Đề thi học sinh giỏi môn Hoá học vùng duyên hải và đồng bằng bắc bộ lần thứ VI38500

ĐỀ THI HSG MƠN HỐ HỌC VÙNG DUN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ VI (Lớp 10 hóa - Thời gian 180 phút) Câu (2 điểm): Hãy cho biết cấu hình hình học phân tử ion đây, đồng thời xếp góc liên kết chúng theo chiều giảm dần Giải thích a) NO2; NO2 , NO2 b) H2S ; SCl2 Thực nghiệm xác định mômen lưỡng cực phân tử H2O 1,85 D, góc liên kÕt HOH l104,5o; độ di liên kết O - H l0,0957 mm Tính độ ion liên kết O – H phân tử oxi (bỏ qua momen tạo cặp electron hố trị khơng tham gia liên kết oxi) Cho biết số thứ tự Z nguyên tố: (N) ; (O) ; 16 (S) ; 17 (Cl), 1D = 3,33.10-30 C m Điện tích electron –1,6.10-19C ; mm = 10-9m Câu (2 điểm): Vàng (Au) kết tinh dạng lập phương tâm mặt có cạnh mạng sở a = 407 pm (1pm = 10-12 m) a) Tính khoảng cách nhỏ hạt nhân nguyên tử Au? b) Xác định số phối trí nguyên tử Au? c) Tính khối lượng riêng tinh thể Au? d) Tính độ khít tinh thể Au? Biết Au = 196,97 ; N = 6,022.1023 Câu (2 điểm): Một mẫu quặng Urani tự nhiên có chứa 99,275 gam gam 235 92 U 3,372.10-5 gam 226 88 238 92 U ; 0,720 Ra Cho giá trị chu kỳ bán huỷ: t ( 235 92 U ) = 7,04.10 238 năm, t ( 226 88 Ra ) = 1600 năm, t ( 92 U ) = 4,47.10 năm Chấp nhận tuổi trái đất 2 4,55.109 năm Tính tỉ lệ khối lượng đồng vị 235 92 U / 238 92 U trái đất hình thành Câu (2 điểm): Đun nóng đẳng nhiệt 56 lít khí He (chấp nhận khí lý tưởng) áp suất ban đầu 1atm nhiêu độ đầu 0oC Biến thiên nội hệ trình ThuVienDeThi.com đun nóng 3138 J Biết suốt q trình đun nóng CP  R Cho phân tử gam coi khơng đổi a) Tính nhiệt độ cuối hệ? b) Tính Q, W, H q trình? c) Tính áp suất trạng thái cuối hệ? Câu (2 điểm): Xét phản ứng thuận nghịch pha khí:   2NH N  3H   (1) Thực nghiệm cho biết: Trị số số cân KP 400K 41, 500K 3,6.10-2 a) (1) phản ứng thu nhiệt hay toả nhiệt? Hãy giải thích chi tiết b) Trị số có kèm theo thứ nguyên khơng? Hãy trình bày cụ thể? Trong thí nghiệm người ta lấy nồng độ ban đầu N2 0,01M, hiđro 0,02M Tính nồng độ NH3 điểm cân bằng, biết KC = 3,1.10-3 Câu (2 điểm): Dung dịch A chứa KCN 0,100M Tính pH độ điện li CN- A? Độ điện li thay đổi nếu: a) Thêm 0,010 mol NaHSO4 vào lít A b) Thêm 0,1 mol NH4NO3 vào lít A Cho pK HSO = 2; pK NH = 9,24; pK HCN  9,35   Câu (2 điểm): Trộn hai thể tích dung dịch SnCl2 0,100M với FeCl3 0,100M Xác định nồng độ ion Sn2+ Sn4+ ; Fe2+ Fe3+ Khi cân 25oC Tính cặp oxi hố - khử cân Nhúng sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2M Xác định nồng độ Fe2+ , Fe3+ Ag+ cân 25oC Tính cặp oxi hoá - khử cân Cho E Sn0 4 Sn   0,15V ; E 0Fe3+ / Fe2  0, 77V ; E 0Ag / Ag  0,80V ; Câu (2 điểm): 1) Viết phương trình phản ứng xảy ra: ThuVienDeThi.com RT ln K  0, 059 lg K F a Ion I- KI bị oxi hoá thành I2 FeCl3, O3; cịn I2 oxi hố Na2S2O3 b Ion I- bị oxi hố H2SO4 đặc, BrO3- mơi trường axit; cịn