Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia THPT năm 2018 môn Hóa học

UBND TỈNH BẮC NINH
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐỀ CHÍNH THỨC
(Đề thi có 04 trang)
ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN
DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2018
Môn thi: Hóa học
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian phát đề)
Câu 1 (3 điểm)
1. Áp dụng quy tắc đẩy cực đại giữa các cặp electron hóa trị VSEPR, hãy vẽ cấu trúc và cho biết dạng hình học của các phân tử sau: SCl2, SO3, SO2ClF, SF4, SBrF5.
2. a) Cho năng lượng liên kết của BF3 là 646 kJ/mol và năng lượng liên kết của NF3 là 280 kJ/mol. Dựa vào cấu tạo phân tử, hãy giải thích sự khác biệt về năng lượng liên kết này?
 	b) Dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử của NF3 và NH3, hãy giải thích sự khác nhau sau:
- Điểm sôi của NF3 là -1290C trong khi đó điểm sôi của NH3 là -330C. 
- NH3 tác dụng như một bazơ Lewis còn NF3 thì không. 
- Momen lưỡng cực của NH3 (1,46D) lớn hơn nhiều so với momen lưỡng cực của NF3 (0,24D).
3. Nung 109,6 gam Bari kim loại với một lượng vừa đủ NH4NO3 trong một bình kín, thu được hỗn hợp A chỉ chứa 3 hợp chất của Bari. Hòa tan A trong một lượng nước dư, thu được hỗn hợp khí B và dung dịch C.
a) Giải thích và viết phương trình phản ứng xảy ra.
b) Cho khí B vào bình kín dung tích không đổi, khi áp suất ổn định (đạt tới trạng thái cân bằng) thấy áp suất tăng 10% so với áp suất ban đầu. Tính % thể tích các khí ở trạng thái cân bằng.
Câu 2 (2 điểm)
1. Một mẫu Poloni nguyên chất có khối lượng 2 gam, hạt nhân phân rã α và chuyển thành hạt nhân bền .
a) Viết phương trình phản ứng và gọi tên .
b) Xác định chu kỳ bán rã của , biết trong 365 ngày mẫu poloni trên tạo ra một lượng khí He (đktc) có thể tích 179 cm3. 
c) Tìm tuổi của mẫu chất trên biết rằng tại thời điểm khảo sát tỉ số giữa khối lượng của và khối lượng của mẫu chất là 0,4. 
2. Dạng thù hình cristobalit của SiO2 có cấu trúc như sau: Các nguyên tử Si sắp xếp ở các vị trí giống như các nguyên tử C trong kim cương, ở giữa 2 nguyên tử Si là một nguyên tử O. 
a) Vẽ cấu trúc của cristobalit. 
b) Xác định thông số mạng a, biết khối lượng riêng của cristobalit là 2,32 g/cm3; M(SiO2) = 60,1 g/mol. 
Câu 3 (2 điểm) 
Tính chất nhiệt động của một số phân tử ở trạng thái tiêu chuẩn tại 250C như sau:
H2(k)
O2(k)
H2O (l)
DH0S (kJ.mol-1)
0
0
-285,83
S0S (J. mol-1.K-1)
131
205,138
69,91
Xét phản ứng sau: 2H2 (k) + O2 (k) → 2 H2O(l) 
	Hãy tính các giá trị sau khi tiến hành phản ứng theo hai cách: thuận nghịch và bất thuận nghịch ở 250C và 1 atm:
a) ∆S0, ∆U0, ∆H0, ∆G0 của phản ứng.
b) Nhiệt, công thể tích, công phi thể tích (công có ích) mà hệ trao đổi với môi trường.
c) ΔS của môi trường và ΔS tổng cộng của vũ trụ.
Câu 4 (3 điểm)
	1. Trong phòng thí nghiệm có một lọ đựng dung dịch nước của một axit, dự đoán là axit citric vì tên hóa chất một phần bị nhòe, nhưng vẫn đọc được chính xác giá trị nồng độ (mol/l) của axit đó. Để khẳng định điều dự đoán trên, người ta tiến hành đo pH của dung dịch đó thì thấy nồng độ ion H+ trong dung dịch bằng đúng giá trị nồng độ ghi trên nhãn. Bằng phép tính cụ thể, hãy chứng tỏ rằng dung dịch đó là axit citric và cho biết nồng độ ban đầu của axit citric.
Cho biết: axit citric có các giá trị hằng số phân li axit từng nấc lần lượt là pKa1 = 3,13; pKa2 = 4,76; pKa3 = 6,40. 
