Đề thi chọn học sinh giỏi môn hóa học 12 số 3

Câu 3: (2,0 điểm) 1. Cho 2,16 gam kim loại R (hóa trị không đổi) vào cốc đựng 250 gam dung dịch Cu(NO 3)2 3,76% màu xanh đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, lọc bỏ phần không tan thu được dung dịch không màu có khối lượng 247,152 gam. Xác định kim loại R. 2. Hòa tan m gam Mg trong 500ml dung dịch chứa hỗn hợp H 2SO4 0,4M và Cu(NO3)2 đến phản ứng hoàn toàn thu được 1,12 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm N 2 và H2, dung dịch Y và 2 gam hỗn hợp kim loại. Xác định giá trị m (biết tỉ khối của X so với H2 là 6,2). Câu 4: (2,0 điểm) Đốt cháy hoàn toàn 2,54 gam hợp chất hữu cơ E (chỉ chứa một loại nhóm chức) mạch hở, thu được 2,688 lít khí CO2 (đktc) và 1,26 gam nước. Mặt khác 0,1 mol E tác dụng vừa đủ với 200ml NaOH 1,5M tạo ra 28,2 gam muối của axit monocacboxylic A và m gam ancol B. 1. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của E. 2. Hỗn hợp X gồm axit A và 3 đồng phân cấu tạo của nó đều phản ứng được với dung dịch NaOH. Cho m gam X phản ứng với dung dịch NaOH vừa đủ, cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn Y và hỗn hợp hơi Z. Cho Z tác dụng với dung dịch AgNO 3 trong NH3 dư cho 21,6 gam Ag. Nung Y với vôi tôi xút, dư trong điều kiện không có không khí được hỗn hợp hơi F. Đưa F về nhiệt độ thường thì có một chất ngưng tụ G còn lại hỗn hợp khí N. G tác dụng với Na dư sinh ra 1,12 lít khí H2 (đktc). Hỗn hợp khí N qua Ni nung nóng cho hỗn hợp khí P có tỉ khối so với hiđro là 8. Tính khối lượng chất A và khối lượng chất rắn B? Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học ----------Hết---------Họ và tên thí sinh:………………………Họ, tên chữ ký GT1:………………………………….. Số báo danh:…………………………… Họ, tên chữ ký GT2:………………………………….. Trang 2/2 ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2014-2015 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH Môn: HOÁ HỌC – Lớp 12 THPT ĐỀ CHÍNH THỨC Câu 1 Ý 1 Phần tự luận (Hướng dẫn chấm này gồm 05 trang) Nội dung Điểm 1,00 - X có thể là: KClO3, KMnO4, KNO3, NaNO3... 0,25 - Hai phản ứng: t , MnO → 2KClO3  2KCl + 3O2 o 2 o t → 2KMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2 o t → 2KNO3  2KNO2 + O2…. Thí sinh chỉ cần viết 2 pt - Giải thích: + Khí O2 rất ít tan trong nước, có M = 32 ≈ 29, nên được thu qua nước. 0,25 0,25 + Ống nghiệm hơi chúc xuống để tránh hiện tượng hơi nước trong chất rắn khi nung nóng sẽ bay hơi, ngưng tụ lại trên thành ống nghiệm không chảy ngược xuống đáy gây vỡ ống nghiệm. + Phải tháo ống dẫn khí trước vì nếu tắt đèn cồn trước, sự chênh lệch áp suất sẽ làm cho nước trào vào ống nghiệm, gây vỡ ống nghiệm. 