Kỳ thi chọn đội tuyển học sinh giỏi dự thi quốc gia năm học 2009-2010 tỉnh Đăk Lăk

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI 
	ĐẮK LẮK DỰ THI QUỐC GIA NĂM HỌC 2009-2010
 	 
ĐỀ CHÍNH THỨC
 MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT
 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
 
 (Đề này có 2 trang)
Câu 1. (2,0 điểm) 
1. Sự oxi hóa I- bởi S2O82- được xúc tác bởi Fe2+ hoặc Fe3+ theo phản ứng: 2I- + S2O82- ® 2SO42- + I2
Giải thích cơ chế phản ứng.
2. Số hạng cơ bản biểu thị trạng thái của một nguyên tử X là . Xác định nguyên tử X, biết X thuộc chu kì 4.
o

Câu 2. (2,0 điểm) 
1. Tính bước sóng l (A) nhỏ nhất nằm trong vùng phổ thuộc dãy Lyman của phổ phát xạ nguyên tử hiđro. Cho hằng số Ritbe RH = 1,1.105 cm-1.
2. Áp dụng phương pháp gần đúng Slater, hãy tính năng lượng nguyên tử Clo.
Câu 3. (2,5 điểm) 
Phản ứng nhiệt phân HI ở 3930C xảy ra theo phương trình: 2HI I2 + H2 
Lúc đầu có 1 mol HI trong thể tích 22,4 lít. Người ta đo số mol HI bị nhiệt phân x ở các thời điểm t như sau:
t (phút)
60
120
240
∞
x (mol/22,4 lít)
0,0272
0,0552
0,0975
0,2058

a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên.
b) Chứng minh nếu phản ứng thuận nghịch bậc 2-2 ta có: , V là thể tích của hệ.
c) Tính kt, kn.
Câu 4. (2,0 điểm) 
Hợp chất X có công thức phân tử C5H11O2N không tan trong nước và axit loãng nhưng tan trong dung dịch kiềm.
Hòa tan X có tính quang hoạt vào dung dịch NaOH, sau đó axit hóa thì tạo ra X dưới dạng biến thể raxemic. Khử X quang hoạt bằng H2/Ni được Y có công thức C5H13N quang hoạt. Cho Y tác dụng với HNO2/HCl được hỗn hợp ancol Z quang hoạt và một lượng nhỏ ancol t-amylic.
Xác định công thức cấu tạo của A, B, C. Giải thích bằng cơ chế phản ứng.
Câu 5. (3,0 điểm) 
Viết công thức cấu trúc các sản phẩm.

1. Cho sơ đồ sau: 
 

 Từ các chất vô cơ và hữu cơ (không quá 3 cacbon), viết các phương trình hóa học điều chế: 
a)
b)
 
Câu 6. (1,5 điểm) 
X là một đisaccarit không khử được AgNO3/NH3. Khi thủy phân X tạo ra sản phẩm duy nhất là Y (D-anđozơ, có công thức vòng ở dạng a). Y chỉ khác D-ribozơ ở cấu hình nguyên tử C2. Biết:
dẫn xuất 2,3,4-tri-O-metyl của Y

Xác định công thức của Y, Z, V và X ở dạng vòng phẳng.
Câu 7. (1,5 điểm) 
Cho 0,736 gam hỗn hợp gồm 2 ankan (tỉ lệ mol 1:1) cùng với 3,36 lít O2 (dư, ở đktc) vào một ống úp ngược trên chậu nước. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, đưa nhiệt độ ống về 250C ta nhận thấy:
- Mực nước trong ống cao hơn mực nước trong chậu là 68 mm.
- Thể tích phần ống chứa khí là 2,8 lít.
Xác định công thức phân tử của 2 ankan. Biết áp suất khí quyển là 758,7 mmHg, áp suất gây ra bởi hơi nước trong ống ở 250C là 23,7 mmHg, khối lượng riêng của Hg là 13,6 g/cm3.
Câu 8. (2,0 điểm)
1. Tách các chất sau ra khỏi hỗn hợp: C6H5CH=O (A), C6H5N(CH3)2 (B), C6H5Cl (C), CH3-C6H4-OH (D), C6H5COOH (E). 
2. Sắp xếp (có giải thích) chiều tăng dần về nhiệt độ sôi của các chất sau:
	 
