Đề thi HSG tỉnh Bắc Ninh 2009-2010 vòng 1

UBND TỈNH BẮC NINH
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH
NĂM HỌC 2009 – 2010
MÔN THI : HÓA HỌC-LỚP 12-THPT
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 14 tháng 4 năm 2010
===========
Bài 1(3,0 điểm):
1. Công thức đơn giản nhất của axit cacboxylic A mạch hở, không nhánh là (CHO)
n
. Biết rằng cứ 1,0 mol A tác dụng
hết với NaHCO
3
giải phóng ra 2,0 mol CO
2
; dùng P
2
O
5
tách nước từ một phân tử A tạo ra chất B có cấu tạo mạch
vòng. Viết công thức cấu tạo của A, B, gọi tên của A và viết phản ứng tạo ra B.
2. Có những loại hợp chất nào, mạch hở chứa một loại nhóm chức có công thức C
n
H
2n-2
O
2
? Viết các loại hợp chất đó
dưới dạng công thức tổng quát chứa nhóm chức.
3. Với n bằng bao nhiêu thì có được hợp chất X có công thức phân tử C

n
H
2n-2
O
2
mà khi đun nóng với dung dịch NaOH
được hợp chất A (chứa C, H, O, Na) thoả mãn sơ đồ sau: A
 →
O][
B
 →
+NaOH
D
 →
+NaOH
CH
4
Viết công thức cấu tạo của A, B, D.
Bài 2 (2,0 điểm): Cho m gam hỗn hợp gồm NaBr, NaI phản ứng với dung dịch H
2
SO
4
đặc nóng thu được hỗn hợp
khí A (ở đktc). Ở điều kiện thích hợp A phản ứng vừa đủ với nhau tạo chất rắn có màu vàng và một chất lỏng không
chuyển màu quỳ tím. Cho Na dư vào phần lỏng được dung dịch B. Dung dịch B hấp thụ vừa đủ với 2,24 lít CO
2
(ở
đktc) được 9,5 gam muối. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính m.
Bài 3 (2,0 điểm): Có 5 chất hữu cơ X, Y, Z, T, H mạch hở, thành phần chứa C, H, O và đều có phân tử khối bằng 60
đvC. Đem trộn từng cặp chất với nhau theo tỉ lệ 1:1 về khối lượng được các hỗn hợp sau: hỗn hợp A

1
gồm X và Y; hỗn
hợp A
2
gồm Y và Z; hỗn hợp A
3
gồm T và H; hỗn hợp A
4
gồm X và H. Biết rằng khi lấy cùng một khối lượng các hỗn
hợp A
1
, A
2
, A
3
, A
4
lần lượt cho tác dụng với lượng dư kim loại Na và NaOH thì cho kết quả sau:
– Số mol hiđro sinh ra trong phản ứng của các hỗn hợp trên với Na phản ứng có tỉ lệ tương ứng là: 2:1:1:1
– Số mol NaOH phản ứng với từng hỗn hợp trên có tỉ lệ tương ứng là: 1:1:0:1
Hãy xác định công thức cấu tạo của 5 chất trên.
Bài 4 (2,0 điểm):
1. Dung dịch X có chứa các ion sau: Na
+
,
+
4
NH
,
−

3
NO
,
−2
S
. Hãy nhận ra sự có mặt của từng ion trong hỗn hợp X.
Viết các phương trình hóa học xảy ra (nếu có) trong quá trình nhận biết.
2. Giải thích quá trình hình thành hang động và quá trình hình thành thạch nhũ trong các núi đá vôi.
Bài 5 (4,0 điểm): Hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại R có hoá trị không đổi. Hoà tan hoàn toàn 3,3 gam X trong
dung dịch HCl dư thu được 2,9568 lít khí ở 27,3
o
C, 1 atm. Mặt khác, hoà tan hoàn toàn cũng 3,3 gam X trong dung
dịch HNO
3
1,0M (lấy dư 10%) thì thu được 896 ml hỗn hợp khí Y gồm N
2
O, NO (ở đktc) có tỉ khối so với hỗn hợp
gồm NO, C
2
H
6
là 1,35 và dung dịch Z.
a) Xác định kim loại R và tính phần trăm khối lượng của các kim loại trong X.
b) Cho dung dịch Z tác dụng với 400 ml dung dịch NaOH thấy xuất hiện 4,77 gam kết tủa. Tính nồng độ mol của
dung dịch NaOH, biết Fe(OH)
3
kết tủa hoàn toàn.
Bài 6 (4,0 điểm): Đốt cháy hoàn toàn 4,3 gam một chất hữu cơ X thu được hỗn hợp khí CO
2
, H

