Đề thi Olympic Hóa học Lớp 11 - Lần 3 (Có đáp án)

KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỚNG 30/4 LẦN THỨ XIII TẠI THÀNH PHỚ HUẾ ĐỀ THI MƠN HĨA 11 Thời gian làm bài 180 phút ĐỀ THI CHÍNH THỨC Chú ý: Mỡi câu hỏi thí sinh làm trên 01 tờ giấy riêng biệt Câu I (4 đ) I.1(1,5đ) Đối với phản ứng : A B Các hằng số tốc độ k1 = 300 giây -1 ; k2 = 100 giây -1 . Ở thời điểm t = 0 chỉ cĩ chất A và khơng cĩ chất B . Hỏi trong bao lâu thì một nửa lượng ban đầu chất A biến thành chất B? I.2(1,5đ) Cho 2 cặp oxi hoá khử : Cu2+/ Cu+ I2/ 2I- Viết các phương trình phản ứng oxi hoá khử và phương trình Nernst tương ứng. Ở điều kiện chuẩn có thể xảy ra sự oxi hoá I- bằng ion Cu2+ ? Khi đổ dung dịch KI vào dung dịch Cu2+ thấy có phản ứng Cu2+ + 2I- CuI + I2 Hãy xác định hằng số cân bằng của phản ứng trên . Biết tích số tan T của CuI là 10-12 I.3(1đ) So sánh và giải thích ngắn gọn độ phân cực (momen lưỡng cực) của các chất sau: NF3, BF3. Câu II (4đ) II.1(1,5đ) Viết phương trình phản ứng và xác định thành phần giới hạn của hỗn hợp khi trộn H2SO4 C1M với Na3PO4 C2M trong trường hợp sau: 2C1 > C2 > C1 II.2(0,5đ) Tính pH của dung dịch H3PO4 0,1M II.3(1đ) Cần cho vào 100ml dung dịch H3PO4 0,1M bao nhiêu gam NaOH để thu được dung dịch cĩ pH= 4,72. Cho: H2SO4 : pKa2 = 2 ; H3PO4 : pKa1 = 2,23 , pKa2 = 7,21 , pKa3 = 12,32 II.4(1đ)Cho biết chiều hướng của phản ứng oxi hĩa - khử: 2FeF3 + 2I- 2Fe2+ + I2 + 6F- Biết : EoFe3+/Fe2+ = 0,77V EoI2/2I- = 0,54V Quá trình : Fe+3 + 3F- D FeF3 b = 1012,06 (Bỏ qua quá trình tạo phức hiđroxo của Fe3+, Fe2+) Câu III (4đ) III.1(2đ) Khi hịa tan SO2 vào nước cĩ các cân bằng sau : SO2 + H2O D H2SO3 (1) H2SO3 D H+ + HSO3- (2) HSO3- D H+ + SO32- (3) Hãy cho biết nồng độ cân bằng của SO2 thay đổi thế nào ở mỗi trường hợp sau (cĩ giải thích). 1.1 Đun nĩng dung dịch 1.2 Thêm dung dịch HCl 1.3 Thêm dung dịch NaOH 1.4 Thêm dung dịch KMnO4 III.2(2đ) Cho m1 gam hỗn hợp gồm Mg, Al vào m2 gam dung dịch HNO3 24%. Sau khi các kim loại tan hết cĩ 8,96 lít (ở đktc) hỗn hợp khí X gồm NO, N2O, N2 bay ra (ở đktc) và dung dịch A. Thêm một lượng vừa đủ O2 vào X, sau phản ứng thu được hỗn hợp khí Y. Dẫn Y từ từ qua dung dịch NaOH dư cĩ 4,48 lít hỗn hợp khí Z đi ra (ở đktc). Tỷ khối của Z đối với H2 bằng 20. Nếu cho dung dịch NaOH vào A để được lượng kết tủa lớn nhất thu được 62,2 gam kết tủa. Tính m1, m2. Biết lượng HNO3 lấy dư 20% so với lượng cần thiết. Cho Mg = 24; Al = 27; N = 14; Na = 23; O =16; H = 1. Câu IV (4đ) IV.1(1,5đ) Hợp chất hữu cơ X có cấu tạo không vòng, có công thức phân tử C4H7Cl và có cấu hình E. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH trong điều kiện đun nóng thu được hỗn hợp sản phẩm bền có cùng công thức C4H8O . Xác định cấu trúc có thể cĩ của X. IV.2 (1đ) Cho buten – 2 vào dd gồm HBr , C2H5OH hoà tan trong nước thu được các chất hữu cơ gì ? Trình bày cơ chế phản ứng tạo thành các chất trên . IV.3(1,5đ) Phân tích 1 terpen A cĩ trong tinh dầu chanh thu được kết quả sau: C chiếm 88,235% về khối lượng, khối lượng phân tử của A là 136 (đvC) A cĩ khả năng làm mất màu dd Br2 , tác dụng với Br2 theo tỉ lệ mol 1:2, khơng tác dụng với AgNO3/NH3. Ozon phân hồn tồn A tạo ra 2 sản phẩm hữu cơ : anđehitfomic và 3-axetyl-6-on heptanal. Xác định cơng thức cấu tạo của A. Xác định số đồng phân lập thể (nếu cĩ). Cho C = 12; H = 1. Câu V (4đ) V.1(2đ) Từ các chất ban đầu cĩ số nguyên tử cacbon ≤ 3, viết các phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện nếu cĩ) điều chế: Axit xiclobutancacboxylic và Xiclopentanon . V.2(2đ) Từ dẫn xuất halogen cĩ thể điều chế được axit cacboxylic theo sơ đồ sau : RX RMgX R-COOMgX R-COOH Dựa theo sơ đồ trên từ metan hãy viết phương trình phản ứng điều chế:Axit metyl malonic ...............................Hết................................ ĐÁP ÁN Câu 1(4 đ) : I.1. A B t = 0 a 0 t Áp dụng cơng thức đã cho : Ở đây nồng độ lúc cân bằng xe được xác định thơng qua hằng số cân bằng K : Sau khi biến đổi ta được : và Cuối cùng Vì Nên Vì K = k1 / k2 Nên I.2 2.1. Xét 2 cặp oxi hoá khử : Cu2+ + e Cu+ I2 + 2e 2I- : Không thể có phản ứng giữa Cu2+ và I- được. Giả sử đổ dung dịch KI vào dung dịch chứa Cu2+ và một ít Cu+. Vì CuI rất ít tan nên [Cu+] rất nhỏ, do đó E1 có thể lớn hơn E2. Như vậy ta có : Cu2+ + e Cu+ I- + Cu+ CuI I2 + e I- Phản ứng oxi hoá khử tổng quát là : Cu2+ + 2I- CuI + I2 (1) Lúc cân bằng ta có: = 0,62 – 0,15 Như vậy với K rất lớn, phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn. I.3. 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,5đ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 Câu 2 (4 đ): II.1 2C1 > C2 > C1 H+ + PO43- D HPO42- C1 C2 / C2 – C1 C1 0,25đ + D + K1 = 1010,32 C1 C2 – C1 C1 2C1 – C2 / C2 – C1 C2 0,25đ + D + K2 = 105,26 2C1 – C2 C2 C2 - C1 / 2(C2 – C1) C1 2C1 – C2 0,5đ Vậy TPGH : : 2(C2 – C1) ; : 2C1 – C2 ; : C1 ; Na+ : 3C1 0,5đ II.2. H3PO4 H+ + H2PO4- (1) K1 = 10-2,23 H2PO4- H+ + HPO42- (2) K2 = 10-7,21 HPO42- H+ + PO43- (3) K3 = 10-12,32 H2O H+ + OH- (4) Kw K3 << K2 << K1 Þ chủ yếu xảy ra cân bằng (1) H3PO4 H+ + H2PO4- K1 = 10-2,23 C(M) 0,1 [ ](M) 0,1 – x x x = 10-2,23 Þ x2 + 10-2,23 x – 10-3,23 = 0 x = 0,0215 (M) pH = 1,66 0,5đ II.3. NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O NaOH + NaH2PO4 = Na2HPO4 + H2O NaOH + Na2HPO4 = Na3PO4 + H2O Trung hịa nấc 1: pH1 = = = 4,72 0,5đ trong dung dịch thu được cĩ pH = 4,72 chỉ chứa NaH2PO4. nH3PO4 = 0,1 x 0,1 = 0,01 (mol) nNaOH = 0,01 (mol) mNaOH = 0,01 x 40 = 0,4(g) 0,5đ II.4. Ta cĩ các quá trình : FeF3 D Fe3+ + 3F- b-1 = 10-12,06 Fe3+ +1e D Fe3+ K1 = 10E1/ 0,059 FeF3 +1e D Fe2+ + 3F- (1) K2 = 10-12,06 + 0,77/ 0,059 = 10 0,99 0,25đ Mặt khác : I2 + 2e D 2I- (2) K3 = 10 (0,54/ 0,059)2 = 1018,3051 0,25đ Tổ hợp (1) và (2): 2FeF3 + 2I- D 2Fe2+ + I2 + 6F- Với K = K22.K3-1 = 10-17,325 0,25đ * Kết luận : K quá bé nên phản ứng khơng thể xảy ra theo chiều thuận, mà chỉ xảy ra theo chiều nghịch. 