Đề thi chọn học sinh giỏi lớp 12 THPT môn Hóa học - Năm học 2014-2015 - Sở GD&ĐT Ninh Bình (Đề 1) (Có đáp án)

SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
 ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT 
 Kỳ thi thứ nhất - Năm học 2014 – 2015
 MÔN: HÓA HỌC
 Ngày thi 7/10/2014
 (Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)
 Đề thi gồm 10 câu, trong 02 trang.
Câu 1 (2 điểm):	
 Cho 9,44 gam hỗn hợp X gồm NaCl, NaBr và NaI tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu được 1,288 lít (đktc) hỗn hợp Y gồm 3 khí. Dẫn hỗn hợp Y vào nước dư, thu được một chất rắn màu vàng nhạt và một dung dịch còn lại chỉ chứa một chất tan. Hãy tính khối lượng các chất trong hỗn hợp X. Biết mỗi chất trong X tác dụng với H2SO4 theo một phản ứng duy nhất, Br2 sinh ra ở trạng thái lỏng, I2 sinh ra ở trạng thái rắn. 
Câu 2 (2 điểm):	
Hãy viết PTPƯ hóa học xảy ra ở mỗi trường hợp sau đây:
a. Điều chế HNO3 từ NaNO3 theo phương pháp sunfat.
b. Cho khí Cl2 lội chậm qua dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường.
c. Đốt cháy hoàn toàn FeS2 bằng oxi không khí để điều chế SO2.
d. Fe2O3 bị hòa tan trong dung dịch H2SO4 loãng.
Câu 3 (2 điểm): 	
1. Xác định nhiệt đối với phản ứng CaCO3 D CaO + CO2. Biết rằng áp suất phân li ở 8000C bằng 201,8 mmHg và ở 9000C bằng 992 mmHg. Xác định nhiệt độ bắt đầu xảy ra phản ứng nhiệt phân CaCO3 trong không khí. Biết hàm lượng CO2 trong khí quyển là 0,02% theo thể tích.
2. Ở 250C có cân bằng: cis-đimetylxiclopropan D trans- đimetylxiclopropan
Thời điểm ban đầu chỉ có đồng phân cis. Hằng số tốc độ phản ứng thuận là 2,55.10-3 s-1; hằng số tốc độ phản ứng nghịch là 1,02.10-3 s-1.
a. Tính hiệu suất chuyển hóa của đồng phân cis thành trans ở 250C khi hệ đạt cân bằng.
b. Tính thời gian để một nửa lượng đồng phân cis-chuyển thành đồng phân trans.
Câu 4 (2 điểm): 	
1. Ở 25oC brom có thể oxi hoá I- thành IO3- được không nếu pH của hệ phản ứng bằng 1, nồng độ Br2, Br-, I-, IO3- lần lượt là: 0,0001M; 0,001M; 0,01M; 0,001M. 
 Biết , , 
2. Có 5 dung dịch loãng được đánh số thứ tự ngẫu nhiên từ 1 đến 5, mỗi dung dịch chứa một trong các chất tan sau: natri sunfat, canxi axetat, nhôm sunfat, natri hidroxit, bari clorua.
- Nhỏ vài giọt dung dịch 4 vào dung dịch 3, có kết tủa trắng.
- Nhỏ vài giọt dung dịch 2 vào dung dịch 1, có kết tủa keo, tiếp tục nhỏ thêm kết tủa tan.
- Nhỏ vài giọt dung dịch 4 vào dung dịch 5, ban đầu chưa có kết tủa, nếu cho thêm tiếp một lượng dung dịch 4 nữa thì có lượng nhỏ kết tủa xuất hiện.
 	Hãy xác định ký hiệu từ 1 đến 5 ứng với các dung dịch nào? Giải thích, viết PTPƯ.
Câu 5 (2 điểm): 
 	Trong công nghiệp, amoniac được tổng hợp như sau: N2(k) + 3H2(k)D 2NH3(k) 
Cho các số liệu nhiệt động: 
Chất
N2
H2
NH3
(kJ.mol-1)
0
0
- 46,19
( J.mol-1.K-1 )
191,49
130,59
192,51
1. Nêu và giải thích tác động của nhiệt độ đến hiệu suất tổng hợp NH3.
2. Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng trên ở 450OC. Coi DH, DS của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ.
