⇒ Mã đề: 012
⇒ Thời gian làm bài: 150 phút
⇒ Đề thi, đáp án và giải chi tiết:
Câu 1. (1,50 điểm)
(Xem giải) 1.1. Các nhà hóa học tại Đại học Justus Liebig Giessen đã tạo ra và phân lập được một dạng thù hình mới của nitrogen, có tên là hexanitrogen (N6). Nghiên cứu này được công bố trên Nature (2025) và cho thấy đây là một chất năng lượng cao. Khác với phân tử N2 bền vững, N6 bao gồm 6 nguyên tử nitrogen liên kết lại với nhau (cấu tạo hình bên).
+ Phân tử N6 thuộc loại đơn chất hay hợp chất?
+ Phân tử N6 chứa các loại liên kết gì?
+ Xác định hóa trị của N(a), N(b).
(Xem giải) 1.2. Một số tính chất của các đơn chất (A), (B), (C), (D) ở áp suất 1 bar được tóm tắt trong bảng:
| Đơn chất | Nhiệt độ nóng chảy (°C) | Nhiệt độ sôi (°C) | Khả năng dẫn điện |
| (A) | – 218,79 | – 182,96 | Không dẫn điện |
| (B) | 1538,00 | 2862,00 | Dẫn điện tốt |
| (C) | – 219,67 | – 188,11 | Không dẫn điện |
| (D) | – 38,83 | 356,73 | Dẫn điện tốt |
a) Chất nào trong các chất trên là kim loại, chất nào là phi kim? Giải thích.
b) Cho biết trạng thái (rắn, lỏng, khí) của các đơn chất trên ở điều kiện thường (25°C, 1 bar).
(Xem giải) 1.3. Cho 4 mẩu của bốn kim loại X, Y, Z, T đã được làm sạch vào các dung dịch đựng trong các ống nghiệm riêng biệt. Kết quả thí nghiệm được ghi lại trong bảng sau:
| Kim loại | AgNO3 | FeSO4 | CuCl2 | ZnSO4 | (+): có phản ứng (-): không phản ứng |
| X | + | – | + | – | |
| Y | + | + | + | – | |
| Z | + | – | – | – | |
| T | – | – | – | – |
a) Sắp xếp các kim loại trên theo thứ tự tăng dần.
b) Dựa vào kết quả thí nghiệm thì có thể kết luận kim loại nào trong số các kim loại trên tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường?
Câu 2. (1,00 điểm).
(Xem giải) 2.1. Trong công nghiệp, các đơn chất Cl2, H2 và dung dịch NaOH được sản xuất theo phương pháp điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl bão hòa. Tuy nhiên, nếu quá trình điện phân không có màng ngăn sẽ xảy ra phản ứng giữa dung dịch NaOH và Cl2 tạo sản phẩm phụ (X). Trong phòng thí nghiệm, khi cần một lượng nhỏ khí Cl2 ta có thể điều chế từ MnO2 và dung dịch acid HCl đặc, H2 từ kim loại và dung dịch acid. Hãy viết các phương trình hóa học xảy ra.
(Xem giải) 2.2. Nước muối sinh lý NaCl 0,9% là dung dịch đẳng trương có nồng độ tương đương với dịch cơ thể người. Dung dịch này có tính ứng dụng cao trong y tế và trong đời sống hàng ngày như: bù dịch y tế, vệ sinh mắt mũi, sát khuẩn vết thương,…
Để pha chế 500 gam dung dịch NaCl 0,9% từ muối ăn tinh khiết, khan và nước cất, ta cần thực hiện như thế nào? (xem khối lượng riêng của nước là 1,0 gam/ml, dụng cụ có đủ và sự hao hụt thể tích trong quá trình pha chế là không đáng kể).
Câu 3. (1,75 điểm).
(Xem giải) 3.1. Cho các sơ đồ phản ứng sau (theo đúng tỉ lệ mol):
(1) 2(A) + (B) (t°) → 2(D)
(2) (D) + (E) → (F) + H2O
(3) (F) + (G) → (A) + (H)
(4) 6(H) + 3(M) → 2(L) + 2(Q)
Biết: (A) là kim loại màu đỏ, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao (chỉ kém kim loại bạc).
(B) có vai trò quyết định đối với sự sống của con người và động vật.
(M) được dùng trong xử lý nước (sinh hoạt, bể bơi), tẩy trắng (bột giấy, vải sợi),…
Xác định các chất (A), (B), (D),… và hoàn thành các phương trình hóa học trên (ghi rõ điều kiện phản ứng, nếu có).
