Câu 1 (2,0 điểm)
1.1. Chất rắn A1 là một axit dễ tan trong nước, phản ứng với KOH tạo thành các sản phẩm khác nhau là A2 hoặc A3 (tùy vào tỉ lệ các chất phản ứmg). Khi cho hai sản phẩm này tác dụng với nhau, A2 đóng vai trò là axit, A3 đóng vai trò là bazo. Trộn lẫn các dung dịch có cùng số mol của A2 và A3 sẽ tạo thành chất A4. Cho A4 tác dụng với lượng dư KOH lại thu được A3. Biết rằng, các chất A1,A2,A3,A4 đều chứa nguyên tố photpho (P).
Xác định công thức các chất A1,A2,A3,A4 và viết các phương trình hóa học minh họa.
1.2. Tại SEA Games lần thứ 32 , đoàn thể thao Việt Nam đã xuất sắc hoàn thành kỳ Đại hội ở vị trí Nhất toàn đoàn trên bảng xếp hạng với 136 huy chương vàng trong tổng số 359 huy chương.
a. Thực tế, những tấm huy chương vàng không phải được làm từ vàng nguyên chất mà trong thành phần có cá vàng, bạc và đồng. Một mẫu vật liệu làm huy chương vàng nặng 5,000g được cho vào dung dịch HNO3 đặc, nóng (lấy dư), phần chất rắn không tan còn lại được lọc rửa cẩn thận, làm khô rồi đem cân, có khối lượng 0,067g. Tiếp tục cho thêm HCl vào dung dịch sau khi lọc, thu được tối đa 6,144 kết tủa. Tính phần trăm khối lượng vàng, bạc và đồng có trong vật liệu làm huy chương vàng.
b. Mặt khác, mẫu vật liệu làm huy chương đồng có phần trăm khối lượng đồng lên đến 96%. Sau khi hòa tan hoàn toàn đồng kim loại trong 0,080g mẫu vật liệu trên bằng HNO3, trung hòa axit dư và loại bỏ hết các phụ phầm. Thêm tiếp một lượng dư KI để chuyển hết muối đồng (II) thành Cul và giải phóng I2. Lượng I2 sinh ra phản ứng vừa đủ với V(ml) dung dịch Na2S2O3 0,1 M theo phương trình:
I2+2Na2S2O3
Trong điều kiện các thao tác kỹ thuật chính xác, tính giá trị V cần dùng.
c. Trong quá trình sản xuất, vàng có thể được hòa tan thông qua phản ứng với nước cường thủy (là hỗn hợp dung dịch HCl và HNO3 ). Viết phương trình hóa học giữa Au và nước cường thủy, biết rằng sản phẩm sinh ra có axit HAuCl4 và NO2.
Câu 2 (2,0 điểm)
2.1. Tiến hành các thao tác thí nghiệm như sau:
– Bước 1: Cân chính xác 40,0 tinh thể CuSO4 trong lọ (1) cho vào cốc (2). Thêm từ từ nước cất, khuấy đều cho tan hết để thu được đúng 400ml dung dịch A.
– Bướ 2: Lấy 10ml dung dịch A từ cốc (2), cho phản úng với 10ml dung dịch NaOH 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, lọc bỏ kết tủa, thu được dung dịch B.
– Bước 3: Thêm vài giọt phenolphtalein vào dung dịch B, rồi nhỏ từ từ dung dịch HCl 0,1M cho đến khi dung dịch B trờ lại không màu thì thấy dùng hết 20ml dung dịch HCl 0,1M.
– Lặp lại thao tác ở bước 2 và bước 3 thêm ba lần nữa để xác định đúng hóa chất trong lọ (1). Trinh bày cách tính khối lương tinh thể CuSO4.nH2O và thể tích nước cất cần dùng thêm để pha chế đượe 500ml dung dịch CuSO4 0,5M nhằm giảm tối đa sự lãng phí hóa chất.
Cho khối lượng riêng của nước là 1,0 g/ml. Bỏ qua sự thay đồi thể tích khi hòa tan các chất và không xét đến các phản ứng phụ.