Br2 lại oxi hố P thành axit tương ứng 2) Hoà tan 0,835 gam hỗn hợp X gồm NaHSO3 Na2SO3 dung dịch H2SO4 dư, đun nóng Cho tất lượng khí sinh hấp thụ 500 ml dung dịch Br2 thu 500 ml dung dịch A Thêm KI vào 50 ml dung dịch A, lượng I3- sinh tác dụng vừa đủ với 12,5 ml dung dịch Na2S2O3 0,01 M Nếu sục khí N2 để đuổi hết Br2 dư 25 ml dung dịch A dung dịch B thu trung hoà vừa đủ với 15 ml dung dịch NaOH 0,1M a Tính nồng độ mol dung dịch Br2 ban đầu b Tính % khối lượng muối hỗn hợp X Câu (2 điểm): X hợp chất tạo kim loại M lưu huỳnh Hoà tan hoàn toàn 24 gam X dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thu dung dịch A 33,6 lít khí E (ở đktc) Cho dung dịch NaOH dư vào A thấy tạo thành 21,4 gam kết tủa Xác định công thức phân tử X? (Cho: S = 32 ; O = 16 ; H = ; Cu = 64 ; Al = 27 ;Fe = 56 ; Ag = 108 ; Mg = 24; Cd = 112) Câu 10 (2 điểm): Cho pin: Pt/ Fe3+ (0,01M), Fe2+ (0,05M), H+ (1M) // KCl bão hồ, Hg2Cl2(R)/Hg a) Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động b) Thêm NaOH vào bên trái pin [OH-] = 0,02M (Coi thể tích dung dịch khơng thay đổi) Tính SĐĐ pin đó? Biết: E Fe0 3 Fe 2  0,77V , ECal = 0,244V, RT 0,0592 ln  lg nhiệt độ khảo sát nF n ThuVienDeThi.com K s ( Fe (OH )3   10 37 ,5 , K s ( Fe (OH )   10 15, , ĐÁP ÁN ĐỀ HSG HOÁ HỌC VÙNG DUYÊN HẢI - BẮC BỘ - LẦN THỨ XI Bài Câu 1a Nội dung - + O N N N O (-) O O O O NO2 NO2 NO2 Điểm sp2 sp sp2 gấp khúc thẳng gấp khúc Góc liên kết giảm theo thứ tự: NO 2   NO  NO 2 + Do NO 2  khơng cịn e hố trị tự => Chỉ cịn khu vực mây e đẩy tạo góc 1800 + Với NO2 NO2-: Xung quanh N có khu vực mây e đẩy nên tạo góc liên kết gần 1200; NO2- có đơi e tự chiếm khoảng khơng gian lớn góc liên kết nhỏ so với NO2 có 1e hoá trị tự 1b Xét phân tử H2O:  H  O   H r uur uur  uur     1 cos   cos  21 cos 2 uuuur Vì  H2O  1,85D (thực nghiệm),   104,50  1  1,85  1,51D cos 52, 25 Mà theo lý thuyết giả thiết độ ion lk O – H 100% Ta có 1lt   0, 0957.109.1, 6.1019  4, 60D 3,33.1030 Vậy độ ion lk O – H  1,51  32,8% 4, 60 ThuVienDeThi.com 2a Cấu trúc tinh thể ô mạng sở Au: a) Tính khoảng cách ngắn hạt nhân Au: Mặt ô mạng: AO = 2R = d A a B a O C D  2d  a  d  a 407  287, 79 (pm) = 2,8779.10-8 (cm) d 2b Số phối thể nguyên tử Au 12 0.25 2c Trong ô mạng sở có số nguyên tử Au: 0.25 1   nguyên tử D 2d m 4.196,97   19, (g/cm3) V 6, 022.1023 4, 07.108 3 d  2R  2,8779.108 (cm) 0.5  R  1, 43895.108 (cm)  Độ đặc khít tinh thể  4 .3,14 1,43895.10 8 Au  3 4,07.10 8     Au = 74% 226 88  Ra có số khối nhỏ số nguyên lần 4u so với 226 88 238 92 U Ra chất phóng xạ hình thành chuỗi phóng xạ khởi đầu từ 238 92 U ; 238 92 U có t lớn so với 226 88 Ra nên hệ có cân phóng xạ kỷ: 1 N1   n N n ; 1 ,  n số tốc độ phản xạ mẹ ( 238 92 U ) cháu đời ThuVienDeThi.com thứ n ( 22688 Ra ) N1, Nn số hạt nhân mẹ ( 238 92 U ) cháu thứ n ( 22688 Ra )  N1 ln  N n ln   t1/ 21 t1/ 2n   t1/ 21   N1 m 226 t1/ 2n   t Nn m n 238 1/ 2n  99, 275 226 1600  4, 47.109 3,372.105 238 Mà khối lượng 238 92 U mẫu quặng cách 4,55.109 năm tính sau: m  U  m  U .e t m  U  m  U .e t 238 92 238 92 235 92 m  m0 235 92   235 92 238 92   U m  U m 0, 720 4,55.10  e 99, 275 a     235 92 238 92 ln 4,47.109 ln 7,04.109 U 4,55.10 e U  1 ln 2.   , 04.10 , 47.10   1 ln 2  9  7,04.10 4,47.10       0,31 n 0He  2,5 mol Ta có CV = CP – R = R a) Áp dụng CT: U  nCV T2  T1   T2  T1  T2  273  b U nCV 3138  373, 65 K  2,5 .8,314 Áp dụng CT: 0.5 U  Q  W  Q V  U V  3138 J  (Ở điều kiện đẳng tính WV = 0) WV = H  nCP T2  T1   2,5 .8,314 T2  T1   5230 J  c Vì V  const  P2  nRT2 2,5.0,082.373,65   1,368(atm) V 56 ThuVienDeThi.com 0.5 a) Theo biểu thức ln Vì K T  K T1  K T H  1      K T1 R  T1 T2  0.5 H  1    0 R  T1 T2  Mà T2 > T1 => H0 <  Vậy phản ứng toả nhiệt   2NH b) Theo PT: N  3H   P NH3 KP  PN2 PH3 0.5  atm 2  2    atm   atm atm 3    Hay phản ứng có n  2 KP có đơn vị (atm)-2 (Khi P tính theo atm)   2NH N  3H   C0 0,01 0,02 KC = 3,1.10-3 2x [] 0,01 – x 0,02 – 3x 2x   3,1.103 0, 01  x 0, 02  3x  [NH3] = 2x = 1,575.10-5 (M)   HCN  OH  1K  104,65 CN   H O     H   OH  Kw H O   Vì CCN k  kw nên tính OH- theo (1)    HCN  OH  CN   H O   C0 0,1 [] 0,1(1 - ) 0,1 0,1 0,1   104,65  0,11       0, 0149  1, 49% [OH-] = 0,00149 (M)  pH = 11,175 a) Ta có CB: 0.5 ThuVienDeThi.com    H   SO  HSO   Ka = 10-2   HCN H   CN    K a11 = 109,35    HCN  SO 2 H 2SO  CN    K = 107,35 K lớn coi phản ứng hồn tồn ta có: TPGH: CN- (0,09M), HCN (0,01M), SO42- (0,01)   H 2SO  K1  1012  SO  H O   2   HCN  OH  (2) CN   H O   C0 0,09 0,01 [] 0,09 – x 0,01 + x K2 = 10-4,65 >> K1 Tính theo CB sau (2) x 0, 01  x x   104,65  x  2.104 0, 09  x 1  HCN   0, 0102  10, 2%   C0CN 0,1 b 0.5    NH  H 3O  NH  H O   K3 = 10-9,24   HCN  OH  CN   H O   K4 = 10-4,65   2H O H 3O   OH    K W-1  1014   NH  HCW NH  CN    K5 = 100,11 C0 0,1 0,1 Csau 0,1-x 0,1 – x  x x x2  10 0,11 (0,1  x) Vậy TDGH: [HCN]’ = [NH3]’ = 0,053M [NH4+]’ = [CN-] = 0,047M   HCN  OH  Xét CB: CN   H 2O   C0 0,047 0,053 [] 0,047 – x 0,053 + x ThuVienDeThi.com K = 10-4,65 x 0, 053  x x  104,65  x  1,98.105 0, 047  x Vì x y = 1,58 10-12M = [Fe3+]  E CB 1,58.1012 0, 059 0, 025  0, 77  0, 059 lg  0,15  lg  0,15V 0, 05 0, 025   Ag  Fe 2 Ag  Fe3   C0 0,05 [] 0,05 – x x K1 = 10 E x x2  0,31 0, 05  x  x   Ag     Fe 2   4,38.102 M Fe  6.10 3 3 M  ECB  0,77  0,059 lg 6.10 3 4,38.10   0,8  0,059 lg 4,38.10 2  0,72V ThuVienDeThi.com o / , 059 = 0,31 Viết PTPƯ a 2KI + 2FeCl3 2FeCl2 + 2KCl + I2 2KI + O3 + H2O 2KOH + O2 + I2 I2 + 2Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6 + 2b 2Br + 4H + SO4 (đặc) Br2 + SO2 + 2H2O + 5Br + BrO3 + 6H 3Br2 + 3H2O 5Br2 + 2P + 8H2O 10HBr + 2H3PO4 0.5 Tính nồng độ dung dịch Br2: 1.5 Các PTPƯ xảy ra: HSO3- + H+  H2O + SO2 (1) x mol x