Đề thi chọn học sinh giỏi các trường chuyên vùng đồng bằng bắc bộ năm học 2013 – 2014 trường THPT chuyên quốc học37934

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THỪA THIÊN-HUẾ TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC HỌC ĐỀ GIỚI THIỆU KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2013 – 2014 MƠN HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian: 180 phút Câu ( điểm) CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HẠT NHÂN 1.1 Giả thiết vũ trụ khác, bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố lại xếp theo trật tự khác Cụ thể sau:  n số nguyên dương (n > 0)  l nằm đoạn [0, n]  ml số lẻ nằm tập Z Với ml dương l  ml  2l, với ml âm 2l  ml  l  ms nhận hai giá trị  Vậy ứng với n = nguyên tố? 1.2 a) Hạt nhân 73Li có khối lượng m = 7,0160 (u) Tính lượng liên kết riêng hạt nhân Li Biết mp = 1,00724(u), mn = 1,00862(u) b) Đồng vị phóng xạ 13N có chu kì bán rã 10 phút, thường dùng để chụp phận thể Nếu tiêm mẫu 13N có hoạt độ phóng xạ 40 Ci vào thể, hoạt độ phóng xạ thể sau 25 phút lại bao nhiêu? Câu ( điểm) LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ 2.1 a)Vẽ cấu tạo anion tương ứng phân tử muối trung hòa axit sau: H3PO4, H3PO3, H3PO2 b) Đối với dãy axit trên, so sánh: -Tính axit; -Góc hóa trị O-P-O 2.2 a) Vẽ tất cấu trúc Lewis có (chỉ rõ electron dấu chấm) hiđro azotua HN3 xiclotriazen HN3 Tính điện tích hình thức nguyên tử cấu trúc b) Vẽ công thức cộng hưởng hiđro azotua hai cơng thức có đóng góp lớn Câu ( điểm) NHIỆT ĐỘNG HỌC Tính biến thiên entanpi chuẩn 25C phản ứng sau: CO(NH2)2(r) + H2O(l)  CO2(k) + 2NH3(k) Biết điều kiện có biến thiên entanpi phản ứng sau: CO(k) + H2O(h)  CO2(k) + H2(k), H 10 = -41,13 kJ CO(k) + Cl2(k)  COCl2(k), H 02 = -112,5 kJ COCl2(k) + 2NH3(k)  CO(NH2)(r) + HCl(k), H 30 = -201,0 kJ H 0298,s (HClk) = -92.30 kJ.mol-1, nhiệt hóa nước điều kiện: H 04 = 44,01kJ.mol-1 Câu ( điểm) ĐỘNG HỌC Xét phản ứng: 2A + B  C + D Kết thu qua thí nghiệm sau: Nồng độ đầu (mol/l) Tốc độ hình thành ban đầu C Thí nghiệm (mol.l-1.min-1) A B 0,25 0,75 4,3.10-4 0,75 0,75 1,3.10-3 1,50 1,50 5,3.10-3 Xác định bậc phản ứng theo A, theo B bậc chung phản ứng Tính số tốc độ phản ứng (kèm theo đơn vị) Tính tốc độ phân hủy ban đầu A thí nghiệm Có chế đề nghị cho phản ứng trên, Cơ chế phù hợp? Giải thích Cơ chế 1: A + B  C + M nhanh M + A  D chậm Cơ chế 2: B⇌ M nhanh M + A  C +X chậm A+ X  D nhanh ThuVienDeThi.com Cơ chế 3: A ⇌ M nhanh M + A  CX +X chậm X  D nhanh Câu ( điểm) CÂN BẰNG HÓA HỌC Ở 0C áp suất atm, độ phân li khí N2O4 thành NO2 11% 1.Hãy xác định Kp ? 