DE THI HSG LOP 11 20132014

UBND TỈNH THÁI NGUYÊN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ CHÍNH THỨC

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11
NĂM HỌC 2013-2014
MƠN THI: HỐ HỌC
(Thời gian làm bài 150 phút khơng kể thời gian giao đề)

Câu I: (3,5 điểm)
1. Trong một dung dịch chứa các ion: NH4+, Na+, HCO3-, SO32-, SO42-, CO32-. Chỉ có
dung dịch Ba(OH)2, dung dịch HCl, quỳ tím, đèn cồn và các dụng cụ cần thiết khác,
có thể nhận biết được những ion nào trong dung dịch trên ? Trình bày cách nhận
biết và viết các phương trình hóa học xảy ra.
2.a. Viết phương trình hóa học xảy ra khi lần lượt cho các đơn chất As và Bi tác
dụng với dung dịch HNO3 (giả thiết sản phẩm khử chỉ là khí NO).
b. So sánh (có giải thích) tính tan trong nước, tính bazơ và tính khử của hai hợp
chất với hidro là amoniac (NH3) và photphin (PH3).
Câu II:( 4,5 điểm)
1. Cho sơ đồ chuyển hóa giữa các chất hữu cơ như sau:
A dd KMnO4
C

B
D

dd H2SO4 đặc
t0C

CH3CH
O

F (Muối amoni)

E

Các chữ cái A, B, C, D, E, F là kí hiệu các chất khác nhau cùng có 2 ngun tử
cacbon trong phân tử. Tìm cơng thức cấu tạo của các chất A, B, C, D, E, F và viết
các phương trình hóa học xảy ra theo sơ đồ biến hóa trên, ghi rõ điều kiện phản ứng
(nếu có).
2. Xicloanken C5H8 có 6 đồng phân mạch vịng A, B, C, X, Y, Z. Trong đó khơng
có đồng phân nào chứa nhóm etyl. Khi cho A, B, C phản ứng với dung dịch KMnO 4
trong môi trường H2SO4 thu được kết quả sau: A tạo ra axit D có chứa nguyên tử
cacbon bất đối; B tạo đixeton E không chứa nguyên tử cacbon bất đối; C tạo ra F
vừa chứa nhóm chức cacboxyl vừa chứa nhóm chức xeton và cũng có ngun tử
cacbon bất đối.
Tìm cơng thức cấu tạo A, B, C, D, X, Y, Z, D, E, F. Biết rằng nguyên tử cacbon
bất đối là nguyên tử cacbon liên kết với 4 nguyên tử hoặc 4 nhóm nguyên tử khác
nhau. Viết các phương trình hóa học xảy ra.
3. Trình bày phương pháp phân biệt mỗi cặp chất dưới đây (mỗi trường hợp chỉ
dùng một thuốc thử đơn giản). Viết phương trình hóa học minh họa.
a. m-bromtoluen và benzylbromua.
b. phenylaxetilen và styren.
Câu III: ( 4,0 điểm)
A là hidrocacbon không làm mất màu dung dịch brom. Đốt cháy hoàn toàn 0,02
mol A và hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào 150 ml dung dịch chứa Ca(OH) 2 1 M
thu được kết tủa và khối lượng dung dịch tăng lên 1,32 gam. Cho dung dịch
Ba(OH)2 dư vào dung dịch lại thu được kết tủa, tổng khối lượng kết tủa hai lần là
24,85 gam. A không tác dụng với dung dịch KMnO 4/H2SO4 nóng, cịn khi monoclo
hóa trong điều kiện chiếu sáng thì chỉ tạo một sản phẩm duy nhất.
1. Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A.

