Đề thi môn Hóa học - Kỳ thi học sinh giỏi Lớp 12 THPT - Sở GD&ĐT Quảng Trị (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi môn Hóa học - Kỳ thi học sinh giỏi Lớp 12 THPT - Sở GD&ĐT Quảng Trị (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 12 THPT QUẢNG TRỊ Khóa ngày 06 tháng 10 năm 2020 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: HÓA HỌC (Đề thi có 2 trang) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề Câu 1. (4,0 điểm) 1. Nêu hiện tượng quan sát được và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra khi: a) Cho kim loại Al và dung dịch KOH; b) Trộn dung dịch Al2(SO4)3 với dung dịch K2S; c) Sục khí H2S đến bảo hòa vào dung dịch Fe2(SO4)3; d) Cho từ từ đến dư dung dịch NH3 vào dung dịch chứa ZnCl2. 2. R là một nguyên tố hóa học ở nhóm A trong bảng tuần hoàn. Oxit tương ứng với hóa trị cao nhất của R có công thức là R2O5. Phần trăm về khối lượng của R trong hợp chất khí của nó với hiđro là 91,18%. a) Xác định nguyên tố R. b) X là hợp chất chứa nguyên tố R trong quặng, cho biết M X = 310 g/mol; Z là một muối trung hòa chứa R. Hãy viết các phương trình hóa học để hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau (mỗi mũi tên tương ứng với một phản ứng hóa học): H2O NaOH X  R  RBr3  (Y)  Z. 3. Cho 12,48 gam hỗn hợp X gồm Fe 3O4 và Cu tác dụng vừa đủ với 160 ml dung dịch HCl 2M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và m gam kim loại không tan. Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường axit (H2SO4 loãng, dư). Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra; tính giá trị của m và V. 4. Hỗn hợp B gồm hai muối M2CO3 và MHCO3. Chia 49,95 gam B thành ba phần bằng nhau: Phần một tác dụng hoàn toàn với dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được 39,4 gam kết tủa. Phần hai tác dụng hoàn toàn với dung dịch BaCl2 dư, thu được 9,85 gam kết tủa. Phần ba tác dụng tối đa với V ml dung dịch NaOH 2,0 M. Tính giá trị của V và viết phương trình phản ứng xảy ra (dạng ion) trong từng thí nghiệm trên. Câu 2. (4,0 điểm) 1. Nêu hiện tượng và viết phương trình ion thu gọn trong các thí nghiệm sau: a) Cho NaHS vào dung dịch CuCl2 ; b) Sục khí SO2 vào dung dịch nước brom; c) Cho NaNO2 vào dung dịch H2SO4 (loãng); d) Sục khí CO2 vào dung dịch natri phenolat. 2. Hợp chất MX2 có trong một loại quặng phổ biến trong tự nhiên. Hòa tan MX 2 trong dung dịch HNO3 đặc nóng, thu được dung dịch A. Cho BaCl2 vào A thu được kết tủa trắng, cho A tác dụng với dung dịch NH 3 dư, thu được kết tủa đỏ nâu. Xác định công thức hóa học MX2 và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra dạng ion thu gọn. 3. Vận dụng kiến thức môn hóa học, hãy trả lời các câu hỏi sau: a) Vì sao khi bón đạm urê cho đồng ruộng không nên trộn chung với vôi? b) Vì sao không dùng khí CO2 để dập tắt đám cháy kim loại Mg? 4. Hòa tan hoàn toàn 14,8 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu vào 100,0 gam HNO3 50,4%, sau khi kim loại tan hết thu được - dung dịch X (không có muối amoni) và hỗn hợp khí B (gồm các sản phẩm khử của NO3 ). Cho 500 