Kỳ thi Olympic truyền thống 304 lần XII 2006 Môn hóa học – Khối 10 Trường Chuyên Quảng Trị37258

Chuyên quảng trị Câu (4 điểm) Hãy cho biết dạng hình học trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm phân tử H2O H2S So sánh góc liên kết phân tử giải thích Bán kính ngun tử nguyên tố chu kì sau, nhận xét giải thích: Nguyên tử o Bán kính ( A ) Na Mg Al Si P S Cl 1,86 1,60 1,43 1,17 1,10 1,04 0,99 Khí N2 khí CO có số tính chất vật lý giống sau: Năng lượng phân ly phân tử (kJ/mol) Khoảng cách o Nhiệt độ nóng chảy (oC) hạt nhân ( A ) N2 945 1,10 – 210 CO 1076 1,13 – 205 Dựa vào cấu hình MO phân tử N2 phân tử CO để giải thích giống Giải thích độ bền phân tử tính khử hợp chất hydrohalogenua Đáp án câu (4 điểm) – Phân tử H2O H2S phân tử có góc chúng thuộc dạng AX2E2 – Trạng thái lai hóa oxi lưu huỳnh sp3 – Oxi có độ âm điện lớn lưu huỳnh, mây electron liên kết bị hút mạnh phía nguyên tử trung tâm đẩy nhiều hơn, làm tăng góc liên kết Vì góc liên kết phân tử H2O lớn góc liên kết phân tử H2S Nhận xét: Từ đầu đến cuối chu kì bán kính ngun tử giảm dần Giải thích: Trong chu kì, số lớp electron điện tích hạt nhân tăng dần, số electron lớp tăng dần, làm cho lực hút hạt nhân với lớp mạnh dần dẫn đến bán kính nguyên tử giảm Cấu hình MO phân tử N2: (2s)2 (2s*)2 (x)2 = (y)2 (z)2  bậc liên kết = Cấu hình MO phân tử CO: (2s)2 (2s*)2 (x)2 = (y)2 (z)2  bậc liên kết = Liên kết phân tử N2 CO giống dẫn đến số tính chất vật lý giống Các hợp chất hydrohalogenua: HF HCl HBr HI – Độ bền phân tử giảm từ HF đến HI độ âm điện giảm bán kính nguyên tử tăng từ F đến I – Tính khử tăng từ HF đến HI độ âm điện giảm từ F đến I làm cho khả nhường electron tăng từ F–1 đến Cl–1 Câu (2 điểm) a) Chứng minh hệ định luật Hess: “Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng lượng liên kết chất tham gia trừ tổng lượng liên kết chất tạo thành” b) Áp dụng: Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng sau (các chất pha khí) nêu ý nghĩa hóa học kết tính được: CH HC CH to, xúc tác CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3 + 3H2 CH HC (n-hecxan) CH (benzen) Cho lượng liên kết:: Trong n -hecxan: C – H: 412,6kJ/mol C – C : 331,5kJ/mol ThuVienDeThi.com Trong benzen: Trong H2: C – H: H – H: 420,9kJ/mol 430,5kJ/mol C – C (trung bình): 486,6kJ/mol Đáp án câu (2 điểm) a) Chứng minh hệ định luật Hess:   AD + CB Giả sử có phản ứng tổng quát: AB + CD Phản ứng bao gồm trình diễn sơ đồ sau: H x  AB + CD  AD + ΔH lk ( AB) A+B H lk ( AB)  ΔH lk ( AD) C+D CB  ΔH lk (CB) Theo định luật Hess, ta có: ΔH x  ΔH lk ( AB)  ΔH lk (CD )   ΔH lk ( AD)   ΔH lk (CB)  Hay:   ΔH x  ΔH lk ( AB)  ΔH lk (CD )  ΔH lk ( AD)  ΔH lk (CB) Từ phát biểu: “Hiệu ứng nhiệt phản ứng tổng lượng liên kết chất tham gia trừ tổng lượng liên kết chất tạo thành” b) Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng ΔH  (14 x 412,6)  (5x 331,5) (6 x 486,6)  (6 x 420,9)  (3x 430,5) 697,4kJ Ý nghĩa: ΔH  có nghĩa phản ứng thu nhiệt, kết tính tốn hồn tồn phù hợp thực tế, chuyển hóa n-hexan thành benzen chuyển từ trạng thái bền sang trạng thái bền sang trạng