Có thể bạn chưa xem: [2026 – 2027] KSCL trường Lương Tài 2 – Bắc Ninh
(Xem giải) 3.2. Đồng (Cu, copper) là một trong số ít các kim loại xuất hiện trong tự nhiên ở dạng kim loại mà có thể sử dụng trực tiếp thay vì khai thác từ các khoáng vật. Tuy nhiên, trong tự nhiên đồng không tồn tại nhiều ở dạng đơn chất mà chủ yếu tồn tại ở dạng hợp chất trong các khoáng vật.
Một khoáng vật (X) của đồng là chất rắn, có màu xanh, không tan trong nước. Thực hiện các thí nghiệm sau với (X):
• Thí nghiệm 1: Tiến hành phân tích nhiệt phân tích nhiệt 2,82 gam (X) trong điều kiện không có O2 đến khối lượng không đổi thu được 1,92 gam chất rắn (Y) (màu đen).
• Thí nghiệm 2: Hòa tan hoàn toàn 2,82 gam (X) trong dung dịch HCl lấy dư thu được dung dịch (T) chỉ chứa một muối và HCl dư, đồng thời thấy tạo ra 446,22 mL khí (Z) (đkc) duy nhất.
a) Xác định công thức của (X) (biết M(X) < 690).
b) Copper(II) sulfate pentahydrate (CuSO4.5H2O) có khả năng kháng nấm, chống sâu bệnh cho hoa, diệt tảo, rong rêu trong nước,…
i) CuSO4.5H2O được sản xuất từ khoáng vật (X) theo sơ đồ:
X(s) → CuO(s) → CuSO4(aq) → CuSO4.5H2O(s)
Một ao nuôi thủy sản dạng hình hộp chữ nhật có diện tích mặt nước là 2000 m², độ sâu trung bình của nước trong ao là 0,73 m. Để xử lý tảo xanh trong ao, người ta cho CuSO4.5H2O vào ao trong 3 đợt, mỗi đợt 0,25 gam/m³ nước.
Tính khối lượng khoáng vật (X) cần dùng để điều chế đủ lượng CuSO4.5H2O dùng để xử lý ao nuôi thủy sản trên. Biết hao hụt của cả quá trình điều chế là 20%.
ii) Trong công nghiệp, copper(II) sulfate thường được sản xuất bằng 2 cách:
• Cách 1: Ngâm đồng phế liệu trong dung dịch sulfuric acid loãng và sục không khí:
2Cu + O2 + 2H2SO4 (loãng) → 2CuSO4 + 2H2O
• Cách 2: Cho đồng phế liệu tác dụng với sulfuric acid đặc, nóng:
Cu + 2H2SO4 (đặc) → CuSO4 + SO2 + 2H2O
Trong 2 cách trên, để tạo ra cùng một lượng copper(II) sulfate thì cách nào sử dụng ít sulfuric acid hơn. Cách nào ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Giải thích.
Câu 4. (2,0 điểm).
(Xem giải) 4.1. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, gắn liền với đời sống sinh hoạt và sản xuất. Viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra (nếu có) và giải thích:
a) Thanh củi được chẻ nhỏ hơn thì sẽ cháy nhanh hơn.
b) Khi bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh thì thực phẩm tươi lâu hơn.
c) Kim loại sodium (Na) được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hỏa.
d) Khi làm một số loại bánh người ta thường trộn thêm NH4HCO3 vào nguyên liệu.
(Xem giải) 4.2. CaCO3 dạng bột, một sản phẩm phụ từ ngành công nghiệp giấy được dùng trong quy trình làm sạch SO2 từ khí thải các nhà máy đốt than. Dẫn khí thải qua bột CaCO3 (tạp chất không phản ứng) tạo thành hợp chất (X) và khí (Y) theo sơ đồ phản ứng sau: CaCO3 + SO2 + O2 → (X) + (Y)
a) Xác định chất (X), (Y) và hoàn thành phương trình phản ứng hóa học trên.
b) Tính khối lượng (tấn) bột CaCO3 (chứa 35% tạp chất theo khối lượng) dùng để loại bỏ 1 tấn SO2. Biết phản ứng sử dụng bột CaCO3 trên đạt 90%.
c) Carbonic acid trong nước mưa là kết quả của quá trình hòa tan carbon dioxide (CO2) trong khí quyển vào nước. Biết rằng áp suất riêng phần của CO2 trong không khí bão hòa hơi nước ở 25°C là 3,04.10-4 atm và hằng số Henry đối với CO2 trong nước là 3,40.10-2 mol/L.atm; độ tan của chất khí trong dung dịch tỉ lệ với áp suất riêng phần của chất khí đó cân bằng trong dung dịch theo công thức: C = k.P (k: hằng số Henry, mol/L.atm; P: áp suất riêng phần, atm).
