Lao Cai + Hdc 2005 2006

Trêng THPT chuyªn tØnh Lµo cai

§Ò thi häc sinh giái c©pêng tr N¨m häc:2005-2006 . M«n ho¸ häc :Thêi gian-180 phót. C©u 1(3®): Hoµ tan hoµn toµn hçn hîp FeS vµ FeCO3 b»ng dung dÞch HNO3 thu ®îc hçn hîp khÝ A gåm 2 khÝ X, Y cã tØ khèi so víi hi®ro b»ng 22,909. 1. TÝnh phÇn tr¨m khèi lîng cña muèi trong hçn hîp ®Çu 2. Lµm l¹nh hçn hîp khÝ A xuèng nhiÖt ®é thÊp h¬n thu ®îc hçn hîp khÝ B gåm 3 khÝ X, Y, Z cã tØ khèi so víi hi®ro b»ng 31,5. TÝnh phÇn tr¨m khÝ X bÞ chuyÓn ho¸ thµnh Z 3. NÕu thªm khÝ Y vµo hçn hîp B th× mµu s¾c cña B biÕn ®æi nh thÕ nµo? V× sao? C©u 2 (1,75®): ViÕt ph¬ng tr×nh ph¶n øng hoµn thµnh s¬ ®å biÕn ho¸ sau. BiÕt S lµ lu huúnh: 1) S + A → X 5) X + D + E → U + V 2) S + B → Y 6) Y + D + E → U + V 3) Y + A → X + E 7) Z + E → U + V 4) X + D → Z C©u 3(2,5®): Mét ph¶n øng quan träng t¹o nªn “mï” g©y « nhiÔm m«i trêng lµ: O3 (k) + NO (k) O2 (k) + NO2 (k) cã KC = 6.1034 a) NÕu nång ®é ban ®Çu lµ: O3 : 10-6 M ; NO: 10-5 M; NO2 : 2,5.10-4M vµ O2 : 8,2.10-3 th× ph¶n øng cã ë vÞ trÝ c©n b»ng kh«ng? NÕu kh«ng th× nã ®ang diÔn biÕn theo chiÒu nµo? TÝnh nång ®é cña c¸c chÊt khi ë tr¹ng th¸i c©n b»ng. b) Trong nh÷ng ngµy nãng nùc th× tÇng ozon bÞ ph¸ huû nhiÒu hay Ýt 0 0 h¬n so víi nh÷ng ngµy m¸t mÎ. BiÕt ∆ H tt ( O ) = 142,7 kJ/mol; ∆ H tt ( NO ) = 0 90,25 kJ/mol; ∆ H tt ( NO ) = 33,18 kJ/mol C©u 4(2®): Mét pin ®iÖn gåm ®iÖn cùc lµ mét sîi d©y b¹c nhóng vµo dung dÞch AgNO3 vµ ®iÖn cùc kia lµ than ch× nhóng vµo dung dÞch muèi Fe2+ vµ Fe3+. a) ViÕt s¬ ®å pin vµ ph¬ng tr×nh ph¶n øng khi pin ho¹t ®éng. b) TÝnh søc ®iÖn ®éng cña pin c) NÕu [Ag+] = 0,1M nhng [Fe2+] = [Fe3+] = 1M th× ph¶n øng cã diÔn biÕn nh ë phÇn a kh«ng? H·y rót ra kÕt luËn vÒ ¶nh hëng cña nång ®é cña c¸c chÊt ®Õn chiÒu híng x¶y ra ph¶n øng 3

2

BiÕt nhiÖt ®é x¶y ra ph¶n øng lµ 250C; E0 Ag V

+

/ Ag

= 0,8V; E0 Fe

3+

/ Fe 2 +

= 0,77

C©u 5(2,25®): Cho ph¶n øng sau: IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 + 3H2O VËn tèc cña ph¶n øng ®o ë 250C theo b¶ng sau: ThÝ [I-] M [IO3-] M [H+] M v (mol/l.s) nghiÖm 1 0,01 0,1 0,01 0,6 2 0,04 0,1 0,01 2,4 3 0,01 0,3 0,01 5,4

