sở giáo Dục & Đào tạo hà nội kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12 Thời gian làm bài: 180 phút Câu I ( 3,0 điểm): 1/ Cho các sơ đồ phản ứng sau: a) X + O 2 -- + H 2 O b) X + CuO -- N 2 + + c) X + H 2 S -- d) X + CO 2 -- + H 2 O e) X + H 2 O + CO 2 -- Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên. 2/ Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95. Cho hỗn hợp trên đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He. Các thể tích khí đo cùng điều kiện. Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào? Câu II ( 4,0 điểm): 1/ Hoà tan hoàn toàn FeS 2 trong dung dịch HNO 3 (có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 25 0 C và 1atm). Trong dung dịch X, khối lợng H 2 SO 4 bằng khối lợng HNO 3 . Viết phơng trình hoá học và tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO 3 đã dùng ban đầu. 2/ Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO 3 , khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H 2 SO 4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO. Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH. Viết phơng trình hoá học và tìm số mol các chất có trong dung dịch A và m. Câu III ( 3,0 điểm): 1/ Dung dịch NH 4 Cl và dung dịch C 6 H 5 NH 3 Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l. Dung dịch nào có pH lớn hơn? Giải thích. 2/ Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ lệ thể tích tơng ứng là 1: 4, sau đó đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ hết bởi lợng d dung dịch Ba(OH) 2 tạo ra 17,93 gam kết tủa. Đem lợng kết tủa này cho phản ứng với dung dịch KMnO 4 có mặt HNO 3 (d) thì thấy giảm còn 2,33 gam . Viết các phơng trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan Câu IV ( 6,0 điểm): 1/ Cho sơ đồ biến hoá sau: C 2 H 3 O 2 Na(chất D)C 5 H 10 O 2 (chất B)C 3 H 8 O(chất A)C 3 H 6 O 2 (chất E)C 5 H 10 O 2 (chất G) C 3 H 6 O (chất I) Xác định công thức cấu tạo của các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên. 2/ Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau: 1 C 9 H 10 O C 9 H 10 Cl 2 H 2 O C 9 H 12 O 2 CuO dư C 9 H 8 O 2 [ O ] t 0 COOH COOH NO 2 O 2 N COOC 2 H 5 b) C 7 H 6 KNO 2 2KOH C 7 H 8 ClNO 2 Fe/HCl C 7 H 5 NO 4 HNO 3 H 2 SO 4 C 7 H 4 N 2 O 6 C 2 H 5 OH H + c) Br 2 C 3 H 6 Br 2 2NaOH H 2 O C 3 H 8 O 2 C 3 H 4 O 4 [ O ] 2NaOH C 3 H 2 O 4 Na 2 H + C 3 H 4 O 4 2 C 2 H 5 OH C 7 H 12 O 4 a) 2HCl 2NaOH 3/ Mentol có trong tinh dầu bạc hà, có công thức cấu tạo nh sau: Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol với Na, với Br 2 (có ánh sáng), CH 3 COOH ( có H 2 SO 4 đặc), CuO nung nóng. Câu V ( 4,0 điểm): 1/ Hỗn hợp gồm fomanđehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33 gam có thể bị trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là 1,07g/ml). Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO 3 trong amoniac, đun nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa. Viết các phơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu. 2/ Hợp chất hữu cơ A có chứa cacbon, hiđro, oxi. Phân tích định lợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O . Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 200 đvC. a) Xác định công thức phân tử của A. b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức). Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A. Cho H = 1; He = 4; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; S = 32; K = 39; Fe = 56; Cu = 64; Ag = 108; Ba = 137./. ---------------------Hết------------------- sở giáo Dục & Đào tạo hà nội 2 CH 3 OH CH 3 CHCH 3 kỳ thi học sinh giỏi thành phố-lớp 12 Hớng dẫn chấm môn: Hóa học Câu I : 3,0 điểm 1-1/ 1,5 điểm Cho các sơ đồ phản ứng sau: a) X + O 2 -- + H 2 O b) X + CuO -- N 2 + + c) X + H 2 S -- d) X + CO 2 -- + H 2 O e) X + H 2 O + CO 2 -- Tìm công thức của khí X và hoàn thành các phơng trình hoá học trên. Giải Qua sơ đồ a), b) X có chứa N và H, có thể có O. Vì X là chất khí nên chỉ có thể là NH 3 . a) 4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O hoặc 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O ( có xúc tác Pt) b) 2NH 3 + 3CuO N 2 + 3Cu + 3H 2 O c) 2NH 3 + H 2 S (NH 4 ) 2 S hoặc NH 3 + H 2 S NH 4 HS d) 2NH 3 + CO 2 (NH 2 ) 2 CO + H 2 O e) NH 3 + H 2 O + CO 2 NH 4 HCO 3 1-2/ 1,5 điểm Một hỗn hợp khí gồm nitơ và hiđro, có tỉ khối so với He là 0,95. Cho hỗn hợp trên đi qua xúc tác, đun nóng để tạo ra amoniac, hỗn hợp khí thu đợc nặng hơn He. Các thể tích khí đo cùng điều kiện. Hỏi hiệu suất của phản ứng trên có giá trị trong khoảng nào? Giải Đặt số mol N 2 và H 2 trong hỗn hợp ban đầu là X và Y Khối lợng mol trung bình của hỗn hợp ban đầu = 0,95.4 Mtbbđ = ( 28X+ 2Y)/(X+Y) = 0,95.4 = 3,8 Y = 13,44X Phơng trình hoá học N 2 + 3H 2 2NH 3 Nếu trong hỗn hợp có a mol N 2 phản ứng với 3a mol H 2 thì sau phản ứng số mol thu đợc là: (X-a) + (Y-3a) +2a = 14,44X 2a Khối lợng hỗn hợp sau phản ứng 28X +2Y = 54,88X Theo đầu bài, sau phản ứng khối lợng mol trung bình của hỗn hợp > 4 ( M của He) Mtbspứ = 54,88X/(14,44X -2a) > 4 a > 0,36X hay a/X > 0,36 Hỗn hợp trở nên nặng hơn He khi a/X > 0,36 Hay hiệu suất phản ứng: 36% < h 100% Câu II 4,0 điểm 2-1/ 2,0 điểm 3 Hoà tan hoàn toàn FeS 2 trong dung dịch HNO 3 ( có d) thu đợc 65g dung dịch X và thấy thoát ra 7,33 lít một chất khí có khối lợng riêng là 1,881g/l (đo ở 25 0 C và 1atm). Trong dung dịch X, khối lợng H 2 SO 4 bằng khối lợng HNO 3 . Tính nồng độ phần trăm của dung dịch HNO 3 đã dùng ban đầu. Giải M khí = 298. 