Đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia năm 2012 môn Hóa học - Đề thi luyện tập số 2

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia năm 2012 môn Hóa học - Đề thi luyện tập số 2

1. PHỤ LỤC 1. CÁC HẰNG SỐ VÀ CÔNG THỨC CẦN THIẾT Phương trình trạng Hằng số Avogadro N = 6,022 x 1023 mol–1 pV = nRT A thái khí lý tưởng Hằng số khí R = 8,314 J K–1 mol–1 Năng lượng Gibbs: G = H – TS –1 o o Hằng số Faraday F = 96485 C mol rG RT lnK nFEcell RT c Hằng số Planck h = 6,626 x 10–34 J s Ph ương trình Nernst E E o ln ox zF cred hc Vận tốc ánh sáng c = 2,998 x 108 m s–1 Năng lượng photon E h  Định luật I 0o Celcius 273,15 K A log 0  cl Lambert-Beer 10 I Trong tính toán hằng số cân bằng các giá trị nồng độ phải được chuẩn hóa với 1 mol L-1. Coi tất cả các khí là lý tưởng. PHỤ LỤC 2. Bảng tuần hoàn và khối lượng nguyên tử 1 18 1 2 H He 1.01 2 13 14 15 16 17 4.00 3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne 6.94 9.01 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 11 12 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Ar 22.99 24.30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 26.98 28.09 30.97 32.06 35.45 39.95 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.87 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.38 69.72 72.64 74.92 78.96 79.90 83.80 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.96 - 101.07 102.91 106.42 107.87 112.41 114.82 118.71 121.76 127.60 126.90 131.29 55 56 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 57- Cs Ba 71 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.91 137.33 178.49 180.95 183.84 186.21 190.23 192.22 195.08 196.97 200.59 204.38 207.2 208.98 - - - 87 88 104 105 106 107 108 109 110 111 89- Fr Ra 103 Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg - - - - - - - - - - 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 138.91 140.12 140.91 144.24 - 150.36 151.96 157.25 158.93 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr - 232.04 231.04 238.03 - - - - - - - - - - - 1
2. KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2012 ĐỀ THI LUYỆN TẬP SỐ 2 Phần 1: HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG - VÔ CƠ CÂU 1 1. Nitơ tạo hơn 20 hợp chất hai nguyên tử với hydro. Các hợp chất quan trọng nhất và đượ c nghiên cứu nhiều nhất là amoniac NH3, hydrazin N2H4, hydro azotua HN3 (axit hydrazoic có cấu trúc thẳng) và xiclotriazen HN3. a) Vẽ tất cả các cấu trúc Lewis có thể có (chỉ rõ các electron bằng dấu chấm) của hydro azotua HN3 và xiclotriazen HN3. Tính điện tích hình thức của các nguyên tử đối với mỗi cấu trúc . b) Vẽ các công thức cộng hưởng của hydro azotua và chỉ ra hai công thức có đóng góp lớn nhất . c) Dựa trên thuyết sứ c đẩy VSEPR hãy xác định giá trị các góc liên kết trong hydro azotua . d) Xác định trạng thái lai hóa của các nguyên tử nitơ trong hai công thức cộng hưởng chính của hydro azotua . Hydrazin N2H4 là nguyên liệu tên lửa. Phản ứng oxy hóa hydrazin tỏa nhiệt mạnh: N2H4(l) + O2(k) N2(k) + 2H2O(l); H° = –622,0 kJ/mol. Entanpy tạo thành chuẩn: Hf°[H2O(s)] = - 285,8 kJ/mol. e) Tính nhiệt sinh chuẩn của N2H4(l). 2. 2-Clobuten là monome để trùng hợp polyclobuten (PCB). a) Hãy tính độ polyme hóa n của PCB có khối lượng phân tử 3,094.105 g.mol-1 . b) Biết PCB là polyme nhiệt dẻo (nóng chảy do các mạch polyme trượt lên nhau và có thể tái chế). Hãy giải thích đặ c điểm này dựa trên những hiểu biết về liên kết trong phân tử . CÂU 2 1. Khi đun nóng FeO đến 1000K thì áp suất cân bằng của oxy đo đượ c ở nhiệ t độ đó sẽ là -16 o 4,13.10 Pa . Tính Kp và ∆G của phản ứng ở nhiệt độ này. 2. Hỗn hợp cân bằng gồm FeO, CO và CO2 ở áp suất thường có 43% mol CO2 . Tính KP. 3. Tính độ phân ly của CO2 ở nhiệt độ này. 4. Có thể tính được độ phân ly của CO2 ở 10 atm hay ở 700K hay không? Nếu có thể hãy cho biết các giá trị tương ứng, còn nếu không hãy cho biết còn thiếu những giá trị nhiệ t động cụ thể nào . 2