2.Cũng 00C, giảm áp suất từ atm xuống 0,8 atm độ phân li thay đổi nào? 3.Cần phải nén đẳng nhiệt hỗn hợp khí tới áp suất để độ phân li 8%? Câu ( điểm) CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH AXIT –BAZƠ Dung dịch A gồm H2C2O4 0,1M axit HA Để trung hịa hồn tồn 10 ml dung dịch A cần 25 ml dung dịch NaOH 0,12M Tính nồng độ HA 2.Tính pKa(HA) biết độ điện li HA dung dịch A 3,34.10-2 % 3.Thêm 90 ml dung dịch NH3 0,04M vào 10 ml dung dịch A pH bao nhiêu? Cho H2C2O4 có pKa1 = 1,25 pKa2 = 4,27 NH4+ có pKa = 9,24 Câu ( điểm) CÂN BẰNG HÒA TAN Cho biết Fe2+ + 2e  Fe có E10 = –0,440 V Fe3+ + e  Fe2+ có E 02 = +0,775 V Tính : E 30 phản ứng Fe3+ + 3e  Fe Tính số cân K phản ứng: 3Fe2+  2Fe3+ + Fe Có thể kết luận độ bền Fe2+ ? Khi oxi hoá Fe ta ion trước (phản ứng xảy dung dịch) Biết tích số tan Fe(OH)2 Fe(OH)3 10–15 10–37 Xác định pH bắt đầu có kết tủa Fe(OH)2 Fe(OH)3, nồng độ ion Fe2+ Fe3+ 10–6M Trong nước, hiđroxit sắt dễ kết tủa ? Câu ( điểm) PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ- THẾ ĐIỆN CỰC-PIN ĐIỆN 8.1 Hãy đánh giá khả hòa tan kim loại Cu mơi trường axit có O2 hịa tan điều kiện chuẩn Biết E 0Cu 2 = +0,34V; E O0 , H  = +1,23V Cu H 2O 8.2 Một dung dịch chứa 160,0 gam nước 100,0 gam canxi nitrat điện phân 12 với dịng điện có cường độ 5,00 A, điện cực than chì Khi kết thúc điện phân, khối lượng dung dịch giảm 41,9 gam Tính lượng canxi nitrat tetrahiđrat (Ca(NO3)2.4H2O) tối đa hịa tan 100,0 gam nước nhiệt độ Câu ( điểm) TINH THỂ Phân tử TlCl kết tinh mạng lưới lập phương đơn giản, đỉnh tế bào đơn vị cấu trúc đồng (hoặc Tl+ Cl-) Thực nghiệm cho biết bán kính Tl+ Cl- 0 1,36 A 1,81 A Giả thiết ion có dạng cầu, tính giá trị P = nVC cho biết ý nghĩa Vtb trị số (Vtb: thể tích tế bào sơ đẳng; VC: thể tích ion; n số ion tích VC tế bào sơ đẳng) Câu 10 ( điểm) BÀI TOÁN VỀ PHẦN HALOGEN- OXI LƯU HUỲNH Theo lí thuyết khống pyrit có cơng thức FeS2, thực tế phần ion S22  thay S2– công thức tổng quát pyrit FeS2 – x Như vậy, coi pyrit hỗn hợp FeS2, FeS Khi xử lý mẫu khống với Br2 KOH dư xảy phản ứng theo sơ đồ: FeS2 + Br2 + KOH  Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O FeS + Br2 + KOH  Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O Sau lọc, chất rắn A dung dịch B  Nung chất rắn A đến khối lượng không đổi thu 0,2g Fe2O3  Cho dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch