạng phức chất. a) Hãy xác định công thức của phức chất đó. b) Hãy xác định cấu trúc (trạng thái lai hóa, dạng hình học) và nêu từ tính của phức chất trên. -----HẾT----- 6