[2020 – 2021] Thi học sinh giỏi lớp 12 – Hà Nội

Câu I (3,5 điểm)

1. Cho X, Y là hai nguyên tố phi kim. Trong mỗi nguyên tử của các nguyên tố X, Y có số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện lần lượt là 14 và 16. Hợp chất A có công thức phân tử là XYn có các đặc điểm: X chiếm 15,0486% về khối lượng; tổng số proton và nơtron trong một phân tử A lần lượt là 100 và 106. Xác định các nguyên tố X, Y và công thức phân tử của chất A.

2. Hoàn thành sơ đồ phản ứng, cân bằng phương trình hóa học bằng phương pháp thăng bằng electron, xác định chất oxi hóa, chất khử trong các trường hợp sau:
a) FeCl2 + PbO2 + H2SO4 → … + … + … + …
b) HClO + PbS → … + …
c) H2O2 + KMnO4 + H2SO4 → … + … + … + …

3. Cho 21,8 gam chất X (hợp chất của lưu huỳnh) vào nước dư thu được dung dịch Y. Cho dung dịch bari clorua dư vào Y, thu được kết tủa trắng và dung dịch Z. Cho kẽm dư vào Z, thu được 5,6 lít (đktc) khí hiđro. Xác định công thức phân tử của chất X.

Câu II (3,5 điểm)

1. Có 5 chất bột màu trắng là KNO3, K2CO3, K2SO4, BaCO3, BaSO4 đựng trong 5 lọ riêng biệt. Chỉ được dùng thêm nước, điều kiện và dụng cụ thí nghiệm có đủ. Hãy trình bày cách phân biệt các chất bột màu trắng trên.

2. Cho m gam hỗn hợp gồm Al4C3 và CaC2 tác dụng với nước dư thu được 11,2 lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm CH4 và C2H2. Chia X thành 2 phần: phần 1 tác dụng tối đa với 200 ml dung dịch Br2 0,5M; đốt cháy hoàn toàn phần 2 rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư, sau phản ứng lọc bỏ kết tủa thấy khối lượng dung dịch giảm 69,525 gam so với khối lượng dung dịch Ba(OH)2 ban đầu.
a) Xác định phần trăm thể tích các khí trong X và tìm giá trị của m.
b) Nếu cho phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thì thu được tối đa bao nhiêu gam kết tủa?

3. Biết X là dung dịch chứa hỗn hợp NaOH và NaNO3, xác định các chất A, B, A1, B1, A2 và hoàn thành các phương trình hóa học theo sơ đồ sau:

Câu III (3,5 điểm)

1. a) Viết phương trình hóa học thực hiện sơ đồ chuyển hóa sau:
C3H6 + HBr → X → Y → Axit isobutiric
b) Chất hữu cơ X chỉ chứa C, H, O có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 8 : 1 : 16. Biết X là hợp chất no, mạch hở chứa các nhóm chức -OH, –COOH và không còn nhóm chức khác, xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo có thể có của X.

2. Hỗn hợp X gồm ba hiđrocacbon đồng phân A, B, C đều không làm mất màu dung dịch brom. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X thu được 100,8 gam hỗn hợp CO2 và H2O trong đó khối lượng CO2 nhiều hơn H2O là 57,6 gam.
a) Xác định công thức phân tử của A, B, C.
b) Biết: khi đun nóng với dung dịch chứa hỗn hợp KMnO4 và H2SO4 thì A, B cho cùng một sản phẩm C9H6O6 còn C cho sản phẩm C8H6O4; khi đun nóng với brom có mặt bột sắt thì A chỉ cho một sản phẩm monobrom còn B, C mỗi chất cho 2 sản phẩm monobrom. Xác định công thức cấu tạo của A, B, C.

3. Hỗn hợp X gồm 3 este đều mạch hở và chỉ chứa chức este. Đốt cháy hoàn toàn m gam X thu được lượng CO2 lớn hơn lượng nước là 4,79 gam. Mặt khác, m gam X phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,2M thu được 2,52 gam hỗn hợp Y gồm 2 ancol (hơn kém nhau 1 nguyên tử cacbon) và hỗn hợp Z gồm 2 muối. Đốt cháy hoàn toàn Z cần vừa đủ 1,04 gam O2 thu được CO2, Na2CO3 và 0,45 gam H2O. Xác định công thức cấu tạo và tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong X.

