Đề thi học sinh giỏi THPT năm học 2018-2019 môn Hóa học Lớp 11 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Nam (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi THPT năm học 2018-2019 môn Hóa học Lớp 11 - Sở giáo dục và đào tạo Hà Nam (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT HÀ NAM NĂM HỌC 2018 - 2019 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: HÓA HỌC - LỚP 11 (Đề thi gồm 2 trang) Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1. (4 điểm) 1) Bằng kiến thức về phân bón hoá học, em hãy giải thích câu tục ngữ: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” 2) Viết công thức hoặc nêu thành phần chính của lân nung chảy, supephotphat, đạm ure, đạm amoni và giải thích một số kĩ thuật bón phân sau đây: Lân nung chảy thích hợp với đất chua. Không nên bón phân supephotphat, phân đạm ure, phân đạm amoni cùng với vôi bột. 3) X và Y là 2 trong số 4 chất sau: NaCl, FeCl2, Fe(NO3)2 và Al(NO3)3. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp hai chất X và Y (có số mol bằng nhau) vào nước thu được dung dịch Z. Chia Z thành 3 phần bằng nhau để tiến hành 3 thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Cho dung dịch NaOH dư vào phần 1, thu được n1 mol kết tủa. Thí nghiệm 2: Cho dung dịch NH3 dư vào phần 2, thu được n2 mol kết tủa. Thí nghiệm 3: Cho dung dịch AgNO3 dư vào phần 3, thu được n3 mol kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và n1 < n2 < n3. Hãy chỉ ra cặp chất X, Y phù hợp, viết các phương trình phản ứng xảy ra và giải thích sự lựa chọn đó. Câu 2. (2 điểm) Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Na, K 2O, Ba và BaO (trong đó oxi chiếm 10% về khối lượng) vào nước, thu được 100 ml dung dịch Y và 0,56 lít khí H 2 (đktc). Trộn 100 ml dung dịch Y với 400 ml dung dịch gồm HCl 0,4M và HNO3 0,1M, thu được 500 ml dung dịch có pH=1. 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học đã xảy ra. 2) Tính giá trị của m. Câu 3. (2 điểm) Nhỏ từ từ đến dư dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch chứa m gam hỗn hợp Al 2(SO4)3, AlCl3 và Al(NO3)3 (trong đó AlCl3 và Al(NO3)3 có số mol bằng nhau). Sự phụ thuộc của khối lượng kết tủa (y gam) vào số mol Ba(OH)2 (x mol) được biểu diễn bằng đồ thị (hình bên). 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học để giải thích sự biến thiên của đồ thị. 2) Tính giá trị của m. Câu 4. (2 điểm) Hoà tan hoàn toàn 7,68 gam Mg vào dung dịch chứa 0,96 mol HNO3, thu được dung dịch X và m gam hỗn hợp khí. Thêm dung dịch chứa 0,8 mol KOH vào X, thu được dung dịch Y, kết tủa và 0,896 lít khí Z (đktc). Lọc bỏ kết tủa, cô cạn Y thu được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi, thu được 66,84 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m. Câu 5. (2 điểm) Nhỏ từ từ 1 lít dung dịch X gồm H2SO4 0,1M và HCl 0,3M vào 1 lít dung dịch Y gồm NaHCO3 0,3M và K2CO3 0,3M, thu được V lít khí CO2 (đktc) và dung dịch Z. Cho dung dịch Ba(OH)2 tới dư vào Z, thu được m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học đã xảy ra. 2) Tính các giá trị của V và m. 1