Câu 9. (1,5 điểm) 
Hòa tan 115,3 gam hỗn hợp X gồm MgCO3 và RCO3 bằng 500 ml dung dịch H2SO4 loãng được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lít CO2 (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được 12 gam muối khan. Mặt khác đem nung chất rắn B đến khối lượng không đổi thì thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và chất rắn B1.
Tính khối lượng của B và B1.
Xác định R, biết trong hỗn hợp X số mol RCO3 gấp 2,5 lần số mol MgCO3.
Câu 10. (2,0 điểm) 
Cho biết: = 0,16 V;= 0,52 V; = 10 -7
Một dung dịch chứa CuSO4 0,1 M, NaCl 0,2 M và bột Cu dư.
Hãy chứng minh xảy ra phản ứng: Cu (r) + Cu2+ + 2Cl - 2CuCl (r)
Tính hằng số cân bằng của phản ứng đó và tính nồng độ mol của các ion ở trạng thái cân bằng.

 Cho: C=12; H=1; O=16; Cl=35,5; S=32; Na=23; Ba=137; Ca=40; Ag=108; K=39; Fe=56; Mg=24.
(Học sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học)

---------HẾT---------


ĐÁP ÁN

Câu 1. (2,0 điểm) 
1. Sự oxi hóa I- bởi S2O82- được xúc tác bởi Fe2+ hoặc Fe3+ theo phản ứng: 2I- + S2O82- ® 2SO42- + I2
Giải thích cơ chế phản ứng.
2. Số hạng cơ bản biểu thị trạng thái của một nguyên tử X là . Xác định nguyên tử X, biết X thuộc chu kì 4.

NỘI DUNG
ĐIỂM
 
 Trường hợp Fe2+
S2O82- + 2Fe2+ ® 2SO42- + 2Fe3+
2Fe3+ + 2I- ® 2Fe2+ + I2 
2I- + S2O82- ® 2SO42- + I2
 Trường hợp Fe3+
2Fe3+ + 2I- ® 2Fe2+ + I2 
S2O82- + 2Fe2+ ® 2SO42- + 2Fe3+
2I- + S2O82- ® 2SO42- + I2
2. S = , x là số electron độc thân.
Ta có: 2S + 1 = 4 Þ S = 
Þ = Þ x = 3 Þ nguyên tử X có 3 e độc thân
Vì số hạng S nên L = 0 ® ml = 0
 Nguyên tử X có 3 e độc thân, ml = 0, X thuộc chu kì 4 ® cấu hình e: 4p3 ® X là As






0,5





0,5







1,0

o

Câu 2. (2,0 điểm) 
1. Tính bước sóng l (A) nhỏ nhất nằm trong vùng phổ thuộc dãy Lyman của phổ phát xạ nguyên tử hiđro. Cho hằng số Ritbe RH = 1,1.105 cm-1.
2. Áp dụng phương pháp gần đúng Slater, hãy tính năng lượng nguyên tử Clo.