2
O. HCl. Dẫn hỗn hợp
này vào bình đựng dung dịch AgNO
3
dư có mặt HNO
3
ở 0
o
C thu được 5,74 gam kết tủa và khối lượng bình dung dịch
AgNO
3
tăng thêm 2,54 gam. Khí thoát ra khỏi bình dung dịch AgNO
3
dẫn vào 5 lít dung dịch Ca(OH)
2
0,02M thấy
xuất hiện kết tủa, lọc tách kết tủa, dung dịch còn lại cho tác dụng với dung dịch Ba(OH)
2
dư lại thấy xuất hiện thêm
kết tủa, tổng khối lượng kết tủa ở 2 thí nghiệm là 13,94 gam.
a) Tìm CTPT của X biết M
x
< 230 g/mol.
b) A, B, D là các đồng phân của X thỏa mãn các điều kiện sau:
* 43,0 gam A + NaOH dư → 12,4 gam C
2
H
4
(OH)
2

+ 0,4 mol muối A
1
+ NaCl
* B + NaOH dư → Muối B
1
+ CH
3
CHO + NaCl + H
2
O
* D + NaOH dư → Muối A
1
+ CH
3
COONa + NaCl + H
2
O
Tìm công thức cấu tạo của A, B, D và viết các phương trình phản ứng xảy ra.
Bài 7 (3,0 điểm): Cho 88,2 g hỗn hợp A gồm FeCO
3
, FeS
2
cùng lượng không khí (lấy dư 10% so với lượng cần thiết
để đốt cháy hết A) vào bình kín dung tích không đổi. Nung bình một thời gian để xảy ra phản ứng, sau đó đưa bình về
nhiệt độ trước khi nung, trong bình có khí B và chất rắn C (gồm Fe
2
O
3
, FeCO
3

, FeS
2
). Khí B gây ra áp suất lớn hơn
1,45% so với áp suất khí trong bình đó trước khi nung. Hòa tan chất rắn C trong lượng dư H
2
SO
4
loãng, được khí D
(đã làm khô); các chất còn lại trong bình cho tác dụng với lượng dư dung dịch KOH thu được chất rắn E. Để E ngoài
không khí cho đến khi khối lượng không đổi, được chất rắn F. Biết rằng: Trong hỗn hợp A một muối có số mol gấp
1,5 lần số mol của muối còn lại; giả thiết hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng; không khí chứa
20% oxi và 80% nitơ về thể tích.
a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
b) Tính phần trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp F.
c) Tính tỉ khối của khí D so với khí B.
============== Hết ==============
Thí sinh được phép mang bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học vào phòng thi.
Họ và tên thí sinh SBD
Chữ kí giám thị 1 Chữ kí giám thị 2
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG CẤP TỈNH MÔN HOÁ 12 NĂM 2010
ĐỀ CHÍNH THỨC
Câu Ý NỘI DUNG Điểm
1 3,0
1.
‒ Vì 1 mol A tác dụng được với NaHCO
3
giải phóng 2 mol CO
2
⇒ A là một axit 2 nấc ⇒
CTPT của A phải là C

4
H
4
O
4
hay C
2
H
2
(COOH)
2
. Ứng với mạch thẳng có 2 đồng phân cis-
trans là:
C C
HOOC
H
H
COOH
C C
H
HOOC
H
COOH
axit trans-butenđioic axit cis-butenđioic
(axit fumaric) (axit maleic)
‒ Chỉ có đồng phân cis mới có khả năng tách nước tạo anhiđrit:
C
C
H
COOH

