[2013 – 2014] Thi học sinh giỏi lớp 12 – Hà Nội

Câu I (2,5 điểm)

1/ Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt proton, nơtron và electron là 60, số hạt mang điện trong hạt nhân bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số electron trên các phân lớp p là 11. Nguyên tử của nguyên tố Z có 4 lớp electron và 6 electron độc thân ở trạng thái cơ bản.
a) Dựa trên cấu hình electron của các nguyên tử, cho biết vị trí của X, Y, Z trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
b) So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion sau: X, X2+, Y-.
c) Tổng số hạt mang điện trong các ion X2+ , Y- , Z3+ và M2+ là 168. Trong hạt nhân nguyên tử M số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 4. Xác định nguyên tử khối của M, viết cấu hình electron của các ion M2+ và M3+.

2/ Trong thiên nhiên KCl có trong quặng xinvinit (KCl.NaCl). Cho biết độ tan của NaCl và KCl ở nhiệt độ khác nhau như sau:

Nhiệt độ	0°C	20°C	30°C	70°C	100°C
Độ tan của NaCl (g/100 g H2O)	35,6	35,8	36,7	37,5	39,1
Độ tan của KCl (g/100 g H2O)	28,5	34,7	42,8	48,3	56,6

Dựa vào độ tan của NaCl và KCl, hãy đề nghị một phương pháp tách KCl ra khỏi NaCl từ quặng xinvinit.

Câu II (2,75 điểm)

1/ Cho sơ đồ chuyển hóa sau:
CH4 → A1 → A2 → A3 → A4 → A5 → A3 → C3H4O2
A3 → C3H4O2; A4 → CH8O3N2; A5 → Na2CO3
Các chất A1, A2, A3, A4, A5 là các hợp chất hữu cơ khác nhau đều có cùng số nguyên tử cacbon. Viết phương trình hóa học của các phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa trên.

2/ Hai chất hữu cơ X, Y là các este có công thức phân tử lần lượt là C4H6O2 và C5H6O4. Khi cho X, Y lần lượt tác dụng với dung dịch NaOH dư rồi cô cạn dung dịch sau phản ứng, đem chất rắn thu được nung với CaO thì trong mỗi trường hợp đều thu được khí CH4 duy nhất. Tìm công thức cấu tạo của X, Y và viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.

Câu III (3,5 điểm)

1/ Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau đây (các chất viết ở dạng công thức cấu tạo):
C2H2 → A1 → A2 → A3 → A4 → poli (vinyl ancol)
C2H2 → X → X1 → m- bromnitrobenzen
X → Y → Y1 → xiclohexen
Các chất trong sơ đồ đều là các hợp chất hữu cơ khác nhau.

2/ Trộn ba dung dịch H2SO4 0,1M; HCl 0,2M; HNO3 0,3M theo tỉ lệ thể tích bằng nhau thu được dung dịch A. Cho 300 ml dung dịch A vào V ml dung dịch B chứa NaOH 0,2M và Ba(OH)2 0,145M thu được dung dịch có pH=2. Tìm giá trị của V.

3/ Cho 360 ml dung dịch NaOH 1M vào 500 ml dung dịch AlCl3 nồng độ a mol/lit, thu được 3m gam kết tủa. Mặt khác, nếu cho 480 ml dung dịch NaOH 1M vào 500 ml dung dịch AlCl3 nồng độ a mol/lit, thu được 2m gam kết tủa. Tìm giá trị của m, a.

Câu IV (3,25 điểm)

1/ Răng người được bảo vệ bằng một lớp men cứng dày khoảng 2mm. Lớp men này có công thức Ca5(PO4)3OH và được hình thành từ 3 loại ion theo cân bằng:
5 Ca2+ + 3 PO43- + OH- ⇔ Ca5(PO4)3OH
Giải thích tại sao khi ăn các loại quả có vị chua lại không tốt cho men răng, còn khi sử dụng kem đánh răng có chứa NaF hay ăn trầu lại tốt cho men răng?

