Đề thi HSG Hóa học 11 Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Điện Biên

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐBBB
CHUYÊN - DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2024
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ
MÔN: HÓA HỌC LỚP 11
ĐÔN TỈNH ĐIỆN BIÊN
Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Câu 1 (2,5 điểm): Động học phản ứng
1. Phản ứng oxi hoá ion I- bằng ClO- trong môi trường kiềm diễn ra theo phương trình: ClO- + I- 
 Cl- + IO- và tuân theo định luật tốc độ thực nghiệm v = k[ClO-][I-][OH-]-1.
Cho rằng phản ứng xảy ra theo cơ chế: ClO- + H k 2O 1 HClO + OH- (1) nhanh; k 1  I- + HClO k2  HIO + Cl- (2) chậm; OH- + HIO 3 k H2O + IO- (3) nhanh. k 3 
Cơ chế trên có phù hợp với thực nghiệm động học hay không? Tại sao?
2. Sự phân hủy acetone diễn ra theo phương trình: CH3COCH3   C2H4 + CO + H2
Theo thời gian phản ứng, áp suất chung của hệ đo được như sau: t (phút) 0 6,5 13,0 19,9 P (N/m2) 41589,6 54386,6 65050,4 74914,6
Xác định bậc của phản ứng.
3. Cho phản ứng thuận nghịch bậc 1 – 1 giữa A và B như sau: A (aq) 1 k
B (aq) có k1 = 0,4 s−1 và hằng số cân bằng K = 8. k 1 
Ban đầu nồng độ của B bằng 0. Trong thời gian bao lâu thì nồng độ của B bằng nồng độ của A?
Câu 2 (2,5 điểm): Cân bằng và phản ứng trong dung dịch. Pin điện – Điện phân
Xe điện chạy bằng ắc quy ngày càng phổ biến vì lí do môi trường. Nguyên nhân của
sự thành công còn khiêm tốn hiện nay của xe điện là hiệu quả và giá thành của bình ắc
quy. Hiện nay, ắc quy chì-axit đang được sử dụng rộng rãi cho các loại xe điện. Một ắc
quy chì-axit với khả năng nạp điện hiệu quả có mật độ năng lượng 45 Wh/kg.
Trong sự phát triển ắc quy cho xe điện, ắc quy ion-liti nhẹ và nạp điện được là cách giải
quyết lâu dài và có triển vọng nhất. Loại ắc quy này được nghiên cứu rộng rãi trên khắp
thế giới và hứa hẹn lưu trữ điện năng từ các pin mặt trời. Chúng chỉ nặng bằng 1/3 ắc quy
chì-axit. Liti được dùng làm điện cực âm. Nó có dung lượng riêng và thế điện cực cao.
Một vật liệu làm điện cực dương thông dụng và thân thiện với môi trường là LiMn2O4
loại spinen. Cấu trúc spinen bao gồm mạng lưới các ion oxit lập phương đơn giản, được
làm bền nhờ các ion liti ở hốc tứ diện và các ion mangan ở hốc bát diện. Trong LiMn2O4
một nửa ion mangan có hóa trị +3 và một nửa có hóa trị +4. Cho ắc quy chì-axit:
Pb(r) | PbSO4(r) | H2SO4(aq) | PbSO4(r) | PbO2(r) | (Pb(r)) (1) và ắc quy liti:
Li(r) | Li+-dẫn điện (rắn) chất điện phân (r) | LiMn2O4(r) (2)
Biết khi (2) phóng điện tạo ra sản phẩm Li2Mn2O4, còn nạp điện tạo ra các sản phẩm Li(r) và LiMn2O4.
1. Viết các phương trình điện hóa tại các điện cực của các ắc qui (1) và (2) khi phóng điện.
2. Hãy cho biết số phối trí của ion liti và ion mangan trong cấu trúc spinen của LiMn2O4.
3. Một xe ôtô gia đình thông dụng nặng 1000 kg cần ít nhất năng lượng là 5 kWh để
di chuyển 50 km, tương ứng với mức tiêu thụ khoảng 5,0 L hay 3,78 kg xăng. Ôtô có
thùng xăng thể tích 50L, khối lượng thùng là 10kg. Mức tiêu thụ nhiên liệu bằng 10
kmL–1. Giả sử rằng trong mọi trường hợp động cơ đều có hiệu quả như nhau. Hãy tính
khối lượng chênh lệch nếu thay thùng xăng bằng ắc quy tương đương trong xe điện dựa
trên a)ắcquychì-axit b) ắc quy liti.
Câu 3 (2,5 điểm): Nhiệt động học và cân bằng hóa học
1. Hỗn hợp X gồm không khí và 0,01 mol khí C2H2 được cho vào một nhiệt lượng
kế có thể tích không đổi 3,0 lít ở 298 K, áp suất khí trong nhiệt lượng kế là 2,12 atm. Sau
khi đốt cháy hoàn toàn C2H2 (đẳng tích, đoạn nhiệt), nhiệt độ của hệ đạt 304,9 K. Tính
nhiệt đốt cháy đẳng áp (kJ mol-1) ở 298 K của khí C2H2. Cho biết:
- Không khí gồm 80% N2 và 20% O2 theo thể tích.
- Bỏ qua thể tích của pha ngưng tụ. Các khí C2H2, CO2, O2, N2 đều được xem là khí lí tưởng.
