Trang 1 (Đề thi gồm 04 trang)
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
LẦN THỨ IX, NĂM HỌC 2015 – 2016
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC 11
Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 23/4/2016
Câu 1 (2 điểm).
1. Một trong các phản ứng pha khí được nghiên cứu kỹ là: H2(k) + I2(k) € 2HI (k). Khảo sát hằng số tốc độ của phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau thu được kết quả sau:
T(K) k1(l/mol.s) k -1 (l/mol.s)
400 8,37.10-12 3,25.10-14
500 2,48.10-7 1,95 .10-9
600 2,38.10-4 2,97.10-6
700 3,22.10-2 5,61.10-4
800 1,27 2,85.10-2
a. Phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt ? Tính entanpi và entropi của phản ứng ở 400 K. Coi trong khoảng 400 - 500K H, S không phụ thuộc vào nhiệt độ.
b. Tính độ phân ly của HI ở 600K.
2. Cơ chế phản ứng tạo thành amoniac trong các đám mây vũ trụ được đề xuất như sau:
N+ + H2 NH+ + H k1
NH+ + H2 NH2+ + H k2
NH2+ + H2 NH3+ + H k3
NH3+ + H2 NH4+ + H k4
NH4+ + e– NH3 + H k5
NH4+ + e– NH2 + 2H k6
a. Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định hãy tìm các phương trình biểu diễn nồng độ của các cấu tử trung gian NH+, NH2+, NH3+ và NH4+ theo nồng độ các chất phản ứng [N+], [H2] và [e–]. Electron được coi như một chất phản ứng thông thường.
b. Chứng minh rằng biểu thức tốc độ phản ứng tạo thành NH3 có dạng như sau:
3
2
[dNH ]
= k [N ][H ]
dt a
với ka được biểu diễn theo các giá trị từ k1 đến k6.
Câu 2 (2 điểm).
1. Dung dịch A chứa H2C2O4 (0,05M); HCl (0,1M), NH3 (0,1M). Tính pH của dung dịch A Cho pKa: NH4+ (9,24); H2C2O4 (1,25; 4,27).
2. Các ion CN- có mặt trong một số loại nước thải công nghiệp. Có thể loại chất độc này bằng phản ứng sau ở 25oC: CN- + H2O2 ⇌ NCO- + H2O
a. Tính hằng số cân bằng của phản ứng.
b. Trong nước thải có nồng độ CN- là 10-3 M. Nếu dùng dung dịch H2O2 0,1M (thể tích không đổi) nồng độ CN- còn lại sau phản ứng là bao nhiêu? Rút ra kết luận.
Cho: Eo(H2O2/H2O) = 1,77V và Eo(NCO-/CN-) = - 0,14V; F = 96500C/mol; R = 8,314J.K-1.mol-1 ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2 Câu 3 (2 điểm).
1. + -
0 0
Ag /Ag= 0,779V; AgI/Ag,I = - 0,15V.
Cho: E E Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.
2. Ở 250C, cho dòng điện một chiều có cường độ 0,5 A đi qua bình điện phân chứa 2 điện cực platin nhúng trong 200 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,02 M; Co(NO3)2 1 M và HNO3 0,01 M.
a. Viết phương trình các nửa phản ứng có thể xảy ra tại catot và anot trong quá trình điện phân.
b. Khi 10% lượng ion kim loại đầu tiên bị điện phân, người ta ngắt mạch điện và nối đoản mạch hai cực của bình điện phân. Hãy viết các quá trình hóa học xảy ra.
c. Xác định khoảng thế của nguồn điện ngoài đặt vào catot để có thể điện phân hoàn toàn ion thứ nhất trên catot (coi quá trình điện phân là hoàn toàn khi nồng độ của ion bị điện phân còn lại 10-6 M).
Chấp nhận: Áp suất riêng phần của khí hiđro:
H 2
P 1 atm; khi tính toán không kể đến quá thế, nhiệt độ dung dịch không thay đổi trong suốt quá trình điện phân.
Cho: 2 2
2 2
0 0 0
Cu /Cu Co /Co O , H /H O
E = + 0,337 V; E = - 0,227 V; E = +1,229 V. Hằng số Faraday F = 96500 C.mol-1
Câu 4 (2 điểm).
1. Khi đun nóng magie kim loại với khí nitơ tạo thành hợp chất A màu xám nhạt. A phản ứng với nước sinh ra kết tủa B và khí C. Khí C phản ứng với ion hypoclorit thu được chất lỏng D không màu. Chất lỏng D phản ứng với axit sunfuric theo tỉ lệ mol 1:1 tạo ra hợp chất ion E. Dung dịch trong nước của E phản ứng với axit nitrơ, sau đó trung hòa dung dịch thu được với amoniac tạo thành muối F có công thức thực nghiệm là NH. Khí C phản ứng với natri kim loại đun nóng thu được chất rắn G và khí hydro. Chất G phản ứng với đinitơ oxit theo tỉ lệ mol 1:1 sinh ra chất rắn H và nước. Anion trong H và F là giống nhau. Xác định các chất từ A tới H, viết phương trình phản ứng đã xảy ra.
2. Chất rắn màu đỏ (A) khi được nung trong môi trường trơ (không có không khí) bay hơi sau đó ngưng tụ thành chất sáp màu vàng (B). (A) không phản ứng được với không khí ở nhiệt độ phòng nhưng (B) có thể tự bốc cháy tạo ra khói trắng là các hạt chất rắn (C). (C) tan trong nước tỏa nhiều nhiệt tạo dung dịch của axit 3 lần axit (D). (B) phản ứng với lượng thiếu khí clo tạo thành chất lỏng không màu dễ bốc khói (E), chất này dễ phản ứng tiếp với clo tạo chất rắn màu trắng (F). Khi hòa tan (F) vào nước thu được hỗn hợp gồm (D) và axit clohidric. Khi cho (E) vào nước, (E) tạo ra axit 2 lần axit (G) và axit clohidric.
a. Xác định công thức các chất từ (A) tới (G) và viết phản ứng xảy ra.
b. Cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của phân tử (E).