2. Câu 6. (4 điểm) 1) Tiến hành thí nghiệm điều chế và thử tính chất của hiđrocacbon X theo sơ đồ và các bước sau đây: Bước 1: Mở khoá phễu cho H2O chảy từ từ xuống bình cầu đựng CaC2. Bước 2: Dẫn X vào bình 1 đựng dung dịch Br2. Bước 3: Dẫn X vào bình 2 đựng dung dịch AgNO3 trong NH3. Bước 4: Đốt cháy X. Nêu hiện tượng, viết các phương trình phản ứng hoã học đã xảy ra, gọi tên các phản ứng xảy ra ở bước 2, 3 và 4. 2) Tiến hành 4 thí nghiệm nghiên cứu tính chất của hiđrocacbon thơm như sau: Thí nghiệm 1: Cho 0,5 ml brom vào ống nghiệm đựng 5 ml benzen, lắc đều, rồi để ống nghiệm trên giá trong 3 phút, nêu hiện tượng, giải thích. Cho thêm một ít bột sắt vào ống nghiệm, lắc liên tục trong 3 phút, nêu hiện tượng, giải thích. Thí nghiệm 2: Cho vào cùng một ống nghiệm 3 chất lỏng (2 ml dung dịch HNO 3 đặc, 4 ml 0 dung dịch H2SO4 đặc và 2 ml benzen), lắc đều, ngâm trong cốc nước 60 C trong 5 phút, rót sản phẩm vào cốc nước lạnh. Nêu hiện tượng và giải thích. Thí nghiệm 3: Lấy 2 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 1 ml dung dịch KMnO 4 loãng, sau đó thêm tiếp 1 ml benzen vào ống nghiệm thứ nhất và 1 ml toluen vào ống nghiệm thứ hai, lắc đều, quan sát hiện tượng. Ngâm 2 ống nghiệm vào cùng 1 cốc nước sôi trong 5 phút. Nêu hiện tượng, giải thích. Thí nghiệm 4: Lấy 1 ống nghiệm hình chữ Y, cho vào nhánh một 1 ml benzen và nghiêng cho benzen dính vào thành ống nghiệm; cho vào nhánh hai một lượng KMnO 4 bằng hạt đậu xanh và 1 ml dung dịch HCl đặc, đậy nút và đưa ống nghiệm ra ngoài ánh sáng. Nêu hiện tượng ở nhánh một và giải thích. Câu 7. (2 điểm) Đốt cháy 26,7 gam chất hữu cơ X bằng không khí vừa đủ, sản phẩm cháy cho qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, dư và bình 2 đựng nước vôi trong dư. Kết quả: khối lượng bình 1 tăng thêm 18,9 gam, bình 2 xuất hiện 90 gam kết tủa; khí thoát ra khỏi bình 2 có thể tích 104,16 lít (đktc). Biết: không khí có 20% thể tích là O 2 và 80% thể tích là N 2; X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất. Xác định công thức phân tử của X. Câu 8. (2 điểm) Một bình kín chứa hỗn hợp khí X gồm propin (0,2 mol), propen (0,3 mol), hiđro (0,5 mol) và một ít bột niken. Nung nóng bình một thời gian, thu được hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với H2 bằng 14,4. Dẫn khí Y qua bình 1 đựng dung dịch AgNO3 dư trong dung dịch NH3, thu được m gam kết tủa và hỗn hợp khí Z thoát ra. Dẫn khí Z qua bình 2 đựng dung dịch brom dư, thấy có 24 gam brom phản ứng và hỗn hợp khí T thoát ra. Biết các phản ứng hoá học trong bình 1 và bình 2 đã xảy ra hoàn toàn. 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học đã xảy ra. 2) Tính giá trị của m. Cho: H=1; C=12; N=14; O=16; F=19; Na=23; Mg=24; Al=27; P=31; S=32; Cl=35,5; K=39; Ca=40; Cr=52; Mn=55; Fe=56; Ni=59; Cu=64; Zn=65; Br=80; Ag=108; Sn=119; I=127; Ba=137; Pb=207. Thí sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn. ___HẾT___ Họ và tên thí sinh: Số báo danh: Người coi thi số 1: Người coi thi số 2 2