3. Ở 450OC, nếu xuất phát từ hỗn hợp N2, H2 với tỉ lệ mol tương ứng là 1:3; áp suất của hệ P lúc cân bằng là 30 atm thì hiệu suất của phản ứng bằng bao nhiêu?
4. Trên thực tế, để đạt áp suất cao cần những thiết bị nén khí cồng kềnh, chi phí lớn, tốn nhiên liệu vận hành. Biện pháp kỹ thuật nào đã được sử dụng để 98% N2 và H2 (tỷ lệ mol 1:3) chuyển hóa thành NH3 mà không phải dùng thiết bị nén công suất lớn?
Câu 6 (2 điểm): 
 	Xét các phân tử COF2 và COCl2.
1. Giải thích vì sao nhiệt hình thành của COF2 âm hơn của COCl2.
2. So sánh góc liên kết Cl-C-Cl và F-C-F trong các phân tử trên.
3. Quá trình bảo quản clorofom CHCl3 dễ sinh ra COCl2 là chất rất độc (1), để tránh COCl2 phát tán ra môi trường, người ta thêm vào bình CHCl3 một lượng nhỏ C2H5OH (2). Hãy viết các PTPƯ minh họa các mô tả (1) và (2). 
4. Viết cơ chế phản ứng tạo ra C6H5COCl từ benzen và COCl2.
Câu 7 (2 điểm):	
 	Chia 17 gam hỗn hợp gồm hai anđehit đơn chức (trong đó có một andehit mạch cacbon phân nhánh) thành hai phần bằng nhau.
- Phần 1: Cho tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 43,2 gam Ag.
- Phần 2: Đốt cháy hoàn toàn thu được 10,08 lít khí CO2 (đktc) và 6,3 gam H2O.
 	Xác định CTPT, viết CTCT và gọi tên hai anđehit trên.
Câu 8 (2 điểm): Cho hai hợp chất hữu cơ A, B có công thức như sau:
1. Gọi tên A, B theo danh pháp IUPAC (không cần ghi danh pháp cấu hình).
2. Điền ký hiệu *, R, S, Z, E, s-cis, s-trans vào công thức của A, B.
3. So sánh tính axit của A và B. Giải thích ngắn gọn.
4. Trong cơ thể người có chất A được tạo thành từ axit (5Z, 8Z, 11Z, 14Z) icosatetraenoic. 
Viết công thức cấu trúc của axit này lúc tham gia phản ứng tạo thành A.
Câu 9 (2 điểm): 	
 	Hai chất hữu cơ X và Y đều có CTPT là C5H6O4. X, Y đều tác dụng với NaHCO3 theo tỷ lệ mol 1:2 giải phóng khí CO2. X có nhiệt độ sôi thấp hơn Y. Khi hiđro hóa hỗn hợp X, Y bằng H2 (Ni/to) được sản phẩm gồm hai chất là đồng phân đối quang của nhau. 
1. Xác định CTCT, công thức cấu trúc của X, Y.
2. Chọn một trong hai chất X hoặc Y cho phản ứng với dung dịch Br2/CCl4. Viết cơ chế phản ứng, viết công thức phối cảnh, công thức Fisơ của sản phẩm tạo thành.
Câu 10 (2 điểm):	
1. Viết sơ đồ phản ứng điều chế các chất sau từ benzen, các hợp chất hữu cơ có không quá 3 nguyên tử C và các chất vô cơ cần thiết. 
a) 	b) 
2. Xác định các chất A, B, C, D trong chuỗi phản ứng điều chế N-metyl-4-phenyl piperiđin:
CH3NH2 A B (C8H15NO3) C D
 N-metyl-4-phenylpiperiđin.
--------------------------HẾT--------------------------
Họ và tên thí sinh :....................................................... Số báo danh .........................................................
Họ và tên, chữ ký: 	Giám thị 1:..............................................................................................................
 	Giám thị 2:..............................................................................................................
