1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KÌ THI CHỌ HỌC SINH GIỎI LỚP 11 NĂM HỌC 2008-2009 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC Câu I: (2,0 điểm) 1. Tính thể tích dung dịch hỗn hợp HCl, H 2 SO 4 có pH = 1 cần dùng để pha vào 200 ml dung dịch hỗn hợp NaOH, KOH có pH = 13 thu được dung dịch có pH = 2. 2. Cho X là muối nhôm khan, Y là một muối trung hòa khan. Hoà tan  gam hỗn hợp đồng số mol 2 muối X, Y vào nước được dung dịch A. Thêm từ từ dung dịch Ba(OH) 2 vào dung dịch A cho tới dư được dung dịch B, khí C và kết tủa D. Axit hóa dung dịch B bằng HNO 3 rồi thêm AgNO 3 vào thấy xuất hiện kết tủa trắng bị hóa đen dần khi để ngoài ánh sáng. Khi thêm Ba(OH) 2 vào, lượng kết tủa D đạt giá trị lớn nhất (kết tủa E), sau đó đạt giá trị nhỏ nhất (kết tủa F). Nung các kết tủa E, F tới khi khối lượng không đổi thu được 6,248 g và 5,126 g các chất rắn tương ứng. F không tan trong axit mạnh. a) Hỏi X, Y là các muối gì? b) Tính  và thể tích C (ở đktc) ứng với giá trị D lớn nhất. Đáp án Điểm 1. pH = 1 ⇒[H + ] = 0,1 M , pH = 2 ⇒pH = 0,01 M pH = 13 ⇒ pOH = 14-13 = 1 ⇒ [OH - ] = 0,1M ⇒ số mol OH - trong 200 ml dung dịch = 0,2  0,1 = 0,02 (mol) Phương trình hóa học : (1) H + + OH -  H 2 O Từ (1) ⇒ số mol H + tham gia (1) = số mol OH - = 0,02 (mol) Gọi V (lít) là thể tích dung dịch 2 axit cần lấy . Số mol H + trong V lít dung dịch = 0,1V (mol) Dung dịch thu được có pH < 7 chứng tỏ axit dư Số mol H + dư = 0,1V – 0,02 (mol) [H + ] trong dung dịch thu được = 0 1V 0 02 0 01 M V 0 2 , , , ( ) ,    ⇒ V = 0,244 (lít) 0,75 2. Vì cho AgNO 3 vào dung dịch B đã axit hóa tạo ra kết tủa trắng bị hóa đen ngoài ánh sáng: đó là AgCl, vậy phải có 1 trong 2 muối là muối clorua, vì khi cho Ba(OH) 2 mà có khí bay ra chúng tỏ đó là NH 3 ; vậy muối Y phải là muối amoni trung hòa vì khi thêm Ba(OH) 2 tới dư mà vẫn còn kết tủa chứng tỏ một trong hai muối phải là muối sunfat và sự chênh lệch nhau về khối lượng khi nung E và F là do Al 2 O 3 tạo thành từ Al(OH) 3 . Các phản ứng dạng ion: (1) Ag + + Cl -  AgCl (2) NH 4 + + OH -  NH 3 + H 2 O (3) Al 3+ + 3OH -  Al(OH) 3 (4) Al(OH) 3 + OH -  Al(OH) 4 - (5) 2Al(OH) 3 o t  Al 2 O 3 + 3H 2 O (6) Ba 2+ + SO 4 2-  BaSO 4 1,25 2 Theo khối lượng các chất rắn ta có: 2 3 Al O 6 248 5 126 n 0 011 mol 102 , , , ( )    , 2 4 4 B SO SO 5 126 n n 0 022 mol 233 a , , ( )     Như vậy kết quả không phù hợp với muối Al 2 (SO 4 ) 3 . Do đó muối nhôm phải là AlCl 3 với số mol = 0,011.2 = 0,022 mol và muối Y phải là muối (NH 4 ) 2 SO 4 với số mol là 0,022 mol. Khối lượng hỗn hợp ban đầu : 3 4 2 4 AlCl NH SO a m m ( )   = 0,022133,5 + 0,022132 = 5,841 g Và n B = 4 2 4 2n ( NH ) SO = 2. 0,022 = 0,044 (mol) ⇒V B = 2. 