Kỳ thi học sinh giỏi cấp trường Hóa học Lớp 12 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Bình Chiểu (Có đáp án)

Nội dung text: Kỳ thi học sinh giỏi cấp trường Hóa học Lớp 12 - Năm học 2022-2023 - Trường THPT Bình Chiểu (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA THI NGÀY: 08/10/2022 TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU Môn thi: Hóa học 12 Thời gian: 120 phút, không kể thời gian phát đề (Đề thi có 02 trang) Cho nguyên tử khối của các nguyên tố: H=1, C=12, O=16; Na=23. Câu 1 (2,5 điểm) a) Viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện nếu có) của axit metacrylic với: nước brom, natri hiđroxit, natri cacbonat, ancol metylic (thu được sản phẩm hữu cơ A). b) Viết phương trình phản ứng trùng hợp chất A. Câu 2 (2,5 điểm). Viết phương trình phản ứng và nêu hiện tượng xảy ra khi thực hiện các thí nghiệm sau: 1) Nhỏ nước brom vào ống nghiệm có chứa sẵn dung dịch phenol và lắc nhẹ. 2) Đổ giấm ăn vào cốc có chứa sẵn vỏ trứng gà (có thành phần chính là canxi cacbonat). 3) Cho khoảng 1 ml dung dịch glucozơ 1% vào ống nghiệm có chứa sẵn 1 ml dung dịch AgNO3 1% và dung dịch NH3 dư, sau đó đem ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng. 4) Cho vào ống nghiệm 3-4 giọt dung dịch CuSO4 2% và 2-3 giọt dung dịch NaOH 10%, lắc nhẹ. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm 3-4 giọt glixerol rồi lắc nhẹ. Câu 3 (3 điểm). Hãy viết các phương trình phản ứng điều chế vinyl axetat, etyl axetat, metyl fomat từ metan. Các chất vô cơ, xúc tác và dụng cụ thí nghiệm cho đầy đủ. Câu 4 (2 điểm). Tiến hành thí nghiệm theo các bước như sau: Bước 1: Cho khoảng 1 gam tristearin và 2 ml dung dịch NaOH 40% vào cốc thủy tinh chịu nhiệt. Đặt cốc lên giá đỡ. Bước 2: Đun sôi nhẹ hỗn hợp trên ngọn lửa đèn cồn, đồng thời khuấy đều bằng đũa thủy tinh. Thỉnh thoảng cho thêm vài giọt nước cất để giữ cho thể tích của hỗn hợp không đổi. Bước 3: Sau khoảng 8 – 10 phút thì rót thêm vào hỗn hợp trên 4 – 5 ml dung dịch NaCl bão hòa, nóng và khuấy nhẹ. Sau đó để nguội hỗn hợp. a) Hãy nêu hiện tượng quan sát được khi kết thúc mỗi bước. Viết phương trình phản ứng (nếu có). Phản ứng hóa học xảy ra có tên gọi là gì? b) Giải thích vai trò của dung dịch NaCl trong thí nghiệm trên. Câu 5 (2 điểm). X là một este no, đơn chức, mạch hở. Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam X, sản phẩm sinh ra được được hấp thụ hoàn toàn bằng dung dịch nước vôi trong dư, khối lượng bình nước vôi tăng 18,6 gam. Xác định công thức cấu tạo và tên gọi của X, biết rằng X không tham gia phản ứng tráng bạc.
2. 2 Câu 6 (2,5 điểm). Hỗn hợp A gồm phenol, axit axetic, phenyl axetat có khối lượng 58 gam. Chia A thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: cho phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng được m gam chất rắn khan. - Phần 2: cho phản ứng với lượng natri dư thì thu được 2,24 lit khí (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a) Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. b) Xác định m. Câu 7 (3 điểm). Xăng sinh học (xăng pha etanol) được coi là loại xăng thân thiện với môi trường. Xăng sinh học được pha một lượng etanol theo tỉ lệ đã nghiên cứu như: xăng E85 (etanol chiếm 85% thể tích), E10 (etanol chiếm 10% thể tích), E5 (etanol chiếm 5% thể tích), Ở Việt Nam hiện nay, xăng E5 đang được sử dụng phổ biến. a) Hãy tính khối lượng etanol có trong 1 lit xăng E5. Cho khối lượng riêng của etanol là 0,8 gam/ml. b) Loại thực vật thường được trồng để sản xuất etanol là: ngô, lúa, khoai, sắn, Để sản xuất được lượng etanol có trong 1 m3 xăng E5 thì cần bao nhiêu kg lúa? Giả sử: lúa chứa 62,4% khối lượng tinh bột (phần còn lại là chất trơ), hiệu suất quá trình sản xuất là 60%). c) Tại sao xăng sinh học được coi là loại xăng thân thiện với môi trường hơn xăng truyền thống (xăng không pha etanol)? Biết rằng khi đốt cháy 1 kg xăng truyền thống thì cần 3,22 kg O2 và hiệu quả sử dụng 1 kg xăng sinh học và xăng truyền thống là như nhau. Câu 8 (2,5 điểm). Cho 2,760 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O và có 100 < MA< 150) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, sau đó làm khô, phần bay hơi chỉ có nước, phần chất rắn khan còn lại chứa hai muối của natri có khối lượng 4,440 gam. Nung nóng 2 muối trong oxi dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,180 gam Na2CO3, 2,464 lít CO2 (ở đktc) và 0,900 gam nước. Xác định công thức phân tử của A. HẾT Học sinh không dùng bảng tuần hoàn khi làm bài. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên học sinh: . . Lớp: .
3. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA THI NGÀY: 08/10/2022 TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN HÓA HỌC 12 Câu 1 (2,5 điểm). a) Viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện nếu có) của axit metacrylic với: nước brom, natri hiđroxit, natri cacbonat, ancol metylic (thu được sản phẩm hữu cơ A). b) Viết phương trình phản ứng trùng hợp chất A. Nội dung Điểm - Mỗi phương trình phản ứng cho 0,5 điểm. - Nếu thiếu điều kiện hoặc sai cân bằng hoặc cả hai trừ 0,25/1 phương trình phản ứng. a) CH2=C(CH3)-COOH + Br2 CH2Br-C(CH3)Br-COOH 0,5 CH2=C(CH3)-COOH + NaOH CH2=C(CH3)-COONa + H2O 0,5 2CH2=C(CH3)-COOH + Na2CO3 2CH2=C(CH3)-COONa + H2O + CO2 0,5 0 t, H24 SO 0,5 CH2=C(CH3)-COOH + CH3OH  CH2=C(CH3)-COOCH3 + H2O t0 ,, p xt nCH2=C(CH3)-COOCH3  (-CH2-C(CH3)(COOCH3)-)n 0,5 Câu 2 (2,5 điểm). Viết phương trình phản ứng và nêu hiện tượng xảy ra khi thực hiện các thí nghiệm sau: 1) Nhỏ nước brom vào ống nghiệm có chứa sẵn dung dịch phenol và lắc nhẹ. 2) Đổ giấm ăn vào cốc có chứa sẵn vỏ trứng gà (có thành phần chính là canxi cacbonat). 3) Cho khoảng 1 ml dung dịch glucozơ 1% vào ống nghiệm có chứa sẵn 1 ml dung dịch AgNO3 1% và dung dịch NH3 dư, sau đó đem ngâm ống nghiệm vào cốc nước nóng. 4) Cho vào ống nghiệm 3-4 giọt dung dịch CuSO4 2% và 2-3 giọt dung dịch NaOH 10%, lắc nhẹ. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm 3-4 giọt glixerol rồi lắc nhẹ. Nội dung Điểm - Mỗi phương trình phản ứng hoặc hiện tượng cho 0,25 điểm. - Nếu thiếu điều kiện hoặc sai cân bằng hoặc cả hai trừ 0,25/ cả bài. 1) Phương trình phản ứng: 0,5 Hiện tượng: dung dịch brom nhạt màu dần, có kết tủa màu trắng xuất hiện. 2) Phương trình phản ứng: 0,5 2CH3COOH + CaCO3 (CH3COO)2Ca + H2O + CO2
4. 2 Hiện tượng: vỏ trứng tan dần, có sủi bọt khí không màu. 3) Phương trình phản ứng: 0,5 t0 C5H11O5CHO +2AgNO3 +3NH3 +H2O  C5H11O5COONH4+2Ag+2NH4NO3 Hiện tượng: có bạc bám lên thành ống nghiệm. 4) Phương trình phản ứng: 1 CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4 2C3H5(OH)3 + Cu(OH)2 (C3H5(OH)2O)2Cu + 2H2O Hiện tượng: có kết tủa màu xanh, sau đó kết tủa tan tạo dung dịch màu xanh lam. Câu 3 (3 điểm). Hãy viết các phương trình phản ứng điều chế vinyl axetat, etyl axetat, metyl fomat từ metan. Các chất vô cơ, xúc tác và dụng cụ thí nghiệm cho đầy đủ. Nội dung và hướng dẫn chấm * Điều chế vinyl axetat, etyl axetat: - Mỗi phương trình phản ứng cho 0,25 điểm (6.0,25) - Ghi đúng tất cả điều kiện cho 0,5 điểm. 15000 C (1) 2CH4  CH CH + 3H2 HgSO4 (2) CH CH + H2O  CH3-CHO xt, t0 (3) CH3-CHO + 1/2O2  CH3-COOH (4) CH3-COOH + CH CH CH3-COOCH=CH2 Ni, t0 (5) CH3-CHO + H2  CH3-CH2-OH 0 t, H24 SO (6) CH3-COOH + CH3-CH2-OH  CH3-COOCH2CH3 + H2O * Điều chế metyl fomat: - Điều chế được metyl fomat cho 1 điểm. - Nếu thiếu điều kiện hoặc sai cân bằng hoặc cả hai trừ 0,25/ cả bài. as (7) CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl t0 (8) CH3Cl + NaOH  CH3OH + NaCl (9) CH3OH + CuO HCHO + Cu + H2O (10) HCHO +1/2O2 HCOOH (11) HCOOH + CH3OH HCOOCH3 + H2 Câu 4 (2 điểm). Tiến hành thí nghiệm theo các bước như sau: Bước 1: Cho khoảng 1 gam tristearin và 2 ml dung dịch NaOH 40% vào cốc thủy tinh chịu nhiệt. Đặt cốc lên giá đỡ.