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT HÀ NAM NĂM HỌC 2018 - 2019 HƯỚNG DẪN CHẤM Môn: HÓA HỌC - LỚP 11 (Bản hướng dẫn chấm thi gồm có 04 trang) A. Hướng dẫn chung Với yêu cầu viết phương trình phản ứng: nếu thiếu điều kiện phản ứng hoặc không cân bằng, trừ đi ½ số điểm của phương trình phản ứng đó; nếu thiếu hoặc thừa chất thì không được điểm. Với các yêu cầu định lượng: + Nếu học sinh định lượng theo phương trình phản ứng sai, thì không được điểm phần định lượng đó. + Học sinh có thể định lượng theo sơ đồ phản ứng, các định luật bảo toàn. - Học sinh làm bài theo cách khác đúng thì vẫn được tương đương. - Điểm của toàn bài thi được giữ nguyên, không làm tròn. B. Đáp án và thang điểm Câu 1. (4 điểm) Nội dung Điểm 1) Giải thích câu tục ngữ: 0,25 Tiếng sấm (tia lửa điện), là tác nhân giúp cho N2 kết hợp với O2 theo phản ứng: Tia lua dien N2 + O2  2NO NO kết hợp với O2 trong không khí theo phản ứng: 0,25 2NO + O2 → 2NO2 NO2 kết hợp với O2 không khí và nước mưa theo phản ứng: 0,25 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 - Trong H2O, HNO3 bị phân li tạo ra ion NO 3 , là đạm nitrat, có tác dụng kích thích sự sinh 0,25 trưởng và phát triển của cây trồng. 2. Lân nung chảy có thành phần chính là hỗn hợp photphat và silicat của canxi và magie, khi 0,25 bón cho đất chua sẽ tác dụng với axit có trong đất chua để tạo thành hợp chất dễ tan trong nước (cây dễ hấp thụ) đồng thời làm giảm độ chua của đất. Phân supephotphat có chứa Ca(H2PO4)2, bón cùng với vôi sẽ xảy ra phản ứng tạo thành chất 0,25 không tan (cây khó hấp thụ). CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 4H2O Phân đạm ure có công thức (NH2)2CO, bón cùng vôi sẽ xảy ra phản ứng làm mất đạm 0,25 (NH2)2CO + 2H2O (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2NH3 + 2H2O Phân đạm amoni là các muối amoni, bón cùng vôi sẽ xảy ra phản ứng làm mất đạm 0,25 + - NH4 + OH NH3 + H2O 3. Cặp chất X và Y là FeCl2 và Al(NO3)3. 0,25 TN1: FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl. 0,5 Al(NO3)3 + 4NaOH → NaAlO2 + 3NaNO3 + 2H2O. TN2: FeCl2 + 2NH3 + 2H2O → Fe(OH)2↓ + 2NH4Cl. 0,5 Al(NO3)3 + + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4NO3. TN3: FeCl2 + 3AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2AgCl↓. 0,5 và Fe(NO3)2 + 2AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag↓. Hoặc FeCl2 + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 2AgCl↓ + Ag↓. Nếu chọn nX=nY = 1 mol thì n1=1 mol; n2=2 mol; n3=3 mol, tức là n1 < n2 < n3 0,25 Câu 2. (2 điểm) Nội dung Điểm * Phản ứng hoà tan X vào nước 0,25 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (1) 2Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2 (2) K2O + H2O → 2KOH (3) 3
