Câu I. (2,0 điểm) Khí cacbonic và hiệu ứng nhà kính
Khí cacbonic được coi là tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu.
1. Một trong số các nguồn chính phát thải CO2 là quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Viết các phương trình phản ứng đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch sau đây tạo ra CO2:
a) Than đá (coi thành phần chủ yếu là cacbon).
b) Dầu mỏ (coi thành phần chủ yếu là các hiđrocacbon có công thức chung là CxHy ).
2. Cho biết từ năm 1750 đến năm 2019 , nồng độ CO2 trong khí quyển trái đất đã tăng từ 280ppm lên 415ppm.
a) Tính thể tích CO2 (theo ml ) trong 1 m3 khí quyển trái đất vào năm 1750 và năm 2019 . Nồng độ CO2 trong khí quyển vào năm 2019 đã tăng thêm bao nhiêu phần trăm so với năm 1750?
b) Theo ước tính, mỗi ppm CO2 tăng thêm trong khí quyển làm nhiệt độ trái đất tăng khoảng 0,01 độ C. Ước tính xem nhiệt độ trái đất đã tăng bao nhiêu độ từ năm 1750 tới năm 2019.
Cho biết: 1ppm = một phần triệu; nếu nồng độ một khí trong khí quyển là a ppm thì trong một triệu phần thể tích khí quyển sẽ có a phần thể tích khí đó.
3. Công nghệ thu giữ không khí trực tiếp là một công nghệ triển vọng để tách CO2 từ không khí. Trong công nghệ này, người ta sử dụng một dung dịch kiềm (thường là dung dịch NaOH dư) để hấp thụ khí CO2 (bước 1). Sau đó, dung dịch chất hấp thụ đã qua sử dụng được tái sinh bằng phản ứng với canxi hiđroxit (bước 2). Kết tủa màu trắng A1 thu được ở bước 2 phân hủy ở 900 độ C, sinh ra CO2 và chất rắn A2 (bước 3 ). Sau đó, canxi hiđroxit được tái tạo bằng phản ứng với nước của A2 (bước 4). Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra ứng với các bước từ 1 tới 4 .
4. Em hãy đề xuất hai biện pháp để giảm phát thải CO2 vào khí quyển.
Câu II. (2,0 điểm) Sự chuyển hóa của các chất vô cơ
1. Cho một hỗn hợp gồm Fe3O4, Al2O3 và Cu vào dung dịch HCl dư, thu được dung dịch B1 và chất rắn B2. Cho từ từ dung dịch NaOH tới dư vào dung dịch B1 thu được dung dịch B3 và kết tủa B4. Nung B4 trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B5. Cho khí H2 dư đi qua B5, nung nóng, thu được chất rắn B6. Coi các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a) Xác định thành phần các chất có trong B1, B2, B3, B4, B5 và B6.
b) Viết các phương trình hóa học minh họa.
2. Nước Javen là dung dịch chứa hỗn hợp muối NaCl và NaClO (natri hipoclorit). Muối NaClO có tính oxy hóa mạnh, do vậy nước Javen có khả năng tẩy màu và sát trùng. Hàm lượng hipoclorit trong nước Javen có thể được xác định như sau:
- Pha loãng 5,00 ml dung dịch Javen với nước cất được 100ml dung dịch D1.
- Lấy 10,00ml dung dịch D1 cho vào bình tam giác, sau đó thêm dung dịch axit sunfuric loãng dư, lắc đều, được dung dịch D2. Thêm tiếp 10,00 dung dịch KI 2,0M vào dung dịch D2, lắc đều được dung dịch D3. Để phản ứng hoàn toàn với lượng iốt trong dung dịch D3 cần 15,00ml dung dịch Na2S2O3 0,1M. Biết các phản ứng xảy ra theo các phương trình hóa học sau:
a) Xác định công thức hóa học của các chất D4, D5.
b) Tính nồng độ (theo mol/l ) của NaClO trong mẫu nước Javen trên.
Câu III. (2,0 điểm) Tính chất của một số muối vô cơ
1. Kết tinh từ từ 100 gam dung dịch Cu(NO3)2 thu được tinh thể E1. Nung E1 đến khối lượng không đổi thu được 1,6 gam chất rắn và 3,24 gam hỗn hợp khí và hơi.
a) Xác định nồng độ phần trăm của dung dịch Cu(NO3)2 và công thức hóa học của E1.
b) Hòa tan một lượng E1 cùng với AgNO3 vào nước thu được dung dịch E2. Cho E2 tác dụng với m gam hỗn hợp gồm Fe và Mg có tỉ lệ mol 2:3 tương ứng, thu được chất rắn E3 và dung dịch E4. Hoà tan hết E3 bằng dung dịch HNO3 loãng, nóng, dư, thu được 3,36 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Cho Ba(OH)2 dư vào dung dịch E4, thu được kết tủa E5. Nung E5 trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 45/46m gam chất rắn. Tính giá trị của m.
