Kỳ thi Olympic 24/3 tỉnh Quảng Nam môn Hóa học Lớp 11 - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

Nội dung text: Kỳ thi Olympic 24/3 tỉnh Quảng Nam môn Hóa học Lớp 11 - Năm học 2021-2022 - Sở GD&ĐT Quảng Nam (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI OLYMPIC 24/3 TỈNH QUẢNG NAM QUẢNG NAM NĂM 2021 Mơn thi: HĨA HỌC LỚP 11 ĐỀ CHÍNH THỨC (gồm cĩ 02 trang) Thời gian làm bài: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) Câu 1: (4,0 điểm) Sự điện ly, phản ứng trong dung dịch chất điện ly. 21 1.1. Một lít dung dịch CH3COOH 0,01 M cĩ chứa tổng số 6,28.10 ion và phân tử CH3COOH. Tính độ điện li của axit này . 1.2. Cĩ 8 ống nghiệm đánh số từ 1 – 8, mỗi ống nghiệm chứa một trong các dung dịch sau: NH4Cl 1M; BaCl2 0,2M; HCl 1M; H2SO4 0,1M; Na2CO3 0,1M; Na2SO4 1M; NaOH 1M; C6H5ONa 0,2M. Chỉ được dùng thêm quỳ tím, hãy nêu các bước tiến hành để nhận biết mỗi dung dịch trên. 1.3. Thêm NH3 vào dung dịch X1 là hỗn hợp gồm CH 3COOH 0,1M; HCOOH 0,2M; H2SO4 0,01M cho đến khi C 0,58M . Tính pH của dung dịch thu được. NH3 Cho pKa của HCOOH là 3,75; của CH3COOH là 4,76; của HSO4 là 2; của NH4 là 9,24. Câu 2: ( 5,0 điểm) Nito, photpho, cacbon, silic và hợp chất 2.1. Vì sao trước khi hàn kim loại người ta thường cho muối amoniclorua lên trên bề mặt kim loại và nung nĩng? 2.2. Hãy viết phương trình phản ứng và nêu hiện tượng xảy ra khi: a. Sục CO2 từ từ đến dư vào dung dịch Kalialuminat. b. Sục NH3 từ từ đến dư vào dung dịch CuSO4. c. Cho ít vụn Cu vào dung dịch chứa đồng thời NaNO3 và H2SO4. d. Cho 2 giọt dung dịch AgNO3 vào 4 giọt dung dịch Na3PO4 trong ống nghiệm, cho tiếp dung dịch HNO3 lỗng vào đến dư. 2.3. Lấy 83,5 gam một hỗn hợp hai muối nitrat của 2 kim loại X2 và X3 cĩ hĩa trị II (X2 là kim loại kiềm thổ, X 3 là kim loại nhĩm d) được nung tới khi tạo thành những oxit, thể tích hỗn hợp khí o thu được gồm NO 2 và O2 là 26,88 lít (0 C và 1 atm). Sau khi cho hỗn hợp khí này qua dung dịch NaOH dư thì thể tích của hỗn hợp khí giảm 6 lần (Biết O 2 hấp thụ khơng đáng kể). Xác định 2 kim loại X2 và X3? Giả sử khối lượng mol phân tử X2 lớn hơn 24. Câu 3: (4,0 điểm) Đại cương hữu cơ và hidrocacbon 3.1. So sánh tính axit của các hợp chất (X4), (X5). Giải thích ngắn gọn. 3.2. Giải thích sự thay đổi pKa nấc thứ nhất và nấc thứ hai của các axit sau đây (1) Axit oxalic; (2) Axit malonic; (3) Axit succinic. pK a pK pK Axit a1 a2 Axit oxalic 1,25 4,27 Axit malonic 2,848 5,697 Axit succinic 4,207 5,636 3.3. Đốt cháy hồn tồn 0,02 mol hỗn hợp gồm 3 hiđrocacbon đồng phân X6, X7, X8. Hấp thụ tồn bộ sản phẩm cháy vào 5,75 lít dung dịch Ca(OH) 2 0,02M thu được kết tủa và khối lượng dung
2. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI OLYMPIC 24/3 TỈNH QUẢNG NAM QUẢNG NAM NĂM 2021 Mơn thi: HĨA HỌC LỚP 11 HDC CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) (gồm cĩ 12 trang) Câu 1: (4,0 điểm) Sự điện ly, phản ứng trong dung dịch chất điện ly. 21 1.1. Một lít dung dịch CH3COOH 0,01 M cĩ chứa tổng số 6,28.10 ion và phân tử CH3COOH. Tính độ điện li của axit này. 1.2. Cĩ 8 ống nghiệm đánh số từ 1 – 8, mỗi ống nghiệm chứa một trong các dung dịch sau: NH4Cl 1M; BaCl2 0,2M; HCl 1M; H2SO4 0,1M; Na2CO3 0,1M; Na2SO4 1M; NaOH 1M; C6H5ONa 0,2M. Chỉ được dùng thêm quỳ tím, hãy nêu các bước tiến hành để nhận biết mỗi dung dịch trên. 1.3. Thêm NH3 vào dung dịch X1 là hỗn hợp gồm CH 3COOH 0,1M; HCOOH 0,2M; H2SO4 0,01M cho đến khi C 0,58M . Tính pH của dung dịch thu được. NH3 Cho pKa của HCOOH là 3,75; của CH3COOH là 4,76; của HSO4 là 2; của NH4 là 9,24. Câu 1 Nội dung Điểm 1  CH3COOH  H CH3COO Ban đầu: 0,01 Điện li: x x x Khi cân bằng 0,01 – x x x mol 6,28.1021 Theo đề : 0,01 – x + x + x = 1,043.10 2 → x = 0,043.10-2 mol 6,02.1023 0,5 0,043.10 2 Độ điện li : α = 4,3.10 2 4,3% 0,01 0,5 2 - pH gần đúng của các hĩa chất lần lượt như sau: NH4Cl BaCl2 HCl H2SO4 Na2CO3 Na2SO4 NaOH C6H5ONa 5,1 7,0 0,0 0,0 11,67 6,5 14 11,6 pKa của (NH4Cl = 9,24) ; (C6H5OH = 9,98) ; (HCO 3 = 10,33) Cách làm: Bước 1: Cho giấy quỳ tím vào các dung dịch sẽ chia thành 03 nhĩm:
3. Cân bằng: + −9,24 NH 4 NH3 + H K1 = 10 (1) + − −14 H2O H + OH K2 = 10 (2) − −4,67 NH3 + H2O NH4 + OH K3 = 10 (3) − − −9,24 CH3COO + H2O CH3COOH + OH K4 = 10 (4) − − −10,25 HCOO + H2O HCOOH + OH K5 = 10 (5) 2 − − −12 SO 4 + H2O HSO4 + OH K6 = 10 (6) So sánh (1) và (2) thấy (1) là chủ yếu. So sánh (3), (4), (5), (6) thấy (3) là chủ yếu. Vậy cân bằng (1) và (3) là chủ yếu hay cĩ thể coi dung dịch là một hệ đệm gồm + NH4 0,32M và NH3 0,26M. C 0,26 → pH hệ đệm được tính như sau: pH = pK + lg. b = 9,24 + lg. = 9,15 a 0,5 Ca 0,32 Câu 2: ( 5,0 điểm) Nito, photpho, cacbon, silic và hợp chất 2.1. Vì sao trước khi hàn kim loại người ta thường cho muối amoniclorua lên trên bề mặt kim loại và nung nĩng? 2.2. Hãy viết phương trình phản ứng và nêu hiện tượng xảy ra khi: a. Sục CO2 từ từ đến dư vào dung dịch Kalialuminat. b. Sục NH3 từ từ đến dư vào dung dịch CuSO4. c. Cho ít vụn Cu vào dung dịch chứa đồng thời NaNO3 và H2SO4. d. Cho 2 giọt dung dịch AgNO3 vào 4 