4. BaO + H2O → Ba(OH)2 (4) * Phản ứng của dung dịch Y với dung dịch HCl và H2SO4 0,25 + - H + OH → H2O (5) * 500ml dung dịch có pH=1 => n dư sau phản ứng (5) = 0,1.0,5=0,05 mol 0,25 H * 400 ml dung dịch gồm HCl 0,4M và HNO 0,1M có n = (0,4+0,1).0,4=0,2 mol 0,25 3 H n tham gia phản ứng (5) = 0,2 - 0,05 = 0,15 mol H * Theo phản ứng (5), n tham gia phản ứng (5) =0,15 mol 0,25 OH * Theo phản ứng (1) và (2), n sinh ra trong phản ứng (1) và (2) = 2 n =0,05mol 0,25 OH H2 Vậy n sinh ra trong phản ứng (3) và (4) = 0,15 – 0,05 = 0,1 mol OH 1 0,25 * Theo phản ứng (3) và (4), n trong K2O và BaO = n =0,05 mol O 2 OH mO trong X = 0,05.16=0,8 gam => mX = 0,8:10% = 8 gam 0,25 Câu 3. (2 điểm) Nội dung Điểm 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học để giải thích sự biến thiên của đồ thị. 0,25 Đoạn 1: khối lượng kết tủa tăng nhanh là do sự xuất hiện đồng thời của 2 kết tủa BaSO 4 và Al(OH)3 theo phương trình: 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4 + 2Al(OH)3. Đoạn 2: khối lượng kết tủa tăng chậm hơn đoạn 1 là do đoạn này chỉ xuất hiện 1 kết tủa 0,25 Al(OH)3 3+ - Al + 3OH → Al(OH)3 Đoạn 3: khối lượng kết tủa giảm dần là do Al(OH)3 bị hoà tan trong Ba(OH)2 dư: 0,25 Ba(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + 4H2O. Đoạn 4: khối lượng kết tủa không thay đổi là do kết tủa BaSO4 không phản ứng với Ba(OH)2. 2) Tính giá trị của m. 0,25 Với y=17,1 gam, ta có phương trình phản ứng hoá học: 3Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → 3BaSO4 + 2Al(OH)3. a => 3a 2a (mol) => mkết tủa = 3a.233 + 2a.78 = 17,1 gam => a = 0,02 => n 2 = 0,06 mol SO4 Với x=0,18 => n = 0,36 mol, ta có phương trình phản ứng hoá học: 0,25 OH 3+ - Al + 3OH → Al(OH)3 0,12 n tối đa = 0,8 mol => m tối đa = 0,8.85 = 68 gam > 66,84 gam 0,25 KOH KNO2 KNO2 => 66,84 gam chất rắn là hỗn hợp gồm KNO2 và KOH dư * Đặt số mol KNO2 và KOH dư lần lượt là x mol và y mol 0,25 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố K, ta có nKOH ban đâu = x+y=0,8 mol (1) Khối lượng chất rắn = 85x + 56y = 66,84 gam (2) Giải hệ (1) và (2) => x=0,76 ; y=0,04 * Thêm KOH vào dung dịch X, thu được 0,896 lít khí X, ta có phương trình phản ứng hoá 0,25 học : + - NH4 + OH → NH3↑ + H2O 0,04 <= 0,04 (mol) 4
5. Sơ đồ: 0,25 Mg(NO3 )2 ;0,32mol ' Mg  HNO3    NH4 NO3;0,04mol  kh i H2O 0,32mol 0,96mol HNO3 du  Dung dịch X tác dụng với dung dịch chứa 0,8 mol KOH thu được dung dịch Y chứa 0,76 mol 0,25 KNO và 0,04 mol KOH dư => n 0,76 0,32.2 0,04 0,08mol 3 HNO3 du 0,96 0,04.4 0,08 0,25 Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố H, ta có n 0,36mol H2O 2 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: 0,5 mkhí = (7,68 + 0,96.63) – (0,32.148+0,04.80+0,08.63) – 0,36.18 =6,08 gam Câu 5. (2 điểm) Nội dung Điểm 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học đã xảy ra 0,5 Khi nhỏ từ từ dung dịch X vào dung dịch Y, có 2 phản ứng theo thứ tự: + 2- - H + CO3 → HCO3 (1) + - H + HCO3 → CO2↑ + H2O (2) Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào Z, có 2 phản ứng tạo kết tủa: 0,5 2+ - - Ba + HCO3 + OH → BaCO3 + H2O (3) 2+ 2- Ba + SO4 → BaSO4↓ (4) 2) Tính các giá trị của V và m. 0,5 n 0,5 mol; n 2 0,1 mol; n n 2 0,3mol H SO4 HCO3 CO3 Tính giá trị của V + 2- - H + CO3 → HCO3 (1) 0,3 0,3 (mol) + - H + HCO3 → CO2↑ + H2O (2) 0,2 => 0,2 0,2 (mol) => V = 4,48 lít - Dư 0,4 mol HCO3 Tính giá trị của m 0,5 2+ - - Ba + HCO3 + OH → BaCO3 + H2O (3) 0,4 => 0,4 (mol) 2+ 2- Ba + SO4 → BaSO4↓ (4) 0,1 => 0,1 (mol) m=0,4.197 + 0,1.233 = 102,1 gam Câu 