ml dung dịch KOH 1,2M vào dung dịch X thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Lọc lấy Y rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 20,0 gam chất rắn. Cô cạn dung dịch Z thu được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được 49,95 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong A và nồng độ C% mỗi chất tan có trong X. Câu 3. (4,0 điểm) 1. Chỉ được dùng thêm thuốc thử là quì tím (các thiết bị cần thiết có đủ), hãy trình bày phương pháp hóa học để nhận biết các chất trong các dung dịch riêng biệt: Na2SO4, KHCO3, Na2CO3, KHSO4, NaOH, BaCl2. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. 2. Cho biết A1, A2, A3, A4, A5 lần lượt là các hợp chất của kim loại natri. Cho A1 lần lượt tác dụng với các dung dịch A2, A3 thu được các khí tương ứng là A6, A7. Cho A4, A5 lần lượt tác dụng với nước thu được các khí tương ứng A8, A9. Cho các khí A6, A7, A8, A9 tác dụng với nhau từng đôi một trong điều kiện thích hợp. Tỷ khối A 6 so với A8 bằng 2 và tỷ khối A 7 so với A9 cũng bằng 2. A6, A7, A8, A9 là các khí được học trong chương trình hóa học phổ thông. Hãy xác định A 1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9 phù hợp với dữ kiện trên và viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong các thí nghiệm trên. 3. Hòa tan hoàn toàn m gam CuSO4.5H2O vào nước thu được dung dịch X. Cho 14,8 gam hỗn hợp Y gồm Mg và Fe vào dung dịch X. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn Z có khối lượng 21,6 gam và dung dịch T. Cho dung dịch T tác dụng với NaOH dư, lọc lấy kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp oxit có khối lượng 14,0 gam. Viết các phương trình phản ứng xảy ra; tính khối lượng mỗi kim loại troing hỗn hợp ban đầu và giá trị của m. 4. Cho 32,64 gam hỗn hợp X gồm Fe 3O4 và kim loại M vào dung dịch HNO 3 đun nóng, khuấy đều hỗn hợp để phản ứng hoàn toàn, thu được 2,24 lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, ở đktc), dung dịch Y và 5,76 gam kim loại M. Cho 5,76 gam kim loại M vào 200 ml dung dịch chứa đồng thời H2SO4 0,7M và KNO3 0,6M khuấy đều thi thu được dung dịch E, khí Trang 1/5
2. NO (là sản phẩm khử duy nhất). Cho dung dịch NH 3 dư vào dung dịch Y thu được kết tủa T, nung T trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 19,2 gam chất rắn H. Cô cạn dung dịch E thu được m gam muối khan. Hãy xác định kim loại M và tìm giá trị m. Câu 4. (4,0 điểm) 1. Biết rằng X là hợp chất hữu cơ phổ biến trong tự nhiên có %m C= 44,44%, %mH= 6,17% và %mO = 49,39%; mỗi mũi tên tương ứng với một phương trình hóa học, hãy xác định các chất X, X 1, X2, X3, X4 và viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa sau: X3 Polietylen X X1 X2 X4 Etyl axetat 2. Để pha chế 10,0 lít dung dịch sát khuẩn sử dụng trong phòng dịch Covid-19, Tổ chức Y tế Thế giới WHO giới thiệu một công thức như sau: Dung dịch etanol (rượu etylic) 96o 8333 ml Dung dịch hiđro peroxit 3% 417 ml Dung dịch glyxerol 98% 145 ml Nước cất đã đun sôi, để nguội Phần còn lại a) Hãy cho biết vai trò của hiđro peroxit và glixerol