Câu IV (3,0 điểm)

1. Từ CH4, các chất vô cơ cần thiết và các điều kiện có đủ viết phương trình hóa học điều chế CH3CH(COOH)2 qua 5 giai đoạn.

2. Hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Fe3O4, FeO và kim loại M có hóa trị không đổi (trong hỗn hợp X có số nguyên tử oxi nhiều gấp 2 lần số nguyên tử M và tổng số nguyên tử của các kim loại bằng 11/6 số nguyên tử oxi). Hòa tan 23,13 gam X trong dung dịch HNO3 loãng, dư thấy có 0,9 mol HNO3 phản ứng, thu được 1,344 lít (đktc) khí NO duy nhất và dung dịch Y chứa 71,01 gam hỗn hợp muối. Xác định tên kim loại M và tính khối lượng mỗi muối trong dung dịch Y.

Câu V (3,0 điểm)

1. Chất hữu cơ X mạch hở, chỉ chứa một loại nhóm chức có công thức phân tử C4H6O4. Khi đun X với dung dịch HCl loãng thu được 2 chất hữu cơ Y và Z (MY < MZ) đều có phản ứng tráng gương. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z và viết các phương trình hóa học minh họa.

2. Trong một bình kín dung tích không đổi 16 lít chứa hỗn hợp hơi ba ancol đơn chức X, Y, Z và 13,44 gam O2, nhiệt độ và áp suất trong bình là 109,2°C và 0,98 atm. Bật tia lửa điện để đốt cháy hết ba ancol, sau đó đưa nhiệt độ về 136,5°C, áp suất trong bình lúc này là p atm. Cho tất cả khí trong bình sau khi đốt cháy lần lượt đi qua bình 1 đựng H2SO4 đặc, dư và bình 2 đựng KOH đặc, dư. Sau thí nghiệm, có một chất khí thoát ra khỏi bình 2 và khối lượng bình 1 tăng 3,78 gam, bình 2 tăng 6,16 gam.
a) Tìm giá trị của p.
b) Biết Y, Z có cùng số nguyên tử cacbon (MY > MZ) và số mol ancol X bằng 5/8 tổng số mol hỗn hợp ba ancol ban đầu. Xác định công thức phân tử của X, Y, Z.

Câu VI (3,5 điểm)

1. Chất hữu cơ X chỉ chứa C, H, O có chứa 55,17% oxi về khối lượng và có tỉ khối hơi so với oxi nhỏ hơn 4. Cho a mol X tác dụng vừa đủ với 2a mol H2 tạo ra chất X1, cho X1 tác dụng với Na dư thu được 1,5a mol H2 và chất X2. Cho a mol X tác dụng vừa đủ với a mol NaOH thu được chất X3, cho X3 tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được Ag và chất X4. Nếu cho X3 tác dụng với NaOH rắn khi có mặt CaO, đun nóng thu được chất hữu cơ X5. Cho X4 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được chất hữu cơ X6.
a) Xác định công thức cấu tạo của các chất X, X1, X2, X3, X4, X5, X6.
b) Cho biết X4 là hợp chất có tính chất axit, bazơ hay lưỡng tính? Viết các phương trình hóa học minh họa.

2. Nung nóng ở 400°C hỗn hợp gồm hai muối khan của kim loại kali, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 224 ml (đktc) một khí A không màu và một muối rắn X. Đem toàn bộ chất X tác dụng với lượng dư dung dịch đậm đặc chứa hỗn hợp FeSO4 và H2SO4 đun nóng nhẹ, phản ứng xong thu được một khí B không màu. Toàn bộ lượng B sinh ra phản ứng dễ dàng với một lượng vừa đủ khí A tạo nên khí C có màu nâu đỏ. Làm lạnh C thấy màu nâu đỏ giảm dần thu được 1,61 gam hỗn hợp khí D có thể tích bằng thể tích của 0,8 gam oxi ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Xác định thành phần phần trăm về khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp ban đầu.