5. 3 Bước 2: Đun sôi nhẹ hỗn hợp trên ngọn lửa đèn cồn, đồng thời khuấy đều bằng đũa thủy tinh. Thỉnh thoảng cho thêm vài giọt nước cất để giữ cho thể tích của hỗn hợp không đổi. Bước 3: Sau khoảng 8 – 10 phút thì rót thêm vào hỗn hợp 4 – 5 ml dung dịch NaCl bão hòa, nóng và khuấy nhẹ. Sau đó để nguội hỗn hợp. a) Hãy nêu hiện tượng quan sát được khi kết thúc mỗi bước. Viết phương trình phản ứng (nếu có). Phản ứng hóa học xảy ra có tên gọi là gì? b) Giải thích vai trò của dung dịch NaCl trong thí nghiệm trên. Nội dung Điểm a) Sau bước 1: tristearin và dung dịch NaOH tách ra 2 lớp 0,25 Sau bước 2: hỗn hợp đồng nhất, phương trình phản ứng: 0,25 t0 (C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH  3 C17H35COONa + C3H5(OH)3 0,5 (điều kiện, cb sai trừ 0.25) Sau bước 3: chất rắn tách ra khỏi hỗn hợp 0,25 Phản ứng hóa học trên có tên là: phản ứng xà phòng hóa. 0,25 b) Vai trò của dung dịch NaCl trong thí nghiệm trên: để tách xà phòng ra 0,5 khỏi hỗn hợp sau phản ứng. Do xà phòng khó tan trong dung dịch NaCl bão hòa và dung dịch NaCl bão hòa có khối lượng riêng lớn nên làm cho xà phòng kết tinh và nổi lên trên. Câu 5 (2 điểm). X là một este no, đơn chức, mạch hở. Đốt cháy hoàn toàn 7,4 gam X, sản phẩm sinh ra được được hấp thụ hoàn toàn bằng dung dịch nước vôi trong dư, thì khối lượng bình nước vôi tăng 18,6 gam. Xác định công thức cấu tạo và tên gọi của X, biết rằng X không tham gia phản ứng tráng bạc. Nội dung Điểm 0,25 Gọi công thức của X là CnH2nO2 (n nguyên, n>1) => Gọi x là số mol H2O, CO2 mH2O + mCO2 = 18,6 (gam) 18x + 44x = 18,6 0,25 => x = 0,3 (mol) 0,25 t0 0,25 CnH2nO2 + (3n-2)/2O2  nCO2 + nH2O (hoặc ghi sơ đồ) 7,4/(14n+32) = 0,3/n n = 3 0,25 ctpt: C3H6O2, 0,25 ctct: CH3COOCH3 0,25 metyl axetat 0,25 Câu 6 (2,5 điểm). Hỗn hợp A gồm phenol, axit axetic, phenyl axetat có khối lượng 58 gam. Chia A thành 2 phần bằng nhau:
6. 4 - Phần 1: cho phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 1M, cô cạn dung dịch sau phản ứng được m gam chất rắn khan. - Phần 2: cho phản ứng với lượng natri dư thì thu được 2,24 lit khí (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a) Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. b) Xác định m. Nội dung Điểm Gọi số mol phenol, axit axetic, phenyl axetat trong 1 phần lần lượt là: x, y, z (mol) Phần 1: C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O x x x (mol) 0,25 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O 0,25 y y y (mol) CH3COOC6H5 + 2NaOH CH3COONa + C6H5ONa + H2O 0,25 z 2z z z (mol) Phần 2: 0,25 C6H5OH + Na C6H5ONa + 1/2H2 x x/2 (mol) CH3COOH + Na CH3COONa +1/2 H2 0,25 y y/2 (mol) 94x 60 y 136 z 58 / 2 29 x 0,1 0,25 x y 2 z 0,4.1 0,4 y 0,1 xy/ 2 / 2 2,24 / 22,4 0,1 z 0,1 a) %m C6H5OH = 0,1.94.100%/29 32,41% 0,25 %m CH3COOH = 0,1.60.100%/29 20,69% %m CH3COOC6H5 = 100% - 32,41% - 20,69% = 46,90% b) m = 116(x + z) + 82(y + z) = 39,6 (gam) 0,25 Câu 