Đáp án chọn đội tuyển HSG Hóa học lớp 12 Quảng Ninh 2011-2012 - Học Toàn Tập

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (200.7 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

SỞ GIÁO DỤC & ðÀO TẠO
QUẢNG NINH

------

ðỀ THI CHÍNH THỨC

KỲ THI LẬP ðỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH 
LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2011 - 2012

HƯỚNG DẪN CHẤM MƠN HỐ HỌC

( Hướng dẫn này có 07 trang)
Câu 1 (4,5 điểm):

1. X, Y, R, A, B, D theo thứ tự là 6 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần hồn có
tổng số số đơn vị điện tích hạt nhân là 63 (X có số ñơn vị ñiện tích hạt nhân nhỏ
nhất).

a. Tìm X, Y, R, A, B, D.

b. Viết cấu hình electron của X2–, Y–, R, A+, B2+, D3+ và so sánh bán kính của
chúng. Giải thích.

c. So sánh năng lượng ion hóa I1 của 6 nguyên tố trên. Giải thích.

d. Cho biết các giá trị của bốn số lượng tử xác ñịnh electron cuối cùng của
nguyên tử nguyên tố B ở trạng thái cơ bản.

2. Một mẫu 137Ce (t1/2 = 30,17 năm) có độ phóng xạ ban đầu 15,0 µCi. Hãy tính
thời gian để hoạt độ phóng xạ của mẫu này cịn lại 1,50 µCi.

3. Khi bắn phá hạt nhân 235U bằng một nơtron, người ta thu ñược các hạt nhân
138

Ba, 86Kr và 12 hạt nơtron mới.

a. Hãy viết phương trình của các phản ứng hạt nhân đã xảy ra.

b. Tính năng lượng thu được (ra kJ), khi 2,00 gam 235U bị phân hạch hoàn toàn.

Cho: Khối lượng của nơtron, 235U, 137Ba, 86Kr lần lượt là 1,0087u; 235,04u; 
137,91u; 85,91u và N=6,022.1023, 1u=1,6605.10-27kg, vận tốc ánh sáng c=3.108m/s.

ðÁP ÁN

1. a. Tìm X, Y, R, A, B, D :

- Vì X, Y, R, A, B, D theo thứ tự là 6 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần
hồn có tổng số đơn vị điện tích hạt nhân là 63 (X có số đơn vị điện tích hạt
nhân nhỏ nhất)

→ Zx + (Zx + 1) + (Zx + 2) + (Zx + 3) + (Zx + 4) + (Zx + 5) = 63 → ZX = 8
→ X là O, Y là F, R là Ne, A là Na, B là Mg, C là Al

0,75ñ

b. Viết cấu hình electron của X2–, Y–, R, A+, B2+, D3+ và so sánh bán kính 
của chúng. Giải thích :

- Cấu hình electron của O2- , F-, Ne, Na+, Mg2+, Al3+ giống nhau và giống với
10Ne : 1s2 2s2 2p6

O2- , F- , Ne , Na+ , Mg2+ , Al3+
Z

O2- , F- , Ne , Na+ , Mg2+ , Al3+
R

0,5 ñ

c. So sánh năng lượng ion hóa I1 của 6 nguyên tố trên. Giải thích: 
- O, F, Ne cùng ở chu kì 2 nên Z càng lớn I1 càng lớn :

O F Ne
I1

- Na, Mg, Al cùng ở chu kì 3 ; Mg ở nhóm IIA, Al ở nhóm IIIA nên I1 thay

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

ñổi như sau:

Na Al Mg
I1

- O, F, Ne cùng ở chu kì 2 ; Na, Mg, Al cùng ở chu kì 3 nên ta có :

Na Al Mg

I1

O F Ne

d. Cho biết các giá trị của bốn số lượng tử xác ñịnh electron cuối cùng của 
nguyên tử nguyên tố B ở trạng thái cơ bản.

B là Mg : 1s2 2s2 2p6 3s2

Giá trị 4 số lượng tử: n = 3 , l = 0 , m = 0 , ms =

1
2

−

0,5ñ

2. Sau 1 thời gian bán huỷ, hoạt độ phóng xạ của mẫu giảm ñi 2 lần. Sau n
lần thời gian bán huỷ, hoạt độ phóng xạ của mẫu giảm đi 2n lần. Khi hoạt độ
phóng xạ giảm 10 lần, ta có phương trình: 2n = 10 → n = 1/log2.

Thời gian cần thiết là: (1/log2) .30,17 năm = 100,22 năm.

1 ñ

3. 235

U + 1n →138Ba + 86Kr + 12 1n (1).

