⇒ Mã đề: 005
⇒ Thời gian làm bài: 150 phút
⇒ Đề thi, đáp án và giải chi tiết:
Câu 1. (2,0 điểm).
(Xem giải) 1.1. Nguyên tố X có số hiệu nguyên tử bằng 12, nguyên tố Y có số hiệu nguyên tử bằng 8.
a) Cho biết vị trí của X, Y trong bảng tuần hoàn (số thứ tự, nhóm, chu kì).
b) Nguyên tố Y tạo với hydrogen hợp chất là H2Y. Cho biết liên kết hoá học trong phân tử H2Y là liên kết gì? Vẽ sơ đồ mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử H2Y.
c) Nguyên tố X tạo với nguyên tố Y hợp chất là XY. Cho biết liên kết hoá học trong phân tử XY là liên kết gì? Vẽ sơ đồ mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử XY.
(Xem giải) 1.2. Tiến hành thí nghiệm phân hủy H2O2 (100 mL dung dịch H2O2 nồng độ 3%, khi có mặt MnO2), phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học sau:
2H2O2 (MnO2) → 2H2O + O2 (1)
Thể tích khí oxygen tạo thành được đo sau mỗi 20 giây. Kết quả thu được cho trong bảng dưới đây:
|
Thời gian t (s) |
Thể tích khí oxygen V (cm³, đkc) |
|
0 |
0 |
|
20 |
48 |
|
40 |
70 |
|
60 |
82 |
Biết tốc độ trung bình của phản ứng (1) được tính bằng biểu thức sau:
v̄ = ΔV/Δt với ΔV = Vsau – Vtrước và Δt = tsau – ttrước.
a) Tính tốc độ trung bình của phản ứng v̄ (cm³/s) sau mỗi khoảng thời gian từ (0 – 20s); từ (20s – 40s); từ (40s – 60s).
b) Nhận xét về sự biến đổi tốc độ trung bình của phản ứng trên theo thời gian. Giải thích.
c) Cho biết ảnh hưởng của MnO2 đến tốc độ phản ứng trên.
(Xem giải) 1.3. Hợp chất FeCl3 là hóa chất được sử dụng phổ biến hiện nay trong việc xử lí nước thải và rác thải công nghiệp. Làm lạnh 100 gam dung dịch FeCl3 bão hòa ở 30°C đến khi được dung dịch bão hòa ở 20°C, thu được m gam tinh thể FeCl3.6H2O. Biết độ tan của FeCl3 (g/100g H2O) ở 30°C và 20°C lần lượt là 107 gam và 91,8 gam. Xác định giá trị của m.
Câu 2. (2,0 điểm).
(Xem giải) 2.1. Cho hình vẽ mô tả quá trình điều chế khí Z trong phòng thí nghiệm như sau:
Có thể bạn chưa xem: [2026 – 2027] Thi học sinh giỏi lớp 12 trường Lê Quý Đôn – Ninh Bình
a) Hãy cho biết Z là khí SO2 hay khí H2? Giải thích.
b) Chọn một chất X và một chất Y phù hợp để điều chế khí Z (ở ý a). Viết phương trình hóa học minh họa.
c) Có thể thu khí Z (ở ý a) bằng phương pháp đẩy không khí được không? Giải thích.
(Xem giải) 2.2. Viết phương trình hóa học giải thích các phát biểu sau:
a) Trong phòng thí nghiệm, dùng bột sulfur (lưu huỳnh) rắc lên thuỷ ngân (mercury) rơi vãi khi nhiệt kế thuỷ ngân bị vỡ.
b) Không dùng khí CO2 để dập tắt đám cháy kim loại Mg.
c) Khi dùng nước có chứa nhiều muối Ca(HCO3)2 sau một thời gian thấy có lớp chất cặn rắn bám ở đáy dụng cụ đun nước.
d) Khi điều chế khí sulfur dioxide, để tránh khí thoát ra ngoài, người ta thường dùng miếng bông tẩm dung dịch NaOH để trên miệng bình thu khí.
(Xem giải) 2.3. Đốt cháy hoàn toàn 100 gam một mẫu than đá có chứa sulfur thu được hỗn hợp khí X. Sau khi đã xử lí khí X để loại bỏ các khí khác không chứa sulfur, thu được hỗn hợp khí Y gồm SO2 và SO3. Cho hỗn hợp Y qua dung dịch H2O2 dư để chuyển hóa toàn bộ thành dung dịch H2SO4. Toàn bộ lượng H2SO4 này được pha với nước cất thành 100 mL dung dịch Z. Để trung hòa 10 mL dung dịch Z cần vừa đủ 30,5 mL dung dịch NaOH 0,16M.
Tính hàm lượng phần trăm theo khối lượng của sulfur trong mẫu than đá.
Câu 3. (2,0 điểm).
