Đề thi hsg môn hóa lớp 11 THPT Chuyên Sơn La năm 2023 2024

Đề thi hsg môn hóa lớp 11 THPT Chuyên Sơn La năm 2023 2024

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO SƠN LA TRƯỜNG THPT CHUYÊN

ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM HỌC 2022 – 2023 Môn: Hóa học – Lớp 11 Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Câu 1. (2,5 điểm) Tốc độ phản ứng

            Cho phản ứng pha khí:          N₂O₅ (k)→ 2NO₂ (k)+ O₂ (k)               .

Thực nghiệm chứng tỏ rằng biểu thức định luật tốc độ của phản ứng trên có dạng

v = k[N₂O₅] với hằng số tốc độ k = 3,46.10^-5 s^-1 ở 25^oC. Giả thiết phản ứng diễn ra trong bình kín ở 25^oC, lúc đầu chỉ chứa N₂O₅  với áp suất p(N₂O₅) = 0,100 atm.

        a. Tốc độ đầu của phản ứng bằng bao nhiêu?

        b. Tính thời gian cần thiết để áp suất tổng cộng trong bình phản ứng bằng 0,175 atm ở nhiệt độ không đổi (25^oC).

        c.  Phản ứng phân hủy của dinitơ pentoxit diễn ra theo cơ chế sau:

Sử dụng nguyên lý trạng thái dừng đối với NO và NO₃ hãy chứng minh cơ chế trên là phù hợp với luật tốc độ của phản ứng.

        d. Năng lượng hoạt động hóa của phản ứng ở 300K là E_A = 103kJ. Ở nhiệt độ nào thì hằng số tốc độ phản ứng tăng gấp đôi. Biết nồng độ ban đầu của các chất là như nhau, E_A và A không đổi trong suốt bài toán.

Câu 2. (2,5 điểm) Điện, dung dịch

       Một trong những thuốc thử đặc trưng để tìm ion Pb²⁺ (trong dung dịch) là Na₂CrO₄. Cho biết, kết tủa PbCrO₄ màu vàng, tan được trong dung dịch NaOH dư; trong khi đó, kết tủa PbS màu đen, không tan được trong dung dịch NaOH. Thêm từ từ 0,05 mol Pb(NO₃)₂ vào 1,0 L dung dịch X gồm 0,02 mol Na₂S và 0,03 mol Na₂CrO₄, thu được hỗn hợp Y gồm phần kết tủa và phần dung dịch (coi thể tích không thay đổi khi thêm Pb(NO₃)₂ vào dung dịch X).

   a. Tính pHcủa dung dịch X.

     b. Bằng lập luận và đánh giá hợp lí, chứng tỏ rằng, pH phần dung dịch của Y xấp xỉ bằng 7,0.

     c. Tính  và [Pb²⁺] trong phần dung dịch của Y.     

     d. Hãy thiết lập sơ đồ pin được ghép bởi điện cực chì (Pb) nhúng trong hỗn hợp Y và điện cực hiđro tiêu chuẩn.

Cho biết:

            = 7,02; = 12,90; = 6,50; E V

                 = 26,60; = 13,70; = 14,90

             2 +  2H⁺  D    +  H₂O               K = 3,13.10¹⁴

                  Pb²⁺ + H₂O D  PbOH⁺   +  H⁺                   lg = lg= -7,80

             Pb²⁺ + 2H₂O  D Pb(OH)_2(dd)  +  2H⁺              lg = lg= -17,20

                  Pb²⁺ + 3H₂O D  +  3H⁺              lg = lg= -28,00

(với pK_a = -lgK_a; pK_s = -lgK_s; ở 25^oC:

Câu 3. (2,5 điểm)Nhiệt, cân bằng hóa học

PbCO₃ và ZnO thường được sử dụng làm bột tạo màu trắng. H₂S trong không khí có thể làm hư hại các bột màu này do các phản ứng sau:

            PbCO_{3 (r)} + H₂S _(k)          ¾® PbS _(r) + CO_{2 (k)} + H₂O _(h)                (1)

            ZnO _(r)     + H₂S _(k)  ¾®    ZnS _(r) +  H₂O _(h)                               (2)

       a. Tính hằng số cân bằng của các phản ứng (1) và (2).

       b. Cần khống chế nồng độ tối đa của H₂S trong không khí bằng bao nhiêu g/m³ để các bột màu nói trên không bị hư hại?

       c. Trong 2 chất màu nói trên, chất nào ưu thế hơn khi môi trường có H₂S, tại sao?