trong dung dịch trên. b) Độ rượu cho biết số ml rượu etylic nguyên chất (d = 0,8 g/ml) có trong 100 ml dung dịch rượu. Tính khối lượng etanol có trong 8333 ml rượu 96o (96 độ) ở trên. c) Khi đun nhẹ hoặc có mặt xúc tác MnO 2, H2O2 bị phân hủy tạo ra khí oxi và nước. Đun nhẹ 100 gam dung dịch H2O2 34% một thời gian thu được dung dịch H 2O2 17%. Bỏ qua sự bay hơi nước, tính thể tích khí oxi sinh ra (đktc). d) Lập luận để so sánh độ dài liên kết O-O trong các phân tử H2O2, O2, O3. o 3. Sục 3,36 lít khí axetilen (đktc) vào dung dịch HgSO4/H2SO4 loãng, đun nóng ở 80 C một thời gian thu được hỗn hợp Y (gồm hơi và khí). Cho toàn bộ Y phản ứng hết với một lượng dư dung dịch AgNO 3/NH3 thu được 33,12 gam kết tủa. a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra và tính hiệu suất phản ứng hiđrat hóa axetilen. b) Đốt cháy hoàn toàn 2,02 gam Y trong khí oxi (dư) rồi hấp thụ hết sản phẩm cháy bằng 500 ml dung dịch chứa đồng thời NaOH 0,1M và Ba(OH)2 0,08M. Tính khối lượng kết tủa thu được (nếu có) và khối lượng chất tan có trong dung dịch thu được sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giả thiết rằng nước không bay hơi trong suốt quá trình thực hiện các thí nghiệm. Câu 5. (4,0 điểm) 1. Dùng công thức cấu tạo thu gọn để viết phương trình hóa học các phản ứng sau: H SO ,to H SO ,to 2 4  2 4  a) Este + H2O  propan-2-ol + axit formic. b) Este + H2O  axit acrylic + anđehit axetic. c) Este (C5H8O4) + NaOH → 2 muối + ancol. d) Este (C11H10O4) + NaOH → 2 muối + xeton + nước. 2. Hỗn hợp A gồm hai anđehit X, Y đều mạch hở, đơn chức (phân tử của chúng hơn kém nhau hai nguyên tử cacbon). Đốt cháy hoàn toàn 0,14 mol A thu được 0,26 mol CO2 và 0,20 mol H2O. Nếu cho 0,14 mol A tác dụng với AgNO3/NH3 (dư) thu được p gam kết tủa. Hãy tính giá trị của p. 3. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm triglyxerit và các axit béo (trong đó n triglyxerit: naxit béo = 1 : 1) cần vừa đủ 4,21 mol O2 thu được CO2 và 2,82 mol H2O. Cho m gam X tác dụng với một lượng dư dung dịch brom thấy có 0,06 mol Br2 đã tham gia phản ứng. Hiđro hóa hoàn toàn X (Ni, to) rồi cho sản phẩm tác dụng với một lượng dư NaOH thu được 48,40 gam muối. Tính giá trị của m. 4. Hỗn hợp X gồm ba este mạch hở Y, Z, T trong đó có một este hai chức và hai este đơn chức (M Y < MZ < MT). Đốt cháy hoàn toàn 20,04 gam X cần dùng vừa hết 0,79 mol O2; hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình chứa một lượng dư dung dịch nước vôi trong thu được 76,0 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm đi 30,68 gam so với trước phản ứng. Nếu cho 20,04 gam X tác dụng với một lượng dư NaOH thì thu được hỗn hợp gồm các ancol no và 22,08 gam hỗn hợp muối của hai axit cacboxylic kế tiếp nhau trong dãy đồng đẵng. Xác định công thức cấu tạo các chất Y, Z, T và tính khối lượng của chúng trong X. Cho nguyên tử khối: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Mg = 24; P = 31; S = 32; Cl = 35,5; K = 39; Ca = 40; Mn = 55; Fe = 56; Cu = 64; Br = 80; Ag = 108; Ba = 137. HẾT Thí sinh được dùng bảng tuần hoàn và tính tan, không được sử dụng tài liệu khác Trang 2/5
