Đề thi môn Hóa học Lớp 11 (Dành cho học sinh THPT chuyên) - Kỳ thi chọn học sinh giỏi năm học 2013-2014

SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
ĐỀ ĐỀ XUẤT
KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2013-2014
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC
(Dành cho học sinh THPT chuyên) 
Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề
	Cho biết nguyên tử khối của các nguyên tố : H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Al = 27; S = 32; Cl = 35,5; P = 31; Ca = 40; Cr = 52, Mn = 55, Fe = 56; Cu = 64; Br = 80; Ag = 108; I = 127; Ba = 137.
Bài 1: (1,5 điểm)
Bạc kim loại có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện. Bán kính nguyên tử của Ag và Au lần lượt là: RAg = 144 pm; RAu = 147 pm.
a) Tính số nguyên tử Ag có trong một ô mạng cơ sở.
b) Tính khối lượng riêng của bạc kim loại.
c) Một mẫu hợp kim vàng - bạc cũng có cấu trúc tinh thể lập phương diện. Biết hàm lượng Au trong mẫu hợp kim này là 10%. Tính khối lượng riêng của mẫu hợp kim.
Bài 2: (2 điểm)
 	Sục từ từ H2S vào dung dịch chứa Ag+ 0,10M; Zn2+ 0,10 M và Ni2+ 0,10 M cho đến bão hòa H2S, thu được dung dịch A. 
      Biết:    pKs của Ag2S: 49,2; ZnS: 21,6; NiS: 18,5
      pKa của H2S: 7,02 và 12,9; nồng độ phân tử H2S bão hòa lúc cân bằng là 0,1 M.
 	1. Tính pH và nồng độ S2- của dung dịch H2S bão hòa trong nước.
 	2. Hỏi ion nào kết tủa trước và ion nào kết tủa sau cùng. Giải thích cụ thể. 
Bài 3: (2 điểm)
 	1. Cho một ít vụn Cu vào dung dịch gồm CuSO4 0,5M ; FeSO4 1,0 M ; Fe2(SO4)3 0,25M .
Có cân bằng sau xảy ra: Cu(r) + 2Fe3+ D Cu2+ + 2Fe2+
- Hãy cho biết chiều của phản ứng ở 250C ? Tìm hằng số cân bằng của phản ứng?
- Thay đổi nồng độ của Fe2+ và Fe3+, tính tỉ lệ tối thiểu để phản ứng đổi chiều? 
 	Cho biết ở 250C có 
 	2. Ion MnO4- có thể oxi hoá ion nào trong các ion Cl-,Br-,I- ở các giá trị pH lần lượt bằng 1, 4, 6. Trên cở sở đó hãy dùng dung dịch KMnO4 và dung môi chiết là CCl4 nhận biết các ion I- và Br- có trong hỗn hợp NaCl, NaBr, NaI.
 Cho ;
Bài 4: (1điểm)
 	Tính năng lượng liên kết trung bình C - H và C - C từ các kết quả thực nghiệm sau:
- Nhiệt đốt cháy CH4 = -801,7 KJ/mol.
- Nhiệt đốt cháy C2H6 = -1412,7 KJ/mol.
- Nhiệt đốt cháy hiđro = - 241,5 KJ/mol.
- Nhiệt đốt cháy than chì = - 393,4 KJ/mol.
- Nhiệt hóa hơi than chì = 715 KJ/mol.
- Năng lượng liên kết H - H = 431,5 KJ/mol.
	Các kết quả đều đo được ở 298 K và 1 atm.
Bài 5: (1,5 điểm)
 	Ba đồng phân A, X, Z tách ra từ cây nguyệt quế có công thức phân tử C10H12O đều không tan trong nước, dung dịch axit loãng hay bazơ loãng. Cả 3 chất đều làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng và dung dịch Br2/CCl4. Khi bị oxi hóa mạnh chúng cùng tạo thành axit anisic (para-metoxibenzoic). Hiđro hóa với xúc tác thích hợp, chúng cùng tạo thành 1 hợp chất duy nhất C10H14O.
a. Hãy cho biết cấu trúc phù hợp của A, X, Z.
b. Biết rằng :
Z chuyển hóa thành X và A khi đun nóng trong môi trường kiềm đặc. X có nhiệt độ nóng chảy lớn hơn A.
Xác định chính xác cấu trúc của A, X, Z và cơ chế quá trình chuyển Z thành X, A.
Bài 6: (1 điểm)
 Trong công nghiệp, H2 có thể được điều chế bằng phương pháp cho metan tác dụng hơi nước ở 1100K tạo thành H2 và CO theo phản ứng : H2O + CH4 CO + 3H2
Coi các khí đều lí tưởng, bỏ qua sự ảnh hưởng của nhiệt độ đối với giá trị ΔH và ΔS.