NỘI DUNG
ĐIỂM
1. Bước sóng được tính theo công thức: )
Dãy Lyman có nc ® nt = 1
l = 
 tăng ® l giảm. Do đó để l có giá trị nhỏ nhất thì phải có giá trị lớn nhất: = ∞
o

 l = = = 0,909.10-5 cm = 909 A
2. 1s2(2s22p6)(3s23p5)
Điện tích hạt nhân hiêu dụng: Z*1s = 17 -1.0,3 = 16,7
Số lượng tử chính hiệu dụng: n* = 1
 e1s = -13,6.= -13,6.= - 3792,904 eV
Z*2s,2p = 17 – (2.0,85 + 7.0,35) = 12,85
n* = 2
e2s,2p = -13,6.= -13,6. = - 561,417 eV
Z*3s,3p = 17 – (2.1,0 + 8.0,85 + 6.0,35) = 6,1
n* = 3
e3s,3p = -13,6.= -13,6. = - 56,228 eV
 E = 2 e1s + 8e2s,2p + 7e3s,3p = 2.( - 3792,904) + 8.(- 561,417) + 7.(- 56,228) = -12470,740 eV






1,0











0,5















0,5
Câu 3. (2,5 điểm) 
Phản ứng nhiệt phân HI ở 3930C xảy ra theo phương trình: HI I2 + H2 
Lúc đầu có 1 mol HI trong thể tích 22,4 lít. Người ta đo số mol HI bị nhiệt phân x ở các thời điểm t như sau:
t (phút)
60
120
240
∞
x (mol/22,4 lít)
0,0272
0,0552
0,0975
0,2058

a) Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên.
b) Chứng minh nếu phản ứng thuận nghịch bậc 2-2 ta có: , V là thể tích của hệ.
c) Tính kt, kn.




NỘI DUNG
ĐIỂM
a) 2HI H2 + I2 
t = 0 1 mol 0 0 
t 1 - x x/2 x/2 
CB x = x∞ 
= = 
Thay x∞ = 0,2058, ta được KCB = 0,0173
b) Theo phương trình tốc độ: = kt[HI]2 - kn[H2][I2]
 = . (*)
Tại cân bằng: = 0 
Þ = 0
Thay x = x∞ = 0,2058 » , ta được:

Þ kn = 64kt
Thay vào (*) ta được: = 
 = = .
 = 
Þ (**)
c) Thay V = 22,4 lít vào pt (**) và lấy tích phân ta được:


Thay các giá trị của x, t ta có k1,t; k2,t; k3,t Þ = 5,34.10-3M-1ph-1
Þ = 341,76.10-3 M-1ph-1







0,5










1,0





























1,0
Câu 4. (2,0 điểm) 
Hợp chất X có công thức phân tử C5H11O2N không tan trong nước và axit loãng nhưng tan trong dung dịch kiềm.
Hòa tan X có tính quang hoạt vào dung dịch NaOH, sau đó axit hóa thì tạo ra X dưới dạng biến thể raxemic. Khử X quang hoạt bằng H2/Ni được Y có công thức C5H13N quang hoạt. Cho Y tác dụng với HNO2/HCl được hỗn hợp ancol Z quang hoạt và một lượng nhỏ ancol t-amylic.
Xác định công thức cấu tạo của A, B, C. Giải thích bằng cơ chế phản ứng.

NỘI DUNG
ĐIỂM

X tan trong kiềm nên X có tính axit. X không tan trong axit loãng và X (C5H11O2N) bị khử thành Y (C5H13N) nên X là hợp chất nitro.
X có tính quang hoạt (có C bất đối) nên X có thể là:
O2N-CH2-C*H-CH2-CH3 (I) O2N-C*H-CH(CH3)2 (II) O2N-C*H-CH2CH2CH3 (III)
 CH3 CH3 CH3
Xét quá trinh:
O
O

OH
O
O
O
O

 H
(-)
 (-)
O
R – C – N R – C – N R – C N R – C = N
 R’ R’ R’ R’ 
 Dạng axi
O
OH
Hợp chất axi có tự chuyển hóa về dạng nitro và nguyên tử H chuyển về từ 2 phía của mặt phẳng lk đôi tạo biến thể raxemic.