       d. Bằng cách xử lí với dung dịch H₂O₂, có thể làm trắng lại các mảng bị đổi màu do sự hình thành PbS. Viết phương trình của phản ứng xảy ra trong cách xử lí này.

       e. Hãy chứng tỏ rằng, về mặt nhiệt động học, oxi của không khí có thể thay thế H₂O₂ trong phương pháp xử lí trên.

       g. Trong thực tế, ngay cả khi không khí chưa bị ô nhiễm nặng, chẳng hạn p(H₂S) = 5,1.10^-9 atm, mầu trắng của PbCO₃ để lâu trong không khí vẫn bị xám dần đi do sự hình thành PbS. Hiện tượng này có thể giải thích như thế nào?

         Để tính toán có thể sử dụng các dữ kiện và bảng sau: T= 298K; áp suất khí quyển p = 1,000 atm;  % thể tích của các khí và hơi trong không khí: N₂ 77,90; O₂ 20,70; CO₂ 0,026; H₂O _(h) 0,40; các khí khác: 1,03.

	PbCO3(r)	H2S(k)	PbS(r)	ZnO(r)	ZnS(r)	CO2(k)	H2O(h)	PbSO4(r)	H2O2(l)
ΔfG°298  kJ/mol	– 626,0	– 33,0	– 92,6	– 318,0	– 184,8	– 394,2	– 228,5	– 811,5	120,4
Màu	trắng		đen	trắng	trắng			trắng

Câu 4. (2,0 điểm) Nhóm VA, IVA và kim loại nhóm IA, IIA, Al, Cr, Mn, Fe

       1. Dựa vào cấu tạo phân tử, hãy giải thích:

       a. Phân tử khí CO có năng lượng liên kết lớn (1070 kJ.mol^–1), lớn hơn cả năng lượng liên kết ba trong phân tử khí N₂ (924 kJ.mol^–1).

       b. CO và N₂ có tính chất vật lí tương đối giống nhau, nhưng có những tính chất hóa học khác nhau (CO có tính khử mạnh hơn, có khả năng tạo phức cao hơn N₂).

       2. Thực nghiệm đã xác nhận tính dẫn điện tốt của bạc, đồng và vàng. Dựa vào cấu tạo nguyên tử, giải thích kết quả đó.Thực tế, có thể dùng kim loại nhóm IA làm dây dẫn điện được không? Tại sao?

       3. Nhiệt phân tinh thể không màu X ở 450⁰C thu được hỗn hợp Y gồm ba khí có tỉ khối so với hiđro là 40,6. Khi làm lạnh hỗn hợp Y đến 150⁰C thì được một chất lỏng và một hỗn hợp khí Z, có tỉ khối so với hiđro là 20,7 và có thể tích nhỏ hơn 2,279 lần thể tích hỗn hợp Y đo ở 450⁰C. Hỗn hợp Z sau khi làm lạnh đến 30⁰C, được cho qua dung dịch kiềm dư thì chỉ còn lại một chất khí T không cháy, nhưng duy trì sự cháy. Tỉ khối của T so với hiđro là 16 và T có thể tích nhỏ hơn 4,188 lần thể tích hỗn hợp Z ở 150⁰C. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và xác định công thức phân tử của X.

Câu 5. (2,5 điểm) Đại cương hữu cơ

       1. Cho 3 dị vòng (hình bên).

Hãy sắp xếp các dị vòng theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi; tăng dần tính bazơ. Giải thích.

       2. Cho các chất A, B có cấu tạo dưới đây:

                              (A)                                          (B)    

          a. Gọi tên các chất A, B theo danh pháp hệ thống.

          b. Giải thích tại sao A là chất lỏng phân cực còn B là chất lỏng không phân cực.

      3. Vẽ các cấu dạng ghế của mỗi phân tử cis-1,3-dimetylxyclohexan (A) và trans-1,4-dimetylxyclohexan (A) và dự đoán cấu dạng nào là bền hơn.

Tại sao chênh lệch năng lượng giữa hai cấu dạng ghế của (A) cao hơn (B)?

Câu 6. (2,5 điểm) Sơ đồ phản ứng, cơ chế.

         1. Hãy đề nghị cơ chế cho các phản ứng sau:        

         2. Viết công thức của các hợp chất trong các dãy phản ứng sau: 

a.

b.