3. HƯỚNG DẪN CHẤM CỦA GV KỲ THI HỌC SINH GIỎI VĂN HÓA LỚP 12 THPT THAM KHẢO Khóa ngày 06 tháng 10 năm 2020 Môn thi: HÓA HỌC LƯU Ý ĐÂY KHÔNG PHẢI HDC CHÍNH THỨC (Dưới đây chỉ là hướng dẫn chấm tham khảo dành cho cán bộ chấm thi nếu thí sinh làm theo cách khác đúng thì vẫn cho điểm tối đa.) Câu Nội dung Điểm a. Kim loại nhôm tan từ từ. Dung dịch xuất hiện khí không màu không mùi thoát ra. 0,25đ PTHH: 2Al + 2KOH + 2H2O → 2KAlO2 + 3H2↑ b. Dung dịch xuất hiện kết tủa keo trắng và có khí mùi trứng thối thoát ra. 0,25đ PTHH: Al2(SO4)3 + 3K2S + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3K2SO4 + 3H2S↑ 1.1 c. Dung dịch mất dần màu nâu đỏ, có kết tủa vàng xuất hiện. 0,25đ PTHH: Fe2(SO4)3 + H2S → FeSO4 + S↓ + H2SO4 d. Dung dịch xuất hiện kết tủa keo trắng sau đó kết tủa tan dần. 0,25đ PTHH: 2NH3 + 2H2O + ZnCl2 → Zn(OH)2↓ + 2NH4Cl 4NH3 + Zn(OH)2 → [Zn(NH3)4](OH)2 a. Giải ra tính được R là photpho (P) 0,5đ b. X là Ca3(PO4)2 0,5đ 1200℃ PTHH: Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 3CaSiO3 + 5CO + 2P 1.2 푡℃ 2P + 3Br2 2PBr3; PBr3 + 3H2O → H3PO3 + 3HBr H3PO3 + 3NaOH → Na3PO3 + 3H2O (Mỗi pt đúng tính 0,125đ) 1. PTHH: Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 0,5đ Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + FeCl2 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 3K2SO4 + MnSO4 + 10Cl2↑ + 24H2O 1.3 Giải ra tính được m = 0,64g V= 720 ml n n n n HCl= 0,32 mol Fe3O4 = 0,04 mol FeCl3 = 0,08 mol Cu phản ứng =0,04 mol 0,25đ BTKL: => m=0,64 g n n FeCl2 = 0,12 mol KMnO4 = 0,072 mol V = 720 ml 0,25đ Gọi số mol M2CO3 và MHCO3 trong mỗi phần lần lượt là a và b ta có: 0,25đ n Phần 1: BaCO3=0,2 mol a + b= 0,2 n Phần 2: BaCO3=0,05 mol a=0,05 b= 0,15 Từ a và b tính được M là NH + 1.4 4 nNaOH= 0,4 mol V= 200 ml 0,25đ - - 2- 2- 2+ + - PTHH: HCO3 + OH → CO3 + H2O; CO3 + Ba → BaCO3↓; NH4 + OH → H2O + NH3↑ 0,5đ 2- 2+ CO3 + Ba → BaCO3↓ - - 2- + - HCO3 + OH → CO3 + H2O; NH4 + OH → H2O + NH3↑ (Mỗi pt đúng tính 0,083đ) a. Xuất hiện kết tủa đen, dung dịch mất dần màu xanh lam 0,25đ HS- + Cu2+ → CuS↓ + H+ b. Màu da cam của dung dịch brom nhạt dần cho đến không màu. 0,25đ SO + Br + 2H O → 4H+ + 2Br- + SO 2- 2.1 2 2 2 4 c. Xuất hiện khí không màu hóa nâu trong không khí. 0,25đ - + - 4NO2 + 4H → NO3 + 3NO + 2H2O d. Dung dịch vẫn đục 0,25đ - - 2 C6H5O + CO2 + H2O C6H5OH ↓ + HCO3 2- Do tác dụng với BaCl2 tạo kết tủa có SO 4 , tác dụng với dung dịch NH 3 tạo kết tủa nâu đỏ 0,5đ 3+ có Fe . Vậy MX2 là FeS2 3 2 0,5đ 2.2 FeS2 14H 15NO3  Fe 2SO4 7H2O 15NO2 2+ 2- + + Ba + SO4 BaSO4 NH3 + H NH4 3+ + 3NH3 + 3H2O + Fe 3NH4 + Fe(OH)3 (Mỗi pt đúng tính 0,125đ) Trang 3/5