6. (4 điểm) Nội dung Điểm 1) Tiến hành thí nghiệm điều chế và thử tính chất của hiđrocacbon X: 0,5 Ở bước 1 có hiện tượng sủi bọt khí không màu CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2. Ở bước 2: dung dịch brom bị nhạt màu 0,5 C2H2 + Br2 → C2H2Br2; phản ứng cộng Ở bước 3: xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt 0,5 C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3 → C2Ag2 + 2NH4NO3; phản ứng thế Ở bước 4: khí C2H2 cháy mạnh, có ngọn lửa màu xanh mờ 0,5 C2H2 + 2,5O2 → 2CO2 + H2O; phản ứng oxi hoá 2) Thí nghiệm nghiên cứu tính chất của hiđrocacbon thơm: 0,5 TN1: Khi chưa có bột sắt: dung dịch đồng nhất, có màu vàng không đổi. Nguyên nhân, benzen không tác dụng với brom ở điều kiện thường, benzen là dung môi hoà tan brom. Khi cho thêm bột sắt vào hỗn hợp phản ứng thì màu chất lỏng trong ống nghiệm nhạt màu dần, Fe do phản ứng: C6H6 + Br2  C6H5Br + HBr TN2: Xuất hiện chất lỏng màu vàng nhạt, lắng xuống đáy cốc, đó là nitrobenzen được tạo 0,5 5
6. thành do phản ứng: 0 H2SO4 ,t C6H6 + HO-NO2  C6H5NO2 + H2O TN3: Benzen không làm mất màu dung dịch thuốc tím; toluen làm mất màu dung dịch thuốc 0,5 tím khi ngâm trong cốc nước sôi, do phản ứng: t0 C6H5CH3 + 2KMnO4  C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O TN4: Ở nhánh một, xuất hiện khói trắng và trên thành ống nghiệm xuất hiện chất bột màu 0,5 trắng, đó là C6H6Cl6 được tạo thành do các phản ứng: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O as C6H6 + 3Cl2  C6H6Cl6. Câu 7. (2 điểm) Nội dung Điểm Khối lượng bình 1 tăng 18,9 gam là khối lượng của H O => n 1,05 mol => n = 2,1 mol 0,25 2 H2O H Bình 2 xuất hiện 90 kết tủa là khối lượng của CaCO => n 0,9mol n n 0,25 3 CaCO3 CO2 C Sơ đồ: 18,9 gam X + Không khí → 0,9 mol CO2 + 18,9 gam H2O + 4,65 mol N2. 0,25 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có: mKK = 0,9.44 + 18,9 + 4,65.28 – 26,7 = 162 gam 162 0,25 n 1,125mol O2 KK 32 4.28 => n (do X tạo ra) = 4,65 – 1,125.4=0,15 mol 0,25 N2 26,7 (0,9.12 2,1 0,3.14) 0,25 n 0,6mol O(trongX) 16 Tỉ số nC:nH:nO:nN = 0,9:2,1:0,6:0,3 = 3:7:2:1 0,25 => công thức đơn giản nhất của X là C3H7O2N Vì X có công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất nên công thức phân tử của X 0,25 cũng là C3H7O2N Câu 8. (2 điểm) Nội dung Điểm 1) Viết các phương trình phản ứng hoá học đã xảy ra. 0,25 Phản ứng cộng H2 Ni,t0 C3H4 + H2  C3H6 Ni,t0 C3H6 + H2  C3H8 Hỗn hợp khí Y gồm C3H4, C3H6, C3H8 và H2; phản ứng với dung dịch AgNO3 dư trong NH3: 0,25 CH≡C-CH3 + AgNO3 + NH3 →CAg≡C-CH3 + NH4NO3. Hỗn hợp khí Z gồm C3H6, C3H8 và H2; phản ứng với dung dịch brom dư: 0,25 C3H6 + Br2 → C3H6Br2 Hỗn hợp khí T gồm C3H8 và H2. 2) Tính giá trị của m. 0,25 * mX= 0,2.40 + 0,3.42 + 0,5.2 = 21,6 gam = mY MY = 14,4.2 = 28,8 => nY = 21,6/28,8 = 0,75 mol Ni,t0 1 mol X  0,75 mol Y => số mol hỗn hợp giảm = 0,25 mol = số mol H2 đã phản ứng. * n (phản ứng với Z) = 24/160 = 0,15 mol 0,25 Br2 0,25 * n (trong X) = 0,2.2 + 0,3.1 = 0,7 mol 0,7 0,25 0,15 => n (trong Y) 0,15mol C3H4 2 => n 0,15mol => m=0,15.147=22,05 gam 0,25 CAgC CH3 ___HẾT___ 6