22,4.1,881 / 273 = 46 Khí đó là NO 2 Số mol NO 2 = 273 .7,33 / 298. 22,4 = 0,3 Khối lợng NO 2 = 13,8g FeS 2 + 18HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 2H 2 SO 4 + 15NO 2 +7 H 2 O Số mol FeS 2 = 0,02 khối lợng FeS 2 = 2,4g Số mol HNO 3 p/ứ = 0,36 khối lợng HNO 3 p/ứ = 22,68g Số mol H 2 SO 4 = 0,04 khối lợng H 2 SO 4 = 3,92g Theo đầu bài, trong dung dịch X: khối lợng HNO 3 d = khối lợng H 2 SO 4 = 3,92g Khối lợng trớc phản ứng = m FeS2 + m HNO3 + m H2O = 2,4+22,68+3,92+m H2O Khối lợng sau phản ứng = m ddX + m NO2 = 65 + 13,8 = 78,8g Theo định luật bảo toàn khối lợng 29 + m H2O = 78,8 m H2O = 78,8 29 = 49,8 g C% của dd HNO 3 ban đầu = (22,68 +3,92).100%/ (22,68 + 3,92 + 49,8) = 34,82% 2-2/ 2,0 điểm Cho m gam bột Cu vào dung dịch chứa 10,2 gam AgNO 3 , khuấy kỹ, thêm vào đó dung dịch H 2 SO 4 loãng rồi đun nóng nhẹ tới khi phản ứng hoàn toàn thì thu đợc 8,8 gam bột kim loại, dung dịch A và khí NO. Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH. Tìm số mol các chất có trong dung dịch A và m. Giải Cu + 2AgNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag (1) Số mol AgNO 3 = 0,06 số mol Ag = số mol NO 3 - = 0,06 khối lợng Ag = 6,48g Số mol Cu (p/ứ 1) = số mol Cu 2+ = 0,03 3Cu + 8H + + 2NO 3 - 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O (2) 3Ag + 4H + + NO 3 - 3Ag + + NO + 2H 2 O (3) Vì lợng bột kim loại là 8,8g > 6,48g sau các phản ứng trên còn d Cu, vì còn d Cu nên chỉ có p/ứ (2) không xảy ra p/ứ (3) Số mol Cu ( p/ứ 2) = số mol Cu 2+ ( p/ứ 2) = 0,06.3/2 = 0,09 Số mol NaOH = 0,3 Cu 2+ + 2OH - Cu(OH) 2 (4) Số mol OH - (p/ứ 4) = 2 lần số mol Cu 2+ = 2(0,03 + 0,09) = 0,24 Số mol OH - còn lại để phản ứng trung hoà H + + OH - H 2 O là 0,3 - 0,24 = 0,06 Số mol H + = 0,06 Trong dung dịch A chứa 0,03 mol H 2 SO 4 và 0,12 mol CuSO 4 m = 0,12.64 + (8,8 6,48) = 10 gam Câu III: 3,0 điểm 3-1/ 1,0 điểm 4 Dung dịch NH 4 Cl và dung dịch C 6 H 5 NH 3 Cl đều có nồng độ 0,1 mol/l. Dung dịch nào có pH lớn hơn? Giải thích. Giải Trong hai dung dịch có các cân bằng chủ yếu sau: NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O + ( 1) C 6 H 5 NH 3 + + H 2 O C 6 H 5 NH 2 + H 3 O + ( 2) Trong (2) tạo thành C 6 H 5 NH 2 là bazơ yếu hơn NH 3 vì thế cân bằng của (2) chuyển mạnh hơn về phía phải, nồng độ ion H 3 O + (hoặc H + ) lớn hơn và pH của dung dịch C 6 H 5 NH 3 Cl nhỏ hơn pH của dung dịch NH 4 Cl. 3-2/ 2, 0 điểm Hỗn hợp khí gồm hiđro sunfua và ankan đợc trộn với nhau theo tỉ lệ thể tích tơng ứng là 1: 4, sau đó đem đốt cháy hoàn toàn trong oxi d, sản phẩm của phản ứng cháy đợc hấp thụ hết bởi lợng d dung dịch Ba(OH) 2 tạo ra 17,93 gam kết tủa. Đem lợng kết tủa này cho phản ứng với dung dịch KMnO 4 có mặt HNO 3 (d) thì thấy giảm còn 2,33 gam. Viết các phơng trình hoá học và tìm công thức phân tử của ankan Giải 2H 2 S + 3O 2 2H 2 O + 2SO 2 (1) C n H 2n+ 2 + (3n+1)/2 O 2 nCO 2 + (n+1) H 2 O (2) CO 2 + Ba(OH) 2 BaCO 3 + H 2 O (3) SO 2 + Ba(OH) 2 BaSO 3 + H 2 O (4) BaCO 3 + 2HNO 3 Ba(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2 O (5) 5BaSO 3 + 6HNO 3 + 2KMnO 4 5BaSO 4 + 2KNO 3 + 2Mn(NO 3 ) 2 + 3H 2 O (6) (hoặc viết các ph/tr tơng đơng) Chất kết tủa còn lại không tan trong HNO 3 d là BaSO 4 , m = 2,33g = 0,01 mol Đặt số mol H 2 S và C n H 2n+2 là x và y x:y = 1: 4 Khối lợng kết tủa là 217x + 197yn = 17,93 Theo (1),(4),(6) x = 0,01 Thay vào tìm ra n = 2 . ankan là C 2 H 6 Câu IV 6,0 điểm 4-1/ 2,0 điểm Cho sơ đồ biến hoá sau: C 2 H 3 O 2 Na(chất D) C 5 H 10 O 2 (chất B) C 3 H 8 O(chất A) C 3 H 6 O 2 (chất E) C 5 H 10 O 2 ( chất G) C 3 H 6 O (chất I) Xác định các chất A, B, D, E, G, I và viết các phơng trình hoá học biểu diễn sự biến hoá trên. Giải: A là C 2 H 5 CH 2 OH; B là CH 3 COOCH 2 C 2 H 5 ; D là CH 3 COONa ; E là C 2 H 5 COOH; G là C 2 H 5 COOC 2 H 5 ; I là C 2 H 5 CHO C 2 H 5 CH 2 OH + CH 3 COOH CH 3 COOCH 2 C 2 H 5 + H 2 O ( đk: H 2 SO 4 đặc) CH 3 COOCH 2 C 2 H 5 + NaOH CH 3 COONa + C 3 H 7 OH 5C 2 H 5 CH 2 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 5C 2 H 5 COOH +11H 2 O + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 C 2 H 5 COOH + C 2 H 5 OH C 2 H 5 COOC 2 H 5 + H 2 O ( đk: H 2 SO 4 đặc) C 2 H 5 CH 2 OH + CuO C 2 H 5 CHO + Cu + H 2 O ( đk: nhiệt độ) 4-2/ 3,0 điểm Xác định công thức cấu tạo các chất hữu cơ có trong các sơ đồ biến hoá sau: 5 C 9 H 10 O C 9 H 10 Cl 2 H 2 O C 9 H 12 O 2 CuO d­ C 9 H 8 O 2 [ O ] t 0 COOH COOH NO 2 O 2 N COOC 2 H 5 b) C 7 H 6 KNO 2 2KOH C 7 H 8 ClNO 2 Fe/HCl C 7 H 5 NO 4 HNO 3 H 2 SO 4 C 7 H 4 N 2 O 6 C 2 H 5 OH H + c) Br 2 C 3 H 6 Br 2 2NaOH H 2 O C 3 H 8 O 2 C 3 H 4 O 4 [ O ] 2NaOH C 3 H 2 O 4 Na 2 H + C 3 H 4 O 4 2 C 2 H 5 OH C 7 H 12 O 4 a) 2HCl 2NaOH Gi¶i a) C 9 H 10 O : CH=CH 2 CH 2 OH CHClCH 3 CH 2 Cl CHOHCH 3 CH 2 OH CCH 3 CHO C 9 H 10 Cl 2 C 9 H 12 O 2 C 9 H 8 O 2 b) O = b) C 7 H 6 KNO 2 C 7 H 8 ClNO 2 C 7 H 5 NO 4 C 7 H 4 N 2 O 6 NO 2 O 2 N COOH NO 2 H COOH NH 3 Cl H COOH NH 2 H COOK c) C 3 H 6 Br 2 BrCH 2 CH 2 CH 2 Br C 3 H 8 O 2 HOCH 2 CH 2 CH 2 OH C 3 H 4 O 4 HOOCCH 2 COOH C 3 H 2 O 4 Na 2 NaOOCCH 2 COONa C 7 H 12 O 4 CH 2 (COOC 2 H 5 ) 2 4-3/ 1,0 ®iÓm Mentol cã trong tinh