ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG MÔN: HOÁ HỌC – KHỐI 12 – NĂM HỌC: 2008-2009 THỜI GIAN: 120 PHÚT ******** Câu 1: (4,0 điểm) Hợp chất A có công thức là MX x , trong đó M chiếm 46,67% về khối lượng. M là kim loại, X là phi kim ở chu kỳ 3. Biết trong hạt nhân nguyên tử của M có: n – p = 4, của X có n’ = p’ (trong đó n, n’, p, p’ là số nơtron và proton). Tổng số proton trong MX x là 58. 1. Xác định MX x ? 2. Hoà tan 1,2 gam A hoàn toàn vừa đủ trong dung dịch HNO 3 0,36M thì thu được V lít khí màu nâu đỏ (đktc) và dung dịch B làm quỳ tím hoá đỏ. Hãy xác định giá trị V và thể tích dung dịch HNO 3 cần dùng. Câu 2: (4,0 điểm) 1. Một dung dịch chứa 2 cation: Fe 2+ (0,1 mol); Al 3+ (0,2 mol) và 2 anion: Cl – (x mol); SO 4 2– (y mol). Tính x, y biết rằng khi cô cạn dung dịch thu được 46,9 gam chất rắn. 2. Cho 40 ml dung dịch HCl 0,75 M vào 160 ml dung dich chứa đồng thời Ba(OH) 2 0,08M và KOH 0,04M. Tính pH của dung dịch thu được. 3. Cho phản ứng: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH 0 H , t + ˆ ˆ ˆ ˆ† ‡ ˆ ˆ ˆˆ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O. Có hằng số cân bằng K = 4. Tính % C 2 H 5 OH bị este hoá nếu bắt đầu với [C 2 H 5 OH] = 1M và [ CH 3 COOH ] = 2M. Câu 3: (4,0 điểm). Cho 20,0 gam hỗn hợp gồm một kim loại M và Al vào 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm H 2 SO 4 và HCl (Số mol HCl gấp 3 lần số mol H 2 SO 4 ) thì thu được 11,2 lít khí H 2 (đktc) và vẫn còn dư 3,4 gam kim loại. Lọc lấy phần dung dịch rồi đem cô cạn thì thu được một lượng muối khan. Biết M có hoá trị II trong các muối này. 1. Hãy viết phương trình phản ứng dưới dạng ion rút gọn. 2. Tính tổng khối lượng muối khan thu được và nồng độ mol/l của mỗi axit trong dung dịch. 3. Xác định kim loại M, biết số mol mỗi kim loại tham gia phản ứng bằng nhau. Câu 4: (4,0 điểm). Đốt cháy hoàn toàn a gam hỗn hợp hai ankan A, B hơn kém nhau k nguyên tử cacbon thì thu được b gam khí CO 2 . 1. Hãy tìm khoảng xác định của nguyên tử cacbon trong phân tử ankan chứa ít nguyên tử cacbon hơn theo a, b, k. 2. Cho a = 2,72 gam, b = 8,36 gam và k = 2. Tìm công thức phân tử của A, B và tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi ankan trong hỗn hợp. Câu 5: (4,0 điểm). Cho 2,64 gam một este A vào một bình kín có dung tích 500 ml rồi đem nung bình đến 273 0 C, toàn bộ este hoá hơi thì áp suất bằng 1,792 atm. 1. Xác định công thức phân tử của A và tính nồng độ mol/l của dung dịch NaOH cần thiết để thuỷ phân hết lượng este nói trên, biết rằng thể tích dung dịch NaOH là 50 ml. 2. Xác định công thức cấu tạo của A và tính khối lượng muối thu được sau phản ứng (với hiệu suất phản ứng là 100%). Cho: C = 12; O = 16; H = 1; Na = 23; S = 32; Cl = 35,5; Al = 27; Fe = 56; Mg = 24, Ca = 40; Ba = 137. Học sinh không được xem bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học ---------HẾT--------- ĐÁP ÁN THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG 1 MÔN: HOÁ HỌC – KHỐI 12 – NĂM HỌC: 2008-2009 THỜI GIAN: 120 PHÚT ******** CÂU