2. Người ta có thể điều chế A từ phản ứng giữa benzen và anken tương ứng trong
axit sunfuric. Dùng cơ chế phản ứng để giải thích phản ứng này.
3. Mononitro hóa A bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric
đặc) thì sản phẩm chính thu được là gì? Tại sao?
Câu IV:( 4,0 điểm)
1. Tính pH của dung dịch thu được khi hòa tan 0,1 mol PCl3 vào 450 ml dung dịch
NaOH 1M. Biết H3PO3 có K1 = 1,6.10-2; K2 = 7.10-7.
2. Phèn sắt amoni có cơng thức (NH 4)aFe(SO4)b.nH2O. Hịa tan 1 gam mẫu phèn
sắt vào 100 cm3 H2O, rồi chia dung dịch thu được thành hai phần bằng nhau. Thêm
dung dịch NaOH dư vào phần một và đun sôi dung dịch. Lượng NH 3 thoát ra phản
ứng vừa đủ với 10,37 cm3 dung dịch HCl 0,1 M. Dùng kẽm kim loại khử hết Fe 3+ ở
phần hai thành Fe2+. Để oxi hóa ion Fe2+ thành ion Fe3+ trở lại, cần 20,74 cm3 dung
dịch KMnO4 0,01 M trong mơi trường axit.
a. Viết các phương trình hoá học dạng ion thu gọn và xác định các giá trị a, b, n.
b. Tại sao các phèn khi tan trong nước đều tạo môi trường axit ?
Câu V: ( 4,0 điểm)
Cho hỗn hợp X gồm MgO, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 có số mol đều bằng nhau. Lấy m
gam X cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho luồng khí CO đi qua ống, CO
phản ứng hết, tồn bộ khí CO 2 ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng 100 ml
dung dịch Ba(OH)2 0,6M, thấy khối lượng dung dịch tăng so với dung dịch đầu là
1,665 gam. Chất rắn còn lại trong ống sứ gồm 5 chất và có khối lượng là 21 gam.
Cho hỗn hợp chất rắn này tác dụng hết với dung dịch HNO 3, đun nóng được V lít
khí NO (là sản phẩm khử duy nhất, ở 0oC và 2 atm).
Viết các phương trình hóa học xảy ra và tính m, V, số mol HNO 3 đã dùng (biết
lượng axit dư 20% so với lượng cần thiết).
Biết NTK: C=12; H=1; N=14; S=32; O=16; Ca=40; Ba=137; Fe=56; Zn=65;
K=39; Mn=55; Mg=24.
...............................Hết.............................

( Học sinh khơng được sử dụng bất kì tài liệu nào. Giám thị coi thi khơng giải thích gì thêm)

Họ và tên thí sinh...........................................................................SBD......................


UBND TỈNH THÁI NGUYÊN
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH LỚP 11
NĂM HỌC 2013-2014
MÔN THI: HỐ HỌC
(Thời gian làm bài 150 phút khơng kể thời gian giao đề)
HƯỚNG DẪN CHẤM

Câu I: (3,5 điểm)
1. Dung dÞch cã c¸c ion: NH4+, Na+, HCO3-, SO32-, SO42-, CO32- (được gọi là dung dịch
X).
- Lấy đũa Pt nhúng vào dd X rồi hơ trên ngọn lửa đèn cồn, thấy ngọn lửa màu vàng,
chứng tỏ trong dung dịch X có ion Na+.
- Điều chế ra dung dịch BaCl 2 bằng cách cho quỳ tím vào dung dịch Ba(OH) 2 rồi nhỏ
từ từ dung dịch HCl vào dung dịch Ba(OH) 2 đến khi quỳ đổi từ màu xanh về màu tím
thì dừng lại.
- Nhỏ dung dịch BaCl2 vừa thu được vào một ít dung dịch X, có kết tủa do phản ứng:
Ba2+ + A2-  BaA ( A2- là SO32-, SO42-, CO32- )
- Lọc kết tủa thu lấy dung dịch (dd Y). Nhỏ dung dịch HCl vào kết tủa đến dư, thấy
có một phần kết tủa không tan, chứng tỏ kết tủa BaSO4 tạo ra từ ion SO42- có trong
dung dịch X. Mặt khác thu lấy khí khi hịa tan kết tủa, cho lội qua dung dịch Ba(OH) 2
dư, nếu thấy xuất hiện kết tủa trắng chứng tỏ dd X chứa ion SO 32- hoặc CO32- hoặc cả
2 ion này. Các phương trình hóa học:
BaSO3 + 2HCl  BaCl2 + SO2 + H2O

BaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
SO2 + Ba(OH)2  BaSO3 + H2O
CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O
- Nhỏ dung dịch Ba(OH)2 vào dung dịch Y còn lại, đun nhẹ thấy có mùi khai chứng
tỏ trong dung dịch X có ion NH 4+. Mặt khác thấy có kết tủa trắng xuất hiện, chứng tỏ
trong dung dịch X cịn có ion HCO3-. Các phương trình hóa học:
NH4+ + OH-  NH3(khai) + H2O
Ba2+ + HCO3- + OH-  BaCO3 + H2O
Vậy theo dữ kiện dề bài thì có thể nhận biết được các ion Na +, NH4+, HCO3-, SO42trong dung dịch X.
2. a.Phương trình phản ứng :
3As + 5HNO3 + 2H2O  3H3AsO4 + 5NO
Bi + 4HNO3  Bi(NO3)3 + NO + 2H2O
b.Tính tan :
NH3 tan tốt hơn PH3 trong nước, do phân tử phân cực hơn và có khả năng tạo liên kết
hidro với nước.
H
H
... H N ... H O ... H N ...
H

H

2,0đ

0,5đ
1,0đ

H

Tính bazơ :

NH3 có tính bazơ mạnh hơn PH3, do liên kết N-H phân cực mạnh hơn liên kết P-H,
làm cho nguyên tử N trong phân tử NH3 giàu electron hơn, dễ dàng nhận proton hơn
(một nguyên nhân nữa giải thích cho điều này là ion NH4+ bền hơn PH4+).
Tính khử :
PH3 có tính khử mạnh hơn nhiều so với NH 3, do nguyên tử P là một phi kim có độ âm
điện nhỏ và phân tử PH3 kém bền hơn NH3.
Câu II:( 4,5 điểm)
1. Công thức cấu tạo các chất:
A. CH2=CH2
B. HOCH2-CH2OH

1,75đ
C. CH3-CH2-Cl


D. CH3-CH2-OH
E. CH3-COOH
F. CH3-COONH4
A→B: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3 HOCH2-CH2OH + 2KOH + 2MnO2
H2SO4 đặc
B→CH3CHO: HOCH2-CH2OH
CH3-CHO + H2O
t0C
A → C: CH2=CH2 + HCl
CH3-CH2-Cl
C → D: CH3-CH2-Cl + NaOH
CH3-CH2-OH + NaCl
D → E: CH3-CH2-OH + O2
CH3-COOH + H2O
CH3-CHO→ F:

CH3-CHO + 2AgNO3 + 3NH3 + H2O
CH3-COONH4 + 2Ag + 2NH4NO3
E→ F: CH3COOH + NH3 → CH3COONH4
2. Xicloanken C5H8 có 6 đồng phân A, B, C, X, Y, Z. Trong đó:
. A tác dụng KMnO4 tạo axit (D) chứa C bất đối => A có cấu tạo:
CH3
và (D) là HOOC – CH2 – CH – COOH
CH3
. B tác dụngKMnO4 tạo đixeton (E) không chứa C bất đối  B là:
CH3
và (E) là CH3 – C – CH2 – C – CH3
CH3

O

O

. C tác dụng KMnO4 tạo (F) và có nhóm cacboxyl và chứa nhóm xeton và có C
bất đối =>
CH3
C là

và (F) là CH3 – C – CH – COOH
CH3

O

CH3

Các phương trình phản ứng:

CH3

5

+ 8KMnO4 + 12H2SO4  5HOOC – CH – CH2 – COOH
CH3
+ 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O
CH3
5

