Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn Hóa học - Năm học 2021-2022 - Trường THPT chuyên Nguyễn Trãi

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn Hóa học - Năm học 2021-2022 - Trường THPT chuyên Nguyễn Trãi

1. TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ THI HSG CẤP TRƯỜNG NGUYỄN TRÃI Môn: Hóa học Tổ Hóa học Thời gian làm bài: 180 phút Ngày thi: 13 tháng 9 năm 2021 Câu 1: (2 điểm) 1. Có cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d54s1 (X) a. Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (X). b. Cho biết tính chất hoá học đặc trưng của X, hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa. Z2 2 2. Biết En = -13,6. n (n: số lượng tử chính, Z: số đơn vị điện tích hạt nhân). a. Tính năng lượng 1e trong trường lực một hạt nhân của mỗi hệ N6+, C5+, O7+. b. Qui luật liên hệ giữa En với Z tính được ở trên phản ánh mối liên hệ nào giữa hạt nhân với electron trong các hệ đó ? Câu 2. (2 điểm) 1. Vẽ một cấu trúc Lewis cho mỗi phân tử sau: a. O3 b. SO3 c. NO2 d. CO 2- 2. Ion C2 tồn tại trong một số hợp chất, ví dụ CaC2. 2- a. Viết cấu hình electron của phân tử C2 và ion C2 theo lý thuyết MO. 2- b. So sánh độ bền liên kết, độ dài liên kết của C2 và ion C2 . Giải thích. Câu 3. (2 điểm) Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X cho thấy một tinh thể ion thuộc kiểu tinh thể lập phương với hằng số mạng a = 403,1 pm. Vị trí các đỉnh trong ô mạng bị chiếm bởi các ion Ba2+, vị trí tâm khối bị chiếm bởi ion Ti4+, còn vị trí các tâm mặt là các ion O2-. 1. Xác định công thức hóa học hợp thức của tinh thể. 2. Vẽ ô cơ sở của tinh thể. Xác định số phối trí với oxy của Ti4+ và Ba2+. 3. Tính bán kính hai cation, biết bán kính anion O2- là 140 pm.
2. Câu 4. (2 điểm) Một pin điện hoá dựa trên phản ứng: 2+ 2+ 0 M (r) + Cu (dd) M (dd) + Cu (r) E = 1,52V được tạo ra bằng cách cho kim loại nhúng vào những thể tích như nhau của dung dịch muối của nó, trong đó nồng độ các chất ở điều kiện chuẩn. 1. Viết sơ đồ pin, chỉ rõ anot, catot và tính thế khử chuẩn cho phản ứng: 2+ M (dd) + 2e M (r). 2+ 0 Biết Cu (dd)/Cu (E = 0,34 V) 2+ 2. Pin được cho phép phóng điện đến khi [Cu ] = 0,10 M. Tìm thế của pin (Epin) tại thời điểm đó. 3. Cho 50 ml nước cất được cho vào mỗi ngăn của pin ban đầu. So sánh thế của pin sau khi cho nước vào với thế của pin trước đó. Giải thích. Câu 5. (2 điểm) Hãy giải thích cho những hiện tượng quan sát được về tính chất nguyên tử hoặc phân tử một cách phù hợp. 1. CO2 có áp suất hơi cao hơn SO2 ở cùng nhiệt độ. 2. HCl có điểm sôi thấp hơn hyđro florua, hyđro bromua ở trạng thái khí. 3. CaO có nhiệt độ sôi cao hơn nhiều so với KF: 25800C so với 8580C. 0 0 0 0 4. SnCl2 là hợp chất ion (t nc = 240 C) trong khi SnCl4 là hợp chất cộng hoá trị (t s = 114 C). Câu 6. (2 điểm) 1. Hằng số cân bằng (KC) của một phản ứng kết hợp A (k) + B (k) ⇌ AB (k) ở 250C là 1,8. 103 L/mol và ở 400C là 3,45.103 L/mol . o o 0 0 o Giả sử H , S không phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng 10 C đến 50 C, hãy tính H và So. 2. Sử dụng giản đồ chuyển pha của nước cho ở hình bên để trả lời các câu hỏi. Lưu ý các trục không nhất thiết chia theo tỉ lệ. a. Nhận dạng trạng thái vật lí ở các điểm A, B, C, D. b. Bắt đầu từ điểm A, hãy mô tả áp suất, nhiệt độ và sự chuyển pha tương ứng với hình chữ nhật đi qua ba điểm còn lại.
3. Câu 7: (2 điểm) 1. Đicloxiclopropan có tất cả bao nhiêu đồng phân? Viết công thức các đồng phân đó. 2. Dựa theo giá trị momen lưỡng cực của các đồng phân hình học, hãy cho biết trong các chất A, B sau đây đồng phân nào là cis, đồng phân nào là trans a. FHC=CHF μA = 0 D; μB = 2,42 D b. CH3–CH=CH–Br μA = 1,57 D ; μB = 1,69 D Câu 8. (2 điểm) 1. Từ tinh dầu bạc hà người ta tách được menton (trans-2-isopropyl-5-metylxiclohexanon). Khi chế hóa menton với axit hoặc kiềm, nó chuyển một phần thành xeton đồng phân isomenton. Khi chế hóa menton với anhiđrit axetic trong dung dịch natri axetat thì thu được hai đồng phân A và B có công thức phân tử C12H20O2. Dùng công thức cấu trúc, hãy giải thích sự tạo thành isomenton, A và B từ menton. 2. Hãy đề nghị cơ chế cho các phản ứng sau: a. b. Câu 9: (2 điểm) 1. Xác định cấu trúc các chất trong sơ đồ tổng hợp tecpen sau đây
4. 2. Physostigmine là một ancaloit được dùng trong điều trị Alzeimer, tăng nhãn áp Hợp chất này được tổng hợp từ một chất X: Bản thân chất X được tổng hợp theo cách sau: Xác định cấu trúc các chất chưa biết. Câu 10. (2 điểm) Hợp chất A (C8H16O2) không tác dụng với H2/Ni đun nóng. Cho A tác dụng với HIO4, thu được A1 (C3H6O) có khả năng tham gia phản ứng iođofom và A2 (C5H8O). Đun nóng A có mặt H2SO4, thu được chất B (C8H14O) chứa vòng 6 cạnh. Cho B phản ứng với 2,4-đinitrophenylhiđrazin, thu được C; cho B phản ứng với H2/Ni đun nóng thu được chất D. Đun nóng D với H2SO4 đặc, thu được E (C8H14). Ozon phân E, sau đó khử hóa ozonit với Zn/HCl hoặc oxi hóa với H2O2, đều thu được F (C8H14O2). F tham gia phản ứng iođofom sau đó axit hóa, thu được G (C6H10O4). Xác định cấu tạo các chất A, A1, A2, B, C, D, E, F và G. Hết