4

0,01

0,1

0,02

2,4

a) LËp biÓu thøc tÝnh tèc ®é cña ph¶n øng, tÝnh bËc cña ph¶n øng b) TÝnh h»ng sè tèc ®é cña ph¶n øng vµ x¸c ®Þnh ®¬n vÞ cña h»ng sè tèc ®é ®ã c) N¨ng lîng ho¹t hãa cña ph¶n øng E = 84 kJ/mol ë 250C. Tèc ®é cña ph¶n øng thay ®æi nh thÕ nµo nÕu gi¶m n¨ng lîng ho¹t ho¸ ®i 10kJ/mol? C©u 6(3®): Cho mét luång khÝ 8,064 lit CO thiÕu ®i qua hçn hîp X gåm 0,1 mol Fe2O3 vµ 0,1 mol Fe3O4 ®un nãng, sau khi ph¶n øng kÕt thóc thu ®îc phÇn r¾n A vµ khÝ CO2. LÊy phÇn r¾n A cho t¸c dông víi dung dÞch HCl d thu ®îc 3,60912 lit khÝ H2 vµ dung dÞch B. Dung dÞch B lµm mÊt mµu hµn toµn dung dÞch chøa 8,4372 gam KMnO4. a) X¸c ®Þnh sè mol mçi chÊt trong A biÕt r»ng trong A sè mol Fe3O4 b»ng sè mol cña FeO b) DÉn mét luång khÝ clo d vµo dung dÞch B thu ®îc dung dÞch Y. Cho toµn bé dung dÞch Y t¸c dông hÕt víi dung dÞch Ba(OH)2 thu ®îc kÕt tña Z. Nung Z tíi khèi lîng kh«ng ®æi ®îc chÊt r¾n G. TÝnh khèi lîng cña G. BiÕt c¸c khÝ ®o ë 54,60C vµ 0,5 atm C©u 7(3®): ChÊt A cã cÊu t¹o nh sau: - CH2-CO-CBr-CH2CH=CCl-CH2OH | CH3 1) ChÊt A cã ®ång ph©n cÊu h×nh kh«ng? Lo¹i nµo? sè lîng bao nhiªu? ViÕt cÊu h×nh cña c¸c ®ång ph©n ®ã. 2) Cho A t¸c dông víi c¸c chÊt sau: - H2 (d) t¹o chÊt B - Brom (CCl4) t¹o chÊt C - KOH/etanol (tØ lÖ 1:1 vÒ sè mol) t¹o ra chÊt D a) ViÕt CTCT c¸c s¶n phÈm B, C, D b) ChÊt B, C, D cã ®ång ph©n cÊu h×nh kh«ng? Lo¹i nµo? Sè lîng bao nhiªu? c) H·y chän cho A cÊu h×nh tuú ý råi viÕt c¬ chÕ t¹o thµnh C C©u 8(2,5®): 1. H·y ph©n biÖt c¸c chÊt láng ®ùng trong c¸c èng nghiÖm riªng rÏ b»ng ph¬ng ph¸p hãa häc: CH3(CH2)4CH3 (A) ; CH3(CH2)4C≡ CH (B) ; CH3-CH=CHCl (C) ; CH2=CH-CH2Cl (D); CH3CH2CH2Cl (E) 2. H·y t¸ch riªng c¸c chÊt sau ra khái hçn hîp láng cña chóng: C6H5CH2OH (X); C6H5Cl (Y) ; C6H5COOH (Z); p-CH3-C6H4OH (T)

Híng dÉn chÊm C©u 1 (3®)

Néi dung 1. M A = 2.22,909 = 45,818 → 1 khÝ ph¶i cã khèi lîng ph©n tö > 45,818 vµ 1 khÝ cã khèi lîng ph©n tö < 45,818. Trong A ch¾c ch¾n ph¶i cã CO2 (M = 44 < 45,818) → khÝ cßn l¹i ph¶i cã khèi lîng ph©n tö > 45,818 vµ lµ mét s¶n phÈm khÝ cã chøa N → chØ cã NO2 tho¶ m·n C¸c ph¶n øng: FeS + 10H+ + 9NO3- → Fe3+ + SO42- + 9NO2↑ + 5H2O FeCO3 + 4H+ + NO3- → Fe3+ + CO2 ↑ + NO2 ↑ + 2H2O Gäi sè mol cña FeS, FeCO3 trong hçn hîp ®Çu lµ: x, y (x, y >0) → sè mol CO2: y; sè mol NO2: 9x + y

§iÓm 0,25

→ M A = 45,818 =

0,75

46 (9 x + y ) + 44 y 4x + 2 y

→x = y

Do ®ã: %FeS = 43,14%; %FeCO3 = 56,86% 2. Sè mol cña mçi chÊt trong A lµ: nCO 2 = x; nNO 2 = 10 x Gäi a lµ sè mol NO2 chuyÓn ho¸ thµnh N2O4 : 2 NO2 N2O4 →

