Đề thi olympic Hùng vương lớp 10 THPT năm học: 2012 2013 môn thi: Hoá Học37918

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TUYÊN QUANG ĐỀ ĐỀ XUẤT ĐỀ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG LỚP 10 THPT NĂM HỌC: 2012-2013 MƠN THI : HỐ HỌC Thời gian : 150 phút (Không kể thời gian giao đề) ( Đề thi có 03 trang) Câu 1: Cấu tạo nguyên tử (2,5 điểm) 1) Hợp chất ion A cấu tạo từ kim loại M hoá trị II phi kim X hố trị I Trong A có: - Tổng số hạt proton, electron, notron 290 - Tổng số hạt không mang điện 110 hạt - Số hạt không mang điện phi kim nhiều kim loại 70 - Tỉ số số hạt mang điện kim loại so với phi kim tương ứng Tìm cơng thức hợp chất A 2): Giả sử đồng vị phóng xạ 238 92 U phóng hạt α, β với chu kì bán hủy 5.10 năm tạo thành 206 82 Pb a Có hạt α, β tạo thành từ hạt 238 92 U? 206 b Một mẫu đá chứa 47,6 mg 238 92 U 30,9 mg 82 Pb Tính tuổi mẫu đá Câu 2: Hình học phân tử (1 điểm) 1) Cho phân tử BF3, NF3 IF3 Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm dạng hình học phân tử Xác định xem phân tử phân cực khơng phân cực Giải thích kết chọn 2) Giả thiết vũ trụ khác, bảng tuần hoàn xếp theo trật tự khác Cụ thể sau: - n = 1, 2, 3, 4, …… - l = 0, 1, 2,… (n-1) - ml - -2l, -2l + 1, …., -1, 0, +1, … , +2l - ms nhận hai giá trị ±1/2 a) Xây dựng chu kì đầu bảng tuần hồn vũ trụ Để đơn giản hóa, dùng kí hiệu ngun tử ngun tố trùng với kí hiệu ngun tử ngun tố có số hiệu nguyên tử tương ứng bảng tuần hoàn Viết cấu hình e nguyên tố b) Giả định giới quy tắc khí tương tự quy tắc “bát tử” trái đất quy tắc Hund Xác định công thức phân tử H Ne, H Mg? Câu 4: Nhiệt hóa học – cân hóa học (2,5 điểm) Tính lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ tổ hợp kiện sau: 1) Entanpi sinh BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol ThuVienDeThi.com Entanpi phân li Cl2: 238,26 kJ/mol Entanpi thăng hoa Ba: 192,28 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ Ba: 500,76 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ hai Ba: 961,40 kJ/mol lực electron Cl : - 363,66 kJ/mol 2) Hiệu ứng nhiệt q trình hồ tan mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol Trong kết thu được, kết đáng tin cậy Câu 5: Động hóa học (2,5 điểm) 1) Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1: (CH3)2O  CH4 + CO + H2 Ở nhiệt độ cho, với lượng ete áp suất ban đầu p0 = 300 mmHg Sau 10 giây áp suất hỗn hợp 308,1 mmHg Hỏi sau lâu áp suất hỗn hợp 608,1mmHg ? 2) Cho cân pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k)  SO3 (k) a) Người ta cho vào bình kín thể tích khơng đổi 3,0 lít hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 0,15 mol SO2 Cân hóa học (cbhh) thiết lập 250C áp suất chung hệ 3,26 atm Hãy tính % thể tích oxi hỗn hợp cân b) Cũng 250C, người ta cho vào bình y mol khí SO3 Ở trạng thái cân hóa học thấy có 0,105 mol O2 Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí áp suất chung hệ Câu 6: Dung dịch (2,5 điểm) Có dung dịch A chứa hỗn hợp muối