Câu 7. (2,5 điểm)   Tổng hợp và xác định cấu trúc chất hữu cơ

Cho 2-cabetoxixiclopentanon phản ứng với 1,3-đibrompropan khi có mặt NaH trong DMF. Sản phẩm A nhận được được đun nóng với một đương lượng NaH trong hỗn hợp benzen – DMF cho phép thu được dẫn xuất bixiclic B, C₁₁H₁₆O₃.B chịu tác dụng của etanđithiol khi có mặt BF₃ và Ni Raney trong metanol để hình thành sản phẩm C. Xà phòng hoá C bằng NaOH, sau đó thuỷ phân rồi xử lí với thionyl clorua và cuối cùng bằng NaN₃ trong axeton. Đun hồi lưu hỗn hợp trên khi có mặt vết axit H⁺ sẽ thu được D, C₈H₁₅N. Bằng tác dụng của fomanđehit trong axit fomic ở 100⁰C, D chuyển thànhE. Sau khi xử lí E bằng metyl iođua, sau đó bằng Ag₂O trong nước, đun sản phẩm thu được ở 200⁰C khi có mặt 1,3-điphenylisobenzofuran người ta sẽ nhận được hai đồng phân C₂₈H₂₆O là (I) và (II) với hiệu suất thấp.

            a. Hãy xác định công thức cấu trúc của các hợp chất trên.

            b. Trình bày cơ chế của quá trình A ® B và  D ® E. 

Câu 8. (2,5 điểm)  Hợp chất thiên nhiên

        a. Rutinozơ là gốc đường của một số hợp chất có tác dụng làm bền thành mạch máu. Rutinozơ cho phản ứng với thuốc thử Feling, khi bị thủy phân bởi – glicozidaza cho andozơ A (C₆H₁₂O₅) và D-andozơ B (C₆H₁₂O₆) theo tỉ lệ mol 1:1. Từ andozơ B tiến hành liên tiếp hai lần cắt mạch Ruff và sau đó oxi hóa với axit nitric thu được axit meso-tactric. B dễ dàng cho dẫn xuất monoxetal với axeton trong axit. Hãy viết các phản ứng để xác định B.

        b. Andozơ B cho cùng sản phẩm osazon như một andohexozơ khác (kí hiệu là A₁); A₂ là đồng phân đối quang của A₁. Thực hiện chuyển hóa A₂ theo sơ đồ sau thu được A.

(Lưu ý: phản ứng từ A₄ đến A₅ đặc trưng cho sự chuyển hóa ancol bậc 1 cuối mạch thành axit ).

Dùng CT chiếu Fisơ để biểu diễn cấu trúc của các chất A₁, A₂, A₃, A₅, A ₆ và A. Biết rằng 1 mol A phản ứng với 4 mol HIO₄ cho 4 mol HCOOH và 1 mol CH₃CHO.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO SƠN LA TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM HỌC 2022 – 2023 Môn: Hóa học – Lớp 11 Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề)

Câu 1. (2,5 điểm) Tốc độ phản ứng

            Cho phản ứng pha khí:          N₂O₅ (k)→ 2NO₂ (k)+ O₂ (k)               .

Thực nghiệm chứng tỏ rằng biểu thức định luật tốc độ của phản ứng trên có dạng

v = k[N₂O₅] với hằng số tốc độ k = 3,46.10^-5 s^-1 ở 25^oC. Giả thiết phản ứng diễn ra trong bình kín ở 25^oC, lúc đầu chỉ chứa N₂O₅  với áp suất p(N₂O₅) = 0,100 atm.

        a. Tốc độ đầu của phản ứng bằng bao nhiêu?

        b. Tính thời gian cần thiết để áp suất tổng cộng trong bình phản ứng bằng 0,175 atm ở nhiệt độ không đổi (25^oC).

        c.  Phản ứng phân hủy của dinitơ pentoxit diễn ra theo cơ chế sau:

Sử dụng nguyên lý trạng thái dừng đối với NO và NO₃ hãy chứng minh cơ chế trên là phù hợp với luật tốc độ của phản ứng.

        d. Năng lượng hoạt động hóa của phản ứng ở 300K là E_A = 103kJ. Ở nhiệt độ nào thì hằng số tốc độ phản ứng tăng gấp đôi. Biết nồng độ ban đầu của các chất là như nhau, E_A và A không đổi trong suốt bài toán.