ĐÁP ÁN THANG ĐIỂM 1 1. Xác định MX x ? - Trong M có: n – p =4 ⇒ n = p + 4 - Trong X có: n’ = p’ - Do electron có khối lượng không đáng kể nên: M = 2p + 4 (1) X = x.2p’ (2) 2p 4 46,67 7 (1),(2) 7p'x 8p 16 (3) x.2p ' 53,33 8 + ⇒ = = ⇒ − = - Theo đề bài: p’x + p = 58 (4) - Giải (3), (4) ⇒ p’x = 32, p = 26, n = 30 p = 26 nên M là Fe. - Do x thuộc số nguyên dương: Biện luận: x 1 2 3 4 . . . p’ 32 16 10,7 8 Kết luận Loại Nhận Loại Loại X = 2, p’ = 16 nên X là S. Vậy công thức của A là FeS 2 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 2. Hãy xác định giá trị V và thể tích dung dịch HNO 3 cần dùng: Phương trình phản ứng: FeS 2 + 18HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + 15NO 2 + 2H 2 SO 4 + 7H 2 O 0,01(mol) → 0,18 → 0,15 A 1,2 n 0,01(mol) 120 = = V = 0,15.22,4 = 3,36(mol) 3 HNO 0,18 V 0,5(lít) 0,36 = = 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 2 1. Tính x, y: Theo định luật bảo toàn điện tích thì: x + 2y = 2.0,1 + 3.0,2 = 0,8 (1) Tổng khối lượng các muối bằng tổng khối lượng các ion: 56.0,1 + 27.0,2 + 35,5x + 96y = 46,9 ⇔ 35,5x + 96y = 35,9 (2) Giải (1), (2) ⇒ x = 0,2, y = 0,3 0,5 điểm 0,5 điểm 2. Tính pH của dung dịch thu được: 2 HCl H Ba(OH) OH OH KOH OH n 0,03(mol) n 0,03(mol) n 0,0128(mol) n 0,0256(mol) n 0,032(mol) n 0,0064(mol) n 0,0064(mol) + − − − = ⇒ = = ⇒ =   ⇒ =  = ⇒ =   Phản ứng trung hoà: H + + OH – → H 2 O 0,5 điểm 0,5 điểm 2 0,03(mol) 0,03 + + = = = dử H (dử ) 0,002 n 0,002(mol) [H ] 0,01M 0,2 + + = = 14 12 [H ].[OH ] 1,0.10 [H ] 1,0.10 M Vy pH = 12 0,5 im 3. Tớnh % C 2 H 5 OH b este hoỏ: Phn ng este hoỏ: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH + 0 H , t CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Ban u 2(mol) 1 0 0 Phn ng x(mol) x x x Cõn bng (2 x)(mol) (1 x)(mol) x x = = + = = > = 2 3 2 5 2 3 2 5 [CH COOC H ].[H 0] K 4 x 12x 8 0 [CH COOH].[C H ] x 3,154 1(loaùi) x 0,845 (nhaọn) Vy: = ì = 2 5 (bũ este hoa)ự 0,845 %C H OH 100 84,5% 1 0,5 im 0,5 im 0,5 im 3 1. Hóy vit phng trỡnh phn ng di dng ion rỳt gn: M + 2H + M 2+ + H 2 (1) 2Al + 6H + 2Al 3+ + 3H 2 (2) H 2 SO 4 2H + + SO 4 2 a(mol) 2a a HCl H + + Cl 3a(mol) 3a 3a 0,5 im 0,5 im 2. Tớnh tng khi lng mui khan thu c v nng mol/l ca mi axit trong dung dch: Gi a l s mol ca H 2 SO 4 v 3a l s mol ca HCl + = = = 2 4 H 5a(mol) SO a(mol) Cl 3a(mol) Gt: Kim loi cũn d nờn axit phn ng ht. (1), (2) + = = = = = 2 H H 11,2 n 5a 2n 2. 1 a 0,2(mol) 22,4 = = M(HCl) 0,6 C 3M 0,2 = = 2 4 M(H SO ) 0,2 C 1M 0,2 0,5 im 0,5 im 0,5 im 3. Xỏc nh kim loi M: Theo nh lut bo ton khi lng: 3 = − + + − × = muoái 5a m (20 3,4) (98a 36,5.3a) 2 57,1(gam) 2 Gọi x là số mol của kim loại M và Al: (1), (2) ⇒ + × = ⇒ = 3 x x 0,5 x 0,2(mol) 2 Mx + 27x = 20 – 3,4 = 16,6 ⇒ M = 56 (Fe) 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 4 1. Hãy tìm khoảng xác định của nguyên tử cacbon trong phân tử ankan chứa ít nguyên tử cacbon hơn theo a, b, k: Gọi công thức của ankan A là C n H 2n+2 và B là C n+k H 2n+2+2k Gọi công thức trung bình của 2 ankan là: + < < + n 2n 2 C H (n n n k) Phương trình đốt cháy: +n 2n 2 C H + +3n 1 ( ) 2 O 2 → n CO 2 + +(n 1) H 2 O a(mol) b(mol) 14 n + 2 44 n = ⇒ = − + a b b n 22a 7b 14n 2 14n (1) Ta có: n < − b 22a 7b < n + k b b k n 22a 7b 22a 7b b k(22a 7b) b n 22a 7b 22a 7b 22a 7b ⇔ − < < − − − ⇔ − < < − − − b k(22a 7b) b n 22a 7b 22a 7b − − < < − − (2) 0,5 điểm 0,5 điểm 1,0 điểm 2. Tìm công thức phân tử của A, B và tính thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi ankan trong hỗn hợp: Thế a, b, k vào (2) ⇒ 4,33 < n < 6,33 Chọn n = 5 hoặc n = 6 *Trường hợp 1: n = 5 ⇒ n + k = 7 Vậy công tức phân tử của 2 ankan là C 5 H 12 và C 7 H 16 = = + hh 2,72 n 0,03(mol) 14.6,33 2 + = =   ⇒   + = =   72x 100y 2,72 x 0,01 x y 0,03 y 0,02 ⇒ %C 5 H 12 = 26,47% và %C 7 H 16 = 73,53% *Trường hợp 2: n = 6 ⇒ n + k = 8 Vậy công tức phân tử của 2 ankan là C 6 H 14 và C 8 H 18 + = =   ⇒   + = =   86x 144y 2,72 x 0,025 x y 0,03 y 0,005 ⇒ %C 6 H 14 = 79,04% và %C 8 H 18 = 20,96% 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 5 1. Xác định công thức phân tử của A và tính nồng độ mol/l của dung dịch NaOH cần thiết để thuỷ phân hết lượng este nói trên: 4 Gọi công thức của este A là C x H y O z = = ⇒ = = + x y z A C H O 1,792.0,5.273 2,64 n 0,02(mol) M 132(gam / mol) 22,4(273 273) 0,02 Hay: 12x + y + 16z = 132 Vì A là este nên là số chẳn. *Nếu z = 2 ⇒ 12x + y = 100 x 1 2 3 4 5 6 7 y 88 76 64 52 40 28 16 Chọn x = 7, y = 16. Vậy công thức phân tử của A là: C 7 H 16 O 2 π − + = = 2.7 16 2 0 (loaïi) 2 *Nếu z = 4⇒ 12x + y = 68 x 1 2 3 4 5 y 56 44 32 20 8 Chọn x = 5, y = 8. Vậy công thức phân tử của A là: C 5 H 8 O 4 π − + = = 2.5 8 2 2 (nhaän) 2 n NaOH = 2.0,02 = 0,04(mol) C M(NaOH) = = = M(NaOH) 0,04 C 0,8M 0,05 *Nếu z = 6⇒ 12x + y = 36 x 1 2 3 4 y 24 12 0 -12 Kết luận: loại 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm 2. Xác định công thức cấu tạo của A và tính khối lượng muối thu được sau phản ứng: *Trường hợp 1:Este A được tạo bởi từ 2 axit đơn chức và 1 ancol hai chức: Công thức của A có dạng: R 3 R 1 COO R 2 COO Ta có: C 1 + C 2 –2 = 5–2 = 3 (với 2 chức COO) Vì R 1 ≠ R 2 và ancol 2 chức có tối thiểu 2C nên ancol hai chức là: CH 2 OHCH 2 OH Nên R 1 là H (HCOOH) và R 2 là CH 3 –(CH 3 COOH) Vậy công thức cấu tạo của este là: HCOO CH 3 COO CH 2 CH 2 0,5 điểm 5 HCOO CH 3 COO CH 2 CH 2 + 2 NaOH t 0 HCOONa CH 3 COONa 0 , 02 0 , 02 0 , 02 + CH 2 OHCH 2 OH = + = muoái m 0,02.68 0,02.82 3(gam) *Trương hợp 2: Este A được tạo bởi từ 1 axit hai chức và 2 ancol đơn chức: R 1 COOR 2 R 3 OOC Ta có: R 1 + R 2 + R 3 = 5 – 2 = 3 Vì hai ancon đồng đẳng kế tiếp nhau và ancol có tối thiểu 1C Nên R 2 là CH 3 – (CH 3 OH) và R 3 là CH 3 CH 2 – (CH 3 CH 2 OH) và R 1 = 0 Vậy công thức cấu tạo của A là: CH 3 OOC COOCH 2 CH 3 COOCH 3 COOCH 2 CH 3 + 2 NaOH t 0 COONa COONa + CH 3 OH CH 3 CH 2 OH 0 , 02 0 , 02 muoái m 0,02.134 2,68(gam)= = 0,5 điểm 0,5 điểm 6 . PHÚT ******** Câu 1: (4,0 điểm) Hợp chất A có công thức là MX x , trong đó M chi m 46,67% về khối lượng. M là kim loại, X là phi kim ở chu kỳ 3. Biết trong