- Nhiệt dung của nhiệt lượng kế: Cnlk = 1870 J K-1.
- Nhiệt dung riêng đẳng tích của nước lỏng là 74,50 J mol-1 K-1.
- Nhiệt dung riêng đẳng áp của các chất: CO2(g) H2O(l) H2O(g) C2H2(g) O2(g) N2(g) Cp (J mol-1 K-1) 37,13 75,31 33,56 43,93 29,40 29,10
2. Khi nung nóng, PCl5 bị phân hủy theo phương trình hóa học:
PCl5(g)PCl3(g) + Cl2(g) (*).
Thực hiện các thí nghiệm:
- Thí nghiệm 1: Cho 0,35 mol PCl5 vào bình kín có thể tích không đổi V ở nhiệt độ T.
Sau khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng, áp suất trong bình là P1 = 2,75 atm và hỗn hợp
khí thu được có tỉ khối so với helium bằng 35,22.
- Thí nghiệm 2: Thêm tiếp 2V thể tích khí Cl2 vào hệ phản ứng ở thí nghiệm 1 (ở T,
P1), giữ nhiệt độ và thể tích của bình phản ứng không đổi.
a) Tính giá trị Kp của cân bằng (*) ở nhiệt độ T.
b) Tính áp suất riêng phần của PCl5(g) trong bình phản ứng sau khi phản ứng trong
thí nghiệm 2 đạt trạng thái cân bằng.
Câu 4 (2,5 điểm): Hóa nguyên tố (Kim loại, phi kim nhóm IVA, VA). Phức chất
1. Khi dọn kho hóa chất, một nhân viên trẻ tìm thấy 2 lọ thủy tinh nhãn bị rách chỉ còn
thấy “Muối của … acid”. Khi mở nắp anh thấy 2 chất kết tinh không màu trong 2 lọ gọi là
A1 và A2. Cả 2 chất này đều tan tốt trong nước và dung dịch chất A1 có màu xanh dương
đặc trưng, khi thêm dung dịch ammonia đậm đặc vào các dung dịch trên thấy có kết tủa màu
xanh dương A3 (từ dung dịch chất A1) và A4 (từ dung dịch chất A2). Các chất A3 và A4
được hòa tan trong dung dịch ammonia dư thì tạo dung dịch màu xanh dương A5 và dung
dịch không màu A6. Khi thêm lượng dư dung dịch KI vào các dung dịch chứa 1,00g chất A1
và A2 thì lần lượt xuất hiện kết tủa không màu A7 nặng 1,015g và kết tủa màu vàng A8.
Dung dịch trong bình chứa A7 chuyển thành màu nâu thẫm do sự hình thành đơn chất A9.
Xác định các chất từ A1 – A9 và hãy cho biết những chất nào cần bảo quản trong lọ thủy tinh đen 2.
a) Dựa vào thuyết VB hãy viết công thức cấu tạo của các phức chất sau: [Fe(CO)5];
[Fe(CO)6]Cl2, biết rằng chúng đều nghịch từ.
b) Thuyết VB không thể giải thích được tại sao một bazơ Lewis yếu như CO lại có
khả năng tạo phức chất tốt và tạo nên những phức chất cacbonyl bền vững. Dựa vào cấu
hình electron của phân tử CO theo thuyết MO, hãy giải thích sự tạo thành liên kết bền giữa kim loại và CO.
c) Cho phản ứng: [Fe(CO)5] + 2NO → [Fe(CO)2(NO)2] + 3CO
- Giải thích tại sao có thể thay thế 3 phối tử CO bằng 2 phối tử NO trong phản ứng trên.
- Tìm một phức chất cacbonyl (chỉ chứa phối tử CO) đồng điện tử với [Fe(CO)2(NO)2].
Hãy dự đoán cấu trúc phân tử của [Fe(CO)2(NO)2].
Câu 5: (2,5 điểm) Đại cương hữu cơ
5.1. So sánh các tính chất của các cặp chất sau và giải thích ngắn gọn:
a) So sánh nhiệt độ sôi của propanal và acetone.
b) So sánh độ tan trong nước của cyclohexanol và hexan-1-ol.
5.2. So sánh tính acid của các nguyên tử hydrogen được đánh dấu (nguyên tử hydrogen
được in đậm) trong phân tử sau đây và giải thích:
5.3. Kết quả đo NMR cho thấy rằng các nhóm α-methylene (đánh dấu *) của N-
acetylpyrrolidine 1 không tương đương nhau, trong khi các nhóm α-methylene trong N-
(2-propenyl)-pyrrolidine 2 thì tương đương nhau. Hãy giải thích hiện tượng này.
Câu 6: (2,5 điểm) Sơ đồ tổng hợp hữu cơ. Cơ chế phản ứng hữu cơ.
6.1. Retinol, còn được gọi là Vitamin A1, là một loại vitamin có trong thực phẩm và
được sử dụng như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống. Retinol được sử dụng để điều
trị và ngăn ngừa thiếu vitamin A, đặc biệt là dẫn đến chứng xerophthalmia và được tổng hợp như sau: 5 6
Xác định cấu trúc các chất từ 1 đến 14 trong sơ đồ chuyển hoá trên.
6.2. Dùng cơ chế để giải thích quá trình tạo thành sản phẩm trong các phản ứng sau: a)