SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2009 - 2010 MÔN: HÓA HỌC LỚP 11 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (2,0 điểm) Trộn lẫn phèn sắt-amoni [NH4Fe(SO4)2.12H2O], dung dịch nhôm sunfat axit sunfuric người ta thu 400ml dung dịch A Chia A thành hai phần Thêm dung dịch BaCl dư vào phần thu 13,98 gam kết tủa Mặt khác thêm từ từ đến dư dung dịch Ba(OH) vào phần đun nóng thu khí Khối lượng kết tủa lớn nhỏ thu tương ứng 16,61 gam 15,05 gam Tính pH dung dịch A (bỏ qua tương tác ion với nước) Cho biết Kb NH3 = 1,8.10-5, tính pH dung dịch sau: a) dung dịch NH3 0,1 M b) dung dịch hỗn hợp NH3 0,1M NH4Cl 0,1 M ĐÁP ÁN Dung dịch A chứa H+, NH4+, Fe3+, Al3+ SO42- Phần : Ba2+ + SO42- → BaSO4 13,98 nBa2+ = nBaSO4 = = 0,06mol 233 Phần : H+ + OH- → H2O Ba2+ + SO42- → BaSO4 NH4+ + OH- → NH3 + H2O Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4- ĐIỂM (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1,5 Kết tủa lớn gồm BaSO4, Fe(OH)3, Al(OH)3; Kết tủa bé Al(OH)3 tan hết 16,61 − 15,05 mAl(OH)3 = mmax - mmin ⇒ nAl3+ = nAl(OH)3 = = 0,02mol 78 15,05 − 13,98 mFe(OH)3 = mmin - mBaSO4 ⇒ nFe3+ = nFe(OH)3 = 107 = 0,01mol = n NH + Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch A ta được: ⇒ nH+ = 2nSO42- - nNH4+ - 3nFe3+- 3nAl3+ = 0,02mol, ⇒ pH = -lg 0,02 =1 0,2 a) [OH-] = K b C b = 1,8 × 10 −5 × 0,1 = 1,3416.10-3 ⇒ pOH = 2,9 pH = 14 – 2,9 = 11,1 Cb 0,1 b) pOH = pKb - lg = - lg 1,8.10-5 - lg = 4,7 ⇒ pH = 14 - 4,7 = 9,3 Cm 0,1 0,5 Câu II (2,25 điểm) Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k), ∆H = -92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ mol = 1: đạt cân điều kiện tối ưu (450 0C 300 atm), NH3 chiếm 36% thể tích a) Tính số cân Kp 4500C b) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành phản ứng nhiệt độ để cân bằng, NH chiếm 40% thể tích Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Au vào dung dịch HCl đậm đặc, dư thu V lít khí H đktc hỗn hợp A Cho từ từ dung dịch HNO đậm đặc vào hỗn hợp A đến khí ngừng thoát thấy có 0,2 mol HNO3 phản ứng, thu 4,48 lít (ở đktc) khí không màu hóa nâu không khí dung dịch B Lọc bỏ bã rắn hỗn hợp A cho toàn dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 13,5 gam kết tủa Mặt khác, cô cạn dung dịch B thu 83,25 gam muối khan Tính thành phần % khối lượng kim loại hỗn hợp X V ĐÁP ÁN ĐIỂM a) Gọi x1, x2, x3 % số mol N2 , H2, NH3 trạng thái cân Do tỉ lệ % số mol tỉ lệ % thể tích điều kiện, nên trạng thái cân ta có : x3 = 0,36 , x1 + x2 = 0,64 ; x1 = 0,16 , x2 = 0,48 ( P.x ) 0,36 = = 8,14.10 −5 Hằng số cân bằng: Kp = 3 ( P.x )( P.x ) 0,16 × 0,48 × 300 b) Ở trạng thái cân bằng: x3 = 0,40 , x1 = 0,15 , x2 = 0,45 0,4 = 1,3.10 −4 0,15 × 0,45 × 300 Từ phương trình Van’t Hoff ta có : 1,3.10 −4 − 9,2.10  1  = ×  −  ⇒ T2 = 554K tức 2810C ln −5 8,314 8,14.10  723 T2  Ở nhiệt độ khảo sát T2 : Kp’ = 0,5 0,5 Hỗn hợp A gồm AlCl3, FeCl2, HCl Au Dung dịch B gồm AlCl3, FeCl3, AuCl3 Gọi x, y, z số mol Al, Fe, Au (1) 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2 (2) Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 (3) 3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O (4) Au + 3HCl + HNO3 → AuCl3 + NO + 2H2O Hoặc : (4) Au + 4HCl + HNO3 → HAuCl4 + NO + 2H2O (5) H+ + OH- → H2O (6) Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (7) Al3+ + 4OH- → [Al(OH)4]Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: y + 3z = 3nNO= 0,6 mol Cho AlCl3, FeCl2, HCl tác dụng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Fe(OH) 2, ta có: 90y = 13,5 gam Khối lượng muối dung dịch B: 133,5x + 162,5y + 303,5z = 83,25 gam Giải được: 0,5 TT: 0,75 x = 0,1 mol, y = 0,15 mol, z = 0,15 mol mX = 40,65 gam Vậy %mAl= 6,64%, %mFe= 20,66%, %mAu = 72,69% nH2 = 0,3 mol, VH2 = 6,72 lít Câu III (2,0 điểm) So sánh độ dài liên kết đơn C–C etan buta-1,3-đien Giải thích Biểu diễn hai cấu dạng bền bền butan nhiệt độ thường Hai hợp chất hữu A B có công thức phân tử C 5H10 Cả hai không phản ứng với Cl tối lạnh A phản ứng với Cl có ánh sáng tạo sản phẩm C 5H9Cl, B tác dụng với Cl2 điều kiện tạo đồng phân C 5H9Cl khác nhau, phân biệt phương pháp vật lý Hãy xác định cấu trúc A, B sản phẩm monoclo ĐÁP ÁN ĐIỂM Độ dài liên kết đơn C –C etan lớn buta-1,3-đien Vì liên kết C-C etan tạo hai obitan lai hóa sp3, liên kết C-C buta-1,3-đien tạo hai obitan lai hóa sp2 0,5 0,5 A B có công thức C5H10 nên chúng anken xicloankan Theo bài, chất không tác dụng với Cl2 tối lạnh nên A B xicloankan A tác dụng với Cl2 cho monoclo nên A xiclopentan + Cl2 0,25 as Cl + HCl B tác dụng với Cl2 (ánh sáng) tạo dẫn xuất monoclo, nên B phải metylxiclobutan CH3 CH2Cl CH3 Cl CH3 Cl2 CH3 -HCl Cl Cl CH3 CH3 Cl Cl 0,75 Câu IV (1,75 điểm) Từ toluen chất vô có cần thiết, viết phản ứng điều chế axit 2-brom-4-nitrobenzoic Xác định A, B, C Hoàn thành phương trình hóa học sơ đồ sau A OH HOCl O2/Ag C2H4 MgBr B C H 3O+ D (tetralin) ĐÁP ÁN ĐIỂM CH CH CH COOH Br HNO3 Br H2 SO4 KMnO4 /H+ Fe nóng NO NO2 Br 0,5 NO 2 Công thức cấu tạo chất là: 1,25 Câu V (2,0 điểm) So sánh (có giải thích) độ mạnh tính axit hợp chất: phenol, p-crezol, p-nitrophenol, axit picric Từ loại tinh dầu người ta tách chất A chứa 76,92%C; 12,82%H 10,26%O phân tử, MA = 156 đvC A điều chế cách hiđro hoá có xúc tác chất 2-isopropyl-5metylphenol (B) (a) Xác định cấu tạo A (b) Đun nóng A với H 2SO4 đặc 180oC thu chất D, hidrat hóa D tạo chất E Xác định E viết phương trình phản ứng, biết phản ứng tạo sản phẩm (c) So sánh độ mạnh tính axit A với B ĐÁP ÁN ĐIỂM (a) Độ mạnh tính axit: OH OH OH OH O2N CH3 NO2 (A) (B) 0,25 NO2 NO2 (C) (D) Giải thích: Tính axit mạnh liên kết O-H phân cực Nhóm đẩy electron (CH 3-) làm giảm độ phân cực liên kết O-H nên giảm độ mạnh tính axit, nhóm hút electron (-NO2) làm tăng độ mạnh tính axit Khi nhóm -NO2 tăng, tính axit tăng 0,5 (a) Đặt công thức tổng quát A CxHyOz, ta có: x= 0,50 76,92.156 12,82.156 10,26.156 = 10; y = = 20; z = = 12.100 1.100 16.100 ⇒ công thức phân tử A C10H20O Theo giả thiết B có công thức cấu tạo (I) So sánh công thức phân tử B (C 10H14O) với A (C10H20O), ta thấy B A sáu nguyên tử H B có vòng benzen, cộng với ba phân tử hidro suy A có công thức cấu