Từ phương trình phản ứng hạt nhân (1) tính ra được độ hụt khối trong phản
ứng này là :

∆m = 235,04u + 1,0087u – (137,91 + 85,91 + 12.1,0087)u = 0,1243u

Từ phương trình E = m.c2 → năng lượng thu ñược khi hụt khối 1u là
1,6605.10-27 . (3.108)2J và thu ñược khi phân hạch 2,00gam 235U là

E = 0,1243 . (1,6605.10-27 . (3.108)2) . (2/235,04) . 6,022.1023 J
= 9,52.1010 J = 9,52.107 kJ

1 ñ

Câu 2 (3,5 ñiểm):

1. a. Amoniac có tính oxi hóa hay tính khử? Viết phương trình phản ứng minh
họa.

b. Trong dung môi amoniac lỏng, các chất: KNH2, NH4Cl, Al(NH2)3 là axit hay
bazơ? Viết các phương trình phản ứng xảy ra giữa chúng với nhau.

2. Khi phân tích các nguyên tố trong tinh thể ngậm nước một muối tan A của kim
loại X, người ta thu ñược các số liệu sau:

Nguyên tố cacbon oxi lưu huỳnh nitơ hiñro
% khối lượng trong muối 0,00 57,40 14,35 0,00 3,59

Theo dõi sự thay ñổi khối lượng của A khi nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người
ta thấy rằng, trước khi bị phân hủy hoàn toàn, A ñã mất 32,29% khối lượng. Trong
dung dịch nước, A phản ứng ñược với dung dịch Ba(NO3)2 tạo kết tủa trắng khơng

tan trong axit. Hãy xác định kim loại X, muối A. Biết A có cơng thức phân tử trùng
với cơng thức đơn giản nhất và X khơng thuộc họ lantan, khơng phóng xạ.

ðÁP ÁN

1. a. NH3 vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử :
Tính oxi hóa : K + NH3 (l) → KNH2 + 1/2H2
Tính khử : 2NH3 + 3CuO

o

t

→ 3Cu + N2 + 3H2O

0,75ñ

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

P/ứ trung hòa : KNH2 + NH4Cl → KCl + 2NH3

P/ứ của chất lưỡng tính với axit: Al(NH2)3 + 3NH4Cl → AlCl3 + 6NH3
P/ứ của chất lưỡng tính với bazơ: Al(NH2)3 + KNH2→ K[Al(NH2)4]

2. Vì X phản ứng với BaCl2 tạo thành kết tủa không tan trong HCl, nên A là
muối sunfat hoặc muối hiđrosunfat.

Gọi số oxi hóa của X là +n.

% khối lượng X trong A bằng 100% - (3,59 + 57,40 + 14,35)% = 24,66%

X
X

% X

%S

% H

%O

24, 66.n

.n

.6

.1

.2

M

+

32 +

1 =

16 ⇒

=

0,8944

0.5ñ

Với n = 1 → MX = 27,57 (g/mol) →Khơng có kim loại thỏa mãn
Với n = 2 → MX = 55,14 ≈55→ X là Mangan (Mn)

Với n ≥ 3 →MX ≥82,72 → Khơng có kim loại thỏa mãn

0,5 đ

nMn:nH:nO:nS = (24,66/55) : (3,59/1): (57,40/16) : (14,35/32) = 1: 8 : 8 : 1
Vậy công thức phân tử trùng với cơng thức đơn giản nhất của A là MnH8O8S
hay MnH8O4SO4.

Khi đun nóng (A chưa bị phân hủy), 32,29 % khối lượng A mất đi, trong đó
A = 223 → A . 32,29% = 223 . 32,29/100 = 72 = 4 phân tử H2O.

Vì %H (trong 4H2O) = 8 . 100/223 = 3,59% = bài ra → A chỉ có H ở phần
ngậm nước.

Vậy A là muối mangan (II) sunfat ngậm 4 phân tử nước: MnSO4.4H2O

1 đ

Câu 3. (2,0 điểm): Hịa tan 4,8 gam kim loại M bằng dung dịch HNO3 ñặc nóng
dư, hay hịa tan 2,4 gam muối sunfua kim loại này cũng trong dung dịch HNO3 đặc
nóng dư thì đều cùng sinh ra khí NO2 duy nhất có thể tích bằng nhau trong cùng điều
kiện.

a. Viết các phương trình phản ứng dưới dạng ion.

b. Xác định kim loại Mvà cơng thức phân tử muối sunfua.

c. Hấp thụ khí sinh ra ở cả hai phản ứng trên vào 300 ml dung dịch NaOH 1M,
rồi thêm vào đó một ít phenolphtalein. Hỏi dung dịch thu được có màu gì ? Tại sao ?
ðÁP ÁN

a. Phương trình phản ứng :