2.2. Hỗn hợp X gồm ba kim loại Al,Mg,Cu. Cho m gam X vào dung dịch CuSO4 dư, sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 1,60 gam kim loại. Mặt khác cho m gam X vào 50ml dung dịch HCl 1,00M cho đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 0,448 lít khí (điều kiện tiêu chuẩn), dung dịch Y và a gam chất rắn. Cho từ từ 0,02 lít dung dịch NaOH bM (dung dịch Z ) vào dung dịch Y thì thấy bắt đầu xuất hiện kết tủa; thêm tiếp dung dịch Z cho đến khi lượng kết tủa không thay đổi cần dùng thêm 0,10 lít dung dịch Z. Tính các giá trị a,b,m.
Câu 3 (2,5 điểm)
3.1. Diesel Oil (thường được gọi là dầu DO) là một loại nhiên liệu lỏng, được tinh chế từ dầu mỏ. Có hai loại dầu DO, thứ nhất là dầu DO 0,05S có hàm lượng lưu huỳnh (S) không lớn hơn 500mg/kg (500ppm), thứ hai là dầu DO 0,25S có hàm lượng S không lớn hơn 2500mg/kg (2500ppm). Dầu DO có hàm lượng S càng cao khi cháy sẽ phát thải hàm lượng muội và khí SOx càng cao. Do đó từ ngày 1/1/2016, tại Việt Nam chỉ cho phép sử dụng loại dầu DO 0,05S.
Để xác định hàm lượng S trong một loại dầu DO, người ta lấy 100 gam dầu DO đốt cháy hoàn toàn, sản phẩm tạo ra gồm SO2, CO2 và hơi nước. Lượng SO2 thu được phản ứng vừa đủ với 12,5 ml dung dịch KMnO4 0,016M. Xác định hàm lượng S trong loại dầu DO trên, và cho biết loại dầu DO đó có được phép sử dụng tại Việt Nam không.
3.2. Thành phần chính của bio-gas là khí B1. Ngoài khí B1 trong bio-gas còn chứa một lương nhỏ các khí B2, B3, B4.
a. Xác định các khí B1, B2, B3, B4 và viết phương trình hóa học tương ứng theo các thông tin sau:
– B1 là hiđrocacbon, trong phân tử B1 có mC : mH=3:1. Oxi hóa hoàn toàn khí B1 thu được khí B2 (là oxit của nguyên tố X ). Khí B2 không duy trì sự cháy, tuy nhiên ở nhiệt độ cao một số kim loại mạnh như Mg “cháy” mãnh liệt trong khí B2.
– Khí B3 cũng là oxit của nguyên tố X, khí B3 có thể phản ứng với O2 tạo thành khí B2.
– Khí B4 là hợp chất khí của một nguyên tố nhóm VIA với hiđro, có mùi đặc trưng; khí B4 cũng có thể phản ứng với O2 tạo thành chất rắn màu vàng.
Quá trình đốt cháy khí B1 nhằm sử dụng năng lượng từ bio-gas được biểu diễn theo sơ đồ:
Biến thiên enthalpy của một quá trình (kí hiệu là H ) được hiểu là năng lượng (ở dạng nhiệt) toả ra hoặc thu vào khi quá trình xảy ra. Nếu quá trình toả nhiệt thì H có giá trị âm và ngược lại, nếu quá trình thu nhiệt thì H có giá trị dương.
Trên sơ đồ, các giá trị H được ghi nhận tương ứng với phản ứng đốt cháy 1 mol khí B1(1). Biến thiên enthalpy của toàn bộ phản ứng bằng tổng biến thiên enthalpy của các quá trình (a),(b),(c),(d).
b. Hãy tính giá trị H cho phản ứng (1) và cho biết đó là quá trình thu nhiệt hay tỏa nhiệt.
c. Cần đốt cháy hoàn toàn bao nhiêu gam khí B1 để cung cấp đủ nhiệt cho phản ứng tạo thành 112g CaO bằng cách nung CaCO3 với hiệu suất 100%. Biết rằng phản ứng nhiệt phân 1 mol CaCO3(r) có H=179,20kJ.
d. Đốt cháy hoàn toàn 1,00g khí C2H2 thu được CO2(K) và H2O(l) giải phóng 50,01kJ. Tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy 1 mol khí C2H2, từ đó cho biết vì sao C2H2 được sử dụng trong đèn xì hàn cắt kim loại mà không dùng B1.
e. H2 cũng là một loại nhiên liệu được nghiên cứu sử dụng để giảm thiểu các khí thải gây ô nhiễm môi trường. Tính năng lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 3,00 khí H2. Cho biết tất cả các quá trình trên đều được thực hiện ở điều kiện chuẩn.