Tính nồng độ (mol/L) carbonic acid trong trong nước mưa (xem CO2 là khí lý tưởng).
d) Một trong những phương pháp được sử dụng để tách CO2 từ không khí là công nghệ thu giữ không khí, được tiến hành theo các bước sau:
• Bước 1: Sục không khí chưa CO2 vào dung dịch base (thường là dung dịch NaOH dư)
• Bước 2: Cho dung dịch thu được ở trên tác dụng với Ca(OH)2, thu được kết tủa trắng (X1).
• Bước 3: Tách kết tủa (X1) đem nung ở nhiệt độ 900 – 1000°C thu được CO2 và chất rắn (X2).
• Bước 4: Cho chất rắn (X2) tác dụng với nước để tái tạo lại Ca(OH)2.
i) Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra từ bước 1 đến bước 4.
ii) Em hãy đề xuất hai biện pháp để giảm lượng CO2 trong khí quyển.
Có thể bạn chưa xem: [2026 – 2027] Thi học sinh giỏi lớp 12 trường Hàm Rồng – Thanh Hóa
Câu 5. (1,25 điểm)
(Xem giải) 5.1. Sắt (Fe, iron) là nguyên tố phổ biến trên Trái Đất. Trong tự nhiên, sắt tồn tại ở dạng hợp chất, chủ yếu là các loại quặng sắt (Hematite, Siderite, Pyrite,…). Sắt là thành phần chính của gang và thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, chế tạo máy,… Với nhu cầu sử dụng ngày càng cao, việc tái chế sắt hiện nay được chú trọng hơn. Một nhà máy tái chế sắt từ thép phế liệu (xem thành phần gồm Fe, C và Fe2O3) và gang (thành phần chính gồm Fe và C). Phương trình phản ứng hóa học xảy ra trong lò luyện thép: Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO.
Từ 2,00 tấn thép phế liệu (chứa 40% Fe2O3; 1% C về khối lượng) đem luyện với 4,32 tấn gang chứa 4% khối lượng carbon trong lò luyện thép thì thu được mẫu thép tái chế có hàm lượng carbon là a%. Tính a. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
(Xem giải) 5.2. Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ của một chất bằng một dung dịch đã biết chính xác nồng độ (dung dịch chuẩn). Ví dụ: chuẩn độ acid – base là phương pháp dùng dung dịch acid đã biết nồng độ để xác định nồng độ của dung dịch base khi có chất chỉ thị màu thích hợp hoặc ngược lại. Dựa vào thể tích (thể tích trung bình của 3 lần chuẩn độ) của các dung dịch khi phản ứng vừa đủ với nhau ta xác định được nồng độ dung dịch chất cần chuẩn độ.
Siderite là một khoáng vật quan trọng trong ngành công nghiệp và khai thác quặng sắt, thành phần chính là FeCO3. Hàm lượng sắt trong quặng này có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ. Người ta tiến hành thí nghiệm như sau:
• Bước 1: Cân chính xác 1,095 gam mẩu quặng siderite đã nghiền mịn và chuyển toàn bộ sang cốc thủy tinh 100 mL.
• Bước 2: Thêm 50 mL dung dịch H2SO4 loãng vào cốc, đun nhẹ để hòa tan quặng và đuổi khí CO2. Sau khi hòa tan hoàn toàn, lọc lấy dung dịch và loại bỏ phần không tan. Sau đó định mức thành 100 mL dung dịch.
FeCO3 + H2SO4 → FeSO4 + CO2 + H2O
• Bước 3: Hút chính xác 10,00 mL dung dịch sau khi định mức cho vào bình tam giác, thêm 2 mL dung dịch H2SO4 loãng và thêm tiếp 10 giọt dung dịch H3PO4 (để che màu vàng của ion Fe3+). Đun nóng bình tam giác đến 60°C, chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 nồng độ 0,015M đến khi xuất hiện màu hồng nhạt bền trong 20 giây thì dừng lại (đây là điểm tương đương của phép chuẩn độ) (mô phỏng hình vẽ bên).