0,4928 = 0,9856 lit Câu II: (2,0 điểm) 1. Cho các chất NH 3 , H 2 N-OH, H 2 N-NH 2 và H-N=N≡N a) Sắp xếp các chất trên theo chiều giảm dần tính bazơ. Giải thích. b) Phương pháp sản xuất hiđrazin H 2 N-NH 2 trong công nghiệp là cho natri hipoclorit tác dụng với dung dịch amoniac. Viết phương trình hóa học minh họa. 2. Momen lưỡng cực và nhiệt độ sôi của NH 3 và NF 3 được cho trong bảng dưới đây: Đặc điểm NH 3 NF 3 Momen lưỡng cực (D) 1,46 0,24 Nhiệt độ sôi ( o C) -33,0 -129 Cho biết dạng hình học phân tử của NH 3 , NF 3 . So sánh và giải thích sự khác biệt giá trị momen lưỡng cực và nhiệt độ sôi của các chất này. 3. Cho dòng khí CO đi qua ống sứ chứa hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 đốt nóng, phản ứng tạo ra 3,0912 lít khí CO 2 (đktc), hỗn hợp chất rắn còn lại trong ống nặng 14,352 gam gồm 4 chất. Hòa tan hết hỗn hợp 4 chất này vào lượng dư dung dịch HNO 3 thu được V lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch có chứa 50,82 gam muối khan. Tính V. Đáp án Điểm 1. (a) Tính bazơ giảm dần theo chiều: NH 3 > H 2 N-NH 2 > H 2 N-OH > H-N=N≡N Giải thích: Ba chất đầu đều có tính bazơ vì nguyên tử N còn cặp electron chưa liên kết. NH 3 có tính bazơ mạnh nhất vì mật độ electron tại N lớn nhất. Oxi có độ âm điện lớn hút electron làm giảm mật độ electron tại N. Mật độ electron tại N giảm làm giảm khả năng nhận H + . Riêng H-N=N≡N có tính axit. Vì liên kết H-N phân cực mạnh, H linh động nên có khả năng cho H + (b) 2NH 3 + NaClO  H 2 N-NH 2 + NaCl + H 2 O 0,75 2. Dạng hình học phân tử: tháp đáy tam giác Trong phân tử NH 3 , liên kết N-H và cặp electron của N phân cực cùng chiều. Trong phân tử NF 3 , liên kết N-F và cặp electron của N phân cực ngược chiều. Do đó, phân tử NH 3 phân cực hơn NF 3 . NH 3 là phân tử phân cực, tạo được liên kết hidro giữa các phân tử nên có nhiệt độ sôi cao hơn NF 3. 0,75 N F F F N H H H 3 3. Xem hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 là hỗn hợp chứa FeO và Fe 2 O 3 Ta có: m x = 14,352 + 163,0912/22,4 = 16,56 Giải hệ phương trình: 72nFeO + 160 nFe 2 O 3 = 16,56 nFeO + 2nFe 2 O 3 = nFe(NO 3 ) 3 = )mol(21,0 242 82,50  nFeO = 0,03mol và nFe 2 O 3 = 0,09 mol Áp dụng định luật bảo toàn electron: nFeO + 2nCO 2 = 3 nNO nNO = (0,03 + 2 3,0912/22,4)/3 = 0,102 mol. Vậy V = 2,2848 lít. 0,50 Câu III: (2,0 điểm) 1. So sánh độ dài liên kết đơn C –H trong etan và trong etin. Giải thích 2. Dựa vào số electron hóa trị của C và H chứng tỏ rằng ankan có công thức chung là C n H 2n+2 . 3. Hòa tan 3,042 gam campho vào 40 gam benzen thu được dung dịch đông đặc ở 2,94 0 C. Hãy xác định khối lượng mol phân tử của campho. Biết nhiệt độ nóng chảy và hằng số nghiệm lạnh của benzen lần lượt là 5,5 0 C và 5,12. 