H
COOH
P
2
O
5
C
C
H
C
H
C
O
O
O
+H
2
O
0,5
0,5
2.
‒ Số liên kết pi trong hợp chất trên là (2n+2)-(2n-2)/2 = 2 ⇒ hợp chất có thể là:
* Axit không no (có 1 nối đôi C=C), đơn chức: C
n-1
H
2n-3
COOH (n ≥ 2)
* Ancol hai chức, không no (chứa 2 liên kết pi): C
n
H

2n-4
(OH)
2
(n ≥ 4)
* Anđehit hoặc xeton no hai chức: C
n-2
H
2n-4
(CHO)
2
(n≥ 2)
* Este đơn chức, không no (có 1 nối đôi C=C): C
n-1-x
H
2n-y
COOC
x
H
y
(x≥ 1, )
1,0
3.
‒ Từ dữ kiện ⇒ B là CH
3
COONa hoặc CH
2
(COONa)
2
, C có chứa chức axit, A có
chứa chức ancol hoặc anđehit. Mặt khác, công thức phân tử của X là C

n
H
2n-2
O
2
và X
tác dụng NaOH ⇒ X là axit không no có 1 nối đôi hoặc X là este vòng no. Để thoả
mãn hoá tính của A, B, D thì X là este vòng có cấu tạo là:
CH
2
CH
2
O
C
O
(ứng với n = 3)
‒ Công thức cấu tạo của A, B, D là:
(A) HO-CH
2
-CH
2
-COONa ; (B) HOOC-CH
2
-COONa; (D) CH
2
(COONa)
2
0,5
0,5
2 2,0

‒ Vì A ở điều kiện thích hợp thu được rắn màu vàng ⇒ A gồm SO
2
và H
2
S, mà NaBr
có tính khử yếu hơn NaI nên các phản ứng xảy ra là:
2NaBr + 2H
2
SO
4 đ

→
o
t
Na
2
SO
4
+ Br
2
+ SO
2
+ 2H
2
O (1)
0,15 0,075
8NaI + 5H
2
SO
4đ

→
o
t
4Na
2
SO
4
+ 4I
2
+ H
2
S + 4H
2
O (2)
1,2 0,15
Ở đktc, Br
2
ở thể lỏng và I
2
ở thể rắn, nên A chỉ có H
2
S và SO
2
:
2H
2
S + SO
2
→ 2H

2
O + 3S (3)
0,15 0,075 0,15
⇒ Chất lỏng là H
2
O: Na + H
2
O → NaOH + 1/2H
2
(4)
0,15 0,15
⇒ dung dịch B là NaOH:
CO
2
+ NaOH = NaHCO
3
(5)
CO
2
+ 2NaOH = Na
2
CO
3
+ H
2
O (6)
‒ Gọi x, y lần lượt là số mol hai muối NaHCO
3
và Na
2

CO
3
, ta có hệ:
05,0
1,0
5,910684
==⇒



=+
=+
yx
yx
yx
⇒ n
NaOH
= 0,15
‒ Theo các phương trình (4), (3), (2), (1) ta có khối lượng hai muối ban đầu là:
m = 0,15.103 + 150.1,2 = 195,45 g
1,0
1,0
3 2,0
‒ Xác định CTCT có thể có của các hợp chất X, Y, Z, T, H:
Gọi công thức là C
n
H
m
O
z

, ta có: 12n + m + 16z = 60.
+ Nếu z = 1 ⇒ 12n + m = 44 ⇒ n = 3, m = 6. CTPT là C
3
H
8
O, ứng với công thức
này chỉ có thể là ancol C
3
H
7
-OH hoặc ete CH
3
-O-C
2
H
5
.
+ Nếu z = 2 ⇒ 12n + m = 28 ⇒ n = 2, m = 4 ⇒ CTPT là C
2
H
4
O
2
, CTCT có thể là
CH
3
-COOH, HCOO-CH
3
, HOCH
2

