Đề thi Olympic 10-3 lần 3 môn Hóa học Lớp 11 - Trường THPT DTNT N'Trang Lơng (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi Olympic 10-3 lần 3 môn Hóa học Lớp 11 - Trường THPT DTNT N'Trang Lơng (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH ĐẮK LẮK TRƯỜNG THPT DTNT NƠ TRANG LƠNG KÌ THI OLYMPIC 10-3 LẦN III ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: HÓA HỌC LỚP 11
2. ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ Câu I (4đ): Nguyên tử của nguyên tố R ở trạng thái cơ bản có tổng số electron ở các phân lớp s là 7. 1. Viết cấu hình electron nguyên tử của R ở trạng thái cơ bản, xác định tên nguyên tố R. 2. Với R có phân lớp 3d đã bão hoà, hoà tan hoàn toàn m gam một oxit của R trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư sinh ra 0,56 lít (điều kiện tiêu chuẩn) khí SO2 là sản phẩm khử duy nhất. Toàn bộ lượng khí SO2 trên phản ứng vừa đủ với 2 lít dung dịch KMnO4 thu được dung dịch T (coi thể tích dung dịch không thay đổi). Viết các phương trình hoá học, tính m và tính nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 đã dùng. Đáp án câu I: 1. Trong vỏ nguyên tử của nguyên tố R electron phân bố vào các phân lớp s theo thứ tự là: 1s2; 2s2; 3s2; 4s1 => Các cấu hình electron thỏa mãn là 1s22s22p63s23p64s1 => Z = 19 R là Kali 1s22s22p63s23p63d54s1 => Z = 24 R là Crom 1s22s22p63s23p63d104s1 => Z = 29 R là Đồng 2. Vì oxit của Cu tác dụng với dung dịch axit sunfuric đặc nóng tạo ra khí SO2 nên oxit đó là đồng (I) oxit (Cu2O) n 0,025(mol) SO2 t o Cu2O + 3H2SO4  2CuSO4 + SO2 + 3H2O 0,025 0,025 (mol) => m=144.0,025=3,6 (g) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + K2SO4 + 2MnSO4 0,025 0,01 Nồng độ mol/l của dung dịch KMnO4 là 0,005 (M) Câu II (4đ): 1. Thêm 1ml dung dịch MgCl2 1M vào 100 ml dung dịch NH3 1M và NH4Cl 1M được 100 ml dung dịch A, hỏi có kết tủa Mg(OH)2 được tạo thành hay không? TMg(OH) K Biết: 2 =10-10,95 và b(NH3 ) = 10-4,75. 2. Tính pH của dung dịch thu được khi trộn lẫn các dung dịch sau: a. 10ml dung dịch CH3COOH 0,10M với 10ml dung dịch HCl có pH = 4,00 b. 25ml dung dịch CH3COOH có pH = 3,00 với 15ml dung dịch KOH có pH= 11,00 -4,76 Biết Ka(CH3COOH) = 10 Đáp án câu II: 1. Khi thêm 1ml dung dịch MgCl2 1M vào 100ml dung dịch đệm thì
3. C 2 Mg -2 ban đầu = 10 (M). T Ta có: Mg(OH)2 = [Mg2+][OH ]2 = 10-10,95 2+ 2 -10,95 Để kết tủa Mg(OH)2 thì [Mg ][OH ] 10 10 10,95 10 10,95 2 2 [OH ]2 Mg  10 = 10-8,95. Hay [OH ] 10-4,475 * Dung dịch: NH4Cl 1M + NH3 1M. cân bằng chủ yếu là: K NH NH3 -4,75 NH3 + H2O 4 + OH = Kb = 10 1 1 1-x 1+x x x 1 x -4,75 Kb = 1 x = 10 -4,75 -4,75 -4,475 x = 10 Hay [OH ] = 10 < 10 . Vậy không xuất hiện kết tủa Mg(OH)2. 2. a. Dung dịch HCl có pH = 4,0 [H+] = [HCl] = 10-4M Sau khi trộn: 10 4.10 C 5.10 5 M HCl 20 0,1.10 C 0,05M CH3COOH 20 HCl → H+ + Cl- 5.10-5M 5.10-5M € - + CH3COOH CH3COO + H C 0,05M 0 5.10-5M ∆C x x x [ ] 0,05-x x 5.10-5 + x 5.10 5 x x 10 4,76 0,05 x x = 8,991.10-4M (nhận) x = -9,664.10-4M(loại) pH = -lg[H+] = -lg(5.10-5 + x) = 3,023=3,02 b. Gọi CA là nồng độ M của dung dịch CH3COOH CH3COOH € CH3COO H C CA 0 0