B thu 1,1087g kết tủa BaSO4 Xác định công thức tổng quát pyrit Cân phản ứng phương pháp ion – electron Tính lượng Br2 dùng để oxi hóa mẫu khống ***** ThuVienDeThi.com ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂM Nội dung Câu Điểm 1.1.Với n = thì:  Khơng tồn ngun tố l = 0, ml = ms =  2  Có nguyên tố có l = 2, ml = ±3 ms =   Có nguyên tố có l = 1, ml = ±1 ms =   Có nguyên tố có l = 4, ml = ±5, ±6 ms =  Vậy tổng cộng có tất 24 nguyên tố  Có nguyên tố có l = 3, ml = ±3, ±5 ms =  1.2.a) Tính Δm = 0,0402 u Câu dN =  N0 et =  N dt A= b)  A = A0 2.1 a) et  = A0 e ln t t1 O- A0 =  N0 OO- O P 0,5 = 40 e 2,5.ln2 = 7,01 Ci O- O- 0,5 OO P H H P 0,25 O H b) *Độ mạnh axit giảm dần từ H3PO2 đến H3PO4: H3PO2 > H3PO3 > H3PO4 Do oxi tứ diện POn với nối đơi P=O hút lên nhóm OH (trong H3PO2) mạnh nhóm OH (trong H3PO4) * Góc hóa trị O-P-O giảm theo thứ tự: H3PO2 > H3PO3 > H3PO4 Do: P-O phân cực mạnh P- H nên liên kết P- O đẩy mạnh liên kết P-H Do khả đẩy tăng theo chiều: P=O với P-OH H3PO2, P=O với P-OH H3PO3, P=O với P-OH H3PO4 2.2 a) Các cấu trúc Lewis điện tích hình thức: 1 1 0 1 1 1 1 2 H N N N H N N N H N N N A B N0 N 1 N0 N N 1 H C 0,5 0,5 N H 0,25 b) Hai cấu trúc A B CO(NH2)2(r) + H2O(l) + 2HCl(k) CO2(k) + 2NH3(k) + 2HCl(k) COCl2(k) + 2NH3(k) + H2O(l) CO(k) 0,5 D D Câu 0,5 ΔE = 0,0402.931 = 37,4262 (MeV) D E 37, 4262 = = 5,3466 (MeV/nucleon) A Er = 0,5 + 2NH3(k) + Cl2(k) CO2(k) + H2(k) Cl2(k) +2NH3 (k) + H2O (1) ThuVienDeThi.com CO(k)+ H2O (h) + Cl2 (k) + 2NH3 (k) Theo định luật Hess ta có: o o o o o H 289 = -H - H + H + H + 2H o289 ,s (HClk) = 201 + 112,5 + 44,01 – 41,13 – 92,3  2= 131,78 kJ Câu Câu Câu a) Biểu thức động học phản ứng trên: v = k C Ax C By Từ TN1:  4,3.10-4 = k.(0,25)x(0,75)y (1) Từ TN2:  1,3.10-3 = k.(0,75)x(0,75)y (2) Từ TN3:  5,3.10-3 = k.(1,50)x(1,50)y (3) x x y Từ (1) (2)  =  x = 1.Từ (2) (3)  2 = 4, thay x =  y = Vậy bậc chung phản ứng là: x + y = 4,3.10 4 b) Xác định k: Từ (1)  k = = 2,3.10-3 (mol-1.L.min-1) 0,25.0,75 c) Tốc độ phân hủy ban đầu A thí nghiệm 3: dC 0A dC 0A v0=  = -2.v0 = -2.5,3.10-3 = -1,06.10-2 mol.L-1.min-1 dt dt (dấu (-) cho biết nồng độ A giảm theo thời gian) d) Xác định chế phản ứng: Nhận xét: Theo thực nghiệm, cho biết phản ứng có bậc A bậc B Vậy chế phù hợp với phản ứng [M] Giải thích: B⇌ M nhanh  K =  [M] = K.[B] [B] Giai đọan chậm định tốc độ phản ứng , giai đọan định phản ứng là: M + A  C +X v = k’.[M].[A] Thay [M] = K.[B] ta cã: v =k’.K.