O
O

R – C = N → R – CH – N 

 R’ R’ 
 Biến thể raxemic
Vậy để tạo ra biến thể raxemic thì –NO2 phải lk trực tiếp với nguyên tử C*. Y là amin có thể chuyển hóa thành hỗn hợp ancol nên X là (II).
+ H2O



Sự tạo thành hỗn hợp anlcol theo cơ chế:









1,0


































1,0




Câu 5. (3,0 điểm) 
1. Cho sơ đồ sau: 
 
	Viết công thức cấu trúc các sản phẩm
2. Từ các chất vô cơ và hữu cơ (không quá 3 cacbon), viết các phương trình hóa học điều chế: 
a)
b)
 
NỘI DUNG
ĐIỂM
meso-Eritritol (B1)
1.


D-Eritritol (B2)
(L-Eritritol (B2)




C2H2 ® C6H6
2. a)
b)

	







0,5










0,5







0,5






0,5








1,0

Câu 6. (1,5 điểm) 
X là một đisaccarit không khử được AgNO3/NH3. Khi thủy phân X tạo ra sản phẩm duy nhất là Y (D-anđozơ, có công thức vòng ở dạng a). Y chỉ khác D-ribozơ ở cấu hình nguyên tử C2. Biết:
dẫn xuất 2,3,4-tri-O-metyl của Y

Xác định công thức của Y, Z, V và X ở dạng vòng phẳng.












NỘI DUNG
ĐIỂM

Công thức dẫn xuất 2,3,4-tri-O-metyl của Y







0,5






0,5








0,5

Câu 7. (1,5 điểm) 
Cho 0,736 gam hỗn hợp gồm 2 ankan (tỉ lệ mol 1:1) cùng với 3,36 lít O2 (dư, ở đktc) vào một ống úp ngược trên chậu nước. Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy, đưa nhiệt độ ống về 250C ta nhận thấy:
- Mực nước trong ống cao hơn mực nước trong chậu là 68 mm.
- Thể tích phần ống chứa khí là 2,8 lít.
Xác định công thức phân tử của 2 ankan. Biết áp suất khí quyển là 758,7 mmHg, áp suất gây ra bởi hơi nước trong ống ở 250C là 23,7 mmHg, khối lượng riêng của Hg là 13,6 g/cm3.

NỘI DUNG
ĐIỂM

Gọi công thức chung của 2 ankan 
Số mol O2 =3,36/22,4 = 0,15 mol
Số mol 2 ankan = mol
 + O2 ® CO2 + (+1)H2O
 ® .® .
nO2 dư + nCO2 = (0,15 -.) + . mol
Áp suất khí (CO2 + O2 dư) = 758,7 – 23,7 - = 730 mmHg




0,5






0,5








	
NỘI DUNG
ĐIỂM

Số mol O2 dư + số mol CO2 = = = 0,11
Þ (0,15 -.) + . = 0,11
Þ = 1,5
Þ Một ankan là CH4 và CnH2n+2
 = = 1,5 Þ n = 2 (C2H6)








0,5



Câu 8. (2,0 điểm)
1. Tách các chất sau ra khỏi hỗn hợp: C6H5CH=O (A), C6H5N(CH3)2 (B), C6H5Cl (C), CH3-C6H4-OH (D), C6H5COOH (E). 
2. Sắp xếp (có giải thích) chiều tăng dần về nhiệt độ sôi của các chất sau:
	


NỘI DUNG
ĐIỂM
1. (A, B, C, D, E)
 HCl/ete


 Lớp dưới Lớp ete (trên)
 C6H5NHMe2Cl OH-
 
 OH-/ete 
 (B) tan trong ete Lớp kiềm (dưới) Lớp ete (trên)

 Cho ete bay hơi CO2 NaHSO3
 (B) 
 Lớp ete Lớp nước Lớp nước Lớp ete 
 Ete bay hơi C6H5COONa C6H5CHOHSO3Na ete bay hơi 
 HCl (ch.cất) HCl/ete (C)
 
 (D) (E) Lớp ete Lớp nước
 ete bay hơi
 (A) 
 










1,0





NỘI DUNG
ĐIỂM
2. 
 