2 - khí X là CO2, muối Y là NaHSO4, A là NaOH; B là Na2CO3; D là NaHCO3; P là Ba(HCO3)2; R là BaSO4; Q là BaCO3; M là NaAlO2; N là Al(OH)3. - PTPƯ: 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O 2NaOH + 2Al + 2 H2O → 2 NaAlO2 + 3H2 NaAlO2 + CO2 + 2 H2O → Al(OH)3 ↓ + NaHCO3 3Na2CO3 + 2AlCl3 + 3H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 6NaCl + 3CO2 2NaHCO3 + Ba(OH)2 → BaCO3 + Na2CO3 + 2H2O BaCO3 + 2NaHSO4 → BaSO4 + Na2SO4 + CO2 + H2O Ba(HCO3)2 + 2NaHSO4 → BaSO4 + Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O Ba(HCO3)2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaHCO3 Chú ý: Cứ 2 ptpư đúng được 0,25 điểm 0,25 1,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 3 1,00 Công thức A: K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O hoặc viết gọn là KAl(SO4)2.24H2O 0,25 - Khi cho dung dịch X phản ứng với dung dịch Ba(OH)2: Gọi số mol A là a mol ⇒ nAl3+ = 2a mol; nSO42- = 4a mol. +) Khi kết tủa hết Al3+: Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 2a 6a 2a (mol) n 2+ ⇒ Ba = 3a mol Ba2+ + SO42- → BaSO4 3a 3a (mol) Khối lượng kết tủa khi đó = 2a.78 + 3a.233 = 855a gam. Trang 3/2 0,25 +) Khi kết tủa hết SO42-: Ba2+ + SO42- → BaSO4 4a 4a 4a (mol) ⇒ nOH- = 8a mol Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 2a 6a 2a (mol) − Al(OH)3 + OH → AlO2 + 2H2O 2a 2a (mol) Al (OH ) − ) 3+ = 2a mol; nSO42- = 4a mol. (hoặc Al(OH)3 + OH → 4 2a 2a Kết tủa chỉ có BaSO4. Khối lượng kết tủa khi đó = 4a.233 = 932a gam. 0,25 ⇒ Kết tủa lớn nhất khi ion SO4 trong dung dịch kết tủa hoàn toàn. ⇒ nBa(OH2 = 4a = 0,036 ⇒ a = 0,018 ⇒ m = 0,018.948 = 8,532 gam 2- 2 0,25 1,00 1 Theo sơ đồ công thức cấu tạo của X là: CH2=CH-OOC-CH2-CHO. Phương trình phản ứng: H+ , t0 CH2=CH-OOC-CH2-CHO + H2O  CH3CHO + HOOC-CH2-CHO → t CH3CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O  CH3COONH4 +2Ag ↓ + 2NH4NO3 → (Hoặc CH3COOH + 2Ag(NH3)2OH → CH3COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O) to CH3COONH4 + NaOH  CH3COONa + NH3 ↑ + H2O → 0,25 o 0,25 o CaO,t CH3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3 → COOH | t CH 2 +2AgNO3+4NH3+H2O  H4NOOC-CH2-COONH4+2Ag ↓ +2NH4NO3 → | CHO o (Hoặc HOOC – CH2 – CHO + 2Ag(NH3)2OH → H4NOOC-CH2-COONH4+2Ag ↓ + 2NH3 + H2O) H4NOOC-CH2-COONH4 + 2NaOH → NaOOC-CH2-COONa + 2NH3 + 2H2O CaO,t o NaOOC-CH2-COONa + 2NaOH  CH4 + 2Na2CO3 → (Chú ý: Cứ hai phương trình đúng cho 0,25 điểm) 2 0,25 0,25 1,5 Gọi CT của A là CxHyOzNt 43, 64 34,91 15, 27 ⇒ x:y:z:t= : 6,18 : : = 3,64:6,18:2,18:1,09 = 10 : 17 : 6 : 3 12 16 14 ⇒ CTĐGN của A là C10H17O6N3 Vì MA < 300 ⇒ CTPT A là C10H17O6N3 ( MA = 275) * Phản ứng thủy phân: n A = 0,01 mol H+ 2,75 gam A + H2O  3,11 gam hỗn hợp các amino axit. → Trang 4/2 0,5 ⇒ mH2O = 3,11 – 2,75 = 0,36 gam ⇒ nH2O = 0,02 mol n HO ⇒ n 2 = 2 ⇒ Số liên kết peptit trong A là 2 ⇒ A tạo thành từ 3 gốc α - amino A axit - A có 3 nguyên tử N ⇒ phân tử A đều tạo thành từ ba phân tử α - amino axit có chứa 1 nhóm NH2. - A có 6 nguyên tử O ⇒ Phân tử A được tạo thành từ 1 α - amino axit có 2 nhóm COOH và 2 phân tử α - amino axit có 1 nhóm COOH. _ Z là amino axit có nhiều trong thực vật, được sử