MB

=

44 x + 46 (10 x − a ) + 92 .( a / 2) a 11 x − 2

0,75

0,25 0,5

0,5

= 31,5.2 = 63 → a =

0,6x → %NO2 chuyÓn ho¸: 60% 3. Khi thªm khÝ CO2 vµo kh«ng x¶y ra ph¶n øng víi N2O4 hay NO2 nhng lµm cho ¸p suÊt cña b×nh t¨ng → c©n b»ng cña ph¶n øng chuyÓn dÞch theo chiÒu lµm gi¶m sè ph©n tö khÝ → c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu thuËn → mµu cña B nh¹t dÇn 2 (1,75 ®)

3 (2,5 ®)

X¸c ®Þnh A (O2) , B(H2) , D (Cl2), E (H2O), X(SO2), Y (H2S), U(H2SO4), V(HCl), Z(SO2Cl2) 7ptr 1) S + O2 → SO2 2) H2 + S → H2S 3) H2S + O2 → SO2 + H2O 4) SO2 + Cl2 → SO2Cl2 5) SO2 + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl 6) H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl 7) SO2Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl a)XÐt tØ sè nång ®é c¸c chÊt :

7x0,25

0,5

C O2 .C NO 2 C O3 .C NO

= 2,1 . 10

< KC → Ph¶n øng diÔn biÕn

5

theo chiÒu thuËn cho ®Õn khi ®¹t ®îc gi¸ trÞ KC ( nång ®é cña O2, NO2 t¨ng; nång ®é cña O3, NO gi¶m) O3 (k) + NO (k) O2 (k) + NO2 (k) C 10-6 10 -5 8,2.10 -3 2,5.10-4 p/ 10-6-x 10-6-x [] x 0,99.10 -5+x 8,2.10-3 +10-6- x 2,5.10-4 +10-6-x V× K rÊt lín nªn gi¶ sö x << 10-6M →

8,201 .10 −3.2,51 .10 −4 x.0,99 .10 −5

a) S¬ ®å pin: C(than ch×)|Fe2+, Fe3+|| Ag+| Ag Ptr t¹i c¸c ®iÖn cùc: (+) Cat«t : Ag+ + 1e → Ag (-) An«t: Fe2+ - 1e → Fe3+ Khi pin ho¹t ®éng: Fe2+ + Ag+ → Ag + Fe3+ b) Søc ®iÖn ®éng cña pin: 3+

E = E -1 lg10

0

E

0 Fe 3 + / Fe 2 +

Ag

+

/ Ag

Fe 3 + / Fe 2 +

=E

+

/ Ag

0,25

0,25 0,25

2+

+

+ 0,059lg[Ag ] = E +

[ Fe 3+ ] 0,059lg [ Fe 2+ ]

0 Fe 3 + / Fe 2 +

= E0 Fe

3+

0,5

+ 0,059

/ Fe 2 +

0,5 0,25

0,25

→ Epin = E – 0,059 = - 0,029 (V) <0 Ph¶n øng kh«ng diÔn ra theo chiÒu thuËn nh ë phÇn 0,25 a mµ x¶y ra theo chiÒu ngîc l¹i → Khi lµm thay ®æi nång ®é cña c¸c chÊt th× cã thÓ lµm thay ®æi c¶ chiÒu cña ph¶n øng a) v = k.[I-]x.[IO3-]y.[H+]z ThiÕt lËp biÓu thøc tÝnh tèc ®é ph¶n øng ë c¸c thÝ 0,125x4= nghiÖm kh¸c nhau 0,5 0 pin

5 (2,25 ®)

Ag

0,25

0,25

E0pin = E0 Ag / Ag - E0 Fe / Fe = 0,8 – 0,77 = 0,03 (V) c) NÕu [Ag+] = 0,1; [Fe2+] = [Fe3+] = 1M +

0,5

= 6.1034 → x = 3,4.10-36 <<10-6

VËy [O3] = 3,4.10-36M; [NO] = 9,9.10-6M; [O2] = 8,201.10-3M; [NO2] = 2,51.10-4M b) HiÖu øng nhiÖt cña ph¶n øng: ∆ H0 = 0 + 33,18 – 142,7 – 90,25 = - 199,77 kJ <0 → Ph¶n øng to¶ nhiÖt → Khi nhiÖt ®é kh«ng khÝ t¨ng lªn c©n b»ng chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞch → TÇng ozon bÞ ph¸ huû Ýt h¬n so víi ngµy m¸t mÎ 4 (2®)