2/ Khi nung 37,6 gam muối X là muối nitrat của kim loại M đến khối lượng không đổi thu được 16 gam chất rắn và hỗn hợp khí có tỉ khối so với hidro là 21,6.
a) Tìm công thức hóa học của muối X.
b) Lấy 12,8 gam kim loại M tác dụng với 100 ml dung dịch chứa HNO3 1M, HCl 2M, H2SO4 1M thu được V lit NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được m gam muối khan. Tìm giá trị của m và V.
c) Chia m gam một lượng chất rắn Y (là muối X ngậm nước) làm 2 phần bằng nhau:
Phần 1 đem nung trong bình kín dung tích không đổi là 1 lit đến khi phản ứng hoàn toàn ở 227°C thì áp suất trong bình là 6,15 atm.
Phần 2 đem hòa tan hoàn toàn vào nước được dung dịch Y1, nhỏ từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch Y1 thấy xuất hiện kết tủa, nhỏ tiếp đến khi kết tủa vừa tan hết thì dùng hết 300 ml dung dịch NH3 1M. Tìm giá trị của m và công thức của chất rắn Y.

Câu V (4,75 điểm)

1/ Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm ankin X1 và 0,1 mol ankin X2 rồi cho sản phẩm vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 68 gam kết tủa trắng. Nếu cho lượng hỗn hợp X như trên tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 dư (hiệu suất các phản ứng bằng nhau và đều lớn hơn 70%) thu được 21,6 gam kết tủa. Tìm công thức cấu tạo của X1 , X2. Biết X2 có số mol cũng như số nguyên tử cacbon đều nhỏ hơn X1.

2/ Cho các dung dịch có cùng nồng độ mol là 0,1M: C6H5ONa, CH3COONa, CH3NH3Cl, (CH3)2NH2Cl, C6H5NH3Cl. Sắp xếp theo chiều tăng dần giá trị pH của các dung dịch đó và giải thích.

3/ Chia 32,5 gam muối sunfua của kim loại M có hóa trị không đổi thành 2 phần. Đốt cháy hoàn toàn phần một trong bình kín chứa khí oxi dư thu được chất khí A. Cho phần hai tác dụng hết với dung dịch HCl thu được chất khí B. Cho toàn bộ lượng khí A và khí B vào bình kín không chứa chất nào khác (hiệu suất phản ứng là 95%) thu được 18,24 gam chất rắn, phần khí còn lại sau phản ứng đem tác dụng với dung dịch CuSO4 dư (hiệu suất 100%) thu được 6,72 gam kết tủa. Viết các phương trình hóa học xảy ra và tìm kim loại M.

Câu VI (3,25 điểm)

1/ Nêu và giải thích các hiện tượng khi tiến hành các thí nghiệm sau:
a) Có ba ống nghiệm riêng biệt đều chứa khoảng 2 ml dung dịch nước brom, nhỏ vào ống nghiệm thứ nhất 5 giọt benzen, ống nghiệm thứ hai 5 giọt dầu thông, ống nghiệm thứ ba 5 giọt hexan.
b) Nhúng một mảnh vải vào dung dịch đậm đặc của natri silicat và kali silicat rồi sấy khô, sau đó đem đốt trên ngọn lửa đèn cồn.

2/ Chất hữu cơ X chứa C, H, O trong đó phần trăm khối lượng oxi là 32%. Khi đun X với dung dịch H2SO4 loãng thu được hai chất hữu cơ X1 và X2 đều là các hợp chất hữu cơ no, đơn chức, mạch cacbon không phân nhánh. Các chất X1 và X2 thỏa mãn các sơ đồ chuyển hóa sau:

X1 (+AgNO3/NH3) → Y (ddHCl) → Y1 → Y2 (+ Ancol Y3) → Y4 → Y5 → xenlulozơtriaxetat

X2 (+AgNO3/NH3) → Z (ddNaOH) → Z1 → Z2 (Br2, as) → Z3 → Z4 + Y1 → Z5 (ddHCl) → Z6 + Y3; Z6 → metyl isobutirat

Tìm công thức cấu tạo của X, viết các phương trình hóa học (dưới dạng công thức cấu tạo) theo sơ đồ trên.