1.Cho biết hằng số cân bằng của phản ứng trên ở hai nhiệt độ là 298 K: KP = 1,45‧10-25, và ở 1580 K: KP = 2,66‧104. Tính ΔHo1100, ΔSo1100, ΔGo1100, và KP của phản ứng tại 1100 K.
2.Ban đầu hỗn hợp có 1,00 mol CH4 và 1,00 mol H2O. Sau khi cân bằng được thiết lập, áp suất trong bình là 1,60 bar. Tính phần trăm chuyển hóa của CH4 ở 1100 K?
Bài 7: (1 điểm)
 	Sau đây là sơ đồ tổng hợp resmethrin – một loại thuốc diệt côn trùng.
Biết: 
Chất
% C
% H
% O
% N
I
92,3
7,7
II
62,1
10,3
27,6
III
82,1
6
11,9
Viết công thức cấu tạo các chất chưa biết và viết 1R,3R- resmethrin biết II chỉ có một loại H.
--------------------------------------HẾT--------------------------------------
SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC
(HD chấm có 06 trang)
KỲ THI CHỌN HSG LỚP 11 THPT NĂM HỌC 2014-2015
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC
(Dành cho học sinh THPT Chuyên) 
CÂU
NỘI DUNG
ĐIỂM
1
1. a) - Ở mỗi đỉnh và ở tâm mỗi mặt đều có một nguyên tử Ag
- Nguyên tử Ag ở đỉnh, thuộc 8 ô mạng cơ sở
- Nguyên tử Ag ở tâm của mỗi mặt, thuộc 2 ô mạng cơ sở
- Khối lập phương có 8 đỉnh, 6 mặt
Þ Số nguyên tử Ag có trong 1 ô cơ số là 8 . + 6 . = 4
0,25
0,25
d d
b) Gọi d là độ dài đường chéo của mỗi mặt, a là độ dài mỗi cạnh của một ô mạng cơ sở
 a
 a
Từ hình vẽ một mặt của khối lập phương tâm diện, ta có:
 d = a = 4RAg Þ a = 2RAg. = 2,144. = 407 (pm)
Þ Khối lượng riêng của Ag là:
0,25
0,25
c) Số nguyên tử Au, Ag có trong một ô mang cơ số là x và (4 - x)
Þ Nguyên tử khối trung bình của mẫu hợp kim là:
Bán kính nguyên tử trung bình của hợp kim là 
Þ Độ dài cạnh của ô mạng cơ sở trong hợp kim là:
Þ Khối lượng riêng của mẫu hợp kim là:
0,25
0,25
2
1. Tính cân bằng trong dung dịch H2S theo sự phân ly 2 nấc, pH chỉ phụ thuộc nấc thứ nhất.
 	H2S D H+ + HS-	K1
 	HS- D H+ + S2-	K2
→ Tính được pH = 4,01 và [S2-] = 10-12,92M	
0,5
2. Để biết ta tính nồng độ cần thiết của [S2-] để xuất hiện mỗi kết tủa:
- Để xuất hiện kết tủa Ag2S từ dung dịch Ag+ 0,10M: [S2-] = KS(Ag2S)/[Ag+]2 = 10-47,2 M
- Để xuất hiện kết tủa ZnS từ dung dịch Zn2+ 0,10M: [S2-] = KS(ZnS)/[Zn2+]= 10-20,6 M
- Để xuất hiện kết tủa NiS từ dung dịch Zn2+ 0,10M: [S2-] = KS(NiS)/[Ni2+]= 10-17,5 M
→ Thứ tự kết tủa có thể xuất hiện là: Ag2S, ZnS, NiS. 	
0,5
Khi Ag2S xuất hiện trước, ta có:
2Ag+ + H2S D Ag2S + 2H+	K = 1029,28
Vì cân bằng có K lớn → Xem như xảy ra hoàn toàn → pH = 1
0,5
Vì [H2S] = 0,1 M → ta có [S2-] = 10-18,92M > 10-20,6 M. 
Vậy sau khi Ag+ kết tủa hoàn toàn thì Zn2+ vẫn bị kết tủa, còn Ni2+ thì không bị kết tủa. 
0,5
3
1. [Cu2+] = [Fe3+]= 0,5M Cu(r) + 2Fe3+ D Cu2+ + 2Fe2+
Ta có 
Vì nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận.
 → K = 3,767.1014	
Để đổi chiều phản ứng: → > 3,6.10-8 lần
0,25
0,25
0,25
2. MnO4- + 8 H+ + 5e → Mn2+ + 4 H2O
Khi pH = 1 = 1,4156 (V) > 
Ion MnO4- có thể oxi hoá các ion Cl-,Br-,I-.