MgCl2 (10-3M) FeCl3 (10-3M) Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A khơng đổi) Kết tủa tạo trước, sao? Tìm pH thích hợp để tách ion Mg2+ Fe3+ khỏi dung dịch Cho biết, ion coi kết tủa hồn tồn nồng độ cân ion < 10-6M Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39 Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm) Cho sơ đồ pin điện hóa 25oC Ag  dd bão hịa Ag2SO4  dd AgNO3 2M  Ag Tính tích số tan Ag2SO4 25oC biết sức điện động pin 25oC 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M sức điện động pin bao nhiêu? Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31 10-8; RT Ln  0,0592 Lg F ThuVienDeThi.com Câu 8: Halogen (2,5 điểm) Cho hỗn hợp A gồm muối MgCl2, NaBr KI Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M Sau phản ứng kết thúc thu dd D kết tủa B Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D Sau phản ứng xong thu chất rắn F dd E Cho F vào dd HCl dư tạo 4,48 lít H2 (đktc) Cho dd NaOH dư vào dd E thu kết tủa, nung kết tủa khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu 24 gam chất rắn Hòa tan hỗn hợp A vào nước tạo dd X Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu 66,2 gam chất rắn Tính khối lượng kết tủa B Tính V (đktc) ThuVienDeThi.com Së gi¸o dơc V đào tạo HNG DN CHM THI OLYMPIC HNG VƯƠNG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013 Tuyªn Quang Môn THI : Hoá học Cõu 1: Cu to nguyên tử (1,25 điểm) 1) Hợp chất ion A cấu tạo từ kim loại M hoá trị II phi kim X hố trị I Trong A có: - Tổng số hạt proton, electron, notron 290 - Tổng số hạt không mang điện 110 hạt - Số hạt không mang điện phi kim nhiều kim loại 70 - Tỉ số số hạt mang điện kim loại so với phi kim tương ứng Tìm cơng thức hợp chất A Hướng dẫn giải: Gọi công thức chất A MX2 (M kim loại, X phi kim) Gọi số hạt proton, electron, notron M ZM, ZM, NM Gọi số hạt proton, electron, notron X ZX, ZX, NX Với số hạt proton số hạt electron Theo giả thiết ta có hệ phương trình 2ZM + NM + 2(2ZX +NX) = 290 (1) NM + 2NX = 110 (2) 2NX - NM = 70 (3) 2Z M = 4Z X (4) Giải (1), (2), (3), (4) ta được: NM = 20, NX = 45 ZM = 20, ZX = 35 Số khối M là: AM = ZM + NM = 40 Số khối X là: AX = ZX + NX = 80 Công thức hợp chất A là: CaBr2 2): Hóa học hạt nhân (1,25 điểm) Giả sử đồng vị phóng xạ 238 92 U phóng hạt α, β với chu kì bán hủy 5.10 năm tạo thành 206 82 Pb a Có hạt α, tạo thành từ hạt b Một mẫu đá chứa 47,6 mg 238 92 238 92 U? U 30,9 mg a Tính số hạt Gọi x, y số hạt α ( 42 He) β ( 01 e) ThuVienDeThi.com 206 82 Pb Tính tuổi mẫu đá Ta có: 238 92 U → 206 82 Pb + x 42 He + y 1 e (1) 238  206  4x x     92  82  2x  y y  b Tính tuổi mẫu đá Số mol Pb tạo thành nPb = 30,9.103 = 0,15.10-3 mol 206 Ta có số mol 238 92  Khối lượng U bị phân hủy = số mol 238 92 206 82 Pb tạo thành = 0,15.10-3 mol U bị phân hủy = 0,15.10-3.238 = 35,7.10-3 (g) = 35,7 (mg) Khối lượng 238 92 U ban đầu : 35,7 + 47,6 = 83,3 (mg) Sự phân rã tương đương với phản ứng bậc 1, ta có t k = ln N0 ln k = N t1/2 Hằng số