[A][B]= k[A][B] Với k = k’.K Phù hợp với điều kiện thực nghiệm Vậy phản ứng tuân theo chế 5.1.Đặt số mol N2O4 có ban đầu mol  độ phân li li N2O4 toC 2NO2 N2O4 ⇌ 2 P) ( PNO 4   KP = = = P Thay  = 11%, p= 1atm => Kp = 0,049 atm 1 1 PN 2O $ P 1 5.2.cũng c nên Kp =0,049, thay p=0,8 atm => =0,123 5.3.Thay = 8% => P= 1,9 atm 6.1 H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O HA + NaOH → NaA + H2O 10.0,1.2 + 10.CHA = 25.0,12 ↔ CHA = 0,1M 6.2 [A ] = CHA αHA = 0,1.3,34.10-4 = 3,34.10-5M [HA] = CHA - [A-] ≈ 0,1M nên HA phân li không đáng kể Trong dung dịch có cân bằng: H2C2O4  H+ + HC2O4- (1) Ka1 = 10-1,25 HC2O4-  H+ + C2O42- (2) Ka2 = 10-4,27 + HA  H + A (3) KHA H2O  H+ + OHKH2O Ka1 >> Ka2 >> KH2O nên tính theo cân (1), ta [H+] = 0,052M [ H  ][ A ] 0,052.3,34.10 5 KHA =   10 4, 76 [ HA] 0,1 ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Câu 6.3 Thêm NH3 vào dung dịch A CNH3 = 0,04.90/100 = 0,036M; CHA = CH2C2O4 = 0,1.10/100 = 0,01M Các phản ứng xảy ra: NH3 + H2C2O4 → NH4+ + HC2O4K1 = 107,99 >> 102: phản ứng hoàn toàn + 2NH3 + HC2O4 → NH4 + C2O4 K2 = 104,97 >> 102:phản ứng hoàn toàn NH3 + HA → NH4+ + AK3 = 104,48 >> 102: phản ứng hoàn toàn + Dung dịch sau phản ứng: NH4 0,03M; NH3 0,006M; A- 0,01M; C2O42- 0,01M Có cân sau: NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ (1) Ka (NH4+) = 10-9,24 NH3 + H2O  NH4+ + OH(2) Kb (NH3) = 10-4,76 A + H2O  HA + OH (3) Kb (A-) = 10-9,24 C2O42- + H2O  HC2O4- + OH- (4) Kb1 = 10-9,73 So sánh số K, ta thấy cân chiếm ưu dung dịch cân (2) Do xem dung dịch thu dung dịch đệm gồm NH3 0,006M NH4+ 0,03M Gần đúng: pH = 9,24 + lg (0,006/0,03) = 8,54 a) E 30 =1/3( E10 + E 02 )= –0,035V b) 2Fe2+ – 2e  2Fe3+ (5) G5 0,5 Fe2+ + 2e  Fe (1) G1 2+ 3+  3Fe Fe + 2Fe (4) G4 0 G4 = G1+ G5 = –2F E1 + 2F E = –2F(–0,440 –0,775) = F.2,430 [Fe3  ]2 F 2,430 G  10  40 lgK = 2,430     40 K = 2 2,3RT 2,3RT 0,06 [Fe ] 2+ K bé Fe dung dịch bền Do oxi hoá Fe từ từ dung dịch ta Fe2+ trước c) Với [Fe2+] = 10–6  [OH–] = 10 15 = 10–4,5  pH = 9,5 6 10 0,5 10  37 = 10–10,3  pH = 3,7 10  8.1 Xét cân bằng: 2Cu + O2 + 4H+  2Cu2+ + 2H2O T Fe( OH ) = [Fe3+][OH–] = 10–37  [OH–] = Câu nE 0,5 0,5 nE Hằng số cân K = 10 , 059 Với E0 = 1,23 – 0,34 = 0,89V  K = 10 , 059  1060,33 K lớn, thực tế Cu tan tốt dung dịch axit có hịa tan O2 8.2 điện phân dung dịch H O ( l) H (k )  O (k ) Ca(NO3)2 m H2 = 5.12.3600 = 2,24 gam 96485 32 m O2 = 5.12.3600 = 17,91 gam 96485 Khối lượng giảm nước bị điện phân: 2,24 + 17,91 = 20,15 gam < 41,9g Khối lượng