Phương trình phản ứng hóa học của phép chuẩn độ xảy ra như sau:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Lặp lại bước 3 thêm hai lần nữa. Kết quả thể tích dung dịch KMnO4 0,015M được ghi trong bảng sau:
| Thí nghiệm | Lần 1 | Lần 2 | Lần 3 |
| Vdd KMnO4 (mL) | 10,1 | 10,2 | 10,0 |
Phần trăm khối lượng của sắt trong quặng Siderite là bao nhiêu? (Kết quả làm tròn đến hàng phần mười)
Câu 6. (1,5 điểm)
(Xem giải) 6.1. Hydrocarbon là thành phần chính của nhiên liệu hóa thạch, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Tiến hành phân tích thành phần nguyên tố của hydrocarbon (X) thu được kết quả %C (theo khối lượng) là 83,33%, còn lại là hydrogen. Dựa vào phương pháp phân tích khối phổ (MS) xác định được phân tử khối của (X) là 72.
a) Xác định công thức phân tử của (X).
b) Bậc của một nguyên tử carbon trong hydrocarbon được xác định bằng số nguyên tử carbon khác liên kết trực tiếp với nó.
i) Trong hydrocarbon, carbon có bậc cao nhất là bao nhiêu?
ii) Xác định công thức cấu tạo của (Y) và (Z) ứng với công thức phân tử của (X); biết trong (Y) chứa các nguyên tử carbon bậc I và bậc IV, trong (Z) chứa các nguyên tử carbon bậc I, bậc II và bậc III.
(Xem giải) 6.2. Để xác định vị trí liên kết đôi C=C trong phân tử alkene hoặc trong các hợp chất hữu cơ người ta thường dùng phản ứng ozone phân – khử theo sơ đồ sau:
Trong đó R1, R2, R3, R4 có thể là nguyên tử H hoặc các gốc hydrocarbon.
Dựa vào công thức cấu tạo của sản phẩm sẽ suy ra được công thức cấu tạo của hợp chất ban đầu.
Hãy xác định công thức cấu tạo của các chất (X), (Y), (Z) sau đây. Biết:
a) 1 mol (X) ozone phân – khử thu được 1 mol CH3CHO và 1 mol CH3CH2CHO.
b) 1 mol (Y) ozone phân – khử thu được 1 mol CH3COCH2CH2CH2COCH(CH3)2.
c) 1 mol (Z) ozone phân – khử thu được 1 mol CH3COCH(CH3)CHO và 1 mol CH3COCH2CHO.
(Xem giải) Câu 7. (1,00 điểm)
Amino acid là những chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử chứa cả nhóm –NH2 và –COOH. Amino acid được coi là đơn vị cơ bản cấu tạo nên protein và các chuỗi peptide. Chúng đóng vai trò thiết yếu trong việc xây dựng cơ bắp, tổng hợp nội tiết tố, enzyme và duy trì sự sống cho con người, động vật cũng như thực vật. Khi tiến hành phản ứng ngưng tụ amino acid, nguyên tử H của nhóm –NH2 có thể kết hợp với OH của nhóm –COOH để tạo thành H2O, đồng thời hình thành liên kết mới (-CO-NH-). Quá trình này có thể được mô tả bằng sơ đồ sau:
a) Cho các sơ đồ phản ứng sau (theo đúng tỉ lệ mol):
2H2N-CH2-COOH (t°) → (X) + H2O
H2N-CH2-COOH + H2N-CH(CH3)-COOH (t°) → (Y) + H2O
Xác định công thức cấu tạo của (X), (Y).
b) Amino acid (Z) (trong phân tử chỉ chứa hai loại nhóm chức –NH2 và –COOH) có công thức phân tử là C5H9O4N. Để trung hòa hết 10,00 mL dung dịch (Z) nồng độ 0,10M cần 10,00 mL dung dịch NaOH 0,20M. Kết quả phân tích cấu trúc cho thấy, (Z) có mạch carbon không phân nhánh và cấu tạo không đối xứng. Khi tiến hành đun nóng (Z) với chất xúc tác thích hợp để thực hiện phản ứng ngưng tụ, người ta thu được hỗn hợp các sản phẩm hữu cơ. Trong hỗn hợp này có hợp chất hữu cơ (T) bền vững, phân tử khối 129. Biện luận xác định công thức cấu tạo của (Z) và (T).