7 (3 điểm). Xăng sinh học (xăng pha etanol) được coi là loại xăng thân thiện với môi trường. Xăng sinh học được pha một lượng etanol theo tỉ lệ đã nghiên cứu như: xăng E85 (etanol chiếm 85% thể tích), E10 (etanol chiếm 10% thể tích), E5 (etanol chiếm 5% thể tích), Ở Việt Nam hiện nay, xăng E5 đang được sử dụng phổ biến. a) Hãy tính khối lượng etanol có trong 1 lit xăng E5. Cho khối lượng riêng của etanol là 0,8 gam/ml. b) Loại thực vật thường được trồng để sản xuất etanol là: ngô, lúa, khoai, sắn, Để sản xuất được lượng etanol có trong 1 m3 xăng E5 thì cần bao nhiêu kg lúa? Giả sử: lúa
7. 5 chứa 62,4% khối lượng tinh bột (phần còn lại là chất trơ), hiệu suất quá trình sản xuất là 60%). c) Tại sao xăng sinh học được coi là loại xăng thân thiện với môi trường hơn xăng truyền thống (xăng không pha etanol)? Biết rằng khi đốt cháy 1 kg xăng truyền thống thì cần 3,22 kg O2 và hiệu quả sử dụng 1 kg xăng sinh học và xăng truyền thống là như nhau. Nội dung Điểm a) VC2H5OH = 1.5/100 = 0,05 (lit) = 50 (ml) mC2H5OH = 50.0,8 = 40 (gam) 0,5 b) Khối lượng etanol có trong 1m3 xăng E5 = 1. 106.5.0,8/100 = 4.104 = 40 (kg) 0,5 Ht , 0 Hoặc sơ đồ 0,5 (C6H10O5)n + nH2O  nC6H12O6  enzim C6H12O6 30 350 C 2C2H5OH + 2CO2 Khối lượng lúa cần dùng = 162.40.100.100/(96.62,4.60) = 180,29 (kg) 0,5 0,5 c) Xét phản ứng cháy của 1 kg etanol: C2H5OH + 3O2→ 2CO2 + 3H2O => mO2 = 3. (32:46) = 2,087 kg → mO2 (khi đốt etanol) < mO2 (khi đốt xăng). Như vậy khi đốt cháy 1 kg xăng thì 0,5 tiêu tốn nhiều oxi hơn khi đốt cháy 1kg etanol Đốt cháy etanol tiêu tốn ít oxi hơn đồng nghĩa với lượng khí thải thoát ra ngoài ít hơn, hạn chế việc ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, nguồn etanol dễ dàng sản xuất quy mô lớn không bị hạn chế về trữ lượng như xăng dầu truyền thống. Do vậy, dùng xăng sinh học là một giải pháp cần được nhân rộng trong đời sống và sản xuất. Câu 8 (2,5 điểm). Cho 2,760 gam chất hữu cơ A (chứa C, H, O và có 100 < MA< 150) tác dụng với dung dịch NaOH vừa đủ, sau đó làm khô, phần bay hơi chỉ có nước, phần chất rắn khan còn lại chứa hai muối của natri có khối lượng 4,440 gam. Nung nóng 2 muối trong oxi dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,180 gam Na2CO3, 2,464 lít CO2 (ở đktc) và 0,900 gam nước. Xác định công thức phân tử của A. Nội dung Điểm * 2,76g A + NaOH → 4,44g muối + H2O (1) * 4,44g muối + O2 → 3,18g Na2CO3 + 2,464 lít CO2 + 0,9g H2O (2) (mol) 0,25 m = 0,72 (g) 0,25 muối Tổng khối lượng nước của (1) và (2) = 1,62 (g) 0,25 nH2O = 0,09 (mol) nH(A) = nH(H2O) – nH(NaOH) = 0,12 (mol) 0,25
8. 6 nC(A) = nC(CO2) + nC(Na2CO3) = 0,14 (mol) 0,25 mO(A) = mA – mC – mH = 0,96 (g) 0,25 nO = 0,06 (mol) 0,25 C : H : O = 0,14 : 0,12 : 0,06 = 7 : 6 : 3 0,25 => CTPT của A là (C7H6O3)n , n nguyên ≥ 1. 0,25 Theo đề bài, 100 n = 1, công thức phân tử của A là C7H6O3 có M = 138 0,25 * Học sinh giải cách khác, đúng chấm trọn điểm. HẾT