0,5

4 ptr → x = 1; y = 2; z = 2 → bËc cña ph¶n øng lµ bËc 5 v = k.[I-].[IO3-]2.[H+]2 b) k = 6.10-7 (mol/l)-4.s-1 c) k1 = A.k

−E1 RT

; k2 = A.k

−E 2 RT

→ k2 = 56,6k1 → v2 = 56,6

v1 → VËn tèc cña ph¶n øng t¨ng 56,6 lÇn 6 (3®)

0,25x3=0 ,75 0,5 0,5

a) X¶y ra c¸c ph¶n øng: 3Fe2O3 + CO  → 3Fe3O4 + CO2 (1) Fe3O4 + CO  → 3FeO + CO2 (2)   → Fe + CO2 FeO + CO (3) nCO = nCO 2 = 0,15 mol mCO = 0,15.28 = 4,2 gam mCO 2 = 6,6 gam mX = 39,2 gam Theo ®Þnh luËt b¶o toµn khèi lîng: mX + mCO = mA + mCO 2 → mA = 36,8 gam t0

0,5

t0

t0

Trong A gåm cã:

 F e2O3 : a m o l   F e3O4 , F e O: b m o l  F e: c m o l 

Cho A ph¶n øng víi HCl: Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl = 2 FeCl3 + FeCl2 + 4H2O FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2 ↑ c = nH 2 = 0,067 mol Dung dÞch B: HCl d, FeCl2, FeCl3 T¸c dông víi dung dÞch KMnO4 chØ cã FeCl2 ph¶n øng 5 FeCl2 + KMnO4 + 8HCl → 5 FeCl3 + MnCl2 + KCl + 4H2O n KMnO = (2b + c)/5 = 0,0534 → b = 0,1 mol mA = 160a + 232.0,1+ 72.0,1 + 56.0,067 = 36,8 → a = 0,01655 mol b) C¸c ph¬ng tr×nh 1/2 Cl2 + FeCl2 → FeCl3 2FeCl3 + 3 Ba(OH)2 → 2 Fe(OH)3 ↓ + 3BaCl2 2Fe(OH)3  → Fe2O3 + 3H2O mG = 40 gam

0,5

0,5

0,25 0,25 0,5 0,5

4

t0

7 (3®)

1)A cã ®ång ph©n cÊu h×nh: 1 liªn kÕt π + 1 C* ®ång ph©n h×nh häc + ®ång ph©n quang häc 4 ®p: cis-R, trans-R, cis-S, trans-S BiÓu diÔn:

0,5 0,5

2)a) ViÕt 3 ptr vµ cÊu t¹o cña c¸c chÊt B, C, D *

*

b) B: C5H9 CH2-CO-CBr-CH2CH2CHCl-CH2OH | CH3 B cã ®ång ph©n quang häc: cã 2 C bÊt ®èi → cã 22 = 4 ®ång ph©n RR, RS, SS, SR * * * C: C5H9 CH2-CO-CBr-CH2CHBr- CBrCl-CH2OH | CH3 C cã 3 C bÊt ®èi → cã 23 = 8 ®ång ph©n: RRR, RRS, RSR, RSS, SSS, SSR, SRS,SRR D: C5H9 CH2-CO-C=CH- CH= CCl-CH2OH | CH3 D cã 2 liªn kÕt π → cã 22 = 4 ®ång ph©n h×nh häc cis-trans; cis-cis; trans-cis; trans-trans d) C¬ chÕ céng AE 8 1) NhËn biÕt: (2,75 - B1: Dïng Ag2O/NH3 → nhËn biÕt ®îc B ®) - B2: Br2 (CCl4) → 2 nhãm: + Nhãm 1: A, E kh«ng lµm mÊt mµu brom + Nhãm 2: C, D lµm mÊt mµu brom 2 ptr - B3: NhËn biÕt nhãm 1: ph¶n øng víi NaOH ®un nãng A kh«ng cã ph¶n øng E → CH3CH2CH2CH2OH Chng cÊt, lµm kh« cho s¶n phÈm t¸c dông víi Na + cã khÝ tho¸t ra → rîu → E + kh«ngcã hiÖn tîng: A - B4: NhËn biÕt nhãm 2: ph¶n øng víi NaOH, t0 vµ p cao + C → CH3CH2CHO + D → CH2=CH-CH2OH NhËn biÕt s¶n phÈm: dïng níc brom hoÆc AgNO3/NH3 hoÆc Na 2) X, Y, Z, T + NaOH →

0,5 0,25

0,25

0,25

0,5

0,25 0,25

0,5

0,5 1,25