(Xem giải) 3.1. Ammophos là một loại phân bón hóa học được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Trong công nghiệp, ammophos được sản xuất từ quặng phosphorite (chứa 85,25% Ca3(PO4)2 về khối lượng, còn lại là tạp chất trơ không chứa phosphorus), H2SO4 đặc và NH3. Phương pháp sản xuất này gồm 2 giai đoạn:
– Giai đoạn 1: Tạo ra phosphoric acid từ quặng phosphorite và H2SO4 đặc.
– Giai đoạn 2: Cho NH3 tác dụng với H3PO4, thu được phân ammophos gồm hỗn hợp muối NH4H2PO4 và (NH4)2HPO4.
Để sản xuất một mẻ phân ammophos, người ta dùng 1,0 tấn quặng phosphorite ở trên tác dụng với một lượng dư H2SO4 đặc. Sau đó cho H3PO4 thu được ở Giai đoạn 1 phản ứng hết với 149,6 kg NH3. Biết các phản ứng đều đạt hiệu suất 100%.
a) Viết các phương trình hóa học xảy ra ở 2 giai đoạn trên.
b) Tính phần trăm khối lượng nitrogen (hàm lượng đạm) của loại phân ammophos thu được ở trên.
(Xem giải) 3.2. Trong công nghiệp luyện kim, gang được sản xuất bằng phương pháp luyện kim đen trong lò cao hoạt động liên tục. Giả sử một mẻ lò cao sản xuất 56 tấn gang chứa 96% sắt và 4% carbon về khối lượng. Để vận hành mẻ luyện gang này, người ta nạp vào lò quặng hematite (chứa 96% Fe2O3 về khối lượng còn lại là SiO2), than cốc (chứa 90% carbon về khối lượng còn lại là tạp chất trơ) và đá vôi kỹ thuật (chứa 95% CaCO3 về khối lượng còn lại là tạp chất trơ) vừa đủ để chuyển hóa hoàn toàn SiO2 thành xỉ. Đồng thời, người ta thổi vào lò 95193,6 m³ không khí giàu oxygen (chứa 25% O2 và 75% N2 về thể tích) để đốt cháy than cốc nhằm cung cấp nhiệt lượng và tạo ra chất khử. Khí thoát ra ở đỉnh lò cao chỉ gồm ba khí N2, CO2 và CO, trong đó N2 chiếm 53,57% về thể tích. Biết toàn bộ nguyên tố Fe trong quặng được khử và chuyển vào gang; các tạp chất trơ không tham gia phản ứng và được hòa tan hoàn toàn trong xỉ lỏng. Các khí thoát ra ở điều kiện chuẩn, tỉ lệ về thể tích cũng bằng tỉ lệ về số mol.
a) Viết phương trình hóa học xảy ra ở các quá trình tạo chất khử, khử Fe2O3 và tạo xỉ.
b) Tính khối lượng quặng hematite (tấn) và khối lượng đá vôi kỹ thuật (tấn) tối thiểu đã nạp vào lò cao.
c) Tính khối lượng than cốc (tấn) tối thiểu đã tiêu thụ cho mẻ sản xuất trên.
d) Tín chỉ carbon là một loại “giấy phép”, theo quy ước, 1 tín chỉ carbon cho phép doanh nghiệp được quyền phát thải 1 tấn CO2 vào khí quyển (1 mol CO cũng được quy đổi thành 1 mol CO2). Theo luật, mức phát thải CO2 miễn phí là 1,5 tấn CO2/tấn gang. Nếu vượt quá mức phát thải miễn phí, phải mua thêm tín chỉ carbon, giá của mỗi tín chỉ carbon trên sàn giao dịch hiện tại là 250000 VND. Tính số tiền (VND) mà nhà máy phải bỏ ra để mua thêm tín chỉ carbon khi sản xuất lượng gang trên.
Câu 4. (2,0 điểm).
(Xem giải) 4.1. Propylene (C3H6) là hợp chất hữu cơ thuộc dãy đồng đẳng alkene. Propylene có tính chất hóa học tương tự như ethylene và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp hóa chất.
a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi cho propylene phản ứng với H2 (Ni, t°), Br2 trong dung dịch và phản ứng với H2O (H2SO4, t°).
b) Khi trùng hợp propylene thu được polypropylene (nhựa PP) – loại nhựa dùng làm bao bì thực phẩm. Viết phương trình hóa học của phản ứng trùng hợp và viết cấu tạo có thể có của một đoạn mạch gồm hai mắt xích của polypropylene.
(Xem giải) 4.2. Trong công nghiệp, hydrogen được điều chế từ methane theo sơ đồ sau:
Methane + Nước (Xúc tác, nhiệt độ) → Carbon dioxide + Hydrogen
a) Lập phương trình hóa học và cho biết cần bao nhiêu tấn methane để thu được 2479 m³ khí hydrogen ở điều kiện chuẩn nếu hiệu suất của phản ứng đạt 80%.
b) Cả methane và hydrogen khi cháy đều tỏa nhiệt mạnh, ở điều kiện chuẩn 1 mol methane cháy hoàn toàn tạo ra 804 kJ và 1 mol hydrogen cháy hoàn toàn tạo ra 242 kJ. Hệ số trữ nhiệt của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam nhiên liệu đó. Bằng tính toán, hãy cho biết methane hay hydrogen có hệ số trữ nhiệt lớn hơn ở điều kiện chuẩn?