Khi pH = 4 = 1,1324 (V) > 
Ion MnO4- có thể oxi hoá các ion Br-,I-.
Khi pH = 6 = 0,9436 (V) > 
Ion MnO4- chỉ có thể oxi hoá ion I-.	
Ban đầu thực hành ở pH = 6 , dùng KMnO4 với dung môi CCl4, I2 được hình thành tan trong dung môi có màu tím. Chiết lớp dung môi , thay lớp dung môi có pH = 4, thấy lớp dung môi có màu vàng của Br2. 
0,5
0,5
0,25
4
a) Phương trình cần tổ hợp
Theo bài ra ta có: CH4 + 2O2 Û CO2 + 2H2O DH = -801,7
 2H2) Û O2 + 2H2 - DH = -2(-241,5)
 CO2 Û O2 + C(r) - DH = 393,4
 C(r) Û C(k) DH = 715
 2H2(k) Û 4H(k) 2DH = 2.431,5
 CH4(k) Û C(r) + 4H(k) 
Þ = DH - DH - DH + DH + 2DH
 = -801,7 + 483 + 398,4 + 715 + 2(431,5)
 = 1652,7 KJ/mol
Þ Năng lượng liên kết C-H: 
0,5
b) Phương trình cần tổ hợp:
 C2H6(k) Û 2C(k) + 6H(k) DHo = EC-C + 6EC-H
Theo bài ra ta có: 
 C2H6(k) + O2 Û 2CO2 + 3H2O DH = -1412,7
 3H2O Û O2 + 3H2 - 3DH = -3(-241,5)
 2CO2 Û 2O2 + 2C(r) -2DH = 2. 393,4
 2C(r) Û 2C(k) 2DH = 2. 715
 3H2(k) Û 6H(k) 3DH = 3.431,5
 C2H6(k) Û 2C(k) + 6H(k) DHo
 DHo = DH - 3DH - 2DH + 2DH + 3DH
 = -1412,7 + 3. 241,5 + 2. 393,4 + 2. 715 + 3. 431,5
 = -1412,7+ 724,5 + 786,8 + 1430 + 1294,5 = 2823,1
 DHo = EC-C + 6EC-H Þ EC = 2823,1 - 6. 413,715 = 345,7 KJ/mol
0,5
5
C10H12O (p + n =5) A, X, Z đều làm mất màu dung dịch KMnO4, Br2/CCl4Þ chúng đều có liên kết bội (có liên kết đôi, ba tự do)
Mặt khác, chúng bị oxi hóa mạnh tạo p-metoxibenzoic nên A, X, Z có thể là
Z,A,X + H2 có xt thích hợp cho cùng 1 sản phẩm C10H14OÞ Z, X, A là (I, II)
0,25
0,25
Z là (II). A, X thuộc cấu trúc (I) mà X có nhiệt độ nóng chảy lớn hơn A nên X là trans, A là cis
Vậy Z là
X là
A là 
Cơ chế chuyển Z thành A và X
0,25
0,25
6
→ ∆Ho = 205,75 kJ 
-RTln K = ∆Ho – T.∆So
-8,314 . 298 . ln (1,45.10-25) = 205750 – 298. ∆So
∆Go = 205750 – 1100. 214,93 = -30673 (kJ)
0,5
 CH4	+	H2O	H2	CO
Nbđ	 	1	1	0	0
Δn	-a	-a	+3a	+a
ncb	1-a	1-a	3a	a	Σn = 2(1+a)
pcb	 
Thay số K = 28,6, p = 1,6 bar và tính, thu được a = 0,7498
Vậy chuyển hóa 75%
0,5
7
Từ bảng % khối lượng ta có thể tìm ra công thức nghiệm của I là (CH)n ; cuả II là (C3H6O)m ; của III là (C8H7N)P.Từ chất G ta có thể suy ra công thức nghiệm của III trùng với công thức phân tử. Chất C có 8 cacbon nên II sẽ chỉ có thể có 3 cacbon nên I có 2 cacbon. Vậy I là C2H2. Từ các công thức cấu tạo của II thì chỉ có axeton là phù hợp. Nên các chất A, B và C là :
Nhóm –NH2 khi phản ứng với NaNO2/H+ thường đặc trưng tạo nhóm –OH (II) theo cơ chế sau:
Nhưng ở đây, chất Y có chất trung gian là cacbocation gần nhóm –COOEt nên không bền. Vậy chất D là chất X.
III có phản ứng với (CH2COOEt)2 trong môi trường EtONa nên III phải có nhóm –CN. Vậy các chất còn lại là:
1R,3R – Resmethrin:
0,25
0,25
0,5
--------------------------------------HẾT--------------------------------------