Đề thi HSG Hóa học 11 Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Bình Định

TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG TỈNH BÌNH ĐỊNH THPT CHUYÊN
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
LẦN THỨ XV, NĂM 2024
(Đề thi gồm 05 trang)
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC - LỚP 11
Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian phát đề)
Câu 1: (2,5 điểm) Động học phản ứng
1.1. Amocycline là thuốc kháng sinh có thể dùng để điều trị nhiễm khuẩn đường hô hấp, nhiễm trùng
đường tiết niệu… Nồng độ tối thiểu có thể kháng khuẩn là 0,04 mg/kg thể trọng. Khi kê đơn cho một bệnh
nhân nặng 50 kg, bác sĩ kê đơn mỗi lần uống 1 viên thuốc (có hàm lượng Amocyline 500 mg/viên). Bệnh
nhân cần uống các viên thuốc tiếp theo cách lần đầu nhiều nhất bao nhiêu lâu (tính chính xác theo phút)?
Biết rằng chu kì bán hủy của Amocycline trong cơ thể người là 61 phút. Giả sử quá trình đào thải thuốc là phản ứng bậc 1.
1.2. Cho hai phản ứng bậc 1 liên tiếp: A 1 k  B k2  C
Dưới các điều kiện xác định, có thể sử dụng phép gần đúng trạng thái dừng để xác định tốc độ phản ứng
tổng (A → C). Hình dưới đây biểu diễn giản đồ năng lượng điển hình của phản ứng có thể áp dụng phép
gần đúng nồng độ dừng:
Đồ thị nào dưới đây biểu diễn đúng nhất về sự thay đổi nồng độ A, B, C theo tiến trình phản ứng?
Câu 2: (2,5 điểm) Cân bằng và phản ứng trong dung dịch. Pin điện - điện phân
2.1. Nhỏ 100 mL dung dịch HCl 0,82 M vào 2,32 gam bột Fe3O4 thu được dung dịch X. Cho 49,58 mL khí
H2S (đkc) lội vào dung dịch X, lọc bã rắn thu được dung dịch Y.
a) Tính pH của dung dịch Y.
b) Có một pin điện gồm điện cực Pt nhúng trong dung dịch X với điện cực Ag nhúng trong dung dịch
ban đầu có Na2SO4 0,10 M; NaCl 0,05 M; AgNO3 0,25 M. Viết sơ đồ pin, nửa phản ứng, phương trình
phản ứng khi pin hoạt động. Tính suất điện động của pin.
Cho: Eo(Fe3+/Fe2+) = 0,771 V; Eo(Ag+/Ag) = 0,799 V; Eo(Cl2/2Cl-) = 1,359 V;
*βFe(OH)2+ = 10-2,17; *βFe(OH)+ = 10-5,92; KS(AgCl) = 10-10,00; KS(Ag2SO4) = 10-4,83.
2.2. Các pin lithium có thể sạc lại là một giải pháp thay thế khác của pin nhiên liệu. Pin lithium-ion thường
được dùng cho các thiết bị di động như điện thoại, máy tính,… Sử dụng graphite cho một trong các điện
cực, trong đó các cụm (cluster) lithium đan xen giữa các lớp graphite. Một điện cực khác được làm từ
LiCoO2, các bán phản ứng trong pin như sau: (C)n + Li+ + e  Li(C)n E0 = –3,05 V CoO2 + Li+ + e  LiCoO2 E0 = +0,19 V
a) Hãy viết phản ứng tổng cộng xảy ra khi pin hoạt động. Trang 1/5
b) Giả sử rằng 1 đơn vị C6, 1 đơn vị CoO2 và 1 nguyên tử Li là đủ để tạo thành một pin hoạt động có khả
năng chuyển 1 electron giữa các điện cực. Sử dụng các giá trị suất điện động (EMF) chuẩn tương ứng, tính:
i) Dung lượng pin riêng (theo mAh g-1) của pin lithium-ion trên.
ii) Mật độ năng lượng (theo kWh kg-1) đối với pin lithium ion trên.
iii) Cho biết để sử dụng pin này trong chiếc VF8 (động cơ điện 310 kW hoạt động với tỉ lệ 15% công
suất cực đại) để đi quãng đường đường từ Hà Nội đến Hải Phòng rồi quay về trên đường 5B (300 km), với
vận tốc trung bình 100 km giờ-1, hiệu suất động cơ điện 95%, mới tiêu tốn 60% dung lượng pin, thì khối
lượng của pin (bỏ qua vật liệu phụ gia) là bao nhiêu?
