Đề thi học sinh giỏi khu vực Bắc Bộ năm học 2011 - 2012 môn Hóa học lớp 11

Câu 1: (2,5 điểm)

1. Cho các chất BF₃, CF₄, NH₃.

a. Viết công thức Lewis và cho biết dạng hình học của các phân tử trên.

b. Các chất trên, chất nào đóng vai trò là axit, bazơ theo Lewis?

2. Cho phản ứng:

a. Xác định ΔH⁰; ΔS⁰ của (1) và (2) giả thiết rằng H⁰; S⁰ không phụ thuộc vào nhiệt độ.

b. Trong một bình kín dung tích không đổi tại nhiệt độ 1000⁰C, ban đầu có 0,1 mol Fe₃O₄, người ta 0,4 mol cho H₂ vào. Xác định thành phần của hệ tại thời điểm cân bằng.

Câu 2: (2,5 điểm)

1. A là một hợp chất của nitơ và hiđro với tổng số điện tích hạt nhân bằng 10. B là một oxit của nitơ, chứa 36,36% oxi về khối lượng.

a. Xác định các chất A, B, D, E, G và hoàn thành các phương trình phản ứng:

b. Viết công thức cấu tạo của D và nêu các tính chất hóa học đặc trưng của D.

2. Để định lượng đồng người ta hoà tan 1,080 gam quặng đồng trong môi trường thích hợp tạo muối đồng (II), rồi thêm KI dư. Sau đó chuẩn độ iot giải phóng ra hết 15,65 ml Na₂S₂O₃ 0,0950M. Tính % khối lượng Cu trong quặng.

Câu 3: (2,5 điểm)

1. Điện phân dung dịch X chứa NiSO₄ 0,02M và CoSO₄ 0,01M trong axit H₂SO₄ 0,5M ở 25⁰C, dùng điện cực Pt với dòng điện I = 0,2A.

a. Viết phương trình phản ứng xảy ra ở các điện cực, tính thế của các cặp oxi hóa khử ở từng điện cực và cho biết hiệu thế tối thiểu phải đặt vào hai cực để quá trình điện phân bắt đầu xảy ra.

b. Cation nào bị điện phân trước? Khi cation thứ hai bắt đầu điện phân thì nồng độ của cation thứ nhất còn bao nhiêu?

2. Nếu điện phân dung dịch chứa NiSO₄ 0,02M; CoSO₄ 0,01M và NaCN 1M thì kim loại nào sẽ tách ra trước? Có thể tách hai kim loại ra khỏi nhau bằng phương pháp điện phân dung dịch này không? Biết rằng một ion được coi là tách hoàn toàn khỏi dung dịch khi nồng độ ion của nó còn lại trong dung dịch nhỏ hơn 10-6 M.

Cho biết ở 25⁰C, E^o_Ni2+/Ni = - 0,233V; E^o_Co2+/Co = - 0,277V; E^o_O2,H+/H2O = 1,23V; P_O2= 0,2 atm.
Các phức chất: [Co(CN)₆]^4- có lgβ₁ = 19,09; [Ni(CN)₄]^2- có lgβ₂ = 30,22.
Quá thế của H₂/Pt đủ lớn để quá trình điện phân H⁺ và nước tại catot không xảy ra.

Câu 4: (2,5 điểm)

1. Tiến hành chuẩn độ dung dịch CH₃COOH (0,15M) bằng dung dịch NaOH (0,10M), người ta lấy 10 ml mẫu cho vào bình tam giác và thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị sau đó nhỏ từ từ từng giọt dung dịch NaOH từ buret và lắc đều đến khi chỉ thị chuyển màu. Cho pK(CH₃COOH) = 4,76.

a. Tính pH tại điểm tương đương của phép chuẩn độ.

b. Tính thể tích dung dịch NaOH đã thêm nếu sử dụng chất chỉ thị:
Metyl da cam (pT = 4,4).
phenolphtalein (pT = 9,0).

2. Cho phản ứng: 2A(k) + B(k) --> C(k) (1) tại 400⁰C có năng lượng hoạt động hóa học (năng lượng hoạt hóa) là 140 KJ/mol; khi có mặt chất xúc tác, năng lượng hoạt hóa giảm còn 60 KJ/mol.

a. So sánh tốc độ phản ứng khi có chất xúc tác với tốc độ phản ứng khi không có chất xúc tác?

b. Ở nhiệt độ bao nhiêu (trong điều kiện không có chất xúc tác) tốc độ của (1) bằng tốc độ của phản ứng ở 400⁰C có xúc tác trên.