-CHO
+ z = 3 không có công thức thỏa mãn.
‒ Biện luận tìm các chất X, Y, Z, T, H:
+ Khi cho các hỗn hợp tác dụng với Na và NaOH:
Hỗn hợp : X,Y Y,Z T,H X,H
Na 2 1 1 1
NaOH 1 1 0 1
⇒ X là axit : CH
3
COOH; Y và T là C
3
H
7
OH hoặc HO-CH
2
-CHO ;
Z là este : HCOO-CH
3
; H là ete : CH
3
-O-C
2
H
5
1,0
1,0
4 2,0
1.
‒ Nhận ra ion Na
+

bằng cách đốt, cho ngọn lửa vàng tươi.
‒ Nhận ra ion S
2‒
bằng dung dịch chứa ion Pb
2+
hoặc Ag
+
hoặc Cu
2+
, ví du:
S
2‒
+ Pb
2+
→ PbS↓
đen
‒ Nhận ra ion NH
4
+
bằng OH
‒
/t
0
và giấy quì ẩm:
NH
4
+
+ OH
‒

→
o
t
H
2
O + NH
3
↑ quỳ tím ẩm → xanh
‒ Nhận ra ion
−
3
NO
: axit hóa dung dịch bằng H
2
SO
4
đun nhẹ để loại bỏ ion sunfua, sau đó
cho Cu vào: S
2‒
+ 2H
+
→ H
2
S
↑
3Cu + 2NO
3
‒
+ 8H
+

→ 3Cu
2+
+ 2NO
↑
+ 4H
2
O
1,0
2.
‒ Quá trình hình thành hang động là do sự hòa tan đá vôi bởi nước mưa có hòa tan khí
cacbonic: CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O → Ca
2+
+ 2HCO
3
‒
‒ Quá trình hình thành thạch nhũ trong hang động là do sự phân hủy của canxi hiđrocacbonat
tạo thành CaCO
3
: Ca
2+
+ 2HCO
3
‒
→ CaCO

3↓
+ CO
2
↑
+ H
2
O
1,0
5 4,0
a) ‒ Các pthh:
+ X tác dụng với HCl:
2R + 2nHCl → 2RCl
n
+ nH
2
(1)
Fe + 2HCl

→ FeCl
2
+ H
2

(2)
+ X tác dụng với HNO
3
Quá trình oxi hóa: Fe → Fe
3+
+ 3e; R → R
n+

+ ne
Quá trình khử: 2NO
3
‒
+ 10H
+
+ 8e → N
2
O + 5H
2
O
NO
3
‒
+ 4H
+
+3e → NO + 2H
2
O
‒ Gọi x, y lần lượt là số mol N
2
O và NO trong hỗn hợp Y, ta có:



=
=
⇒






+=+
=+
01,0
03,0
)(35,1.303044
4,22
896,0
y
x
yxyx
yx
Gọi a, b lần lượt là số mol của R và Fe trong 3,3 gam hỗn hợp X. Theo dữ kiện đề
cho và các phương trình, ta có hệ:





=
=
=⇒=
⇒






=
=
=
⇒







+=+
+
=+
=+
03,0
06,0
)(273
9
18,0
03,0
3.01,08.03,03
)3,27273(082,0
9568,2
.22
3,356
b
a
AlRn
nR

an
b
ban
ban
baR

⇒ trong X có %Al = 49%; %Fe = 51%
0,5
0,5
0,5
0,5
b) ‒ Dung dịch Z gồm: Al
3+
(0,06 mol); Fe
3+
(0,03 mol); NO
3
‒
H
+
dư:
100
10
(3.0,06 + 3.0,03 + 0,03.2 + 0,01) = 0,034 mol
‒ Cho NaOH vào dung dịch Z thì:
H
+
+ OH
‒
→ H

2
O (3)
Fe
3+
+ 3OH
‒
→ Fe(OH)
3
(4)
Al
3+
+ 3OH
‒
→ Al(OH)
3

(5)
Al(OH)
3
+ OH
‒
→ [Al(OH)
4
]
‒
+ 2H
2
O (6)
Ta có khối lượng kết tủa Fe(OH)
3

là 0,03.107 = 3,21 gam
0,5
0,5
⇒ số mol của Al(OH)
3
là
02,0
78
21,377,4
=
−
(mol) < số mol Al
3+