phóng xạ: k = t k = ln N0 N  t= ln 0, 693 = 5.109 t1/2 5.109 83,3 N0 ln = ln 0, 693 47, k N  t = 4036774610 năm Câu 2: Hình học phân tử (2,5 điểm) 1) Cho phân tử BF3, NF3 IF3 Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử cho biết trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm dạng hình học phân tử Xác định xem phân tử phân cực không phân cực Giải thích kết chọn Hướng dẫn giải: F N F F S F F F Lai hóa sp2 Tam giác phẳng Khơng cực momen lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu Lai hóa sp3 Tháp đáy tam giác Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu 2) a) chu kì đầu ThuVienDeThi.com I F F F Lai hóa sp3d Hình chữ T Có cực lưỡng cực liên kết khơng triệt tiêu n=1 l = → ml = → ms = ±1/2 obitan s → 1s1 → 1s2 => có nguyên tố H: 1s1 He 1s2 n=2 l = 0, Obitan s (l = → ml = → có obitan s → 2s ms = ±1/2: 2s1 – 2s2 => nguyên tố Obitan p (l = → ml = -2, -1, 0, 1, Vậy phân lớp p có obitan ms = ±1/2: 2s22p1 – 2s22p10 => 10 nguyên tố H He 1s 1s2 Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si 1s2 1s2 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s 1s22s2 2s1 2s2 22p1 22p2 22p3 22p4 22p5 22p6 22p7 22p8 22p9 2p10 b) Công thức H với Ne: H4Ne Công thức H với Me: H2Mg Câu 3: Nhiệt hóa học – cân hóa học (2,5 điểm) Tính lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ tổ hợp kiện sau: 1) Entanpi sinh BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol Entanpi phân li Cl2: 238,26 kJ/mol Entanpi thăng hoa Ba: 192,28 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ Ba: 500,76 kJ/mol Năng lượng ion hoá thứ hai Ba: 961,40 kJ/mol lực electron Cl : - 363,66 kJ/mol 2) Hiệu ứng nhiệt trình hoà tan mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol Trong kết thu được, kết đáng tin cậy Hướng dẫn giải: o Ba(r) + Cl2(k) Hth(Ba) Ba(k) HS(BaCl , tt)  Hpl(Cl2) + 2Cl (k) o Uml = H BaCl2 (tt) Uml I1(Ba) + I2(Ba) 2+ Ba + 2Cl2 ACl -  Hth (Ba) - Hpl(Cl ) - I1(Ba) - I2(Ba) - 2ACl S(BaCl2, tt) = - 859,41 - 192,28 - 238,26 - 500,76 - 961,40 + 363,66 = - 2024,79 (kJ/mol) ThuVienDeThi.com 2) BaCl2 (tt) - Uml  Hht(BaCl2) O + H 2 H - Ba2+ (aq) + 2Cl(aq) H2 Ba2+ + 2ClUml =  H1 + H2 - Hht(BaCl2) = -1344 - 2.363 + 10,16 = -2059,84 (kJ/mol) Kết 1) đáng tin cậy hơn, kết tính theo mơ hình 2) gần mơ hình khơng mơ tả hết q trình diễn dung dịch, ion cation nhiều cịn có tương tác lẫn tương tác với H2O Câu 4: Động hóa học (2,5 điểm) Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1: (CH3)2O  CH4 + CO + H2 Ở nhiệt độ cho, với lượng ete áp suất ban đầu p0 = 300 mmHg Sau 10 giây áp suất hỗn hợp 308,1 mmHg Hỏi sau lâu áp suất hỗn hợp 608,1mmHg ? Hướng dẫn giải: Ta có phương trình động học phản ứng bậc k t = ln (p0/p) (CH3)2O  CH4 + CO + H2 Bân đầu p0 Phản ứng x x x x Sau phản ứng p0-x x x x Ta có p0-x +3x = 308,1 Từ x = 4,05 p0- x = 295,95 Thay vào biểu thức k ta có k = (ln(300/295,95))/10 = 1,359 10-3 Khi áp suất cuả hỗn hợp 608,1mmHg ta có p0 - x’ + 3x’ = 608,1 => x’ = 