Đề đề xuất học sinh giỏi Hóa 11 – THPT

ĐỀ ĐỀ XUẤT HSG HÓA 11 – THPT
Thời gian: 180 phút
Câu 1: 2,0 điểm
1.Trình bày 3 cách khác nhau để điều chế etylen glicol từ etilen.
2. Giải thích khi clo hóa metan có tác dụng ánh sáng, theo tỉ lệ mol 1:1 trong sản phẩm có butan.
3. Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ A1 cần dùng vừa đủ 15,4 lít không khí (đktc) thu được hỗn hợp B1 gồm CO2, H2O và N2. Dẫn hỗn hợp B1 vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 10 gam kết tủa, sau thí nghiệm khối lượng bình nước vôi tăng 7,55 gam và thấy thoát ra 12,88 lít khí (đktc). Biết trong không khí có chứa 20% oxi về thể tích, còn lại là N2 và phân tử khối của A1 nhỏ hơn 150 đvC. Xác định công thức phân tử A1.
Câu 2: 2,0 điểm
1. Nén hỗn hợp gồm 4 mol nitơ và 16 mol hiđro vào một bình kín có thể tích là 4 lít (chỉ chứa xúc tác với thể tích không đáng kể) đã được giữ ở nhiệt độ không đổi. Khi phản ứng trong bình đạt cân bằng, áp suất trong bình bằng 0,8 lần áp suất lúc đầu (lúc mới cho các khí vào chưa xảy ra phản ứng). Tính hằng số cân bằng của phản ứng.
	2.Hỗn hợp rắn X gồm KClO3, KCl, BaCl2 và Ba(ClO3)2. Nung nóng 103,95 gam X với cacbon vừa đủ, đến khi phản ứng hoàn toàn thoát ra 13,44 lít (đkc) khí duy nhất CO2, còn lại hỗn hợp rắn Y gồm KCl và BaCl2. Cho Y tác dụng vừa đủ 522 gam dung dịch K2SO4 10%, lọc bỏ kết tủa được dung dịch Z. Lượng KCl trong dung dịch Z gấp 9 lần lượng KCl trong hỗn hợp X.
	 a. Viết phương trình hóa học của các phản ứng.
 b. Tính phần trăm khối lượng của KClO3 trong hỗn hợp X.
Câu 3: 2,0 điểm
1. Viết phương trình ion thu gọn của các phản ứng xảy ra trongcác thí nhiệm sau:
a. Đun nóng dung dịch NaHCO3, để nguội rồi đem tác dụng lần lượt với dung dịch Ba(NO3)2, AlCl3. 
b. Fe2O3 tác dụng với dung dịch HI. 
c. Hòa tan một mẩu Fe3O4 bằng dung dịch H2SO4 loãng, dư, sau đó thêm vào lượng dư dung dịch NaNO3.
d. FeCl2 tác dụng với dung dịch KMnO4 /H2SO4 loãng 
e. Dẫn khí CO2 đến dư vào dung dịch Na2SiO3.
2. Để một mẩu canxi trong không khí ẩm thu được hỗn hợp chất rắn X, cho X vào cốc đựng nước thu được hỗn hợp khí Y và dung dịch Z. Cho biết các chất có trong các hỗn hợp X, Y và dung dịch Z. Viết phương trình hóa học xảy ra.
Câu 4: 2,0 điểm
 1. Nêu phương pháp hóa học có thể dùng để loại các chất độc sau:
	- SO2, NO2, HF trong khí thải công nghiệp
	- Lượng lớn khí clo trong phòng thí nghiệm.
 2. Hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M hóa trị 3. Chia 38,6 gam X thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 cho tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng dư thu được các sản phẩm khử chỉ có NO, N2O (hỗn hợp Y) với tổng thể tích 6,72 lít, tỉ khối của Y so với H2 là 17,8. Phần 2 cho vào dung dịch kiềm sau một thời gian thấy lượng H2 thoát ra vượt quá 6,72 lít. Biết các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.
a.Xác định tên kim loại M và % khối lượng của kim loại trong X.
b. Tính khối lượng HNO3 đã phản ứng. 
Câu 5: 2,0 điểm
1. Cho 30,3g dung dịch rượu etylic trong nước tác dụng với natri dư thu được 8,4 lit khí (đktc). Xác định độ rượu, biết rằng khối lượng riêng của rượu etylic tinh khiết là 0,8g/ml.
2. Có 3 hidrocacbon cùng ở thể khí, nặng hơn không khí không quá 2 lần, khi phân huỷ đều tạo ra cacbon, hidro và làm cho thể tích tăng gấp 3 lần so với thể tích ban đầu (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất).
Đốt cháy những thể tích bằng nhau của 3 hidrocacbon đó sinh ra các sản phẩm khí theo tỷ lệ thể tích 5 : 6 : 7 (ở cùng điều kiện 1000C và 740mmHg).
a/ Ba hidrocacbon đó có phải là đồng đẳng của nhau không? Tại sao?
b/ Xác định công thức phân tử và công thức cấu tạo của chúng, biết rằng một trong ba chất đó có thể điều chế trực tiếp từ rượu etylic, hai trong ba chất đó có thể làm mất màu nước brôm, cả ba chất đều là hidrocacbon mạch hở.
ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM
Câu
Hướng dẫn chấm
Điểm
1
1. Cách 1 : CH2=CH2 OHCH2-CH2OH .
Cách 2: CH2=CH2 ClCH2-CH2Cl OHCH2-CH2OH.
Cách 3 : CH2=CH2 CH2-CH2 OHCH2-CH2OH 
 O
0,75
2. CH4 + Cl2 CH3Cl + H2O.
Khơi mào: Cl2 ¾¾> 2Cl*
Phát triển mạch: Cl* + CH4 ¾¾> CH3* + HCl
 CH3* + Cl2 ¾¾> CH3Cl + Cl*
Tắt mạch: CH3* + Cl* ¾¾> CH3Cl.
 Cl* + Cl* ¾> Cl2
 CH3* + CH3* ¾¾> C2H6 ( sản phẩm phụ)
Tiếp tục.
 Cl* + C2H6 ¾¾> C2H5* + HCl
 C2H5* + Cl2 ¾¾> C2H5Cl + Cl*
Tắt mạch: C2H5* + Cl* ¾¾> C2H5Cl.
 Cl* + Cl* ¾> Cl2
 C2H5* + C2H5* ¾¾> C4H10
0,5
3. Ta có: nkk=0,6875 mol nO2=0,1375 mol và nN2=0,55 mol
Gọi công thức phân tử A1 là CxHyOzNt
Phản ứng: CxHyOzNt + (x+y/4 - z/2) xCO2 + y/2H2O + t/2N2 (1)
 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (2)
 0,1 0,1
mCO2+mH2O=7,55mH2O=3,15 gam nH2O=0,175 molnH=0,35 mol
nN2(sau)=0,575 mol nN2(1)=0,025 mol nN=0,05 mol
Theo ĐLBTNT oxi: nO(A) = 0,1.2 + 0,175.1 - 0,1375.2 = 0,1 mol
Tỉ lệ: x:y:z:t=0,1:0,35:0,1:0,05=2:7:2:1 
 CTPT là (C2H7O2N)n, do 77n<150 n=1
Vậy công thức phân tử là C2H7O2N
0,75
2
1. Gọi x là số mol N2 lúc phản ứng.
 N2(r) + 3H2(k) 2NH3(k)
Ban đầu: 4mol 16 mol
Phản ứng: xmol 3x mol 2x mol
Cân bằng: (4-x)mol (16-3x)mol 2x mol
Vì phản ứng xảy ra ở nhiệt độ không đổi và trong bình kín nên giữa áp suất và số mol ta có tỉ lệ:
với P1, P2 lần lượt là áp suất trước, sau phản ứng
 n1, n2 lần lượt là số mol trước, sau phản ứng
Tổng số mol các chất sau phản ứng là: 
(4-x) + (16-3x) + 2x = 16
x = 2 
Số mol và nồng độ mol/l các chất sau phản ứng là:
1,0
2. 
2KClO3 + 3C 2KCl + 3CO2
Ba(ClO3)2 + 3C BaCl2 + 3CO2
BaCl2 + K2SO4 BaSO4 + KCl
0,3 mol 0,3 mol 0,3 mol 0,3 mol
Khối lượng hỗn hợp Y là: 103,95+12.0,6-44.0,6 = 84,75 gam
Khối lượng KCl trong Y là: 84,75-0,3.208= 22,35 gam
Gọi x là số mol KClO3, y là số mol KCl trong hỗn hợp đầu. 
→
% khối lượng KClO3 có trong hỗn hợp X là: 23,57%
1,0
3
1.a. 2 HCO3- CO32- + H2O + CO2­
	 Ba2+ + CO32- BaCO3¯
	2 Al3+ + 3 CO32- + 3 H2O 2 Al(OH)3¯ + 3 CO2­
b. Fe3O4 + 6H+ +2I- →2Fe3+ + Fe2+ + 3H2O 
c. Fe3O4 + 8H+ 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O
 3Fe2+ + NO3- + 4H+3Fe+3 + NO+ 2H2O 
d. 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24 H2SO4 loãng →10 Cl2­+ 5Fe2(SO4)3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24 H2O
e. 2CO2 +2H2O + Na2SiO3 2NaHCO3 + H2SiO3
 1,0
2. * Mẫu Ca trong không khí ẩm:
Ca + 1/2O2CaO (1); Ca + O2 CaO2 (2)
3Ca + N2 Ca3N2 (3); Ca + 2HOH Ca(OH)2 + H2(4)
Ca + 1/2O2 + CO2 CaCO3 (5) 
=> X gồm: Ca; CaO; CaO2; Ca3N2; Ca(OH)2; CaCO3. 
* Cho X vào nước:
Ca + 2HOH Ca(OH)2 + H2 (6)
CaO + 2HOH Ca(OH)2 +H2O (7)
CaO2 + 2HOH Ca(OH)2 + H2O2 (8)
Ca3N2 + 6HOH 3Ca(OH)2 + 2NH3(9) 
=> Y gồm : H2; NH3.