thái bền cần phải cung cấp lượng ThuVienDeThi.com Câu (3 điểm) Ở nhiệt độ T, phản ứng CO2 C (rắn) nóng đỏ, dư tạo thành CO có số cân KP 10 a) Xác định nồng độ phần mol khí hỗn hợp trạng thái cân bằng, biết áp suất chung hỗn hợp trạng thái cân 4atm b) Xác định áp suất riêng CO2 lúc cân c) Xác định áp suất chung hỗn hợp cho lúc cân CO2 chiếm 6% thể tích Đáp án câu (3 điểm) a) Xác định nồng độ phần mol khí hỗn hợp trạng thái cân bằng: Ban đầu: Tại cân bằng: CO2 (k) x mol (x – a) mol + C (r) 2CO KP =10 2a mol Tổng số mol khí cân bằng: x – a + 2a = x + a (mol)  Kp  PCO PCO  2a    x  a P  4a P        10 ( x  a )( x  a ) xa  P xa 4a 10  a  2 P x a 10 x 10 x = 0,62x 4P  10 4P  10  Nồng độ phần mol CO2 = x  a x  0,62 x   0,234 x  a x  0,62 x Nồng độ phần mol CO = 2a 1,24 x   0,766 x  a x  0,62 x b) Xác định áp suất riêng CO2 cân bằng: xa Áp suất riêng CO2 =  P  0,234 x = 0,936atm xa c) Xác định áp suất chung hỗn hợp cho lúc cân CO2 chiếm 6% thể tích: VCO Vhh  n CO n hh  0,06  n CO  0,94 n hh  Kp  (0,94P) 10 x 0,06  10  P   0,679atm 0,06P 0,94 Vậy để % thể tích CO2 cân 6% áp suất chung cân phải 0,679atm Câu (4 điểm) Trộn dung dịch X chứa BaCl2 0,01M SrCl2 0,1M với dung dịch K2Cr2O7 1M, có q trình sau xảy ra: Cr2O72– + H2O 2CrO42– + 2H+ K a = 2,3.10-15 Ba2+ + CrO42– BaCrO4 T11  10 9,93 , Sr2+ + CrO42– SrCrO4 T2 1  10 4,65 Tính pH để kết tủa hồn tồn Ba2+ dạng BaCrO4 mà khơng kết tủa SrCrO4 Tính pH dung dịch NH4HCO3 0,1M Biết: NH3 có K b  10 4,76 ; H2CO3 có K a1  10 6,35 K a  10 10,33 ThuVienDeThi.com Đáp án câu (4 điểm) Trong dung dịch có cân sau: Cr2O72- + H2O 2CrO42- K a  10 14,64 + 2H+ CrO42- + Ba2+ BaCrO4 T11  10 9,93 CrO42- + Sr2+ SrCrO4 T2 1  10 4,65 Điều kiện để có kết tuả hồn tồn BaSO4: C CrO Điều kiện để khơng có kết tủa SrSO4: C CrO T1 10 9,93  10 3,93 M 2  2  2 tính theo (2) [Cr2 O 2 ]  1M (vì dùng dư so 2 [Ba T2 2  (1) ]  10 6 10 4,65 1  10 3,65 M 10 C Sr Như muốn tách Ba2+ khỏi Sr2+ dạng BaCrO4 phải thiết lập khu vực nồng độ: (2) 10 3,93  C CrO 2  10 3,65 M 4 Áp dụng ĐLTDKL (1), C CrO với ion Ba2+ cần làm kết tủa), tính khu vực pH cần thiết lập: K a  10 14,64 Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ Tại cân bằng: C x 7,32 10 x  [H  ]  10 14,64   10 3,67  [H  ]  10 3,39  3,4  pH  3,7 C C Trong dung dịch NH4HCO3 C = 0,1M có cân sau: H2O H+ + OH– K w  10 14 NH4+ H+ + NH3 K a  10 9, 24 HCO3– H+ + CO32– K a  10 10,33 HCO3– + H+ H2CO3 K a11  10 6,35 Điều kiện proton: [H+] = [OH–] + [NH3] + [CO32–] – [H2CO3] Kw [HCO  ] [ NH  ]   K a2  K a11[HCO  ][H  ]  [H ]    K a   [H ] [H ] [H ]  [H  ]  K w  K a [ NH  ]  K a [HCO  ]  K a11[HCO  ] Với điều kiện gần đúng: [ NH  ]  [HCO  ]  C; K a1  C; K w  K a C  K a C  [H  ]  10 9, 24.10 1  10 10,33.10 1 10 6,35 10 1  1,67.10 8  pH  7,78 ThuVienDeThi.com Câu (3 điểm) Cho sơ đồ phản ứng sau: KMnO4 + HCl khí A FeS + HCl khí B Na2SO3 + H2SO4 khí C NH4HCO3 + NaOH khí D A + B + H2O ? A+D ? B+C ? C + D + H2O ? Viết phương trình phản ứng xảy theo sơ đồ cho Hòa tan 2,14g muối clorua vào nước thu 200ml dung dịch X Cho ½ dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu 2,87g kết tủa a) Xác định muối clorua dùng b) Viết phản ứng thực sơ đồ chuyển hóa sau (ghi rõ điều kiện, có): + đơn chất A X + NaOH Y khí R Cl2 + KOH, đun sôi Z + đơn chất B khí Q Đáp án câu (3 điểm) Các phương trình phản ứng: 2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2 NH4HCO3 + 2NaOH = Na2CO3 + NH3 + 2H2O 4Cl2 + H2S + 4H2O = H2SO4 + 8HCl 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O NH3 + SO2 + H2O = NH4HSO3 a) Xác định hợp chất X NH4Cl b) Y: NaCl, Z: KClO3, A: Cacbon, Các phương trình phản ứng: B: lưu huỳnh, R: CO2, Q: SO2 NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O 2NaCl đpnc màng=ngăn t0 3Cl2 + 6KOH = 2Na + Cl2  5KCl + KClO3 + 3H2O t0 2KClO3 + 3C = 2KCl + 3CO2 t0 2KClO3 + 3S = 2KCl + 3SO2 Câu (4 điểm) Nung a gam hỗn hợp X gồm Fe S điều kiện khơng khí phản ứng xảy hoàn toàn, thu chất rắn Y Chia Y thành phần Cho phần tác dụng với dung dịch HCl dư thu hỗn hợp khí Z có d Z / H = 13 a) Tính phần trăm khối lượng chất X b) Cho phần tác dụng hết với 55g dung dịch H2SO4 98%, đun nóng thu V lít khí SO2 (ĐKTC) dung dịch A Cho dung dịch A tác dụng hết với dung dịch BaCl2 dư tạo thành 58,25g kết tủa Tính a,V ThuVienDeThi.com Đáp án câu (4 điểm) a) Tính phần trăm khối lượng chất X: Nung hỗn hợp X: Fe + S = FeS (1) Chất rắn Y gồm: FeS Fe dư, tác dụng với dung dịch HCl: FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S x mol x mol Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 y mol y mol Gọi x, y số mol FeS Fe phần hỗn hợp Y n 34 x  y x x  y 4y  13x  26     Ta có: M Z   Fe  xy y nS x 3y  % khối lượng Fe = 4x56x100  (4x56)  (3x32) 70% % khối lượng FeS = x32 x100  (4 x56)  (3 x32) 30% b).Tính a, V: Phần tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng có phản ứng: 2FeS + 10H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O x mol 5x mol x/2 mol 9x/2 mol 2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O y mol 3y mol y/2 mol 3y/2 mol Dung dịch A tác dụng với dung dịch BaCl2: H2SO4 dư + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl z mol z mol Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4 + 2FeCl3 (x/2+y/2) mol 3(x/2+y/2) mol x Ta có phương trình:  (I) y x y 58,25 Số mol BaSO4 = 3(  )  z = = 0,25 (II) 2 233 55x 98 Số mol H2SO4 dùng = 5x + 3y + z = = 0,55 (III) 100 x 98 Giải ra: x = 0,075 y = 0,025 z = 0,1 Khối lượng hỗn hợp X = a = 2[(0,075x88) + (0,025x56)] = 16gam x 0,075 3x 0,025 Thể tích khí SO2 = V = 22,4( ) = 8,4lit  2 ThuVienDeThi.com (2) (3) (4) (5) (6) (7) ... sau: H2O H+ + OH– K w  10 14 NH4+ H+ + NH3 K a  10 9, 24 HCO 3– H+ + CO3 2– K a  10 ? ?10, 33 HCO 3– + H+ H2CO3 K a11  10 6,35 Điều kiện proton: [H+] = [OH–] + [NH3] + [CO3 2–] – [H2CO3] Kw [HCO... [HCO  ]  C; K a1  C; K w  K a C  K a C  [H  ]  10 9, 24 .10 1  10 ? ?10, 33 .10 1 10 6,35 10 1  1,67 .10 8  pH  7,78 ThuVienDeThi.com Câu (3 điểm) Cho sơ đồ phản ứng sau: KMnO4 + HCl... so 2 [Ba T2 2  (1) ]  10 6 10 4,65 1  10 3,65 M 10 C Sr Như muốn tách Ba2+ khỏi Sr2+ dạng BaCrO4 phải thi? ??t lập khu vực nồng độ: (2) 10 3,93  C CrO 2  10 3,65 M 4 Áp dụng ĐLTDKL