2. G1 là một muối cacbonat trung hòa ngậm nước của một kim loại hóa trị , là thành phần chính của khoáng vật thermonatrite được tìm thấy ở những vùng khí hậu khô cằn, trên bề mặt hoặc trong các hốc núi lửa. Hòa tan 44,64 gam G1 trong 100 gam nước ở 80 độ C, sau đó làm lạnh xuống 20 độ C thu được 65,78 gam tinh thể G2 (có khối lượng mol phân tử nhỏ hơn 350g/mol ) và dung dịch K1. Khi thêm từ từ 25ml dung dịch axit clohiđric 36% (khối lượng riêng 1,18g/ml ) vào dung dịch K1 thu được 102,64 gam dung dịch K2. Cho bay hơi đến khô dung dịch K2 thu được 15,21 gam chất rắn G3.
a) Biện luận các trường hợp có thể xảy ra trong điều kiện bài toán để xác định công thức hóa học của G1, G2 và thành phần các chất trong G3, K1, K2.
b) Hòa tan 5,456 gam G1 vào 100 gam nước thì nhiệt độ dung dịch tăng lên 1,05 độ. Hòa tan 4,004 gam G2 vào 200 gam nước thì nhiệt độ dung dịch giảm đi 1,08 độ. Tính lượng nhiệt (quy về kJ/mol ) kèm theo quá trình hòa G1 và G2 trong điều kiện đã cho. Giả sử nhiệt dung riêng của các dung dịch tạo thành bằng nhiệt dung riêng của nước 4,18J/g* độ).
Câu IV. (2,0 điểm) Hidrocacbon: điều chế và tính chất
1. Cho các phương trình hóa học từ (1) tới (4) như sau:
(1):
(3):
(2):
(4):
a) Xác định công thức hóa học của M1, M2, M3, M4.
b) Đề xuất phương pháp tách riêng các khí trong hỗn hợp khí chứa cả M1, M2 và M3. Viết các phương trình phản ứng minh họa.
2. Đốt cháy hoàn toàn 1,44 gam một hiđrocacbon Q1 rồi hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch Ba(OH)2 thu được 9,85 gam kết tủa và khối lượng dung dịch sau phản ứng giảm 3,29 gam so với khối lượng dung dịch ban đầu.
a) Xác định công thức phân tử của Q1.
b) Bậc của nguyên tử cacbon trong Q1 bằng số nguyên tử cacbon khác liên kết trực tiếp với nó. Xác định công thức cấu tạo của Q1 biết rằng trong Q1 có các nguyên tử cacbon bậc 1 , bậc 2 và bậc 3 .
c) Q1 tham gia phản ứng clo hóa theo ti lệ 1:1 (thay thế một nguyên tử H bằng một nguyên tử Cl) tương tự metan để tạo ra các dẫn xuất monoclo. Khả năng thế nguyên tử H liên kết với các nguyên từ cacbon bậc khác nhau là khác nhau. Nếu trong phân tử có ni nguyên tử H liên kết với cacbon bậc i, thì phần trăm sản phẩm thế nguyên tử H loại này là Wi, có thể tính theo công thức:
trong đó: lần lượt là số lượng nguyên tử H liên kết với các nguyên tử cacbon bậc một, bậc hai và bậc ba trong phân tử;
lần lượt là khả năng phản ứng thế của nguyên tử H liên kết với cacbon bậc một, bậc hai và bậc ba. Trong điều kiện bài toán,
, r.III nhận các giá trị lần lượt là 1,0; 3,3 và 4,4; ri là khả năng phản ứng thế của nguyên tử H liên kết với cacbon bậc i.
Xác định cấu tạo và tính phần trăm các dẫn xuất monoclo tạo ra khi Q1 tham gia phản ứng clo hóa theo tỉ lệ 1:1.
Câu V. (2,0 điểm) Dẫn xuất của hiđrocacbon
1. Một hợp chất hữu cơ, mạch hở Y1 (chứa C, H, O ) có % khối lượng C và H lần lượt là 37,50% và 4,17%. Biết công thức phân tử của Y1 trùng với công thức đơn giản nhất.
a) Nếu cho Y1 tác dụng với Na dư thu được số mol H2 bằng hai lần số mol Y1; còn nếu cho Y1 tác dụng với NaHCO3 dư thì số mol CO2 tạo thành bằng ba lần số mol Y1. Xác định công thức cấu tạo của Y1, biết mạch cacbon dài nhất của Y1 chứa 5 nguyên tử cacbon và Y1 có cấu tạo đối xứng.
b) Cho sơ đồ phản ứng sau:
Biết rằng Y2, Y3 có cấu tạo mạch hở, mạch cacbon của Y3 không phân nhánh, Y4 có cấu tạo mạch vòng. Xác định công thức cấu tạo của Y2, Y3 và Y4.
2. a) Để điểu chế 4,6 lít dung dịch rượu etylic có độ rượu là D cần 4,86 kg gạo (chứa 80% tinh bột). Xác định D biết hiệu suất của quá trình tạo ra rượu etylic từ tinh bột là 50%. Khối lượng riêng của C2H5OH là 0,8 g/ml .
b) Chia 49,6 gam hổn hợp gồm rượu etylic và một rượu đơn chức Z1 thành hai phần bằng nhau.
– Phần một cho tác dụng với Na dư thu được 6,72 lít khí H2 (đktc).
-Phần hai đun nóng với một axit đơn chức Z2, dư, trong điều kiện thích hợp thu được 15,0 gam hỗn hợp hai este. Biết rằng hiệu suất phản ứng tạo mỗi este đều lớn hơn 27%. Xác định công thức của Z1, Z2 và tính hiệu suất phản ứng tạo este. Coi hiệu suất phản ứng tạo hai este bằng nhau.