giảm canxi tetrahiđrat kết tinh: 41,9 – 20,15 = 21,75 gam (0,092mol) Sau điện phân có dung dịch bão hịa gồm 160 – 20,15 – 0,092.4.18 = 133,23 gam H2O hòa tan tối đa 100 – 0,092.164 = 84,91 gam hay 0,518 mol Ca(NO3)2 Dung dịch bão hòa điều chế từ 0,518 mol Ca(NO3)2.4H2O (hay 122,248 g) 133,23 – 0,518.4.18 = 95,934 gam H2O 100.122,248 Vậy 100 gam nước hòa tan tối đa = 127,43 gam Ca(NO3)2.4H2O 95,934 ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 Câu Mỗi tế bào sơ đẳng TlCl có phân tử TlCl tạo ion Tl+ ion Cl Gọi r  r  bán kính ion Tl+ ion Cl, a cạnh tế bào sơ đẳng Cl a a + + Ta có: r + r  = a  a = r + r -  = 1,36 + 1,81  a  3,66 A 3 Vtb = a3 = 49,044 ( A 3) 4  [(r+)3 + (r )3] =  (1,363 + 1,813)  35,375 ( A 3) 3 n.VC 35,375  P = = = 0,7213 49,044 Vtb n.Vc = *Ý nghĩa P: Đại lượng P biểu thị tỷ số thể tích n ion chứa thể tích tế bào sơ đẳng P < cho thấy cấu trúc tế bào sơ đẳng có khoảng trống 0,5 0,5 Câu 10 0,2 a) Số mol Fe = số mol Fe2O3 = = 0,00250 mol 160 1,087 Số mol S = số mol BaSO4 = = 0,00475 mol 233 Tỉ lệ số mol S với số mol Fe công thức tổng pyrit 0,00475 = 1,9 0,00250 Vậy công thức tổng quát mẫu khoáng pyrit FeS1,9 b) FeS2 + 19OH–  Fe(OH)3 + SO 24  + 8H2O + 15e Br2 + 2e  2Br 2FeS2 + 38OH– + 15Br2  2Fe(OH)3 + SO 24  + 16H2O 2FeS2 + 38KOH + 15Br2  2Fe(OH)3 + 4K2SO4 + 30KBr + 16H2O FeS + 11 OH–  Fe(OH)3 + SO 24  + 8H2O + 9e Br2 + 2e  2Br 2FeS + 22OH– + 9Br2  2Fe(OH)3 + SO 24  + 8H2O 2FeS + 22KOH + 9Br2  2Fe(OH)3 + 2K2SO4 + 18KBr + 8H2O c) Công thức tổng pyrit FeS2 – x = FeS1,9  – x = 1,9 x = 0,1 nghĩa FeS2 chiếm 90%, FeS chiếm 10% Số mol Fe = số mol FeS1,9 = 0,0025 Số mol chất mẫu khoáng pyrit: Số mol FeS2: 0,9.0,0025 = 0,00225 mol Số mol FeS: 0,1.0,0025 = 0,00025 mol Khối lượng Br2 dùng để oxi hóa mẫu khống là: 15 0,00225 .160 + 0,00025 .160 = 0,288(gam) 2 ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 ThuVienDeThi.com ... [Fe2+] = 1 0–6  [OH–] = 10 15 = 1 0–4 ,5  pH = 9,5 6 10 0,5 10  37 = 1 0–1 0,3  pH = 3,7 10  8.1 Xét cân bằng: 2Cu + O2 + 4H+  2Cu2+ + 2H2O T Fe( OH ) = [Fe3+][OH–] = 1 0–3 7  [OH–] = Câu nE... E 30 =1/3( E10 + E 02 )= –0 ,035V b) 2Fe2+ – 2e  2Fe3+ (5) G5 0,5 Fe2+ + 2e  Fe (1) G1 2+ 3+  3Fe Fe + 2Fe (4) G4 0 G4 = G1+ G5 = –2 F E1 + 2F E = –2 F (–0 ,440 –0 ,775) = F.2,430 [Fe3 ... canxi tetrahiđrat kết tinh: 41,9 – 20,15 = 21,75 gam (0,092mol) Sau điện phân có dung dịch bão hịa gồm 160 – 20,15 – 0,092.4.18 = 133,23 gam H2O hòa tan tối đa 100 – 0,092.164 = 84,91 gam hay 0,518