CH3

+ 4KMnO4 + 6H2SO4  5CH3 – C – CH2 – C – CH3
O

O

+2K2SO4 + 4MnSO4 + 6H2O
CH3
5

CH3

+ 6KMnO4 + 9H2SO4  5HOOC – CH – C – CH3
CH3 O

+ 3K2SO4 + 6MnSO4 + 9H2O
Vậy X, Y, Z là 1 trong số các đồng phân:
CH3 CH3
CH3

CH3
CH3

1,75đ


3. a. Dùng AgNO3, benzyl bromua cho kết tủa vàng :
C6H5CH2Br + AgNO3 + H2O  C6H5CH2OH + AgBr + HNO3
b. Dùng dung dịch AgNO3/NH3, phenylaxetilen cho kết tủa vàng xám :
C6H5CCH + AgNO3 + NH3  C6H5CCAg + NH4NO3
Câu III: ( 4,0 điểm)
1. Dung dịch Ca(OH)2 hấp thụ hết sản phẩm cháy của A chứa CO2 và H2O
CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O
(1)
2CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2
(2)
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2  CaCO3 + BaCO3 + 2H2O
(3)
Đặt số mol CO2 tham gia các phản ứng (1) và (2) lần lượt là x và y, ta có:
y
x+ =0 , 15 ¿ ¿
2
⇒ x= y=0,1 mol ,
y
y
100 x+ +197 =24 , 85
2
2
nCO =x+ y=0,2 mol
→

Theo đề bài: khối lượng dung dịch tăng = mCO +mH O − mCaCO (1 ) = 1,32 (g)
m
→ H 2O = 1,32 + 100x – 0,2.44 = 2,52 (g)
n
→ H 2O = 0,14 mol

{(

1,0đ

0,5đ

0,75đ

)

2

2

2

3

Đặt công thức tổng quát của A là CxHy:
CxHy + (x+y/4)O2  xCO2 + y/2H2O
¿
1
x
y

=
=
⇒ x=10 , y=14
Ta có
0 ,02 0,2 2. 0 , 14
¿
Công thức phân tử của A là C10H14 ( k =4 )
Vì A khơng làm mất màu dung dịch brom (cấu trúc thơm), không tác dụng với
dung dịch KMnO4/H2SO4 (chỉ có một nhóm thế) và monoclo hóa (ánh sáng) chỉ
tạo một sản phẩm duy nhất (nhóm thế có cấu trúc đối xứng cao) nên cấu tạo của
A là:
CH3
C CH3 (t-butylbenzen)

0,5đ

1,0đ

CH3
2. Cơ chế:
(CH3)2C=CH2 + H2SO4  (CH3)2C+-CH3 + HSO4H
+ (CH3)3C+

chËm

+

C(CH3)3
nhanh

0,75đ
C(CH3)3
+ H(+)

3. Nhóm ankyl nói chung định hướng thế vào các vị trí ortho- và para-. Tuy nhiên,
do nhóm t-butyl có kích thước lớn gây án ngữ không gian nên sản phẩm chính là
sản phẩm para-:
CH3
O2N

C CH3
CH3

Câu IV:( 4,0 điểm)

0,5đ


2,0đ
1. nNaOH = 0,45 mol.
PTHH:
PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
Mol: 00,1
0,1
0,3
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Mol: 0,3
0,3
n H PO = 0,1 mol → nNaOH/ n H PO = 1,5 → tạo hỗn hợp 2
nNaOH dư = 0,15 mol;

muối
H3PO3 + 2NaOH → Na2HPO3 + H2O
Mol:
x
2x
x
H3PO3 + NaOH → NaH2PO3 + H2O
Mol:
y
y
y
Ta có hệ phương trình: x + y = 0,1 và 2x + y = 0,15 → x = y = 0,05
Vậy dung dịch thu được chứa: Na2HPO3 1/9 M; NaH2PO3 1/9 M.
Xét cân bằng:
H2PO3H+ + HPO32- ; K2 = 7.10-7
Bđ:
1/9M
1/9M
P.li:
z
z
z
CB: (1/9-z)
z
(1/9+z)
z (1 /9+ z)
K2 =
= 7.10-7; giả sử z << 1/9
1/9 − z
+¿¿