⇒ Xét hai trường hợp:
* TH (1): NaOH không đủ để kết tủa hết Al
3+
:
Số mol OH
‒
cần dùng là: (0,034 + 0,02.3 + 0,03.3) = 0,184 mol
⇒ Nồng độ của dung dịch NaOH là: C
M
= 0,184/0,4 = 0,46 M
* TH (2): Al
3+
phản ứng sinh ra cả Al(OH)
3
và [Al(OH)
4

]
‒
Số mol NaOH = 0,034 + 0,03.3 + 0,06.3 + (0,06 – 0,02) = 0,344 mol
⇒ Nồng độ: C
M
(NaOH) 0,344/0,4 = 0,86 M
0,5
0,5
6 4,0
a) ‒ Tìm CTPT của X:
+ Đốt X tạo ra CO
2
, H
2
O, HCl ⇒ X có C, H, Cl, có thể có O.
+ Cho hỗn hợp CO
2
, H
2
O, HCl qua dung dịch AgNO
3
thì HCl, H
2
O bị giữ lại.
AgNO
3
+ HCl → AgCl↓ + HNO
3
(1)
n

HCl
= n
AgCl
=
04,0
5,143
74,5
=
mol ⇒ n
H
2
O
= 0,06 mol
+ Khí thoát ra khỏi bình là CO
2
cho tác dụng với dung dịch Ca(OH)
2
:
CO
2
+ Ca(OH)
2
→ CaCO
3↓
+ H
2
O (2)
2CO
2
+ Ca(OH)

2
→ Ca(HCO
3
)
2
(3)
Dung dịch nước lọc tác dụng với Ba(OH)
2

Ca(HCO
3
)
2
+ Ba(OH)
2
→ BaCO
3↓
+ CaCO
3↓
+ 2H
2
O (4)
Gọi a, b lần lượt là số mol Ca(OH)
2
tham gia (2) và (3), theo các pthh (2), (3), (4) ta
có:



=

=
⇒



=++
=+
02,0
08,0
94,13)197100(100
5.02,0
b
a
ba
ba
⇒ CO
2
: 0,12 mol
Vậy trong 4,3 gam X có: n
C
= 0,12 mol; n
H
= 2.0,06 + 0,04 = 0,16 mol; n
Cl
= 0,04
mol; n
O
= (4,3 – 0,12.12 – 0,16 – 0,04.35,5)/16 = 0,08 mol.
⇒ n
C

: n
H
: n
O
: n
Cl
= 0,12: 0,16: 0,08: 0,04 = 3:4:1:2 ⇒ CTPT của X dạng:
(C
3
H
4
O
2
Cl)
n
≤ 230 ⇒ n = 1 (loại); n = 2 có CTPT là C
6
H
8
O
4
Cl
2
.
0,5
0,5
0,5
0,5
b)
‒ Lập luận tìm công thức cấu tạo của A, B, D và viết các phương trình phản ứng xảy ra.

+ Tìm A: C
6
H
8
O
4
Cl
2
+ NaOH dư → C
2
H
4
(OH)
2
+ muối A
1
+ NaCl
0,2 mol 0,2 mol 0,4 mol
⇒ A có thể là: ClCH
2
-COO-CH
2
-CH
2
-OOC-CH
2
Cl
hoặc ClCH
2
-COO-CH

2
-COO-CH
2
-CH
2
Cl
Phương trình:
ClCH
2
-COO-CH
2
-CH
2
-OOC-CH
2
Cl + 4NaOH→C
2
H
4
(OH)
2
+ 2HOCH
2
-COONa + 2NaCl
ClCH
2
-COO-CH
2
-COO-CH
2

-CH
2
Cl+ 4NaOH→C
2
H
4
(OH)
2
+ 2HOCH
2
-COONa + 2NaCl
+ Tìm B: B + NaOH dư → Muối B
1
+ CH
3
CHO + NaCl + H
2
O
⇒ B là: CH
3
-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH
3
CH
3
-CHCl-OOC-COO-CHCl-CH
3
+ 4NaOH→Na
2
C
2