SỞ GD&ĐT NINH BÌNH
HDC ĐỀ THI CHỌN HSG LỚP 12 THPT
Kỳ thi thứ nhất - Năm học 2014 – 2015
MÔN: HÓA HỌC
Ngày thi 7/10/2014
 (hướng dẫn chấm gồm5trang)
Câu
Đáp án
Điểm
1
(2 điểm)
2NaCl + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HCl	
2NaBr + 2H2SO4 ® Na2SO4 + SO2 + Br2 + 2H2O
8NaI + 5H2SO4 ® 4Na2SO4 + H2S + 4I2 + 4H2O
Vậy hỗn hợp khí Y gồm: HCl, SO2, H2S
SO2 + 2H2S ® 3S + 2H2O 
Chất tan duy nhất là HCl. Gọi số mol của SO2 là x
® * mNaCl = 9,44 – 103.2x - 150.16x
 * nNaCl = nHCl = 0,0575 – 3x
Từ các phương trình trên ® x = 0,0025 mol
® nNaCl = 0,05 mol ® mNaCl = 58,5.0,05 = 2,925 gam
mNaBr = 0,005 . 103 = 0,515 gam mNaI = 0,04 . 150 = 6 gam.
0,5
0,5
0,5
0,5
2
(2 điểm)
2 điểm.
a) NaNO3 + H2SO4 ® Na2SO4 + HNO3.
b) Cl2 + 2NaOH ® NaClO + NaCl + H2O
c) 4FeS + 11O2 ® Fe2O3 + 8SO2
d) Fe2O3 + 3H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + 3H2O
2,0
3
(2 điểm)
1. (1 điểm.)
Áp suất cân bằng chính là Kp của phản ứng CaCO3 D CaO + CO2.
→ DH = -166,64 kJ/mol.
Tại nhiệt độ bắt đầu xảy ra nhiệt phân 
→ K = = 0,02%.760 = 0,152 (mmHg).→ T = 774,7 K (hay 501,7OC).
1,0
1,0
2. (1 điểm.)
a) Hằng số cân bằng của phản ứng ở 250C là 
Gọi a là nồng độ của đồng phân cis – tại thời điểm ban đầu
	cis – đimetylxiclopropan D trans – đimetylxiclopropan
 Cbđ a 0
 [ ] a – x x
Khi đó ta có, . 
Vậy hiệu suất chuyển hóa đạt 
0,5
0,5
b) Từ đơn vị của hằng số tốc độ phản ứng thuận và nghịch, ta thấy, đây là phản ứng thuận nghịch bậc 1
Phương trình động học của phản ứng thuận nghịch bậc 1 là 
0,5
Với xe là nồng độ của đồng phân trans – tại thời điểm cân bằng. 
Theo kết quả trên, xe = 5a/7
Thay giá trị của xe, x = a/2, kt, kn vào biểu thức tốc độ, ta được t = 337,25(s)
0,5
4
(2 điểm)
2+ 12 + 10e ® I2 + 6H2O (1)
 I2 + 2e ® 2I- (2)
Cộng hai phương trình được: 2+ 12 + 12e à 2I- + 6H2O 
= 1,08 (V).
.
.
E3 < EBr2/2Br ® Br2 có khả năng oxi hoá I- thành .
0,5
0,5
2. 1 điểm.
Có thể lập bảng để xét
+ Theo gt: Lọ 2 là NaOH; lọ 1 là Al2(SO4)3
Vì ban đầu: 6NaOH + Al2(SO4)3 ® 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
Sau đó thêm NaOH thì tan : NaOH + Al(OH)3 ® NaAlO2 + 2H2O
+ Lọ 4 là Na2SO4; lọ 3 là BaCl2 và lọ 5 là (CH3COO)2Ca vì:
Na2SO4 + BaCl2 ® BaSO4 + 2NaCl
Na2SO4 + (CH3COO)2Ca ® CaSO4 + 2CH3COONa
0,5
0,5
5
(2 điểm)
1. 	
Vì nên phản ứng tổng hợp NH3 là phản ứng tỏa nhiệt.
® Hạ thấp nhiệt độ tới mức thích hợp vì phản ứng toả nhiệt.
0,5
2. = - R.T.lnKp
® K = 2,085.10-4
0,5
3. Theo ptpư, 
Giả sử ban đầu có 1 mol N2, 3 mol H2, có a mol N2 đã tham gia phản ứng
	N2(k) + 3H2(k) D 2NH3(k) 
	Bđ 1 3
	Cb 1 – a 3 – 3a 2a
Số mol hỗn hợp lúc cân bằng là 4 – 2a
	(1)
 Thay P = 30 atm vào phương trình (1), giải phương trình ta được a = 0,2
Vậy, hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 là 20%
0,5
4. Thiết bị được sử dụng là máy bơm tuần hoàn chuyển N2 và H2 chưa phản ứng trở lại tháp tổng hợp. Do đó, cân bằng được thực hiện nhiều lần ® hiệu suất đạt gần 100%.