4. Cho biết sản phẩm chính của các phản ứng cộng giữa các chất sau với số mol bằng nhau. (a) but-2-in + H 2 ; (b) axetylen + Br 2 5. Một hiđrocacbon X có chứa 88,235% C về khối lượng. Xác định công thức cấu tạo của X, biết nó là hiđrocacbon no có ba vòng đều có 6C. Đáp án Điểm 1. Độ dài liên kết đơn C –H trong etan lớn hơn trong etin Vì liên kết C-H trong etan tạo bởi obitan lai hóa sp 3 và obitan s của hiđro, còn liên kết C-H trong etin được tạo bởi obitan lai hóa sp của cacbon và obitan s của hiđro. 0,25 2. Xét một ankan có n nguyên tử cacbon Số electron hóa trị của C là 4n Số liên kết C-C là n-1 Số electron tham gia liên kết C-C là 2(n-2) Số electron hóa trị tham gia liên kết C-H là 4n – 2(n-2) = 2n+2 Vì H có một electron hóa trị, nên 2n+2 cũng chính là số nguyên tử H. 0,25 3. Áp dụng công thức tm 1000mK M dd ct    )mol/g(1,152 )94,250,5(40 1000042,312,5 M     0,25 4. (a) cis-but-2-en và (b) trans-1,2-đibrometen 0,25 4 5. Xác định công thức phân tử Đặt C x H y là công thức phân tử của X 8:5765,11:353,7 1 765,11 : 12 235,88 y:x  X có dạng C 5n H 8n . X có độ bất bão hòa 1n 2 n82n10    Do có 3 vòng nên n + 1 = 3, suy ra n = 2 , công thức phân tử của A là C 10 H 16 X có 3 vòng 6C nên công thức cấu tạo của nó là: hay 1,0 Câu IV: (2,0 điểm) 1. Tốc độ tương đối của phản ứng brom hóa từng vị trí ở nhân benzen của toluen so với 1 vị trí của benzen như sau: CH 3 5,55,5 600 600 2420 a) Giải thích sự khác nhau về tốc độ tương đối trong phân tử toluen. b) Tính tỉ lệ % các sản phẩm khi momobrom hóa toluen. c) So sánh khả năng phản ứng brom hóa của toluen và benzen. 2. Hiđrocacbon X có M X = 84 gam/mol. X tác dụng với dung dịch Br 2 tạo dẫn xuất Y. Cho Y tác dụng với KOH trong ancol, đun nóng thu được 2 hiđrocacbon đồng phân Z 1 , Z 2 . Ozon phân Z 1 thu được sản phẩm gồm CH 3 COOH và HOOC-COOH a) Lập luận tìm công thức cấu tạo của X, Y, Z 1 , Z 2 và gọi tên. b) Viết các phương trình hóa học xảy ra. c) Biểu diễn các đồng phân hình học của Z 1 và gọi tên. Đáp án Điểm 1. a. Do CH 3 đẩy electron (hiệu ứng +I) làm tăng mật độ electron trong vòng benzen, nhất là các vị trí ortho và para nên ở các vị trí này dễ dàng tham gia phản ứng thế. Tuy nhiên, do ở vị trí ortho gần nhóm CH 3 nên khó thế hơn ở para. b. Tỉ lệ sản phẩm monobrom của toluen %(o) = 600 2 100% 600 2 5,5 2 2420      = 33,05% %(m)= 5,5 2 100% 3631  =0,30% ; %(p) = 66,65% 0,75 5 c. So sánh khả năng phản ứng của toluen so với benzen: toluen benzen v 3631 v 1 6   =605,17 lần 2. a) X: C x H y có 12x + y = 84, biện luận được CTPT của X là C 6 H 12 . X tác dụng với dung dịch Br 2 tạo Y: C 6 H 12 Br 2 , đun nóng Y với OH - /ancol tạo C 6 H 10 Ozon phân Z 1 thu được CH 3 COOH và HOOC-COOH. Ta có: CH 3 C O OH C OH O C O OH C OH O CH 3 Vậy CTCT của Z 1 : CH 3 -CH=CH-CH=CH-CH 3 Y là CH 3 -CH 2 CHBr-CHBr-CH 2 -CH 3 Z 2 : CH 3 -CH 2 -C≡C-CH 2 -CH 3 X: CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH 3 b) Các phương trình hóa học: CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH 3 + Br 2  CH 3 -CH 2 CHBr-CHBr-CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 CHBr-CHBr-CH 2 -CH 3 +2KOH o ancol,t  CH 3 -CH=CH-CH=CH-CH 3 + 2KBr+ 2H 2 O CH 3 -CH 2 CHBr-CHBr-CH 2 -CH 3 +2KOH o ancol,t  CH 3 -CH 2 -C≡C-CH 2 -CH 3 +2KBr + 2H 2 O c) Các đồng phân hình học của Z 1 : trans - trans cis - cis cis-trans 1,25 Câu V: (2,0 điểm) 1. (a) Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D và E. (b) Viết các phương trình hóa học. 2. Hỗn hợp khí X gồm 2 anken kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Đốt cháy hoàn toàn 2,24 lít khí hỗn hợp X thu được 5,6 lít khí CO 2 (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). a) Xác định công thức phân tử của 2 anken. b) Hiđrat hóa hoàn toàn một thể tích X với điều kiện thích hợp thu được hỗn hợp ancol Y, trong đó tỉ lệ về khối lượng các ancol bậc một so với ancol bậc hai là 12,2:9. Xác định % khối lượng mỗi ancol trong hỗn hợp Y. 6 Đáp án Điểm 1. Công thức cấu tạo của các chất là: 1,0 2. Đặt công thức chung của 2 anken là n2n HC Đốt hỗn hợp hai anken: 6,524,2 OHnCOnO 2 n3 HC 222n2n  Đối với chất khí tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol nên có tỷ lệ: 5,2n6,5n24,2  Anken duy nhất có số nguyên tử cacbon < 2,5 là C 2 H 4 và anken kế tiếp là C 3 H 6 CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 –CH 2 OH (2) CH 3 CH = CH 2 + HOH → CH 3 –CH(OH)–CH 3 (3) CH 3 CH = CH 2 + HOH → CH 3 –CH 2 –CH 2 OH (4) Gọi  là % số mol của C 3 H 6 và (1- ) là % số mol của C 2 H 4 3 + 2(1 – ) = 2,5 ⇒ = 0,5 Vậy C 3 H 6 chiếm 50% còn C 2 H 4 chiếm 50% về thể tích. Gọi a, b, c lần lượt là số mol của CH 3 –CH 2 OH, CH 3 –CH(OH)–CH 3 và CH 3 CH 2 CH 2 OH. 1,0 7 Khi đó: acb  , theo đề: 9 2,12 b60 c60a46   ⇒a = 4c và b = 3c Vậy % khối lượng của các ancol: %15,14%100 c60b60a46 c60 OHCHCHCH% %45,42%100 c60b60a46 b60 CH)OH(CHCH% %4,43%100 c60b60a46 a46 OHHC% 223 33 52          . 1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG KÌ THI CHỌ HỌC SINH GIỎI LỚP 11 NĂM HỌC 2008-2009 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC Câu I: (2,0 điểm) 1. Tính thể tích dung dịch. các sản phẩm khi momobrom hóa toluen. c) So sánh khả năng phản ứng brom hóa của toluen và benzen. 2. Hiđrocacbon X có M X = 84 gam/mol. X tác dụng với dung dịch Br 2 tạo dẫn xuất Y. Cho Y tác dụng. thức cấu tạo của X, Y, Z 1 , Z 2 và gọi tên. b) Viết các phương trình hóa học xảy ra. c) Biểu diễn các đồng phân hình học của Z 1 và gọi tên. Đáp án Điểm 1. a. Do CH 3 đẩy electron (hiệu ứng