Câu 4 (2,0 điểm)
4.1. Cho a lít (đktc) hỗn hợp khí D gồm hai hiđrocacbon F1 (thuộc dãy đồng đẳng của etilen) và F2 (thuộc dãy đồng đẳng của axetilen) tác dụng hết với dung dịch brom dư, khối lượng brom đã tham gia phản ứng là 10a gam. Tính phần trăm thể tích mỗi khí trong hỗn hợp D.
4.2. Tiến hành phân tích định lượng hai chất hữu cơ G1 và G2 thu được số liệu có sự tương đồng như sau: OxI hóa hoàn toàn 1,84 gam chất cần phân tích G1 hoặc G2 chỉ thu được 1,44 gam H2O và khí CO2. Khi dẫn toàn bộ lượng CO2 đó vào 100mL dung dịch Ba(OH)2 để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì thấy xuất hiện 11,82 gam kết tủa. Biết tỉ khối hơi của G1 và G2 so với không khí (Mkk=29) đều nhỏ hơn 4 .
Mặt khác, khi xét các phản ứng hóa học của G1 và G2 thì có sự khác biệt như sau:
– G1 tác dụng với Na thu được số mol khí H2 gấp 1,5 lần số mol của G1 phản ứng.
– G2 phản ứng với dung dịch AgNO3 trong NH3 tạo kết tủa G3 có MG3-MG2=214g/mol. Viết các công thức cấu tạo có thể có của G1 và G2.
Câu 5 (1,5 điểm)
5.1. Thực hiện phản ứng este hóa giữa axit cacboxylic E1 và ancol E2 theo tỉ lệ mol 1: 1.
Biết E3 là hợp chất hữu cơ mạch hở, trong phân tử có một liên kết pi. Khi đốt cháy hoàn toàn E3 thu được số mol CO2 bằng số mol O2 phản ứng. E1,E2 đều có cấu tạo mạch hở và chỉ chứa một loại nhóm chức. Xác định công thức cấu tạo của E1, E2, E3.
5.2. Cho phương trình hóa học thủy phân etyl axetat trong môi trường axit như sau:
Nghiên cứu phản ứng thủy phân este người ta tiến hành các thí nghiệm:
– Thí nghiệm 1: Thay H trong trong H2O và HCl bởi Đoteri (là đồng vị của H, nghĩa là nguyên tử có cùng số proton nhưng khác nhau về số khối, được kí hiệu D=H ), ta được D2O và DCl. Sau khi thực hiện phản ứng thủy phân giữa etyl axetat và D2O với sự có mặt của DCl, người ta tiến hành tách riêng và xác định phân tử khối hai sản phẩm tạo thành.
– Thí nghiệm 2: Thay O16 bằng O18 ta được H2O. Sau khi thực hiện phản ứng thủy phân giữa etyl axetat và H2O, tiếp tục tách riêng và xác định phân tử khối hai sản phẩm tạo thành, thu được kết quả là MancolTN2=46, M=axitTN2=62.
a. Hãy cho biết phân tử khối MancolTN1 và MaxitTN1 đo được ở thí nghiệm 1.
b. Thí nghiệm 3: Lặp lại thí nghiệm 2 với một este E (đơn chức, mạch hở, không phân nhánh) thì thu được MancolTN3=32, MaxitTN3=90. Viết phương trình phản ứng thủy phân este E.
c. Phương thức thí nghiệm này có thể giúp người học suy luận được bản chất phản ứng este hóa. Hãy lập luận để xác định khi axit cacboxylic tác dụng với ancol để tạo thành este, nhóm -OH được tách ra từ axit hay ancol.
(Thí sinh không được sủ dụng bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học)