dụng làm thuốc hỗ trợ thần kinh ⇒ Z là axit glutamic ( HOOC – CH2-CH2-CH(NH2)-COOH ( có 5 nguyên tử C) ⇒ hai phân tử amino axit còn lại có tổng số 5 nguyên tử C ⇒ chúng là glyxin ( H2N – CH2 – COOH) và alanin ( H2N – CH(CH3) – COOH) (Chú ý: Không lập luận, xác định luôn các amino axit cho 0,25 điểm) * Công thức cấu tạo của A là: Gly – Ala – Glu Ala – Gly – Glu Ala – Glu - Gly Gly – Glu – Ala Glu – Gly – Ala Glu – Ala - Gly (Chú ý: Viết được 3CTCT cho 0,25 điểm) 3 1 0,5 0,5 1,00 250.3, 78 n Cu(NO3)2 = = 0,05mol 100.188 Vì dung dịch sau phản ứng không màu ⇒ ion Cu2+ phản ứng hết. * TH1: R phản ứng tạo Cu 2R + nCu(NO3)2 → 2R(NO3)n + nCu 0,1/n 0,05 0,05 heo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m Rpư + mdd trước = mdd sau + mCutt ⇒ mRpư = mdd sau + mCu – mdd trước = 0,352 gam ⇒ MR = 0,352/0,1/n = 3,52n ( không có kết quả thỏa mãn) * R phản ứng với nước: 2R + nH2O → 2R(OH)n + nH2 a an/2 (mol) → 2R(NO3)n + nCu(OH)2 2R(OH)n + nCu(NO3)2 0,05 0,05 (mol) 0,25 0,25 Gọi số mol R phản ứng là a Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có m Rpư + mdd trước = mdd sau + mCu(OH)2 + mH2 ⇒ mH2 = 2,16 + 200 – 247,152 – 0,05.98 = 0,108 gam ⇒ nH2 = an/2 = 0,054mol ⇒ an = 0,108 ⇒ MR = 2,16/0,108/n = 20n ⇒ Với n = 2 ⇒ MR = 40 ( thỏa mãn) Vậy kim loại cần tìm là Ca 0,5 2 1,00 Trang 5/2 H2SO4 = 0,5.0,4 = 0,2 (mol) ⇒ nH+ = 0,4 (mol) 1,12 n X= = 0,05 (mol); M X = 6, 2.2 = 12, 4 22, 4 Áp dụng công thức đường chéo: N2: 28 n 10,4 12,4 H2: 2 ⇒ nN2 = 0,02 mol; nH2 = 0,03 mol 0,25 15,6 Vì sau phản ứng thu được 2 gam hỗn hợp kim loại ⇒ Mg dư, H+ phản ứng hết. Hỗn hợp khí thu được gồm N2 và H2 ⇒ NO3- phản ứng hết Phương trình phản ứng: − 5Mg + 12H+ + 2 NO3 → N 2 + 6 H 2O + Mg2+ (1) 0,1 0,24 0,04 ¬ 0,02 (mol) Mg + 2H+ → H2 + Mg2+ (2) 0,03 0,06 ¬ 0,03 Mg + Cu2+ → Mg2+ + Cu (3) ¬ 0,025 0,025 Theo (1), (2): nH+pư = 0,24 + 0,06 = 0,3 < nH+ ban đầu = 0,4 0,25 + ⇒ Xảy ra phản ứng tạo ra NH 4 − + 4Mg + 10H+ + NO3 → 4Mg2+ + NH 4 + 3H2O (4) ¬ 0,1 → 0,01 0,04 (mol) − n Theo (1), (4): NO3 = 0,04 + 0,01 = 0,05 mol ⇒ nCu2+ = 0,025 mol ⇒ mCu = 0,025.64 = 1,6 gam ⇒ mMg dư = 0,4 gam Theo (1), (2), (3), (4): nMg = 0,195 mol ⇒ mMgpư = 0,195.24 = 4,68 gam ⇒ Khối lượng Mg ban đầu là: m = 5,08 gam 4 0,5 1,00 1 Tìm CTPT E: Đặt CTTQ A: CxHyOz (x, y, z nguyên dương). n CO2 = 0,12mol; n H2O = 0,07 mol ⇒ mC = 1,44 gam; mH = 0,14 gam; mO= 0,96 gam. Ta có tỷ lệ: x: y: z = 6:7:3 ⇒ CTPT của E: (C6H7O3)n Ta có: n E : n NaOH = 1: 3. Vậy E có 3 chức este, Suy ra E có 6 nguyên tử oxi (n = 2). Vậy CTPT E: C12H14O6 (M = 254). 0,25 0,25 Vì khi cho E phản ứng với dung dịch NaOH thu được 1 muối của axit monocacboxylic và một ancol ⇒ E có công thức dạng: (RCOO)3R''. (RCOO)3R’+ 3NaOH → 3RCOONa + R’(OH)3 → 0,1 0,1 → 0,3 (mol) 28, 2 MRCOONa = = 94 ⇒ MR = 27 (C2H3) 0,3 ⇒ MR’ = 41 (C3H5) CH 2 = CH- COO- CH 2 | ⇒ CTCT E: CH 2 = CH- COO- CH | CH 2 = CH- COO- CH 2 0,5 Trang 6/2