Câu 3: (2,5 điểm) Nhiệt động học và cân bằng hóa học
3.1. Một thiết bị hình trụ (không bị biến dạng) được chia thành hai khoang A và B bằng một vách ngăn (có
thể tích không đáng kể). Khoang A chứa 5 mol không khí ở 1,0 bar; 298K. Khoang B chứa 0,28 mol CH4
và 1,72 mol He ở 1,0 bar; 298 K.
a) Bỏ vách ngăn để các khí ở hai khoang trộn lẫn vào nhau. Tính biến thiên enthalpy và biến thiên năng
lượng tự do Gibbs của quá trình trộn.
b) Đốt cháy hoàn toàn lượng CH4 có trong bình. Tính áp suất của bình (theo bar) sau khi phản ứng cháy diễn ra. Giả sử:
- Không có sự trao đổi nhiệt giữa thiết bị và môi trường; H2O(l) chỉ hóa hơi và hóa hơi hoàn toàn tại 373 K;
có thể bỏ qua thể tích của H2O(l).
- Mỗi chất khí và hỗn hợp khí đều coi như khí lí tưởng; O2 chiếm 20% thể tích không khí, còn lại là N2. Cho biết:
- Nhiệt hình thành chuẩn của các chất: o  H  74,87kJ / mol ; o  H  285,82kJ / mol ; o  H  393,51kJ / mol f 298,CH4 (g) f 298,H2O(l) f 298,CO2 (g) - Nhiệt hóa hơi của H o 2O (l):  H  40,64kJ / mol v 373,H2O(l)
- Nhiệt dung của thiết bị: CTB = 1047,5 J/K.
- Nhiệt dung đẳng áp (không phụ thuộc vào nhiệt độ) của các chất: Chất H2O (l) H2O (g) N2 (g) O2 (g) He (g) CO2 (g) CH4 (g) o 1 1 C (J.K .mol ) 75,31 33,61 29,13 29,34 20,79 36,40 35,70 p - Với nước lỏng: o o C  C p,H2O(l) v,H2O(l)
3.2. Xét phản ứng giữa CO và H2O trong pha khí: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (*)
a) Biết rằng hằng số cân bằng Kp của phản ứng (*) giảm 0,36% khi tăng nhiệt độ của phản ứng từ 1100 K lên 1101 K. Coi o
H không đổi trong khoảng nhiệt độ này. Tính o H ở 1100 K.
b) Ở nhiệt độ T, áp suất P, gọi α là độ phân li của H2O(g) thành O2(g) và H2(g); β là độ phân li của CO2(g)
thành CO(g) và O2(g). Tính hằng số cân bằng KP của (*) theo α, β và P.
c) Tính giá trị KP ở 1500 K, biết ở nhiệt độ này α = 2,21.10-4 và β = 4,8.10-4.
d) Hãy cho biết sự chuyển dịch cân bằng hóa học của phản ứng (*) nếu giữ nhiệt độ của hệ không đổi
đồng thời giảm thể tích bình phản ứng ở hai trường hợp:
i) Trong bình không có H2O(l).
ii) Trong bình có H2O(l).
Coi mỗi chất khí và hỗn hợp khí là khí lí tưởng; có thể bỏ qua thể tích của H2O(l).
Câu 4: (2,5 điểm) Hóa nguyên tố. Phức chất
4.1. Hãy xét đồng phân của ion phức và phức chất sau: a) [Pt(NH3)2Cl2]. b) [CO(NH3)4Cl2]+.
4.2. Một nguyên tố X, nguyên tử có ba lớp electron (K, L, M) có các giá trị năng lượng ion hóa I (tính theo kJ/mol) như sau: I1 I2 I3 I4 I5 I6 1012 1903 2910 4956 6278 22230
a) Viết cấu hình electron của X. Trang 2/5
b) Xác định công thức phân tử, viết tên gọi các chất trong sơ đồ và viết phương trình hóa học thực hiện
mỗi chuyển hóa theo sơ đồ sau:
Biết: Trong các hợp chất A, B, C, D, E, F, G, H thì X có mức oxi hóa cao nhất. B, D, E tạo dung dịch
làm đỏ quỳ tím. Dung dịch F, G phản ứng với acid mạnh và base mạnh. Các chất F, G, H khi đốt cho ngọn lửa màu tím.
c) Cho 0,1 mol mỗi acid H3XO2 và H3XO3 tác dụng với dung dịch KOH dư thì thu được hai muối có
khối lượng lần lượt là 10,408 gam và 15,816 gam. Xác định công thức cấu tạo và gọi tên hai phân tử acid trên.
Câu 5: (2,5 điểm) Đại cương hữu cơ
5.1. Giải thích tại sao tốc độ thủy phân chất A tăng mạnh khi có mặt LiCl, còn B thì gần như không đổi?
5.2. Các chất có màu là do trong phân tử của các chất chứa nhiều nhóm nối đôi hay nối ba như: C=C; C=O;
C=N; N=N; C≡C; N≡N; …Do vậy chúng được gọi là nhóm mang màu. Nếu phân tử có nhiều nhóm mang
màu liên hợp tạo thành mạch dài thì màu của chất sẽ càng đậm. Hãy giải thích tại sao khi hòa tan đồng
phân cis và trans của hợp chất dưới đây vào sulfuric acid 60% thì chỉ mỗi đồng phân cis tạo màu vàng đậm,
còn đồng phân trans cho dung dịch trong suốt?