→ z = 7.10-7 = H → pH = 6,155
¿
3

3

3

3

2. a. Đặt số mol của phèn sắt (NH4)aFe(SO4)b.nH2O trong mỗi phần là x mol.
Phương trình phản ứng phần một :
NH4+ + OH-  NH3 + H2O
ax
1
ax
Fe3+ + 3OH-  Fe(OH)3
NH3 + H+  NH4+
ax
ax
Phương trình phản ứng phần hai :
Zn + 2Fe3+  Zn2+ + 2Fe2+
x
0
x
5Fe2+ + MnO4- + 8H+  5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
x
x/5
Ta có :
nHCl = ax = 0,01037.0,1=1,037.10-3 mol

nMnO = x/5 = 0,02074.0,01 → x = 1,037.10-3 mol

a=1
Công thức của phèn được viết lại là NH4+Fe3+(SO42-)b.nH2O
Vì phân tử trung hịa điện nên: 2b = 4 
b=2
0,5
Từ M = 18 + 56 + 96.2 + 18n =
= 482
1 , 037 .10 −3

n = 12
Công thức của phèn sắt – amoni là NH4Fe(SO4)2.12H2O
b. Phèn tan trong nước tạo mơi trường axit vì các ion NH 4+, Al3+, Fe3+ và Cr3+ đều
những ion axit (các ion K+ có tính trung tính, cịn SO42- có tính bazơ rất yếu).
NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+
M3+ + H2O ⇄ M(OH)2+ + H+
Câu V: ( 4,0 điểm)

1,5đ

−
4

0,5đ


+ Phản ứng oxit bị khử bởi CO:
3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2
(1)

Fe3O4 + CO  3FeO + CO2
(2)
FeO + CO  Fe + CO2
(3)
MgO + CO  không phản ứng
+ Phản ứng CO2 với dung dịch Ba(OH)2 do khối lượng dung dịch tăng, nên phản ứng
tạo ra hai muối. Gọi số mol CO2 sinh ra từ (1), (2), (3) là x.
CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O
(4)
o
n
x
0,06
ns (x-0,06)
0
0,06
CO2 + H2O + BaCO3  Ba(HCO3)2
(5)
o
n (x-0,06)
0,06
ns 0
(0,12-x)
Từ (4), (5) và giả thiết cho ta có:
mCO2 – mBaCO3 = 44x – 197(0,12-x) = 1,665 => x = 0,105
Hoặc tính CO2 theo hai phản ứng giữa CO2 với Ba(OH)2 tạo ra hai muối
Từ (1), (2), (3), theo bảo toàn khối lượng ta có
m + mCO = 21 + mCO2
=>
m + 28.0,105 = 21 + 44.0,105 => m = 22,68 gam

+ Các phản ứng của MgO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Fe với dung dịch HNO3:
MgO + 2HNO3  Mg(NO3)2 + H2O
(6)
Fe2O3 + 6HNO3  2Fe(NO3)3 + 3H2O
(7)
3Fe3O4 + 28HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
(8)
3FeO + 10HNO3  3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
(9)
Fe + 4HNO3  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
(10)
+ Tính V: Gọi a là số mol mỗi oxit trong m gam hỗn hợp X.
Theo kết quả trên: m = 72a + 160a + 232a + 40a = 22,68 => a = 0,045 mol
Từ (1), (2), (3), (8), (9), (10) và dựa vào bảo tồn electron ta có các q trình cho và
nhận e sau:
Fe+2 → Fe+3 + 1e
N+5 + 3e → N+2
Mol: 0,09
0,09
0,3
0,1
C+2 → C+4 + 2e
Mol: 0,105 0,105 0,21
Theo ĐLBT e => nNO = 0,1 mol → V = 1,12 lít.
+ Tính nHNO3.
Từ (6) => (10), có số mol HNO3 phản ứng là
nHNO3 = 2nMg + 3nFe + nNO = 2.0,045 + 3.0,045.6 + 0,1 = 1 mol
=> Số mol HNO3 đã dùng là 1.1,2 = 1,2 mol
.............................................................................

2,0đ

2,0đ