3. CÂU 3 1. Sự phân hủy isopropanol trên bề mặt xúc tác V2O5 xảy ra tuân theo quy luật động học bậc nhất theo sơ đồ sau: Năm giây sau khi phản ứng bắ t đầu ở 590K nồng độ của các chất trong hỗn hợp phản 3 3 3 3 ứng là: cA = 28,2 mmol/dm , cB = 7,8 mmol/dm , cC = 8,3 mmol/dm , cD = 1,8 mmol/dm . a) Xác định nồng độ đầu co của isopropanol. b) Tính hằng số tốc độ k cho quá trình isopropanol các sản phẩm. c) Tính thời gian bán hủy của isopropanol . d) Xác định các giá trị k1, k2, k3. e) Ở thời điểm t = t1/2 thì nồng độ các chất B, C, D là bao nhiêu? 2. Thành phần chính của mưa axit là H2SO4. Nó được cho rằng tạo thành từ phản ứng: 2H2O + SO3 H2SO4 + H2O (1) Cơ ch ế đề nghị cho phản ứng này như sau : k1 SO3 + 2H2 O SO3 .2H2 O nhanh k-1 k2 SO3 .2H2 O H2 SO4 + H2 O chËm (SO3.2H2O là một phức bền nhờ liên kết hydro và k2 << k1 hay k-1) a ) Đề nghị phương trình động họ c ứng với cơ ch ế đã cho . b) Một hướng tiếp cận khác cho rằng đây là phản ứng trực tiếp một giai đoạn SO3 + H2O H2SO4 (2) Các phương pháp tính toán lượng tử gần đây chỉ ra rằng năng lượng hoạt hoá củ a -1 -1 phản ứng cho cả hai phương án là E1 = - 20 kJ.mol và E2 = + 83,6 kJ.mol . Hướng đề nghị nào chiếm ưu thế trong thượng tầng khí quyển (T =175K), khi dựa trên năng lượng hoạt hóa đã cho và phương trình Arrhenius ? CÂU 4 -3 1. Nhúng chìm một thanh niken và một thanh đồng vào dung dịch NiSO4 1.10 M / H2SO4 và điều chỉnh về mức pH = 5 ở 25oC . a) Tính thế của pin, cho biết có thể giữ thế không đổi trong suốt quá trình hay không và giả i thích lý do . 3
4. b) Nếu điều chỉnh pH dung dịch điện ly từ 5 lên 9 thì phản ứng trong pin sẽ xảy ra như thế nào? Tính thế của pin lúc này? o 2+ -15 Biết E Ni /Ni = - 0,250 V; KsNi(OH)2 = 10 và cho rằng hoạt độ các chất đều bằng 1. 2. Hiệu lực của thuốc phụ thuộc rất lớn vào khả năng nó bị hấp thụ vào máu. Hóa học axit – bazơ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hấp thụ này. Màng tế bào Dạ dày Máu pH= 2.0 pH=7.4 + - + - H + A HA HA H + A Cho rằng dạng ion (A-) của thuốc có tính axit yếu không thấm được qua màng tế bào còn dạng trung tính (HA) có thể di chuyển tự do. Cũng giả thiết rằng cân bằng chỉ có thể được thiết lập khi nồng độ của HA là như nhau ở cả hai phía. Tính tỉ lệ tổng nồng độ ([HA] + [A-]) của aspirin (axit axetylsalicylic ASA, pKa = 3.52) trong máu so với trong dạ dày. CÂU 5 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ Một học sinh đã nghiên cứu phản ứng hóa học giữa các cation A , B , C , D , E - - - - - trong dung dịch nitrat và các anion X , Y , Z , Cl , OH trong dung dịch chứa cation natri. Học sinh này đã xác định được một số hợp chất kết tủa như trong Bảng 1 dưới đây: BẢNG 1 - - - - - X Y Z Cl OH 2+ A kết tủa trắng 2+ B kết tủa kết tủa vàng trắng 2+ C kết tủa kết tủa kết tủa kết tủa kết tủa trắng nâu nâu trắng đen 2+ D kết tủa đỏ 2+ E kết tủa đỏ kết tủa trắng = không phản ứng. 4