giọt dung dịch Na3PO4 trong ống nghiệm, cho tiếp dung dịch HNO3 lỗng vào đến dư. 2.3. Lấy 83,5 gam một hỗn hợp hai muối nitrat của 2 kim loại X2 và X3 cĩ hĩa trị II (X2 là kim loại kiềm thổ, X 3 là kim loại nhĩm d) được nung tới khi tạo thành những oxit, thể tích hỗn hợp khí o thu được gồm NO 2 và O2 là 26,88 lít (0 C và 1 atm). Sau khi cho hỗn hợp khí này qua dung dịch NaOH dư thì thể tích của hỗn hợp khí giảm 6 lần (Biết O 2 hấp thụ khơng đáng kể). Xác định 2 kim loại X2 và X3? Giả sử khối lượng mol phân tử X2 lớn hơn 24. Câu 2 Nội dung Điểm
4. 3 Đặt cơng thức trung bình 2 muối là M(NO3 )2 to 2 M(NO3 )2  2 MO + 4NO2 + O2; (1) 2NO2 + 2NaOH NaNO2 + NaNO3 + H2O (2) Số mol NO2 = x ; số mol O2 = y Ta cĩ: x + y =PV/RT= 1,2mol ; Sau p/ư (2) số mol giảm 6 lần: x + y = 6y x = 5y x = 1,0 mol y = 0,2 mol 0,5 Từ (1): x = 4y < 5y O2 oxi hĩa (X3)O thành (X3)2On to 2(X2)(NO3)2  2(X2)O + 4NO2 + O2 a a 2a 0,5a to 2(X3)(NO3)2  2(X3)O + 4NO2 + O2 b b 2b 0,5b 2(X3)O + (n – 2)/2O2 (X3)2On; ∆n(O2) = 0,05mol 0,5 b b(n – 2)/4 2a + 2b = 1 b(n – 2)/4 = 0,05 b = 0,2/(n – 2) Từ (1) suy ra: M + 62x2 = 83,5/0,5 = 167 g/mol M = 43 g/mol Vậy X2 là Canxi (Ca) 0,5
5. + Giải thích: 0,5 (hệ thơm) 0,5 Anion tạo ra từ (X4): cĩ điện tích âm (-) Anion tạo từ (X5) ra bền hơn do cĩ nhiều chỉ nhận –CC=O nên hệ anion tạo ra cơng thức cộng hưởng và điện tích (–) tạo khơng bền bằng anion tạo ra từ chất ra được giải tỏa và được bền hĩa nhờ hình (X5) nên tính axit (X4) của yếu hơn. thành hệ thơm. 2 (1): HOOC-COOH (2): HOOC-CH2-COOH (3): HOOC-[CH2]2-COOH 0,25 + Do ảnh hưởng của hiệu ứng –I của nhĩm –COOH này lên nhĩm –COOH kia mà cĩ sự khác nhau về pKa1 của 3 axit. Hai nhĩm –COOH càng xa nhau thì hiệu ứng –I càng giảm, 0,25 Ka1 giảm, pKa1 tăng. - + - + Cần so sánh khả năng phân li của ion HOOC-R-COO ra ion H . Với HOOC-CH2-COO do cĩ liên kết hiđro nội phân tử tạo vịng 6 cạnh bền nhất nên khĩ phân li nhất, pK a2 lớn nhất. + Tương tự với HOOC-COO- cũng cĩ liên kết hiđro nội phân tử, đĩng vịng 5 cạnh và - HOOC-[CH2]2-COO đĩng vịng 7 cạnh. Vịng 7 cạnh bền hơn vịng 5 cạnh nên pK a2 của (3) lớn hơn pKa2 của (1). O O 0,5 O O O O O O O O H O O H H