4. ΔC x x x [ ] CA – x x x Với pH = 3,0 x = 10-3M 2 10 3 4,76 3 10 CA 10 6 10 3 C 10 3 10 1,24 10 0,0585M A 10 4,76 14 10 3 11 10 M Dung dịch KOH có pH = 11,0 [OH-] = [KOH] = 10 Sau khi trộn: 0,0585x25 C 0,03656M 3,66.10 2 M CH3COOH 40 10 3 x15 C 3,75.10 4 M KOH 40 CH3COOH KOH CH3COOK H2O Phản ứng 3,66.10-2 3,75.10-4 0 0 Sau phản ứng (3,66.10-2 – 3,75.10-4 )0 3,75.10-4 3,75.10-4 CH 3COOH € CH 3COO H C 0,036225 3,75.10-4 0 ΔC x x x [ ] 0,036225– x x+3,75.10-4 x -4 -4,76 -4 Nên Ka= x(x+3,75.10 )/(0,036225-x)=10 → x = 6,211.10 pH = 3,207=3,21 Câu III (4đ): 1. Hòa tan hết 1,28 gam Cu vào 12,6 gam dung dịch HNO3 60%, thu được dung dịch X NH (không chứa ion 4 ). Cho dung dịch X tác dụng hoàn toàn với 105 ml dung dịch KOH 1M, sau đó lọc bỏ kết tủa, được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được chất rắn Z. Nung Z đến khối lượng không đổi thu được 8,78 gam chất rắn. Tính nồng độ % của Cu(NO3)2 trong dung dịch X. 2. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 2,8 gam Fe và 1,6 gam Cu trong 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO3 0,1M và HCl 0,4M, thu được khí NO (khí duy nhất) và dung dịch X. Cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch X, thu được m gam chất rắn. Tính m, biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn, NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5 trong các phản ứng. Đáp án câu III: Cu + HNO 0,02 mol Cu(NO3)2 + sản phẩm khử X (1) Cho KOH vào: KOH + HNO3 KNO3 + H2O (2)
5. 2KOH + Cu(NO3)2 2KNO3 + Cu(OH)2 (3) 2KNO3 2KNO2 + O2 (4) Cu(NO3)2 CuO + 2NO2 + 1/2O2 (5) - Nếu Cu(NO3)2 dư thì KOH hết và số mol KNO3 bằng số mol KOH, dung dịch Y gồm 0,105 mol KNO3 và Cu(NO3)2, nung chất rắn sẽ thu được 0,105 mol KNO2 và CuO, suy ra khối lượng chất rắn phải lớn hơn 0,105.85 = 8,925 gam (vô lí). Vậy Cu(NO3)2 hết, KOH dư, chất rắn gồm KNO2 và KOH. - Gọi x là số mol HNO3 dư đã tham gia pư (2), ta có số mol của KNO2 = 2số mol Cu(NO3)2 + x; số mol KOH dư = 0,105 – (0,02.2 + x) = 0,065 – x suy ra khối lương chất rắn = khối lượng KNO2 + khối lượng KOH dư = 85(0,04+x) + 56(0,065 – x) = 8,78, giải được x = 0,06. Như vậy HNO3 dư 0,06 mol Đã phản ứng với Cu là 0,12 - 0,06 = 0,06 mol Số mol H2O mới tạo ra sau pư (1) = 0,03 mol. Khối lượng dung dịch X = khối lượng dung dịch HNO3 ban đầu - khối lượng HNO3 phản ứng + khối lượng Cu(NO3)2 + khối lượng H2O tạo ra Từ đó ta có klg dung dịch X = 12,6 – 0,06.63 + 0,02.188 + 0,03.18 = 13,12. Vậy nồng độ % của Cu(NO3)2 = 0,02.188 : 13,12 = 28,66% + - - 2. Theo giả thiết ta tính được số mol: H = 0,25; NO3 = 0,05; Cl = 0,2; Fe = 0,05; Cu = 0,025. + - phản ứng: 4H + NO3 + 3e NO + 2H2O (1) + + + Sau (1) H dư, khi thêm AgNO3 dư thì H tiếp tục pư đến hết, suy ra tổng số mol NO = 1/4H = 0,0625 mol. Mặt khác ta có: Fe Fe3+ + 3e Cu Cu2+ + 2e Ag+ +1e Ag N+5 + 3e N+2 Cuối cùng toàn bộ Fe bị oxi hóa về Fe+3 do Ag+ dư theo phản ứng: Ag+ + Fe2+ Fe3+ + Ag 3n 2n  n 3n Bảo toàn e cho cả quá trình: Fe Cu Ag NO n Ag Suy ra nAg = = 3.0,05 + 2.0,025 – 3. 0,0625 = 0,0125 n nAgCl = Cl = 0,02. Vậy khối lượng kết tủa thu được = khối lượng Ag + khối lượng AgCl = 30,05 gam (HS có thể viết các phương trình phản ứng theo trình tự, rồi dựa vào các phương trình để tính)