Có thể bạn chưa xem: [2026 – 2027] Kiểm tra thường xuyên trường Nguyễn Khuyến – Hồ Chí Minh (Lần 1)
(Xem giải) 4.3. Pin nhiên liệu được nghiên cứu rộng rãi nhằm thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt. Trong pin nhiên liệu, năng lượng điện được tạo ra do phản ứng oxi hóa nhiên liệu (hydrogen, propane…) bằng oxi không khí. Trong pin propane – oxygen, phản ứng xảy ra khi pin hoạt động như sau:
C3H8(g) + 5O2(g) + 6OH–(aq) → 3CO32-(aq) + 7H2O(l) (1)
Ở điều kiện chuẩn, 1 mol propane phản ứng hoàn toàn theo phương trình (1) sinh ra năng lượng là 2500 kJ. Một bóng đèn công suất 10W được thắp sáng bằng pin nhiên liệu propane – oxygen. Khi sử dụng 220 gam propane làm nhiên liệu ở điều kiện chuẩn. Biết hiệu suất quá trình oxi hóa propane là 80%. Giả sử toàn bộ năng lượng sinh ra được dùng để thắp sáng bóng đèn. Tính thời gian (giờ) bóng đèn được thắp sáng liên tục. (Cho biết: 1W = 1J/s).
Câu 5. (2,0 điểm).
(Xem giải) 5.1. Chất hữu cơ A có trong sản phẩm chăm sóc da để tẩy tế bào chết, làm sáng da và mờ các vết thâm. Trong tự nhiên, A có trong thành phần quả xanh như táo, nho, anh đào. Trong công nghiệp thực phẩm, A được sử dụng làm chất phụ gia để tạo hương vị và bảo quản thực phẩm.
Bằng phương pháp phổ khối lượng (MS), người ta xác định được phân tử khối của A là 134. Bằng các phương pháp phổ hiện đại khác như phổ hồng ngoại (IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), người ta xác định được phân tử của A có mạch carbon không phân nhánh, chứa hai nhóm carboxyl (-COOH) và một nhóm hydroxy (-OH), ngoài ra không còn nhóm chức nào khác.
a) Xác định công thức cấu tạo của A và viết phương trình phản ứng khi cho A lần lượt tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH, dung dịch NaHCO3.
b) Thực hiện phản ứng ester hóa giữa A với methylic alcohol có mặt sulfuric acid đặc, thu được các chất A1, A2 và A3, trong đó chỉ có A3 không phản ứng với dung dịch NaHCO3. Các chất A1 và A2 đều có công thức phân tử C5H8O5. Xác định công thức cấu tạo của A1, A2, A3.
c) Mặt khác, đun nóng A trong sulfuric acid đặc (H2SO4 đặc) thì thu được ba sản phẩm A4, A5 và A6 đều phản ứng với dung dịch NaHCO3. Chất A4 (có vòng 6 cạnh, đối xứng) có công thức phân tử C8H8O8. A5 và A6 có công thức phân tử C8H10O9. Xác định công thức cấu tạo của A4, A5, A6.
(Xem giải) 5.2. Trong công nghiệp, chất béo chủ yếu được sử dụng để điều chế glycerol, xà phòng và các loại sữa tắm. Để đánh giá chất lượng của chất béo dùng làm nguyên liệu sản xuất xà phòng, người ta sử dụng các chỉ số về chất béo như: chỉ số acid, chỉ số ester hóa…
Chỉ số acid là số mg KOH cần dùng để phản ứng vừa đủ với acid béo tự do có trong 1 gam chất béo.
Chỉ số ester hóa là số mg KOH cần dùng để phản ứng vừa đủ với lượng triglyceride có trong 1 gam chất béo.
Một loại chất béo chỉ chứa các acid béo RCOOH và triglyceride (RCOO)3C3H5 trong đó R là gốc hydrocarbon của các acid béo. Chất béo này có chỉ số acid là 7 và chỉ số ester hóa là 190,4.
Cho 100 kg chất béo trên phản ứng hoàn toàn với dung dịch NaOH, thu được m (kg) muối RCOONa. Toàn bộ lượng muối thu được, sau khi thêm tẩy màu rồi cho thêm phụ gia, chất tạo màu, hương liệu, được ép trong khuôn thành x bánh xà phòng. Biết mỗi bánh xà phòng đều nặng 90 gam có chứa 80% RCOONa về khối lượng.
a) Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra.
b) Tính giá trị của x.