tạo (II): OH 0,25 OH CH(CH 3)2 CH(CH 3)2 CH3 CH3 (I) (II) (b) Phương trình phản ứng: OH CH3 CH(CH3)2 CH3 CH(CH3)2 H 2SO CH3 t0 + H2O H+ CH3 CH(CH3)2 + H2 O 0,25 CH(CH3)2 OH (a) Tính axit B > A nhân thơm B hút electron làm tăng phân cực liên kết O-H 0,25 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2009 - 2010 MÔN: HÓA HỌC LỚP 11 Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) ĐỀ CHÍNH THỨC: Đề gồm có hai (2) trang Câu I (2,0 điểm) Trộn lẫn phèn sắt-amoni [NH4Fe(SO4)2.12H2O], dung dịch nhôm sunfat axit sunfuric người ta thu 400ml dung dịch A Chia A thành hai phần Thêm dung dịch BaCl dư vào phần thu 13,98 gam kết tủa Mặt khác thêm từ từ đến dư dung dịch Ba(OH) vào phần đun nóng thu khí Khối lượng kết tủa lớn nhỏ thu tương ứng 16,61 gam 15,05 gam Tính pH dung dịch A (bỏ qua tương tác ion với nước) Cho biết Kb NH3 = 1,8.10-5, tính pH dung dịch sau: a) dung dịch NH3 0,1 M b) dung dịch hỗn hợp NH3 0,1M NH4Cl 0,1 M Câu II (2,25 điểm) Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k), ∆H = -92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ mol = 1:3 đạt cân điều kiện tối ưu (450 0C 300 atm), NH3 chiếm 36% thể tích a) Tính số cân Kp 4500C b) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành phản ứng nhiệt độ để cân bằng, NH chiếm 40% thể tích Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Au vào dung dịch HCl đậm đặc, dư thu V lít khí H đktc hỗn hợp A Cho từ từ dung dịch HNO đậm đặc vào hỗn hợp A đến khí ngừng thoát thấy có 0,2 mol HNO3 phản ứng, thu 4,48 lít (ở đktc) khí không màu hóa nâu không khí dung dịch B Lọc bỏ bã rắn hỗn hợp A cho toàn dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 13,5 gam kết tủa Mặt khác, cô cạn dung dịch B thu 83,25 gam muối khan Tính thành phần % khối lượng kim loại hỗn hợp X V Câu III (2,0 điểm) So sánh độ dài liên kết đơn C–C etan buta-1,3-đien Giải thích Biểu diễn hai cấu dạng bền bền butan nhiệt độ thường Hai hợp chất hữu A B có công thức phân tử C 5H10 Cả hai không phản ứng với Cl tối lạnh A phản ứng với Cl có ánh sáng tạo sản phẩm C 5H9Cl, B tác dụng với Cl2 điều kiện tạo đồng phân C 5H9Cl khác nhau, phân biệt phương pháp vật lý Hãy xác định cấu trúc A, B sản phẩm monoclo Câu IV (1,75 điểm) Từ toluen chất vô có cần thiết, viết phản ứng điều chế axit 2-brom-4-nitrobenzoic Xác định A, B, C Hoàn thành phương trình hóa học sơ đồ sau A OH HOCl C2H4 O2/Ag B MgBr C H 3O+ D (tetralin) Câu V (2,0 điểm) So sánh (có giải thích) độ mạnh tính axit hợp chất: phenol, p-crezol, p-nitrophenol, axit picric Từ loại tinh dầu người ta tách chất A chứa 76,92%C; 12,82%H 10,26%O phân tử, MA = 156 đvC A điều chế cách hiđro hoá có xúc tác chất 2-isopropyl-5metylphenol (B) (a) Xác định cấu tạo A (b) Đun nóng A với H 2SO4 đặc 180oC thu chất D, hidrat hóa D tạo chất E Xác định E viết phương trình phản ứng, biết phản ứng tạo sản phẩm (c) So sánh độ mạnh tính axit A với B -HẾT Chú ý: Học sinh sử dụng Hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học máy tính cá nhân đơn giản theo quy định Bộ Giáo dục Đào tạo Giám thị không giải thích thêm