4. + a. Không nên bón phân đạm cùng với vôi vì phân đạm có chứa các muối amoni (NH4 ) và vôi tan 0,5đ trong nước tạo Ca(OH) 2, do đó, có phản ứng tạo khí NH 3 sinh ra làm giảm hiệu quả của phân. Đồng thời tạo một lớp kết tủa trên bề mặt khiến cho cây khó hấp thụ chất dinh dưỡng. (NH2)2CO + 2H2O → (NH4)2CO3 2.3 CaO + H2O → Ca(OH)2 (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NH3 + 2H2O b. Do Mg là kim loại mạnh có thể cháy được trong khí CO2. Vì vậy người ta không dùng khí 0,5đ CO2 để dập tắt các đám cháy Magie. 푡℃ CO2 + 2Mg 2MgO + C - Giả sử chất rắn khan T chỉ có KNO3 nKNO3 = nKOH = 0,6 mol; phản ứng: KNO3 → KNO2 + 1/2O2 mchất rắn = 51g > 49,55g trái với giả thiết T gồm có KNO3 và KOH nung tạo chất rắn gồm KNO2(a mol) + KOH (dư) b mol 0,25đ BTNT Kali ta có: a + b = 0,5.1,2 = 0,6 Khối lượng chất rắn: 85a + 56b = 49,55 n  a=0,55; b=0,05 KOH p.ư = 0,55 mol (*) - Trong 14,8 gam gam A gồm Fe (x mol) + Cu (y mol) 19,2 gam chất rắn gồm Fe2O3 (0,5x mol) + CuO (y mol)  Ta có hệ phương trình sau: KLKL: 56x + 64y = 14,8 KLOXIT: 160.1/2.x + 80y = 20.  x=0,15; y=0,1. % mFe= 56,76%; %mCu=43,24% 2+ n 2.4 - Giả sử X không chứa Fe kết tủa là Fe(OH)3 và Cu(OH)2 KOH p.ư = 0,66 mol > 0,54 0,25đ mâu thuẫn với (*) ở trên Dung dịch X chứa 3 ion kim loại và HNO3 hết. 2+ 3+ 2+ - n - n Dung dịch X chứa Fe , Fe , Cu , NO3 trong đó NO3 = KOH p.ư = 0,55 mol BTNT Fe ta có: nFe2+ + nFe3+ = 0,15 n 2+ n 3+ Trung hòa điện: 2 Fe + 3 Fe + + 2.0,1 = 0,55  nFe2+ = 0,1mol ; nFe3+ = 0,05 mol n Theo giả thiết: mHNO3 = 50,4 gam nHNO3 = 0,8 mol bảo toàn nguyên tố H ta có: H2O = 0,4 mol. m m - m m m Bảo toàn khối lượng ta có: HNO3 = NO3 + khí + H2O khí = 9,1 g 0,25đ  mdung dịch sau pư = 105,7 gam C% C% C%  Fe(NO3)3 = 11,45%; Fe(NO3)2= 17,03%; Cu(NO3)2= 17,79% 0,25đ Trích các mẫu thử nhỏ lên quỳ tím ta thấy: 0,5đ - Quỳ tím hóa xanh: Gồm các dung dịch sau: Na2CO3, NaOH.(1) - Quỳ tím hóa óa đỏ: Dung dịch KHSO4. - Không đổ màu quỳ tím: Gồm các dung dịch sau: BaCl2, Na2SO4, KHCO3.(2) Nhỏ KHSO vào (1) ta thấy có khí thoát ra là dung dịch chứa Na CO còn lại là dung dịch NaOH. 3.1 4 2 3 Nhỏ KHSO4 vào (2) ta thấy có khí thoát ra là dung dịch chứa KHCO3, kết tủa trắng xuất hiện là dung dịch chứa BaCl2. (Nếu thí sinh viết đúng pt thì cho điểm tối đa là 0,5đ của viết pt. Nếu thí sinh không viết thì không cho điểm phần viết pt.) 0,5đ A A A A A A A A A 0,5đ 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NaHSO4 NaHSO3 NaHS Na2O2 Na3N SO2 H2S O2 NH3 hoặc hoặc 3.2 Na2SO3 Na2S Nếu thí sinh chỉ viết đúng pt tạo ra các khí mà không viết các pt tác dụng giữa các khí thì cho 0,5đ 0,25đ. Nếu viết đầy đủ và đúng thì cho tối đa 0,5đ Viết đúng các pt cho 0,5đ. Không viết hoặc sai thì trừ điểm 0,5/6 pt 0,5đ Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu 3.3 푡℃ 2+ - Fe + 2OH → Fe(OH)2; 2Fe(OH)2 + 1/2O2 Fe2O3 + 2H2O. 푡℃ 2+ - Mg + 2OH → MgOH)2 ; MgOH)2 MgO + H2O. Trang 4/5
5. Chất rắn Z gồm Fe dư , Cu. Hỗn hợp oxit có Fe2O3 và MgO. n n n Giải ra ta có Fe=0,2 mol; Mg=0,15 mol CuSO4=0,25mol  m=53,85g,mFe=11,2g; mMg=3,6g 0,5đ - Theo đầu bài kim loại M có tác dụng với dung dịch HNO3. Ta thấy khối lượng A phản ứng là 26,88 gam > 19,2 gam chất rắn R. Nên trong 19,2 gam chỉ có Fe2O3 => M(OH)n bị hòa tan trong dung dịch NH3. - Các phương trình phản ứng 3.4 Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O (1) M + 2n HNO3 → M(NO3)n + nNO2 + nH2O (2) Đặt số mol Fe3O4: x mol; Số mol M phản ứng (2): y mol Trang 5/5