6. Câu 4: (4,0 điểm) Dẫn xuất của hidrocacbon 4.1. Chia 45,3 gam hỗn hợp X 9 gồm CH3OH, CnH2n+1OH và CnH2n-1OH thành 3 phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng hết với một lượng dư CH 3COOH, xúc tác H2SO4 đậm đặc, đun nĩng thì thu được 25,6 gam hỗn hợp 3 este. Đốt cháy hết phần 2 thì thu được 0,775 mol CO 2. Phần 3 cho tác dụng với nước Br2 dư, phản ứng hồn tồn thì thấy cĩ 20 gam Br2 tham gia phản ứng. Xác định cơng thức phân tử và tính số mol mỗi ancol trong 45,3 gam hỗn hợp X9. 4.2. Chia 14,2 gam hỗn hợp X10 gồm hai anđehit đơn chức thành hai phần bằng nhau. Đốt cháy hồn tồn phần 1 thu được 15,4 gam CO2 và 4,5 gam H2O. Cho phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 43,2 gam bạc. Xác định cơng thức cấu tạo của hai anđehit trên. 4.3. Cho m gam hỗn hợp X 11 gồm axit propionic, axit oxalic, axit malonic, axit benzoic tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH thu được a gam muối. Cũng cho m gam hỗn hợp X 11 nĩi trên tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 vừa đủ thu được b gam muối. Tìm biểu thức liên hệ giữa m, a và b? Câu 4 Nội dung Điểm 1 Gọi cơng thức chung 3 ancol là R OH 0 H2SO4 đặc, t R OH + CH3COOH  CH3COO R + H2O (1) 25,6 ― 15,1 n( R OH) (trong mỗi phần) = 59 ― 17 = 0,25 표푙 0,25 Phản ứng với Br2: CnH2n-1OH + Br2 CnH2n-1(OH)Br2 (2) 0,125 mol  0,125 mol Gọi x, y lần lượt là số mol của CH3OH và CnH2n+1OH trong mỗi phần CH3OH + 1/2O2 CO2 + 2H2O (3) x x 3n CnH2n+1OH + O2 nCO2 + (n+1)H2O (4) 2 y ny 3n 1 CnH2n-1OH + O2 n CO2 + nH2O (5) 2 0,25 0,125 0,125n Theo(3,4,5) và bài ra ta cĩ hệ: + = 0,125 0,65 ― 0,125푛 → = + 푛 + 0,125푛 = 0,775 푛 ― 1 0,5 Do: 0<y<0,125, nguyên 3,1<n<5,2. Suy ra: n= 4 hay 5. 0,5 TH 1: Khi n=4 CH3OH: 0,225mol, C4H9OH: 0,15 mol, C4H7OH: 0,375mol
7. nX11 =( b-m):19 (2) 0,25 Từ (1) và (2) ta cĩ 3m= 22b -19a 0,5 Câu 5: (3,0 điểm) Bài tập tổng hợp 5.1. Xác định tính lập thể (đồng phân cis-trans nếu cĩ) của sản phẩm trong các chuyển hố sau đây (biết các sản phẩm trong chuyển hố đều là sản phẩm chính). KOH/ancol Br2 /CCl4 KNH2 Na(Hg)/NH3 2-Bromobutan  X12  X13  X14  X15. 5.2. Xác định các chất X16, X17, X18, X19, dung dịch X20 và hồn thành các phương trình phản ứng theo sơ đồ sau: + CuO, t0 + dd FeCl3 + (O2 + H2O) X16 X18 dd ? (2) (3) X20 (4) + (NaNO3+ ddNaOH) Al 0 0 + CO , p, t0 (1) + CuO, t + X16, xt, t 2 ? (Nhơm X19 X17 X17 ) (5) (6) (7) Câu Nội dung Điểm 5 1 X12: cis + trans-But-2-en 0,25 X13: 2,3-Đibromobutan. 0,25 X14: But-2-in 0,25 X15: trans-But-2-en 0,25 2 *Mỗi 2Al + 6H2O + 2NaOH 2Na[Al(OH)4] + H2  ptpu 8Al + 3NaNO + 5NaOH + 18H O 8Na[Al(OH) ] + 3NH  3 2 4 3 đúng 10 Al + 3NaNO3 + 7NaOH + 24H2O 10Na[Al(OH4)] + 3H2 + 3NH3 (1) 0,25 (X16) (X17) Riêng pt H + CuO Cu + H O (2) 2 2 (1) 0,5 (X16) (X18) Cu + 2FeCl3 2FeCl 2 + CuCl2 (3) (X18) (X20) 2FeCl2 + O2 + H2O 2Fe(OH)Cl2 (4) (X20) 2NH3 + 3CuO N2  + 3Cu + 3H2O (5) (X17) (X19)