Câu 5: (2,5 điểm)

1. a. Sáu chất có công thức phân tử C₄H₈O, đều quang hoạt và có các tính chất vật lý thông thường khác nhau (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ...). Hãy biểu diễn cấu trúc của chúng.

b. Năm chất cũng có công thức phân tử C₄H₈O, đều không quang hoạt nhưng có các tính chất vật lý thông thường khác nhau (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ...). Hãy biểu diễn cấu trúc của chúng.

2. Cho sơ đồ:

a/ Đề nghị cơ chế chi tiết quá trình hình thành X.

b/ Trong quá trình tạo ra (X) còn sinh ra 4 sản phẩm phụ (X1, X2, X3 và X4) là đồng phân cấu tạo của X. Hãy biểu diễn cấu tạo của chúng.

Câu 6: (2,5 điểm)

1. Có 5 lọ không nhãn được kí hiệu từ A đến E chứa riêng lẻ 5 hợp chất thơm sau: C₆H₅COCH₂CH₃, C₆H₅COOH, C₆H₅COCH₃, C₆H₅CH(OH)CH₃ và C₆H₅CHO. Dựa vào các kết quả thí nghiệm sau đây nhận biết hóa chất có trong mỗi lọ:

- Cho vào mỗi lọ 1 giọt dung dịch K₂Cr₂O₇/H₂SO₄ rồi lắc đều. Sau vài phút thấy lọ A và C biến đổi dung dịch màu da cam thành xanh lục.

- Cho vào mỗi chất một ít dung dịch NaOH loãng thì chỉ riêng lọ B tan được.

- Khi cho tác dụng với I2 trong dung dịch kiềm thì lọ A và E cho kết tủa vàng.

- Lọ C, D và E đều tác dụng với 2,4-đinitrophenylhydrazine cho kết tủa đỏ, da cam.

2. So sánh tính axit của các chất dưới đây và giải thích ngắn gọn.

a. Axit bixiclo[1.1.1]pentan-1-cacboxylic (A) và axit 2,2-đimetyl propanoic (B)

b. C₆H₅CO₂H (E), C₆H₅CO₃H (F) và C₆H₅SO₃H (G)

c.

Câu 7: (2,5 điểm)

1. Cho sơ đồ chuyển hóa:

a. Biểu diễn cấu tạo của X, Y, Z.

b. Biểu diễn 1 cấu trúc của Y và cho biết cấu hình tuyệt đối của các nguyên tử cacbon bất đối.

2. Chất A có CTPT là C₈H₁₆O và có phản ứng Iođofom nhưng không cộng được H₂. Khi đun A với H₂SO₄ đặc ở 170^oC ta thu được hỗn hợp X trong đó có 3 chất B, C và D có cùng CTPT là C₈H₁₄ , đều không có đồng phân hình học. Nếu ozon phân khử hoạc oxy hóa hỗn hợp X thì sản phẩm thấy xuất hiện xiclopentanon.

a. Xác định công thức cấu tạo của A, B, C, D.

b. Trình bày cơ chế chuyển A thành B, C, D.

Câu 8: (2,5 điểm)

1. Thủy phân hợp chất A (C₁₃H₁₈O₂) trong môi trường axit HCl loãng cho hợp chất B (C₁₁H₁₄O). Chất B cũng được tạo ra khi cho cumen tác dụng với axetylclorua (xúc tác AlCl₃). Khi B phản ứng với brom trong NaOH, sau đó axit hóa thì thu được axit C. Nếu đun nóng B với hỗn hợp hiđrazin và KOH trong glicol thì cho hiđrocacbon D. Mặt khác, B tác dụng với benzanđehit trong dung dịch NaOH loãng (có đun nóng) thì tạo thành E (C₁₈H₁₈O). Cho E tác dụng NaBH₄ được hợp chất F. Cho F tác dụng với Br₂/CCl₄ thu được G.

a. Hãy cho biết công thức cấu tạo của các hợp chất từ A đến G.

b. Từ 1 cấu hình của F, cho biết cấu hình của G.

2. Tetrađec-11-enyl axetat là chất dẫn dụ của sâu đục hạt ngô. Một đồng phân hình học của chất này (K) được tổng hợp theo sơ đồ dưới đây:

a. Biểu diễn cấu tạo của các chất từ A đến K.

b. Để có sản phẩm là đồng phân hình học của K, cần điều chỉnh giai đoạn nào trong sơ đồ tổng hợp trên?