 M = 79 (I) M = 85 (II)
 Hai chất trên không có liên kết hiđro nên có nhiệt độ sôi thấp. M (I) < M (II) nên chất (I) có nhiệt độ sôi thấp hơn chất (II).
 Hai chất sau có liên kết hiđro nên có nhiệt độ sôi cao hơn.
 
 (IV)
Chất (III) hình thành liên kết hiđro liên phân tử nên có nhiệt độ sôi cao hơn chất (IV) hình thành liên kết hiđro dạng đime:
 
Vậy: (I) < (II) < (IV) < (III)








0,5










0,5
Câu 9. (1,5 điểm) 
Hòa tan 115,3 gam hỗn hợp X gồm MgCO3 và RCO3 bằng 500 ml dung dịch H2SO4 loãng được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lít CO2 (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được 12 gam muối khan. Mặt khác đem nung chất rắn B đến khối lượng không đổi thì thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và chất rắn B1.
a) Tính khối lượng của B và B1.
b) Xác định R, biết trong hỗn hợp X số mol RCO3 gấp 2,5 lần số mol MgCO3.

NỘI DUNG
ĐIỂM
MgCO3 + H2SO4 ® MgSO4 + CO2 + H2O (1)
 0,1 mol ¬ 0,1 mol ® 0,1 mol
 RCO3 + H2SO4 ® RSO4 + CO2 + H2O (2)
 0,1 mol ¬ 0,1mol ¬ 0,1 mol
Từ (1) và(2) thấy số mol SO4 tạo thành trong muối = số mol CO2 =4,48/22,4 = 0,2 mol
Þ mSO4 = 96.0,2 = 19,2 gam > 12. Vậy dd A chỉ chứa muối là MgSO4 (số mol MgSO4 = 12/120 = 0,1 mol), còn RSO4 không tan.
Rắn B (MgCO3 dư, RCO3 dư và RSO4)
 MgCO3 ® MgO + CO2 (3)
 x mol x x
 RCO3 ® RO + CO2 (4)
 y mol y y
mB = 115,3 – m(MgCO3, RCO3)pư + mRSO4
 = 115,3 – 84.0,1 – (R + 60).0,1 + (R + 96).0,1 = 110,5 gam
Rắn B1 (MgO, RO, RSO4)
mB1 = mB – mCO2 = 110,5 – 44.11,2/22,4 = 88,5 gam
Số mol MgCO3 bđ = x + 0,1 mol
Số mol RCO3 = y + 0,1 mol
Þ (y + 0,1) = 2,5(x + 0,1)
 2y -5x = 0,3
 y + x = 11,2/22,4 = 0,5
Þ x = 0,1; y = 0,4
mB = 84.0,1 + (R + 60).0,4 + (R + 96).0,1 = 110,5
R = 137. Vậy R là Ba.





0,5












0,5















0,5


Câu 10. (2,0 điểm) 
Cho biết: = 0,16 V;= 0,52 V; = 10 -7
Một dung dịch chứa CuSO4 0,1 M, NaCl 0,2 M và bột Cu dư.
a) Hãy chứng minh xảy ra phản ứng: Cu (r) + Cu2+ + 2Cl - 2CuCl (r)
b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng đó và tính nồng độ mol của các ion ở trạng thái cân bằng.

NỘI DUNG
ĐIỂM
a) Khi cân bằng: = 
0,16 + 0,059lg = 0,52 + 0,059lg[Cu+]
 = 0,16 + 0,118pT – 0,52 = 0,059lg = 0,059lgKC
Þ KC = 108
Vì KC rất lớn nên phản ứng xảy ra hoàn toàn.
b) Ở trạng thái cân bằng: [Cu2+] = ½[Cl-]
Þ KC = = 108 ® [Cu2+] = 1,36.10 -3 M ® [Cl-] = 2,72.10 -3 M







1,0








1,0



 ------------HẾT-----------