154,05 p0- x’ = 145,95 từ t = (ln(300/145,95))/ 1,359 10-3 = 530 s 2) Cho cân pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k)  SO3 (k) a) Người ta cho vào bình kín thể tích khơng đổi 3,0 lít hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 0,15 mol SO2 Cân hóa học (cbhh) thiết lập 250C áp suất chung hệ 3,26 atm Hãy tính % thể tích oxi hỗn hợp cân ThuVienDeThi.com b) Cũng 250C, người ta cho vào bình y mol khí SO3 Ở trạng thái cân hóa học thấy có 0,105 mol O2 Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí áp suất chung hệ Hướng dẫn giải Xét cân bằng: 2SO3 (k)  2SO2 (k) + O2 (k) no 0,2 0,15 n -2x 2x x n 0,2 - 2x 0,15+2x x Khi cbhh thiết thập tổng số mol khí  n = 0,2 – 2x +0,15+2x+x = 0,35+x = RT  22, / 273x(25  273) PV = 0,4(mol) % VO = % n O = 2 3, 26x3 → x= 0,05 (mol) x 100% =12,5% x  0,35 2SO3 (k)  2SO2 (k) + O2 (k) no y n -2a 2a a n y – 2a 2a a Ta có: K C  [SO ]2 [O ] n SO2 n O2 0, 252.0, 05  = =const  0,12.3 48 [SO3 ]2 n SO23 V Mặt khác: Kc= (2a) a  (y  2a) 48 Vì n O = 0,105 mol = a → y = 0,332 mol Tổng số mol khí cân bằng: n=y + a = 0,437(mol) → áp suất hệ: P  nRT =3,56 atm V % SO3 bị phân hủy = 2a/y.100% = 2x0,105/0,332.100%= 63,3% Thành phần hỗn hợp: SO3: 0,122 mol SO2: 0,21 mol O2: 0,105 mol Câu 5: Dung dịch (2,5 điểm) Có dung dịch A chứa hỗn hợp muối MgCl2 (10-3M) FeCl3 (10-3M) Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A khơng đổi) Kết tủa tạo trước, sao? Tìm pH thích hợp để tách ion Mg2+ Fe3+ khỏi dung dịch Cho biết, ion coi kết tủa hoàn toàn nồng độ cân ion < 10-6M Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39 Hướng dẫn giải: ThuVienDeThi.com MgCl2  Mg2+ + 2Cl – Mg2+ + 2OH –  Mg(OH)2 (1) FeCl3  Fe3+ + 3Cl – Fe3+ + 3OH –  Fe(OH)3 (2) Để tạo  Fe(OH)3 OH Để tạo  Mg(OH)2  OH – –   10 39 = 10-12 M (I) 10 3 10 11 = 10-4 M (II) 10 3 So sánh (I) < (II) thấy   Fe(OH)3 tạo trước Để tạo  Mg(OH)2: OH – = 10-4  H+ = 10-10  pH = 10 (nếu pH < 10 khơng ) Để tạo  Fe(OH)3 hoàn toàn: Fe3+ > 10-6  OH –3 < 10-33  H+ > 10-3  pH > Vậy để tách Fe3+ khỏi dd: < pH < 10 Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm) Cho sơ đồ pin điện hóa 25oC Ag  dd bão hòa Ag2SO4  dd AgNO3 2M  Ag Tính tích số tan Ag2SO4 25oC biết sức điện động pin 25oC 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M sức điện động pin bao nhiêu? Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31 10-8; RT Ln  0,0592 Lg F Hướng dẫn giải: AgNO3 + 1e  Ag (r) + NO3Ag2SO4 (r)  2Ag+ + SO42- G01= -F E G02 = -RT ln TAg2SO4 SO42- + 2Ag  Ag2SO4 (r) + 2e G03 2 2AgNO3 + SO4  Ag2SO4 (r) + NO3Suất điện động pin E = 0,0592lg (2/[Ag+]) (*) với [Ag+] nồng độ ion Ag+ dung dịch bão hòa Ag2SO4 TAg2SO4 = [Ag+]2 [SO42-] = x2 x/2 = x3/2 Thay x = [Ag+] vào (*) có E = 0,0592lg (2/x)  0,11 = 0,0592lg (2/x)  x = 2,72 10-2 TAg2SO4 = 1,04.10-5 Ban đầu Cân + [Ag(NH3)2]+  Ag + 2NH3 0,01 0 0,01 – a a 2a (mol/l) ThuVienDeThi.com Kkb [Ag(NH3)2]+ = ([Ag+] [NH3]2)/ [Ag(NH3)2]+ = 4a3/(0,01 –a) = 9,31 10-8 Gỉa thiết a