5.3. Cho biết đồng phân nào tạo sản phẩm nhanh hơn? Giải thích.
5.4. Sắp xếp ba chất A, B, C dưới đây theo thứ tự giảm dần khả năng thủy phân và giải thích: Trang 3/5
Câu 6: (2,5 điểm) Sơ đồ tổng hợp hữu cơ. Cơ chế phản ứng hữu cơ
6.1. Một trong những vấn đề trong tổng hợp hữu cơ liên quan đến tổng hợp các dẫn xuất hai lần thế của
benzene thông qua phản ứng thế electrophile vào dẫn xuất một lần thế. Vấn đề này được giải quyết trong
quá trình tổng hợp Tramadol, một loại thuốc giảm đau (C16H25NO2). Bước đầu tiên như sau: Phenol B 2r  A (M HSb A = 173) 6 F
Biết A cho hỗn hợp ba dẫn xuất thế mononitro khi phản ứng nitro hóa trong điều kiện êm dịu.
a) Viết công thức cấu tạo của A và ba dẫn xuất thế mononitro.
b) Xét sơ đồ phản ứng sau: A (CH3 )2 SO4 /NaOH
 B (MB = 187) Mg/THF/toluene  C
Xác định công thức cấu tạo của B và C. Cho biết tính chất của B thay đổi như thế nào khi nó được chuyển thành C?
c) Một chất trung gian khác là D dùng để tổng hợp Tramadol thu được như sau: Cyclohexanone paraformaldehyde   D (C dim ethya min e
9H17NO; tan trong HCl) và C + D   [E]
Thủy phân E thu được Tramadol. Viết công thức cấu tạo của D và Tramadol.
d) Viết các đồng phân lập thể có thể có của Tramadol.
6.2. Đề nghị cơ chế phản ứng sau: a) b)
Câu 7: (2,5 điểm) Xác định cấu trúc các chất hữu cơ
Các tạp chất А, B và С được tạo thành trong quá trình xử lý dầu thực vật. Là các chất đồng phân, các
chất này được tạo thành từ ester của dầu.
a) Xác định công thức phân tử của А, B và С, biết chứa 32,60% С và 6,38% H theo khối lượng, và có
chứa bốn loại nguyên tố.
b) Vẽ công thức cấu trúc của А, B và С, biết tỉ lệ số mol của В và С trong dầu là 1 : 1.
c) Xác định công thức cấu tạo của chất X được sử dụng để xử lý dầu thực vật ở nhiệt độ và áp suất cao.
Biết rằng chất này tham gia trực tiếp trong quá trình tạo А, B và С từ các ester của chúng trong quá trình xử lý.
d) Sự có mặt của hai hợp chất mạch hở đồng phân dễ bay hơi D và E trong quá trình xử lý dầu đã được
nghiên cứu. Các hợp chất này có thành phần nguyên tố giống hợp chất A. Số nguyên tử của mỗi nguyên tố
tạo thành một cấp số cộng. Xác định công thức cấu tạo của D và E, biết rằng D không có nguyên tử carbon bất đối.
e) Hợp chất Y được tìm thấy trong dầu cọ. Y là một ester của A với tỉ lệ số mol của O và C là 1 : 7. Viết
các đồng phân cấu trúc có thể có của Y, biết (các) acid béo trong Y là bão hòa và có số chẵn nguyên tử carbon.
g) Hợp chất vòng F chứa 48,64% С và 8,16% H theo khối lượng là một tạp chất khác, được tạo thành
khi đun dầu thực vật trên 180 °С. Ảnh hưởng của chất này đến sức khỏe con người được quan tâm nhiều
hiện nay. Xác định công thức cấu trúc của F, biết nó là hợp chất quang hoạt và chứa ba loại nguyên tố.
Giải thích độc tính của F đối với cơ thể sống bằng cách viết phản ứng của F với RNH2 (acid nucleic và protein).
h) Hợp chất G là một ester của F. G chứa bốn loại nguyên tố. Nó xuất hiện trong cơ thể người do là một
sản phẩm chuyển hóa của dược phẩm Z. Xác định công thức cấu trúc của G và Z, biết thành phần khối
lượng của C và H trong G khác nhau 26,03% (tỉ lệ mol tương ứng là 1,67 : 1).
k) Polymer H, thu được từ G, được sử dụng làm nhiên liệu đẩy tên lửa. G là hợp chất kém bền, nó phân
hủy tạo ra nhiều hợp chất khác nhau. Phân tích phổ khối của các khí tạo thành từ sự phân hủy H được tiến
hành. Các nhà nghiên cứu đề xuất 4 chất có peak với m/z = 44. Viết công thức phân tử của 4 chất khí này. Trang 4/5