O
4
+ 2CH
3
CHO + 2NaCl + 2H
2
O
+ Tìm D: D + NaOH dư → Muối A
1
+ CH
3
COONa + NaCl + H
2
O
⇒ D là: CH
3
-COO-CH
2
-COO-CCl
2
-CH
3
CH
3
COO-CH
2
COO-CCl
2
-CH
3

+5NaOH→2CH
3
-COONa+ HOCH
2
COONa+2NaCl+ 2H
2
O
1,0
0,5
0,5
7 3,0
a)
- Pthh của các phản ứng xảy ra
4FeCO
3
+ O
2
→ 2Fe
2
O
3
+ 4CO
2
(1)
4FeS
2
+ 11O
2
→ 2Fe
2

O
3
+ 8SO
2
(2)
+ Khí B gồm: CO
2
, SO
2
, O
2
, N
2
; chất rắn C gồm: Fe
2
O
3
, FeCO
3
, FeS
2
.
+ C phản ứng với dung dịch H
2
SO
4
loãng:
Fe
2
O

3
+ 3H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
O (3)
FeCO
3
+ H
2
SO
4
→ FeSO
4
+ H
2
O + CO
2
(4)
FeS
2
+ H

2
SO
4
→ FeSO
4
+ S
↓
+ H
2
S (5)
+ Khí D gồm: CO
2
và H
2
S; các chất còn lại gồm:FeSO
4
, Fe
2
(SO
4
)
3
, H
2
SO
4
dư và S, khi tác
dụng với KOH dư:
2KOH + H
2

SO
4
→ K
2
SO
4
+ 2H
2
O (6)
2KOH + FeSO
4
→ Fe(OH)
2↓
+ K
2
SO
4
(7)
6KOH + Fe
2
(SO
4
)
3
→ 2Fe(OH)
3↓
+ 3K
2
SO
4

(8)
+ Kết tủa E gồm Fe(OH)
2
, Fe(OH)
3
và S, khi để ra không khí thì chỉ có phản ứng:
0,5
0,5
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O → 4Fe(OH)
3
(9)
Vậy F gồm Fe(OH)
3
và S
0,5
b)
- Nhận xét: So sánh hệ số các chất khí trong (1) và (2) ta thấy: áp suất khí sau phản ứng tăng
lên chứng tỏ lương FeCO
3
có trong hỗn hợp A nhiều hơn FeS
2
.
Gọi a là số mol của FeS
2

⇒ số mol của FeCO
3
là 1,5a, ta có:
116.1,5a + 120a = 88,2 ⇒ a = 0,3.
+ Vậy trong A gồm : FeS
2
(0,3 mol), FeCO
3
(0,45 mol).
+ Nếu A cháy hoàn toàn thì cần lượng O
2
là : (0,45/4 + 11.0,3/4) = 1,03125 mol ⇒ số mol
N
2
là 4.1,03125 = 4,125 mol ; số mol không khí là (1,03125 + 4,125) = 5,15625 mol.
- Vì hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng nên gọi x là số mol FeS
2
tham gia phản ứng (1) thì số mol FeCO
3
tham gia phản ứng (2) là 1,5x.
+ Theo (1), (2) và theo đề cho ta có : n
B
= (5,15625 + 0,375x)
+ Vì áp suất sau phản ứng tăng 1,45% so với áp suất trước khi nung, ta có :
(5,15625 + 0,375x) = 5,15625. 101,45/100 ⇒ x = 0,2
- Theo các phản ứng (1), (9) ta có chất rắn F gồm : Fe(OH)
3
(0,75 mol) và S (0,1 mol). Vậy
trong F có %Fe(OH)
3

= 96,17% ; %S = 3,83%
0,5
0,5
c)
- B gồm: N
2
(4,125 mol), O
2
(0,40625 mol), CO
2
(0,3 mol), SO
2
(0,4 mol) ⇒ M
B
= 32.
- Khí D gồm CO
2
(0,15 mol), H
2
S (0,1 mol) ⇒ M
D
= 40. Vậy d
D/B
= 1,25
0,5
Lưu ý: Nếu thí sinh làm cách khác đúng, cho điểm tối đa tương ứng.
===============================