6. Câu IV (4đ): 1. Một loại xăng có chứa 4 ankan với thành phần về số mol như sau: 10% heptan, 50% octan, 30% nonan và 10% đecan. Hãy tính xem một xe máy chạy 100 km tiêu thụ hết 2,0 kg loại xăng nói trên thì đã tiêu thụ bao nhiêu lít oxi của không khí, thải ra môi trường bao nhiêu lít khí cacbonic và bao nhiêu nhiệt lượng; giả thiết rằng nhiệt đốt cháy của xăng là 5337,8 kJ/mol, năng lượng giải phóng ra có 80% chuyển thành cơ năng còn 20% thải vào môi trường, các thể tích khí đo ở 27,3 oC và 1 atm. 2. Đốt cháy hoàn toàn một hiđrocacbon khí A với oxi trong bình kín. Nếu tăng nồng độ oxi lên 2 lần thì tốc độ phản ứng tăng lên gấp 32 lần. Tìm công thức phân tử có thế có của A. Biết công thức tính tốc độ trùng với công thức được thiết lập theo lý thuyết, các hệ số hợp thức trong phương trình phản ứng đều nguyên, các phản ứng xảy ra ở cùng nhiệt độ. Đáp án câu IV: 1. Trong 1 mol xăng có: 0,1 mol C7H16, 0,5 mol C8H18, 0,3 mol C9H20, 0,1 mol C10H22. Đặt công thức các ankan trong xăng là CaH2a+2 với a = 0,1.7 + 0,5.8 + 0,3.9 + 0,1.10 = 8,4 M = 14a + 2 = 119,6. Số mol có trong 2 kg xăng = 16,7224 (mol) Pư cháy của hơi xăng: CaH2a+2 + (3a + 1)/2O2 > aCO2 + (a+1)H2O Để đốt cháy 1 mol xăng cần số mol O2 là (3.8,4 + 1)/2 = 13,1 (mol). Số mol O2 cần để đốt cháy 2 kg xăng là: 16,7224. 13,1 = 219,063 (mol) o VO2 cần dùng (27,3 C, 1atm) = 5394 (l) - Số mol CO2 tạo ra là: 8,4. 16,7224 = 140,47 Tính được VCO2 thải ra không khí là: 140,47 . 0,082.300.3 = 3459 (l) Nhiệt tạo thành khi đốt cháy 2 kg xăng là: 16,7224. 5337,8 = 89260,8 (kJ) Lượng nhiệt thải ra khí quyển là: 17852,16 (kJ). 2. Đặt công thức của A: CxHy (x, y nguyên, dương). CxHy + (x + y/4)O2 xCO2 + y/2H2O (1) y (x+ ) v=k. C H O  4 Công thức tính tốc độ phản ứng trên theo lý thuyết x y 2 Vì hệ số trong phương trình là số nguyên nên có hai trường hợp: TH1: y là chia hết cho 4. Gọi số mol của hiđrocacbon và oxi trong 1 lít hỗn hợp trước phản ứng là a, b y y (x+ ) (x+ ) v =k.a.b 4 v =k.a.(2b) 4 1 ,2 y v (x ) 2 2 4 32 25 v 1 x + y/4 = 5 > 4x + y = 20
7. Lập bảng y 4 8 12 16 x 4 (nhận) 3 (nhận) 2 (loại) 1 (loại) A là C4H4 hoặc C3H8 TH2: y là số nguyên chẵn nhưng không chia hết cho 4 Khi đó hệ số hợp thức của phản ứng phải là: 2CxHy + 2(x + y/4)O2 2xCO2 + yH2O (2) y y (2x ) (2x ) v k.a2.b 2 v k.a2.