M + 2mH+ + mNO3-→ Mm+ + mNO2 + mH2O (1)
M2Sn + 4(m+n)H+ + (2m+6n)NO3- →

→ 2Mm+ + nSO42- + (2m+6n)NO2 + 2(m+n)H2O (2)

0,5 ñ

b. Vì số mol NO2 ở hai trường hợp là bằng nhau nên ta có :

(2m 6n)

32
M
2

4
,
2
m

M
8
,
4

+
+

⇒






= −

3
,
2
,
1
m
,
n

m
2
n
6

mn
64
M

→ nghiệm thích hợp là n = 1, m = 2 và M = 64.
Vậy M là Cu và công thức muối là Cu2S.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

c. 0,075 mol

64
8
,
4

nCu = =

Cu + 4HNO3→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
⇒ nNO2 =2×2×0,075=0,3mol=nNaOH

⇒ đã xảy ra vừa ñủ phản ứng :

2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O

Dung dịch thu được có màu hồng do NO2- tạo môi trường bazơ :
NO2- + H2O ƒ HNO2 + OH

-0,5 ñ

Câu 4. (2,0 ñiểm):

1. Hãy tính hằng số cân bằng Kcủa phản ứng sau ở 25oC
Sn(r) + Sn4+(dd) ƒ 2Sn2+(dd)

2. Hãy tính độ tan S (mol/l) của Hg2Cl2 trong nước ở 25oC.

Biết: - Dạng tồn tại của cation thủy ngân trong nước là Hg22+.
- Thế ñiện cực chuẩn E°

Bán phản ứng E°(V)

Sn2+ + 2e → Sn – 0,14
Sn4+ + 2e → Sn2+ + 0,15
Hg22+ + 2e → 2Hg + 0,79
Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2Cl

–

+ 0,27
ðÁP ÁN

1 . ñiện cực bên phải (+): Sn4+ + 2e– → Sn2+ E° = +0,15V
ñiện cực bên trái (-) : Sn2+ + 2e– → Sn E° = – 0,14V
Sn(r) + Sn4+(dd) ƒ 2Sn2+(dd) E° = + 0,29V

ln K = Go
RT
∆

− = nFEo 2.96500.0, 29

RT = 8,314.298 = 22,59

→ K = e22,59= 6,47.109

K = 6,47 . 109

0,75ñ

2. ñiện cực bên phải (+): Hg2Cl2 + 2e– → 2Hg + 2Cl– E° = + 0,27V
ñiện cực bên trái (-): Hg22+ + 2e– → 2Hg E° = + 0,79V
Hg2Cl2 ƒ Hg22+ + 2Cl– E° = – 0,52 V
ln K = Go

∆

− = nFEo 2.96500.( 0,52)

RT 8,314.298

−

= = – 40,51

→ K = e−40,51= 2,55.10–18

ðặt x = [Hg22+], thì [Cl–] = 2x → K = x(2x)2 = 4x3 = 2,55.10–18
Giải phương trình theo x này tìm được : x = (K/4)1/3 = 8,61.10–7 = S
 S = 8,61 . 10–7 mol/l

1,25ñ

Câu 5. (4,0 ñiểm):

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

(A) (B)

(D)

(E)

(F) (G)

2. Chất A có cơng thức phân tử C7H12. Khi thực hiện phản ứng ozon phân A tạo
HCHO và xiclohexanon. Thực hiện sơ ñồ chuyển hoá A như sau:

Br
H

B Mg/ ete D 1. CO2

2. H3O

A E

HBr/ peoxit
F

. H3O
. KCN

G
1

a. Xác định cơng thức cấu tạo của các chất A, B, D, E, F và G.

b. Gọi tên A, E và G.

c. Sắp xếp các chất: E, G, H (axit Benzoic), K (axit 2-Phenyletanoic) và
L (axit 3-phenylpropanoic) theo thứ tự tăng dần tính axit, giải thích.
ðÁP ÁN

1. Dùng dung dịch H2SO4 lỗng cho từ từ đến dư vào ống nghiệm, lắc ñều
và quan sát:

- NaHCO3 có khí thốt ra.

2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2↑ + 2H2O (1)
- Ba(HCO3)2 thấy có kết tủa đồng thời có khí thốt ra.
H2SO4 + Ba(HCO3)2 → BaSO4↓ + 2CO2↑ + 2H2O (2)
- C6H5ONa thấy dung dịch bị vẩn ñục.