a. Số mol có trong bình N2O5:     n(N2O5) = pV/RT = 0,10.atm.V (L) /0,082L.atm.mol-1.K-1.298 K = 4,1.10-3.V mol.          [N2O5] =   = =  = 4,1.10-3 mol/L               v = 3,46.10-5 s-1. 4,1.10-3.mol/L = 1,42.10-7 mol.L-1.s-1	0,50
b.                                         N2O5 → 2NO2 + (1/2)O2                                              Po                0         0                                           Po -x            2x          x/2 Ptổng  =  Po -x  +  2x + x/2 = Po +(3/2)x = (7/4)Po→ x = Po/2 và Po – x = Po/2. Ở cùng nhiệt độ, khi thể tích bình phản ứng  không thay đổi, sự giảm áp suất riêng phần tỉ lệ với sự giảm số mol. Trong phản ứng bậc 1, thời gian cần thiết để nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa bằng: t1/2 = ln2/k = 0,693/3,46.10-5 s-1 = 2.104 s	0,75
c.    (1)                             (2)                                                 (3)       từ (2):                                                                         từ (3):       Thay vào (1) dẫn đến:                     phản ứng bậc 1 với N2O5	0,75
d. Ta có:           vì: k(T2) = 2k(T1)                .             Thay số vào và giải phương trình trên ta tính được: T2 = 305 K	0,50

Câu 2. (2,5 điểm) Điện, dung dịch

       Một trong những thuốc thử đặc trưng để tìm ion Pb²⁺ (trong dung dịch) là Na₂CrO₄. Cho biết, kết tủa PbCrO₄ màu vàng, tan được trong dung dịch NaOH dư; trong khi đó, kết tủa PbS màu đen, không tan được trong dung dịch NaOH. Thêm từ từ 0,05 mol Pb(NO₃)₂ vào 1,0 L dung dịch X gồm 0,02 mol Na₂S và 0,03 mol Na₂CrO₄, thu được hỗn hợp Y gồm phần kết tủa và phần dung dịch (coi thể tích không thay đổi khi thêm Pb(NO₃)₂ vào dung dịch X).

   a. Tính pHcủa dung dịch X.

     b. Bằng lập luận và đánh giá hợp lí, chứng tỏ rằng, pH phần dung dịch của Y xấp xỉ bằng 7,0.

     c. Tính  và [Pb²⁺] trong phần dung dịch của Y.     

     d. Hãy thiết lập sơ đồ pin được ghép bởi điện cực chì (Pb) nhúng trong hỗn hợp Y và điện cực hiđro tiêu chuẩn.

Cho biết:

            = 7,02; = 12,90; = 6,50; E V

                 = 26,60; = 13,70; = 14,90

             2 +  2H⁺  D    +  H₂O               K = 3,13.10¹⁴

                  Pb²⁺ + H₂O D  PbOH⁺   +  H⁺                   lg = lg= -7,80

             Pb²⁺ + 2H₂O  D Pb(OH)_2(dd)  +  2H⁺              lg = lg= -17,20

                  Pb²⁺ + 3H₂O D  +  3H⁺              lg = lg= -28,00

(với pK_a = -lgK_a; pK_s = -lgK_s; ở 25^oC:

a	Các quá trình xảy ra trong dung dịch X:                        S2-  +  H2O  D  HS–   +  OH–                 Kb1 = 10-1,1         (1)                      HS–  +  H2O  D  H2S   +  OH–                 Kb2 = 10-6,89        (2)                    + H2O  D  +  OH–              Kb = 10-7,50         (3) Chú ý: Kb của (3) tính được từ pKa của HCrO4– và Kw(H2O).                                  H2O  D  OH–        +  H+               Kw= 10-14          (4)           So sánh các cân bằng (1), (2), (3) và (4) ta có: Kb1>> Kb2 và Kb1. >>  Kb. >> Kw nên pHX được tính theo (1):                        S2-  +  H2O D HS–   +  OH–            Kb1 = 10-1,1              (1)           [  ]   0,02 – x                x            x [OH–] = x = 0,0166 (M)  pH = 12,22.	0,75
b	Pb2+  +   S2-      PbS                  C0         0,05       0,02            C          0,03         –                           Pb2+ +     PbCrO4                   C0         0,03       0,03             C             –              – TPGH của Y:  phần kết tủa gồm PbS và PbCrO4; phần dung dịch gồm Na+ và Từ các cân bằng:             2 +  2H+  D    +  H2O               K1 = 3,13.1014                           2H2O     D    2H+     +     2OH–           (KW)2 = 10-28 Tổ hợp ta được:               2 + H2O  D    +  2OH–             K2 = 3,13.10-14                       Vì >>và vì >>>> nên trong hỗn hợp Y chủ yếu xảy ra các cân bằng:                         PbCrO4  D   Pb2+  +                   KS2 = 10-13,70      (5)                                                           S             S               (với S là độ tan của PbCrO4 trong Y)               Pb2+   +   H2O D PbOH+    +    H+              = 10-7,80                          (6)                + H2O D     +    OH–           Kb = 10-7,50                           (7a)          2  +  H2O  D   +    2OH–           K2 = 3,13.10-14                     (7b)                                   H2O    D  OH–        +     H+              Kw= 10-14                            (8) Vì  K2 = 3,13.10-14 nhỏ, nên chấp nhận bỏ qua quá trình (7b). So sánh các cân bằng (6), (7a) và (8) ta thấy:            . S0 = = 10-14,65  Kb. S0 = Kb. = 10-14,35 KW = 10-14 (với S0 là độ tan của PbCrO4 trong nước không kể các quá trình (6), (7a) và (7b)), do đó, có thể coi khả năng cho, nhận proton của các cấu tử trong hỗn hợp Y gần như tương đương nhau, vì vậy pHY 7,0. Chú ý:           Việc kiểm tra cho thấy ở pH = 7,0:                nghĩa là việc tính toán bỏ qua sự tạo phức Pb(OH)2(dd) và  là hợp lý.	0,75
c	Tính [Cr2O72-] và [Pb2+] trong phần dung dịch của Y: Tại pH = 7,0 thì:                            [] = 3,13.10-14.[]2.[OH–]-2 = 3,13.[]2 Mặt khác: S = [] + [] + 2[] Giả sử [] << [] thì:                            []. = S             [] =                      (a) Lại có:                [Pb2+] + [PbOH+] = S                                    (b) Từ (a) và (b) Þ Þ S =1,744.10-7 (M) Thay giá trị S vào (a) ta có:[CrO42-] = 1,32.10-7 (M)  [Cr2O72-] = 3,13.[]2 = 3,13.(1,32.10-7)2 = 5,45.10-14 (M) [Cr2O72-] << [] (thỏa mãn giả thiết đặt ra ban đầu) Từ (b), ta có:  [Pb2+] = 1,51.10-7 (M)	0,5
d	Vì trong hỗn hợp Y quá trình phân li của PbCrO4  là chủ yếu, nên: EPb = Ta có: = 0,00 (V) do đó điện cực Pb là anot, điện cực hiđro tiêu chuẩn là catot. Vậy sơ đồ pin: (-)  Pb│PbS, PbCrO4 , Na+ 0,1 M, 0,1 M ║ H+ 1,0 M│H2 (p = 1 bar) | Pt   (+) Chú thích: Nếu học sinh ghi H2 (p = 1 atm) vẫn cho đủ điểm, có thể tính theo Pb2+/Pb.	0,5

Câu 3. (2,5 điểm)Nhiệt, cân bằng hóa học

PbCO₃ và ZnO thường được sử dụng làm bột tạo màu trắng. H₂S trong không khí có thể làm hư hại các bột màu này do các phản ứng sau:

            PbCO_{3 (r)} + H₂S _(k)          ¾® PbS _(r) + CO_{2 (k)} + H₂O _(h)                (1)

            ZnO _(r)     + H₂S _(k)  ¾®    ZnS _(r) +  H₂O _(h)                               (2)

       a. Tính hằng số cân bằng của các phản ứng (1) và (2).

       b. Cần khống chế nồng độ tối đa của H₂S trong không khí bằng bao nhiêu g/m³ để các bột màu nói trên không bị hư hại?

       c. Trong 2 chất màu nói trên, chất nào ưu thế hơn khi môi trường có H₂S, tại sao?

       d. Bằng cách xử lí với dung dịch H₂O₂, có thể làm trắng lại các mảng bị đổi màu do sự hình thành PbS. Viết phương trình của phản ứng xảy ra trong cách xử lí này.

       e. Hãy chứng tỏ rằng, về mặt nhiệt động học, oxi của không khí có thể thay thế H₂O₂ trong phương pháp xử lí trên.

       g. Trong thực tế, ngay cả khi không khí chưa bị ô nhiễm nặng, chẳng hạn p(H₂S) = 5,1.10^-9 atm, mầu trắng của PbCO₃ để lâu trong không khí vẫn bị xám dần đi do sự hình thành PbS. Hiện tượng này có thể giải thích như thế nào?

O2 Education gửi các thầy cô link download đề thi

Các thầy cô có thể xem thêm nhiều đề thi hsg của các tỉnh khác tại

Tổng hợp đề thi hsg lớp 10 môn hoá học

Tổng hợp đề thi hsg lớp 11 môn hóa học

Tổng hợp đề thi HSG lớp 12 môn hoá học