0,25đ . Câu 3( 4 đ) III.1. SO2 + H2O D H2SO3 (1) H2SO3 D H+ + HSO3- (2) HSO3- D H+ + SO32- (3) 1.1. Khi đun nĩng khí SO2 thốt ra nên nồng độ SO2 tan giảm 0,25 1.2. Thêm dung dịch HCl : Kết hợp cân bằng (1) và (2) cho thấy nồng độ cân bằng SO2 tăng 0,25 1.3. Thêm dung dịch NaOH cĩ phản ứng NaOH + SO2 NaHSO3 Hay 2NaOH + SO2 Na 2SO3 + H2O 0,25 Vậy nồng độ cân bằng SO2 giảm 0,5 1.4. Thêm dung dịch KMnO4 : cĩ phản ứng oxi hĩa khử sau : 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 Nên nồng độ cân bằng SO2 giảm 0,25 0,5 III.2. Số mol của hỗn hợp X: nX = 8,96/22,4 = 0,4 mol Khi cho O2 vào hỗn hợp X cĩ : 2NO + O2 = 2NO2 Þ nX = ny 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O → nz=nNO +nN= 44,8/22,4 = 0,2 mol → nNO = 0,2 MZ= 2.20 = 40 = → nNO = 0,15 mol ; nN= 0,05 mol 0,5đ Khi kim loại phản ứng ta cĩ quá trình nhường e: Mg –2e = Mg2 x mol ne (mất) = (2x + 3y) mol 0,25đ Al – 3e = Al3+ y mol Khi HNO3 phản ứng ta cĩ quá trình nhận e : N+5 + 3e =N+2(NO) 0,2 mol 0,2 mol 2N+5+ 8e = 2 N+ (N2O) ne(nhận) = 0,2.3+0,15.8+0,05.10 = 2,3 mol 0,25đ 0,3 0,15mol 2N+5 +10e = N2 0,1 0,05 mol Mg2+ + 2OH- =Mg(OH)2↓ x mol Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓ y mol Ta cĩ hệ PT : 2x +3y = 2,3 58x + 78y = 62,2 0,25đ → x = 0,4mol ; y = 0,5mol → m1 = 23,1 g 0,25đ Và số mol HNO3 tham gia phản ứng là: n HNO= nNtạo khí+ nNtạo muối = 0,6 + 2,3 = 2,9 mol (nNtạo muối = ne trao đổi ) Vậy: m2 = g 0,5đ Câu 4: IV.1. Ứng với cấu hình E thì C4H7Cl có 3 cấu trúc C = C CH3 CH3 C2H5 H CH3 H C = C C = C 1,5đ H Cl H Cl H CH2Cl (1) (2) (3) X + dung dịch NaOH , t0c thu được hởn hợp sản phẩm bền Vậy cấu trúc của X là : H3C H C = C H CH2Cl IV.2. CH3CH = CHCH3 + H+ 0,25đ Br- CH3CH2CHBrCH3 0,25đ 0,25đ C2H5OH H 0,25đ IV.3. Xác định cơng thức cấu tạo của A. Xác định số đồng phân lập thể (nếu cĩ) Đặt A: CxHy x : y = (88,235:12) : 11,765 = 10 : 16 Þ CT thực nghiệm (C10H16)n MA = 136 Þ CTPT A : C10H16 (số lk p + số vịng = 3) 0,5đ A tác dụng Br2 theo tỉ lệ mol 1:2 Þ A cĩ 2 liên kết p và 1 vịng A khơng tác dụng với AgNO3/NH3 Þ A khơng cĩ nối ba đầu mạch Ozon phân hồn tồn A tạo ra 2 sản phẩm hữu cơ : anđehitfomic và 3-axetyl-6-on heptanal Þ CTCT A: 0,5đ A cĩ 1 C* nên số đồng phân lập thể là 2 0,5đ Câu 5 : Br(CH2)3Br C2H5O- COOC2H5 C CH2 CH2 CH2 COOC2H5 + CH2(COOH)2 CH2(COOC2H5)2 C2H5OH V.1. + BrCH2CH2Br Br(CH2)4Br NC(CH2)4CN HOOC(CH2)4COOH Zn KCN H2O CH CH2 CH2 CH2 H3O+ - CO2 COOH Ca(OH)2 COO COO Ca to O 0,5 0,5 0,5 0,5 Thí sinh có thể điều chế theo cách khác , vẫn cho điểm tới đa V.2. 2CH4 C2H2 + 3H2 0,25 C2H2 + 2 HCl CH3-CHCl2 0,25 CH3-CHCl2 + 2Mg CH3-CH(MgCl)2 0,5 CH3-CH(MgCl)2 + 2CO2 CH3-CH(COOMgCl)2 0,5 CH3-CH(COOMgCl)2 + 2HCl CH3-CH(COOH)2 + 2MgCl2 0,5