2C6H5ONa + H2SO4 → 2C6H5OH↓ + Na2SO4 (3)

0,5 ñ

- C6H6 tách lớp khơng tan

- C6H5NH2 đầu tiên tách lớp sau đó tan hồn tồn

2C6H5NH2 + H2SO4 → (C6H5NH3)2SO4 (4)
- K[Al(OH)4] có kết tủa keo trắng, sau đó kết tủa tan

H2SO4 + 2K[Al(OH)4] → 2Al(OH)3↓ + 2H2O + K2SO4 (5)
3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 3H2O (6)

0, 5 ñ

2.

CH2

CH3 Br

HBr Mg/ ete 1. CO

2
H3O+

COOH

CH3

MgBr

CH3

HBr/peoxit 1. KCN

2. H3O+ (hc )

H3O+
2. CO2

Mg/ ete

1.
3.

CH2Br CH

2COOH

Xác ñịnh ñúng mỗi chất ñược 0,25 ñ

6x0,25

=1,5 ñ

A. Metylen xiclohexan

E. Axit 1- Metyl xiclohexan-1-cacboxylic
G . Axit 2- xiclohexyl etanoic

0,5 đ

c. Tính axit E< G < L< K < H

COOH CH2COOH CH

2CH2COOH CH2COOH COOH

<

<

<

+I1

+I2

H3C

-I1 -I2 -I3

-I1 < -I2 < -I3

+I1 +I2

(E) (G) (L) (K) (H)

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

6
Câu 6. (2,0 ñiểm): Cho 2 hợp chất hữu cơ:

(CH3)2C = CH – CH2 – CH2 – CH = C(CH3)2 (A)
(CH3)2C = CH – CH2 – CH2 – C(CH3) = CH – CHO (B)

ðun nóng mỗi chất trên với dung dịch axit thì: từ A thu được E (C10H18), từ (B)
thu ñược F (C10H18O2). Viết công thức cấu tạo của E, F và trình bày cơ chế của các
phản ứng.

ðÁP ÁN:

(+)

A H

E
+

-H+

1 ñ

B H

CHOH

(+)

(+) OH

F

HOH
-H+

1 ñ

Câu 7. (2,0 ñiểm):

ðun vỏ trấu hoặc lõi bắp ngơ với axit sunfuric, người ta thu được hợp chất hữu cơ
X có thành phần khối lượng : 62,5%C ; 4,17%H và 33,33%O. X phản ứng với thuốc
thử Sip và với phenylhiđrazin. Khi oxi hóa X bằng dung dịch KMnO4 tạo ra axit hữu
cơ A, đecacboxyl hóa A thu ñược hợp chất B. Khử B bởi hiñro có xúc tác cho sản
phẩm D tan được trong H2SO4 đặc lạnh và khơng làm mất màu dung dịch KMnO4 .
Phổ hồng ngoại cho biết D khơng có nhóm chức – OH, D tác dụng với HCl dư thu
ñược hợp chất ñihalogen E. Khi thế SN2 chất E bởi KCN tạo ra chất F. Thủy phân F
sinh ra sản phẩm G có thể ngưng tụ với 1,6 – ñiaminohexan cho tơ nilon - 6,6. Hãy
viết sơ ñồ các phản ứng từ X tạo thành nilon - 6,6 dưới dạng công thức cấu tạo theo
dữ kiện trên.

ðÁP ÁN

ðặt công thức phân tử X là CxHyOz . Ta có tỷ lệ :

x : y : z = 62, 5 4,17 33,33: : 5, 2 : 4,17 : 2, 08 2,5 : 2 :1 5 : 4 : 2

12 1 16 = = =

⇒ Công thức ñơn giản nhất của X là C5H4O2

- Thủy phân F sinh ra sản phẩm G có thể ngưng tụ với 1,6 – ñiaminohexan
cho tơ nilon - 6,6

⇒ G là axit añipic : HOOC(CH2)4COOH

- G là C6H10O4 → X là (C5H4O2)n chỉ có n=1 phù hợp → X là C5H4O2

0.5ñ

- G là HOOC(CH2)4COOH → F là NC(CH2)4CN → E là Cl(CH2)4Cl

- E ñược ñiều chế từ D khi tác dụng với HCl dư (2Cl thay thế 1O), đồng thời
D có một nguyên tử O không thuộc chức ancol (OH) và không bền với axit
đặc lạnh ⇒ D là một ete vịng no.

- B không no tạo ra bởi sự ñecacboxyl A nên B là một dị vòng 5 cạnh chứa O
và A có nhóm COOH gắn vào dị vịng đó.

- Vì X phản ứng với thuốc thử Sip và với phenylhiñrazin, bị oxi hóa tạo ra
axit A , suy ra X là furfural

0,5ñ

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

O CHO

(X)

KMnO4

O COOH

H2
xt

HCl du

Cl Cl

KCN