dÇu b¹c hµ, cã c«ng thøc cÊu t¹o nh sau: 6 CH 3 OH CH 3 CHCH 3 Viết phơng trình hoá học biểu diễn phản ứng của mentol với Na, với Br 2 (có ánh sáng), CH 3 COOH ( có H 2 SO 4 đặc), CuO nung nóng. Giải CH 3 CH CH 3 OH CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 3 OH CH 3 CH 3 CH CH 3 OH CH 3 CH CH 3 ONa CH 3 CH 3 CH 3 CBr CH 3 OH + Na + Br 2 + HBr +1/2H 2 a/s OH CH 3 CH 3 CHCH 3 + CH 3 COOH H + CH 3 OOCCH 3 CH 3 CHCH 3 CH 3 OH CH 3 O CH 3 CHCH 3 + CuO nhiệt độ CH 3 CHCH 3 + Cu + H 2 O + H 2 O Câu V 4 điểm 5-1/ 2,0 điểm 7 Hỗn hợp gồm fomandehit, axit axetic và axit fomic có khối lợng 2,33 gam có thể bị trung hoà hoàn toàn bởi 18,7 ml dung dịch KOH 8,4% ( khối lợng riêng là 1,07g/ml). Dung dịch nhận đợc đem phản ứng với lợng d dung dịch AgNO 3 trong amoniac, đun nóng, thấy tách ra 9,72 gam kết tủa. Viết các ph- ơng trình hoá học biểu diễn các phản ứng và tính số mol từng chất trong hỗn hợp ban đầu. Giải Số mol KOH = 18,7 . 1,07 . 0,084/56 = 0,03 Đặt số mol HCOOH trong hỗn hợp là x, số mol HCHO là y HCOOH + KOH HCOOK + H 2 O (1) CH 3 COOH + KOH CH 3 COOK + H 2 O (2) số mol HCOOK bằng x , số mol CH 3 COOH là 0,03 x HCHO + 4[Ag(NH 3 ) 2 ]OH CO 2 + 3H 2 O + 4Ag + 8NH 3 HCOOK + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH KHCO 3 + H 2 O +2Ag + 4NH 3 Hay HCHO + 2Ag 2 O CO 2 + 4Ag + H 2 O (3) HCOOK + Ag 2 O KHCO 3 + 2Ag (4) Theo (3), (4) 2x + 4y = 9,72/108 = 0,09 Theo đầu bài 30y + 60(0,03 - x) + 46x = 2,33 số mol HCHO = y = 0,02 mol số mol HCOOH = x = 0,005 mol số mol CH 3 COOH = 0,03 x = 0,025 mol 5-2/ 2 điểm Hợp chất hữu cơ A có chứa cacbon, hiđro, oxi. Phân tích định lợng cho kết quả: 46,15% C ; 4,62% H; 49,23% O . Biết phân tử khối của A nhỏ hơn 200 đvC. a) Xác định công thức phân tử của A. b) Khi đun A với dung dịch NaOH d thu đợc 1 muối B và 1 rợu D đều thuần chức (không tạp chức). Viết các công thức cấu tạo (có thể có) của A. Giải a) Đặt công thức là CxHyOz 12 15,46 :: = zyx 077,3:62,4:846,3 16 23,49 : 1 62,4 : = = 5: 6 : 4 Công thức (C 5 H 6 O 4 )n . Vì phân tử khối nhỏ hơn 200 nên n = 1 . Công thức phân tử là C 5 H 6 O 4 b) Các công thức cấu tạo COO - CH 2 COO - CH 2 COO - CH 2 HCOO - CH CH 2 CH 2 CH 2 COO - CH 2 COO - CH - CH 3 COO - CH 2 HCOO - CH H C - COOH CH 2 CH OOC - COOH H C COO - CH 3 CH 2 COO - CH 3 CH 2 = C COOH HOOC - COO - CH 2 CH=CH 2 8 . mol Đặt số mol H 2 S và C n H 2n+2 là x và y x:y = 1: 4 Khối lợng kết tủa là 217x + 197yn = 17,93 Theo (1),(4),(6) x = 0,01 Thay vào tìm ra n = 2 . ankan. và khí NO. Để phản ứng hoàn toàn với các chất trong dung dịch A cần 12 gam NaOH. Viết phơng trình hoá học và tìm số mol các chất có trong dung dịch A và