	2. Trong phép chuẩn độ để xác định nồng độ dung dịch axit citric (H3Cit) bằng dung dịch NaOH chuẩn, với mỗi trường hợp sau đây, hãy cho biết nồng độ axit citric xác định được là cao hơn hay thấp hơn so với giá trị thực? Giải thích?
	a) Trường hợp 1: Pipet dùng để lấy 100ml dung dịch H3Cit chỉ lấy được 99,90 ml dung dịch.
	b) Trường hợp 2: Dùng bromthimol xanh (pH = 7,60) để xác định điểm dừng chuẩn độ (biết pH tương đương là 8,10).
	c) Trường hợp 3: Buret chỉ được tráng bằng nước cất mà không được tráng bằng dung dịch chuẩn NaOH 5,00.10-3M.
	3. Dung dịch đệm vạn năng còn gọi là đệm Briston – Robinson, được dùng phổ biến trong thực nghiệm hóa học do có thể đệm trong khoảng pH rất rộng từ pH = 2 – 12. Để pha dung dịch đệm này ở các pH khác nhau, người ta thêm dung dịch NaOH 0,2M vào dung dịch hỗn hợp gồm các axit H3PO4 0,04M; CH3COOH 0,04M; và H3BO3 0,04M.
	a) Tính pH của dung dịch thu được khi thêm 30 ml dung dịch NaOH 0,2M vào 100ml hỗn hợp ban đầu chứa 3 axit trên.
	b) Cần thêm bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,2M vào 100ml dung dịch 3 axit nói trên để được dung dịch có pH = 8,5.
	Biết: 	H3PO4 có pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,36; CH3COOH có pKa = 4,75; 
	coi như axit H3BO3 chỉ phân ly nấc một và có pKa = 9,25.
Câu 5 (1,75 điểm)
	1. Vẽ các cấu trúc đồng phân có cùng công thức phân tử C4H8O trong các trường hợp sau:
	a) Là các đồng phân hình học.
	b) Là các đồng phân quang học.
	c) Vừa là đồng phân hình học, vừa là đồng phân quang học.
2. Cho 3 dị vòng sau: 
Hãy sắp xếp các dị vòng theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi; tăng dần tính bazơ của các nhóm –NH. Giải thích?
Câu 6 (1,5 điểm)
Bằng cơ chế phản ứng, giải thích sự hình thành sản phẩm của các phản ứng sau:
Câu 7 (2 điểm)
Hợp chất thiên nhiên Y(C7H14O6) không có tính khử và không đổi tính quang hoạt. Y bị thủy phân bởi dung dịch HCl trong nước thành K là một đường khử. Khi bị oxi hóa bởi axit nitric loãng, K chuyển thành axit không quang hoạt L(C6H10O8). Sự thoái phân Ruff hợp chất L dẫn tới một đường khử M, chất này bị oxi hóa bởi axit nitric loãng thành axit quang hoạt N(C5H8O7).
Hợp chất Y được xử lí tiếp theo nhau với đimetyl sunfat trong NaOH, dung dịch HCl trong nước và axit nitric nóng. Từ hỗn hợp sản phẩm ta có thể phân lập được axit α,β - đimetoxisuxinic (quang hoạt) và axit -metoximalonic. Hãy cho biết cấu trúc của Y, K, L, M, N.
Câu 8 (2,25 điểm)
1. Chavibetol (C10H12O2) được tìm thấy trong lá trầu không. Nó tan trong dung dịch NaOH, nhưng không tan trong dung dịch NaHCO3. Khi xử lý Chavibetol với đimetylsunfat trong môi trường kiềm, thu được D(C11H14O2). Đun nóng Chavibetol với HI đặc tạo thành metyl iotđua, với NaOH đặc tạo E (C10H12O2). Hợp chất D không tan trong dung dịch NaOH, làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng, dung dịch brom trong CCl4. Đun nóng D trong dung dịch bazơ đặc tạo thành F(C11H14O2). Ozon phân E tạo thành một hợp chất là đồng phân của Vanilin (4-hiđroxi-3-metoxibenzandehit). Ozon phân F tạo thành một hợp chất trùng với sản phẩm thu được trong phản ứng của Vanilin với đimetylsunfat. Xác định cấu trúc D, E, F và Chavibetol, giải thích sự tạo thành F từ D.
2. Đề xuất phương án điều chế hợp chất H từ xiclopentanon, etanol (các chất vô cơ, điều kiện cần thiết khác coi như có đủ).
3. Thực hiện dãy chuyển hóa:
Viết rõ cấu trúc của F, G
Câu 9 (2,5 điểm) Cho các dãy tổng hợp: 
1. Huperzin A là một loại hợp chất điều trị bệnh sốt hay rối loạn đường máu, các nhà hóa học đã tìm ra sơ đồ tổng hợp A như sau: 
	2. Fenchone là một chất lỏng không màu được phân lập từ cây thì là và cây ngải đắng. Fenchone (G) được dùng nhiều làm hương liệu thực phẩm và làm nước hoa, được tổng hợp theo sơ đồ sau:
Hoàn thành các dãy tổng hợp trên.
-----------Hết-----------
Họ và tên thí sinh:................................................................Số báo danh:........................................