mol 2+ SO3 + 2H  H2O + SO2 (2) y mol y mol Br2 + 2H2O + SO2  SO42- + 2Br- + 4H+ (3) (4) 3I- + Br2  I3- + 2Br22I3 + S2O3  S4O6 + 3I (5) H+ + OH-  H2O (6) + Từ (3)  số mol H 25 ml dung dịch A = số mol OH- 15 ml dung dịch NaOH = 0,015 0,1 = 0,0015 mol Số mol H+ 500 ml dung dịch A = 0,0015.500/25 = 0,03 mol Từ (3)  số mol Br2 = 1/4 số mol H+ = 0,0075 mol Từ (5)  số mol I3- 50 ml dung dịch A = 1/2 số mol S2O32= 0,0125.0,01.1/2 = 6,25.10-5 mol Số mol I3- 500 ml dung dịch A = 6,25.10-5.500/50 = 6,25.10-4 mol Vậy số mol Br2 dung dịch ban đầu = 0,0075 + 6,25.10-4 = 8,125.10-3 mol CM(Br2) = 8,125.10-4/0,5 = 0,01625 M b Tính % khối lượng muối hỗn hợp X: Gọi x y số mol NaHSO3 Na2SO3 0,835 gam hỗn hợp X, ta có số mol ion HSO3- SO32- x y: Khối lượng hỗn hợp = 104x + 126y = 0,835 (I) Từ (1), (2), (3) ta có số mol SO2 = 1/4 số mol H+ 500 ml dung dịch A x + y = 0,03.1/4 = 0,0075 (II) Từ (I) (II) : x = 0,005 ; y = 0,0025 %NaHSO3 = 62,27% ; %Na2SO3 = 37,73% ThuVienDeThi.com Đặt CT: MxSy số mol : a (M.x + 32.y)a = 24 (I) Phản ứng: X + H2SO4 (đặc nóng) => E SO2 2MxSy + (2nx + 4y)H2SO4  xM2(SO4)n + (nx + 6y)SO2 + (2nx + 4y)H2O a nx  6y  ax a mol M2(SO4)n + 2nNaOH  2M(OH)n  + n Na2SO4 ax mol ax mol Ta có: n SO  1,5  a nx  6y   (II) m  M  17n ax  21, (III) Giải hệ (I) ; (II) ; (III): ya = 0,4 nxa = 0,6 Mxa = 11,2  M 56  n n M / / 56 Vậy M sắt Fe ; n =  xa  0, Mà ya  0,  x  y Vậy CT X: FeS2 ThuVienDeThi.com 10 a) Tính E Fe 3 /Fe2   Fe 2 : Fe3  1e   [H+] = 1M => Không xảy thuỷ phân 3 0, 0592  Fe  lg   0, 729V  Fe 2   E Fe3+ / Fe2  E Vì  E Fe  E Cal ta có: 3+ / Fe2 Fe3+ / Fe2   Fe 2 Cực dương: Fe3  1e   Cực âm: Hg  2Cl  ƒ Hg 2Cl2  2e => Phương trình phản ứng xảy ra:   2Fe 2  Hg Cl2  2Fe3  2Hg  2Cl   ThuVienDeThi.com b) Khi thêm NaOH vào cực Fe3+/Fe2+ đến có [OH-] = 0,02M ta có:   Fe OH   Fe3  3OH      Fe OH   Fe 2  2OH     Fe3    Fe 2   Ks Fe OH 3  OH   Ks Fe OH 2  OH    E Fe3+ / Fe2  E Fe3+ / Fe2  Ks Fe OH 3  0, 0592 lg Ks Fe OH 2  OH   E Fe3+ / Fe2  0, 77  0, 0592 lg Khi E Fe 3+ / Fe2 1037,5  0, 426 (V) 1015,6.0, 02  E Cal Vậy lúc đó: * Cực dương cực calomen   2Hg  2Cl Hg Cl2  2e   * Cực âm cực Fe3+/ Fe2+ Fe OH 2  OH   Fe OH 3  1e E pin  E Cal  E Fe3+ / Fe2  0, 244  0, 426   0, 67 (V) ThuVienDeThi.com ... , ĐÁP ÁN ĐỀ HSG HOÁ HỌC VÙNG DUYÊN HẢI - BẮC BỘ - LẦN THỨ XI Bài Câu 1a Nội dung - + O N N N O (-) O O O O NO2 NO2 NO2 Điểm sp2 sp sp2 gấp khúc thẳng gấp khúc Góc liên kết giảm theo thứ tự: NO... dung dịch H2SO4 dư, đun nóng Cho tất lượng khí sinh hấp thụ 500 ml dung dịch Br2 thu 500 ml dung dịch A Thêm KI vào 50 ml dung dịch A, lượng I3- sinh tác dụng vừa đủ với 12,5 ml dung dịch Na2S2O3... phương trình phản ứng xảy ra: ThuVienDeThi.com RT ln K  0, 059 lg K F a Ion I- KI bị oxi hoá thành I2 FeCl3, O3; cịn I2 oxi hố Na2S2O3 b Ion I- bị oxi hoá H2SO4 đặc, BrO3- mơi trường axit; cịn