Câu 5 (2 điểm).
1. Phức chất (A) [PtCl2(NH3)2] được xác định là đồng phân trans-. Cho biết dạng hình học và viết công thức cấu tạo của (A)
Phức chất (A) phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu là X). Viết phương trình phản ứng
Phức chất (X) không phản ứng được với etylenđiamin (en) để tạo ra [PtCl2(NH3)2en]2+ . Hãy giải thích và vẽ (viết) cấu tạo của phức chất (X).
2
2.. Hãy giải thích sự hình thành liên kết trong các phức Co(NH3)63+ và CoF63- theo thuyết VB. Biết phức đầu là spin thấp và phức sau là spin cao..
Trang 3 Câu 6 (2 điểm).
1. Sắp xếp các hợp chất sau theo thứ tự tăng dần tính bazơ và giải thích
2. So sánh nhiệt độ sôi của các chất sau đây và giải thích.
b. So sánh có giải thích tính axit của các chất: CH2=CH-COOH (A); CH2=CH-CH2-COOH (B) cis-CH3-CH=CH-COOH (C); trans-CH3-CH=CH-COOH (D).
3. Liên kết đôi C=C tạo ra các cấu dạng khác nhau rất khó khăn do sự quay quanh trục liên kết C=C dẫn tới sự phá hủy liên kết nếu góc quay là 900. Giải thích sự tăng dần của chênh lệch giá trị năng lượng khi quay 900 quanh liên kết đôi của một số chất dưới đây:
Hợp chất Công thức cấu tạo Chênh lệch năng lượng (Kcal/mol)
Axit butenđioic HOOC-CH=CH-COOH 15,5
But-2-en CH3 CH= CH CH3 18,0
Etilen CH2=CH2 40
Stilben C6H5 CH= CH C6H5 42,8
Câu 7 (2 điểm).
1. Phản ứng của natri axetilua với 1,12-dibromdodecan thu được hợp chất A, công thức phân tử C14H25Br. Khi xử lí với natri amiđua, A bị chuyển thành B (C14H24). Ôzon phân B cho diaxit HO2C(CH2)12CO2H. Hidro hóa B trên xúc tác Lindlar cho chất C (C14H26), còn khi hidro hóa với xúc tác Pt cho chất D (C14H28). Khử B với Na/NH3 thu được E. Khi ozon phân cả C và E đều cho O=CH(CH2)12CHO. Viết sơ đồ phản ứng, xác định công thức của A đến E phù hợp với các dữ kiện trên.
2. Một số hidrocacbon C10H16 tham gia vào các chuyển hóa sau:
Xác định cấu trúc của C10H16 và các chất từ A đến D biết C và D là đồng phân của hidrocacbon ban đầu. Ozon phân C, rồi xử lý hỗn hợp sản phẩm với dung dịch kiềm H2O2 tạo một sản phẩm, nếu tiến hành tương tự với D tạo 2 sản phẩm.
3. Thành phần chính của dầu thông là α-pinen (2,6,6-trimetylbixiclo[3.1.1]hept-2-en). Cho α-pinen tác dụng với axit HCl được hợp chất A, sau đó cho A tác dụng với KOH/ancol thu được hợp chất camphen (B). Cấu trúc A, B được cho dưới đây. Viết cơ chế phản ứng chuyển hóa α-pinen thành A và A thành B.
Trang 4 Câu 8 (2 điểm).
1. Hợp chất A (C11H17NO3) không quang hoạt, không tan trong môi trường trung tính và kiềm nhưng dễ tan trong môi trường axit loãng. A có hai nguyên tử H linh động, A phản ứng với Ac2O tạo B (C13H19NO4) trung tính. A phản ứng với MeI dư sau đó thêm AgOH, sản phẩm thu được C có công thức là C14H25NO4. Đun nóng C thu được Me3N và D(C11H14O3) trung tính. D phản ứng với O3 thu được HCHO và E . Andehit thơm E phản ứng với HI tạo sản phẩm chứa 3 nhóm –OH mà chúng không tạo được liên kết hidro nội phân tử bền vững. Xác định CTCT các chất chưa biết.
2. Thủy phân hợp chất A (C13H18O2) trong môi trường axit HCl loãng cho hợp chất B (C11H14O). Khi B phản ứng với brom trong NaOH, sau đó axit hóa thì thu được axit C. Nếu đun nóng B với hỗn hợp hiđrazin và KOH trong glicol thì cho hiđrocacbon D. Mặt khác, B tác dụng với benzanđehit trong dung dịch NaOH loãng (có đun nóng) thì tạo thành E (C18H18O). Khi A, B, C, D bị oxi hóa mạnh thì đều cho axit phtalic. Hãy viết công thức cấu tạo của các hợp chất từ A đến E
Câu 9 (2 điểm). Trình bày cơ chế tạo sản phẩm của các phản ứng sau.
Biết:
Câu 10 (2 điểm).
1. Từ nhôm cacbua và các chất vô cơ cần thiết khác, lập sơ đồ tổng hợp xiclopentanon.
2. Từ benzen và hợp chất hữu cơ chứa 1C, tổng hợp chất dưới đây (coi các hợp chất vô cơ có đủ).
OH OH
Cl
Cl
ClCl Cl Cl
--- HẾT ---
(Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)
Họ và tên thí sinh: ... Số báo danh: ... ....