5. 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 1 . Lập sơ đồ tách các cation A , B , C , D , E trong dung dịch nitrat bằng cách sử dụng - - - - - các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các anion X , Y , Z , Cl , OH . Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước . - - - - - 2. Lập sơ đồ tách các anion X , Y , Z , Cl , OH trong dung dịch chứa cation natri b ằng cách 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ sử dụng các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các cation A , B , C , D , E . Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước . CÂU 6 Hàng năm, ông già Noel phả i đi phát quà cho các trẻ ngoan vào đêm 24.12. Tuy nhiên quãng thời gian thì xa, mà ông lại càng ngày càng béo. Chính vì thế ông muốn trở nên “thon thả” hơ n để cơ thể có thể xoay trở được tốt hơn khi chui ống khói. Một ngày tình cờ ông lượm được tờ the cabbage magazine trong đó có nói về việc xây dựng hệ cơ bắp hỗ trợ thi đấu thể thao. Theo như bài báo , đầu tiên ATP (adenosin triphotphat) sẽ phân ly thành ADP (adenosin diphotphat) và một dianion A. Xử lý dianion này với CaCl2 trong môi trường kiềm sẽ sinh ra muối B và anion C. Sau đó thêm vào dung dịch muối CoCl2 vào muối B sẽ xuất hiện muối E và CaCl2. Cho muối E tác dụng với (NH4)2S sẽ xuất hiện một kết tủa M màu tối có khả năng thúc đẩy hoạ t động của enzym ATPaza. Chính sự thúc đẩy hoạ t động này sẽ sản sinh nhiều năng lượng giúp cơ thể vận động tốt hơn. Hãy viết tất cả các phản ứng xảy ra . 5
6. Forum OLYMPIAVN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2012 Box HÓA HỌC ĐỀ THI LUYỆN TẬP SỐ 2 Phần 2: HÓA HỌC HỮU CƠ CÂU 1 1. Trong các hợp chất cacbonyl dưới đây, chất nào có xu hướng tạo thành gem diol trong môi trường nước? Giải thích. 2 . Cho ancol tert-butylic tác dụng với HBr trong dung môi nước, người ta thấy rằng tố c độ phả n ứng không phụ thuộc vào nồng độ của anion bromua trong dung dịch . a) Dựa vào cơ chế phả n ứng, hãy giải thích tại sao tố c độ phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ của HBr trong dung dịch ? b) Nếu cho vào môi trường phản ứng một ít etanol thì tố c độ phản ứng sẽ thay đổi thế nào ? 3 . Khi cis- hay trans-2-bromxiclohexanol tác dụng với HBr người ta đều thu được một sả n phẩm duy nhất. Dựa vào cơ chế phả n ứng, giải thích hiện tượng trên . CÂU 2 1 . Từ xiclopenta-1,3-dion, hãy đề nghị một sơ đồ phản ứng hợp lý để điều chế chất sau: 2. Cho hai phản ứng sau: Biết rằng phản ứng thứ nhất có hiệu suất rất thấp, trong khi phản ứng thứ hai lại có hiệu suất cao hơn. Giải thích? 6
7. CÂU 3 1. Cho biết sản phẩm chính i và sản phẩm phụ ii trong phản ứng sau: 2. Khi đem i đun hồi lưu trong xylen rồi làm lạnh, người ta thấy có sự xuất hiện của sản phẩm ii chiếm hàm lượng lớn trong hỗn hợp lúc bấy giờ. Nếu đem ii đun hồi lưu trong xylen, ngườ i ta cũng thấy có một hàm lượng nhỏ sản phẩm i được tạo thành, nhưng ii vẫn chiếm hàm lượng chủ yếu. Giải thích hiện tượng trên . 3. Cho biết các sản phẩm có thể có khi cho i tác dụng với NaBH4/CeCl3. Cho biết sản phẩm nào là sản phẩm chính (gọi là iii), và giải thích sự chọn lọc lập thể trong phản ứng này . d) Cho biết giữ a i và iii, một chất có màu vàng nhạt, chất còn lại có màu trắng. Hỏi chất nào có màu gì? CÂU 4 1 . Dự đoán cấu hình tuyệ t đối của sản phẩm trong phản ứng sau và đề nghị cơ chế phản ứng phù hợp với dự đoán ấy : 2. Giải thích phản ứng sau: CÂU 5 1. Selenocystein là một aminoaxit không thể thay thế trong cơ thể sinh vật. Tuy nhiên ở trong cơ thể người nó chỉ hiện diện ở một lượng nhỏ. Nó có thể được tổng hợp nhân tạo theo sơ đồ sau: bazơ bazơ 7
8. Cho biết cấu trúc lập thể các chất chưa biết và cấu hình tuyệt đối của tâm lập thể trong selenocystein. Biết cấu trúc của aminoaxit này rất giống với aminoaxit cystein, chỉ thay nguyên tử S bằng Se. 2. Vào cuối năm 2008, một nhóm nghiên cứu của đại học McGill (Canada) đã công bố việc tổng hợp thành công một polyme hình sao có bộ khung cơ sở là terthienobenzen. Dưới đây là sơ đồ tổng hợp một cấu trúc oligome của polyme này: Xác định cấu trúc các chất chưa biết trong sơ đồ trên 8