(2b) 2 1 , 2 y v (2x ) 2 b 2 25 v 1 2x + y/2 = 5 hay 4x + y = 10 Lập bảng: y 2 4 6 x 2 1,5 (loại) 1 (loại) Vậy A là C2H2 Câu V (4 điểm): Axit Xitric( axit 2-hidroxi-1,2,3 propan Tricacboxylic) là một axit quan trọng nhất trong quả chanh, gây nên vị chua. 0 0 1. Axit Xitric biến đổi như thế nào khi đun nhẹ với H2SO4 đặc ở 45 C 50 C ? Viết cấu trúc và tên IUPAC của sản phẩm tạo ra. Loại axit hữu cơ nào sẽ có phản ứng tương tự? 2. Sau khi đun nhẹ axit Xitric với axit sunfuric, thêm anisol(metoxi benzen) vào hỗn hợp phản ứng thì thu được sản phẩm A(C12H12O5). Cần 20ml KOH 0,05N để trung hoà 118mg A. Cùng lượng chất A phản ứng với 80mg Brom tạo thành sản phẩm cộng. Khi đun nóng với anhidrit axetic, A tạo một anhidrit. Suy ra cấu trúc của A. 3. Hãy xác định các đồng phân có thể có của A trong phản ứng này và cho biết cấu trúc, cấu hình tuyệt đối và tên gọi theo IUPAC của chúng. 4. Trong phản ứng Brom hóa có thể thuđược bao nhiêu đồng phân lập thể của A? Viết công thức chiếu Fise của chúng và kí hiệu theo R,S các tâm lập thể HO OH đó. Resorcinol 5. Thay vì anisol, nếu thêm phenol và resorcinol (có cấu tạo như hình vẽ) riêng rẽ vào hỗn hợp phản ứng, lần lượt thu được hợp chất B và C. Chất B không nhuộm màu với FeCl3 trung tính, nhưng C lại có thể nhuộm màu. Với các điều kiện phản ứng như nhau, chất C được tạo thành nhiều hơn hẳn so với B. - Hãy cho biết cấu trúc của B và C? - Có gì khác biệt giữa phản ứng tạo thành A và B? - Vì sao hiệu suất tạo thành C lớn hơn B?
8. Đáp án câu V: 1. OH H2O HOOC CH2 C CH2 COOH HOOC CH2 C CH2 COOH + CO + H2O CO COOH O Axit 3-oxo-1,3 Pentadioic OCH3 (Các axit - hidroxi-cacboxylic có thể phản ứng tương tự) 2. MA = 236 ; Tỷ lệ mol phản ứng A : KOH = 1: 2 A là di axit. Tỷ lệ mol phản ứng A : Br2 = 1: 1 A có liên kết đôi C=C Mặt khác, A có vòng anizol trong phân tử, phần còn lại so với C12H12O5 là C5H4O4, chứng tỏ A được tạo thành từ A' có thành phần C5H6O5 (HOOC CH2 CO CH2 COOH) khi kết hợp với anizol tách ra 1 phân tử H2O. Phản ứng xảy ra ở nhóm C=O của A' tạo ra nhóm OH đồng thời tách H2O. Do hiệu ứng không gian nên sự tạo thành A xảy ra ở vị trí para của vòng anizol. Do A có thể tạo anhidrit nên 2 nhóm COOH phải ở cùng phía của nối đôi. Vậy cấu tạo A: COOH CH3O COOH 3. Đồng phân của A OCH CH3O 3 COOH COOH COOH CH3O COOH COOH COOH (A1) (A2) (A3) Tên IUPAC: (A1) Axit-(E)3-(2-metoxiphenyl)2-Pentadioic (A2) Axit-(Z)3-(2-metoxiphenyl)2-Pentadioic (A3) Axit-(Z)3-(4-metoxiphenyl)2-Pentadioic 4. Có thể có 2 sản phẩm khi A tác dụng với Br2 (đôi đối quang)
9. COOH COOH H Br Br H HOOC CH2 Br Br CH2 COOH OCH 3 OCH3 (R, R) (S, S) 5. Sản phẩm thu được trong phản ứng với phenol(B) và trong phản ứng với Resorcinol(C) CH2 COOH CH2 COOH O O HO O O (B) (C) Khi hình thành B từ phản ứng của phenol,tấn công xảy ra ở vị trí ortho đối với nhóm OH, do hiệu ứng không gian của nhóm OH giảm đáng kể so với OCH 3 nên có thể tấn công vào cả 2 vị trí ortho và para,nhưng thế ở vị trí ortho được ưu đãi hơn do khả năng khép vòng của axit trung gian làm cho B bền vững. Phenol chỉ có một nhóm OH, còn Resorcinol có 2 nhóm OH tại các vị trí meta với nhau. Do đó vị trí số (4) của Resorcinol tương đối hoạt động hơn (giàu e hơn). Vậy trong điều kiện tương tự hiệu suất tạo C > B. Hết