 Z gồm: Ca(OH)2; H2O2.
1,0
4
1. Dùng nước vôi trong: dẫn khí thải có SO2, CO2, HF qua nước vôi trong, khí độc sẽ bị giữ lại:
Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O
2Ca(OH)2 + 4NO2 Ca(NO3)2 + Ca(NO2)2 + 2H2O
Ca(OH)2 + 2HF CaF2 + 2H2O
Dùng NH3: dạng khí hay lỏng, phun vào không khí có lẫn khí clo
3Cl2 + 2NH3 6HCl + N2 ; HCl + NH3 NH4Cl
0,25
0,25
2.a. Do HNO3 dư nên Fe sẽ tạo muối Fe3+=> Coi Fe và M có công thức chung 
=> nY = 0,3 mol. 
=> Khối lượng trung bình của Y: 35,6 g/mol.
Hỗn hợp Y là 0,3 mol; a là số mol của NO => 30a + (0,3-a)44 = 35,6 => a= 0,18 mol.
=> Tỉ lệ mol NO/N2O = 3/2.
=> Phương trình hóa học của phần 1: 
25 + 96HNO3 25 (NO3)3 + 9NO + 6 N2O + 48H2O (1)
=> =0,5 mol.
 X tác dụng với kiềm có khí thoát ra nên M sẽ phản ứng.
=> Phương trình hóa học của phần 2: 
M + 3H2O + OH- " [M(OH)4]- + 3/2H2 (2)
 >2. 0,3/3=0,2 >0,3 mol 
=> 0,5 > nM > 0,2 mol.
- Gọi x là số mol của M => số mol Fe: 0,5 -x mol
=> Mx + (0,5-x)56 = 19,3 => M = với 0,2 < x < 0,5
=> x= => 0,2 12,5 Chỉ có Al.
=> x= 0,3 mol . 
Vậy %mAl = ; %mFe = 58,03%
b.Theo (1) =96. 0,18/9 = 1,92 mol 
=> Khối lượng HNO3 phản ứng = 63. 1,92 = 120,96 gam
0,5
0,5
0,25
0,25
5
1. 2C2H5OH + 2Na → 2C2H5ONa + H2
 2 mol 1 mol
 a mol a/2 mol
 2H2O + 2Na → 2NaOH + H2
 2 mol 1 mol
 b mol b/2 mol
Theo đề ta có: => 
Khối lượng rượu etylic nguyên chất: 0,6.46 = 27,6g.
Thể tích rượu etylic nguyên chất: Vrượu = m/D = 27,6/0,8 = 34,5ml
Khối lượng nước: 0,15 . 18 = 2,7g
Thể tích nước: VH2O = 2,7/1 = 2,7ml
Thể tích dd rượu etylic: 344,5 + 2,7 = 37,2 ml
Độ rượu: 
0,25
0,25
2. a.Công thức chung của 3 hidrocacbon: CxHy
 CxHy xC + y/2H2
 1V 3V
=>CT của 3 hidrocacbon có dạng CxH6
3 hidrocacbon này không phải là đồng đẳng của nhau vì chúng có cùng số nguyên tử H trong phân tử.
b. 
*Xác định CTPT:
Với x phải nguyên dương nên x4
Gọi x1, x2, x3 lần lượt là số nguyên tử C trong 3 hidrocacbon:
Cx1H6 + (x1 + 3/2) O2→ x1CO2 + 3H2O
Cx2H6 + (x2 + 3/2) O2→ x2CO2 + 3H2O
Cx2H6 + (x2 + 3/2) O2→ x2CO2 + 3H2O
Ở 1000C, H2O ở trạng thái hơi và trong cùng điều kiện t0 và p nên tỷ lệ số mol cũng là tỷ lệ thể tích, ta có:
(x1 + 3) : (x2 + 3) : (x3 + 3) = 5 : 6 : 7
=> x1 = 5 - 3 = 2; x2 = 6 - 3 = 3 ; x3 = 7 - 3 = 4
=> CTPT của 3 hidrocacbon là C2H6 ; C3H6 ; C4H6
*Xác định CTCT:
 + C2H6 chỉ có 1 cấu tạo duy nhất: CH3 - CH3 . đây là CTCT đúng của C2H6 ( mạch hở, không làm mất màu nước brôm)
+ C3H6 có thể có các cấu tạo: 
 (loại)
CH2 = CH - CH3 là CT đúng của C3H6 (mạch hở, có liên kết đôi, làm mất màu nước brôm)
+ C4H6 có thể có các cấu tạo sau:
CH2 = C = CH - CH3 (loại)
CH ≡ C - CH2 - CH3 (loại)
CH3 - C ≡ C - CH3 (loại)
CH2 = CH - CH = CH2 là CT đúng của C4H6 (mạch hở, làm mất màu nước brôm và có thể điều chế trực tiếp từ rượu etylic)
0,25
0,5
0,25
0,25
0,25