0,5
6
(2 điểm)
1. Nhiệt hình thành của COCl2 âm hơn COF2.
COX2 tạo thành theo phản ứng: CO + X2 ® COX2
® 
+ Nguyên tử F không có phân lớp d nên phân tử F2 chỉ có 1 liên kết đơn. Còn nguyên tử Cl có phân lớp d nên ngoài 1 liên kết đơn, giữa 2 nguyên tử Cl có một phần liên kết kiểu p ® d, do đó, (1)
+ So với nguyên tử F, nguyên tử Cl có bán kính lớn hơn, độ âm điện nhỏ hơn, do đó (2)
0,25
0,25
2. Góc liên kết XSX trong phân tử COX2
+ Phân tử COX2 có cấu tạo tam giác, nguyên tử C lai hóa sp2.
+ Nguyên tử Cl có bán kính lớn hơn đẩy nhau nhiều hơn.
+ Do bán kính F và C xấp xỉ nhau ® sự liên hợp cặp e của F lớn ® mật độ điện âm trên F nhỏ hơn của F
® góc liên kết Cl-C-Cl lớn hơn.
0,25
0,25
3. (1) 2CHCl3 + O2 ® 2COCl2 + 2HCl
 (2) COCl2 + 2C2H5OH ® C2H5-O-CO-O-C2H5. (hay (C2H5)2CO3)
0,5
4. Cơ chế phản ứng:
COCl2 + AlCl3 ® [COCl]+[AlCl4]-
COCl
[COCl]+ + C6H6 ® ® C6H5COCl + H+ 
0,5
	7
(2 điểm)
Khối lượng mỗi phần là: 8,5 gam
- Đốt cháy phần 2:
 mO = 8,5 – 0,45.12 – 2.0,35 = 2,4 gam ® nO = 0,15 mol.
Vì là anđehit đơn chức nên nanđehit = nO = 0,15 mol.
- Phần 1: Thực hiện phản ứng tráng bạc:
nAg = = 0,4 mol ® = > 2 
® Phải có anđehit fomic HCHO.
Công thức của anđehit còn lại là: R-CHO.
Gọi số mol (trong mỗi phần) của HCHO là x RCHO là y.	
 HCHO ® 4Ag 	RCHO ® 2Ag
 x	 4x	 y	 2y
 ® ® 
mRCHO = 8,5 – 0,05.30 = 7 ® MRCHO = = 70 g/mol.
® R = 41 ® RCHO là: CH2=C(CH3)-CHO
0,5
0,5
0,5
0,5
8
(2 điểm)
1. A: Axit 7-(3-hidroxi-2-(octen-1-yl)-5-oxoxiclopentyl)hept-5-enoic
 B: Axit 7-hidroxi-4-metyl-2-(hidroximetyl)octa-2,4-đienoic
0,5
2. Ký hiệu: 
0,5
3. Tính axit A < B vì B có hiệu ứng –I của nhóm –OH, của liên kết đôi C=C
0,5
4. axit (5Z, 8Z, 11Z, 14Z) icosatetraenoic 
0,5
9
(2 điểm)
1. 1 điểm.
- X và Y đều tác dụng với NaHCO3 tỷ lệ 1:2 giải phóng khí CO2. 
® X, Y là axit 2 chức.
- Khi hiđro hóa X, Y bằng H2 (Ni/to) được hỗn hợp 2 đối quang của nhau ® X, Y có cùng mạch cacbon và sản phẩm phải có mạch nhánh để có C*.
® X, Y là cặp đồng phân hình học HOOC-C(CH3)=CH-COOH
- X có nhiệt độ sôi thấp hơn Y nên trong Y có liên kết hiđro nội phân tử ® X là đồng phân cis còn Y là đồng phân trans.
0,25
0,25
0,25
0,25
2. 1 điểm.
Cơ chế phản ứng cộng electronphin (AE) và liên kết C = C:
Công thức phối cảnh: Công thức Fisơ:
0,5
0,5
10
(2 điểm)
1. 1 điểm.
b/ 
0,5
0,5
2. 1 điểm. 
 (A) (B) (C)
 (D)
1,0