Đề thi chọn học sinh giỏi THPT chuyên Duyên hải bắc bộ năm 2015 môn: Hoá học khối 1038814

HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN - DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MƠN: HỐ HỌC LỚP 10 Thời gian làm 180 phút SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TT HUẾ TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC HỌC ĐỀ GIỚI THIỆU Câu (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử - phản ứng hạt nhân Các nhà khoa học đặt giả thiết tồn phân lớp g (có l = 4) phân lớp h (có l = 5) a Cho biết trị số số lượng tử ml , số obitan phân lớp g h b Dựa vào quy tắc Klechkopski, dự đốn ngun tử có electron phân lớp h thuộc nguyên tố có số hiệu nguyên tử bao nhiêu? 134Cs 137Cs sản phẩm phân hạch nhiên liệu urani lò phản ứng hạt nhân Cả hai đồng vị phân rã β- với thời gian bán hủy T1/2 (134Cs) = 2,062 năm T1/2 (137Cs) = 30,17 năm a Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn phân rã phóng xạ 134Cs 137Cs Tính lượng (eV) giải phóng phân rã 134Cs dựa vào số liệu đây: Đồng vị Nguyên tử khối (u) 133,906700 133,904490 134 55 Cs 134 56 Ba b Trong mẫu nước thu sau cố nhà máy điện hạt nhân người ta phát hai đồng vị nói Cs với hoạt độ phóng xạ tổng cộng 1,92 mCi Khối lượng 137Cs có mẫu nước 14,8µg Sau năm hoạt độ phóng xạ tổng cộng đồng vị mẫu nước cho cịn 80,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng 134Cs 137Cs thời điểm Giả thiết thiết bi đo đo hoạt độ phóng xạ β- lớn 0,1 Bq Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq; vận tốc ánh sáng c = 2,997925.108ms-1; 1eV = 1,60219.10-19J; số Avogađro NA= 6,02.1023; năm = 365 ngày Câu (2,0 điểm) Liên kết hóa học cấu trúc phân tử Các nguyên tử C, N, O xếp theo ba thứ tự khác để tạo ba anion CNO-, CON- NCOa Viết công thức Lewis cho thứ tự b Với cách xếp hãy: + Tìm điện tích hình thức ngun tử + So sánh độ bền ba anion Giải thích Giải thích ? a SiO2 chất rắn, nhiệt độ nóng chảy 17000C b CO2 rắn (nước đá khơ) dễ thăng hoa, nhiệt độ nóng chảy -560C (dùng tạo mơi trường lạnh khô) c H2O rắn (nước đá) dễ chảy nước, nhiệt độ nóng chảy 00C So sánh giải thích ngắn gọn độ phân cực (momen lưỡng cực) chất: SO2, SO3 SOCl2 Câu (2,0 điểm) Nhiệt động lực học Hãy tính nhiệt tạo thành chuẩn As2O3 tinh thể dựa vào kiện sau: As2O3(r) + 3H2O (l) AsCl3(r) + 3H2O(l) = As(r) + HCl(k) + aq 1/2H2(k) + 3/2Cl2(k) = 2H3AsO3 (aq) H 0298 = 31,59 kJ/mol H3AsO3 (aq) + 3HCl(aq) H 0298 =73,55kJ/mol = AsCl3(r) = HCl(aq) 1/2Cl2(k) = HCl(k) ThuVienDeThi.com H 0298 = -298,70 kJ/mol H 0298 = -72,43kJ/mol H 0298 = -93,05kJ/mol Trang / 12 HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 H 0298 = -285,77kJ/mol H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(l) 3As2O3(r) + 3O2(k) = 3As2O5(r) H 0298 =-812,11kJ/mol 3As2O3(r) + 2O3(k) = 3As2O5(r) H 0298 = -1095,79kJ/mol Cho biết lượng phân ly phân tử oxi 493,71 kJ/mol; lượng liên kết O-O (tính từ H2O2) 138,07kJ/mol Hãy chứng minh phân tử ozon khơng thể có cấu trúc vịng kín mà phải có cấu tạo góc Câu (2,0 điểm) Động lực học Nitramit bị phân hủy dung dịch H2O theo phản ứng: NO2NH2  N2O(k) + H2O Các kết thực nghiệm cho thấy vận tốc phản ứng tính biểu thức: v  k [NO NH ] [H 3O  ] Trong môi trường đệm, bậc phản ứng bao nhiêu? Trong chế sau, chế chấp nhận k1  N2O(k) + H2O Cơ chế 1: NO2NH2  k2   NO2NH3+ + H2O Cơ chế 2: NO2NH2 + H3O+  k 2 k3  N2O NO2NH3+  Cơ chế 3: NO2NH2 + nhanh chậm H3O+  NO2NH- + H3O+ + H2O  k4 k 4 k5  N2O + OHNO2NH-  nhanh chậm H3O+ + OH-  H2O nhanh Câu (2,0 điểm) Cân hóa học Cho cân hóa học: N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 H2 theo tỉ lệ số mol hệ số tỉ lượng 1: đạt tới trạng thái cân (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích Tính số cân KP Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành áp suất để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? Giữ áp suất khơng đổi (300 atm), cần tiến hành nhiệt độ để đạt tới trạng thái cân NH3 chiếm 50% thể tích? Cho phương trình Van’t Hoff: k6   ln K = H    K1 R  T1 T2  Câu (2,0 điểm) Cân dụng dịch axit - bazơ Tính nồng độ ion S2- pH dung dịch H2S 0,010M Khi thêm 0,001 mol HCl vào lit dung dịch H2S 0,010M nồng độ ion S2 – bao nhiêu? Cho số axit H2S : Ka1 = 10-7 Ka2 = 10-12,92 Câu (2,0 điểm) Cân hịa tan Hãy tính độ tan CuS dung dịch HNO3 1M 0  0,96V ; ES/H  0,14V Biết: CuS: pKs = 35,2 ; H2S: pKa1 = ; pKa2 = 12,92 ; E NO  , H  / NO 2S Trộn 150ml NH3 0,25M với 100 ml MgCl2 0,0125M HCl 0,15M Có kết tủa Mg(OH)2 tách khơng? Tính [Mg2+] cân Biết: NH3: Kb = 10-4,76 ; MgOH+: β = 10-12,8 ; Mg(OH)2: Ks = 10-10,9 ThuVienDeThi.com Trang / 12 HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 Câu (2,0 điểm) Phản ứng oxi hóa khử-Thế điện cực - Pin điện Cho sơ đồ pin: Cu Cu2+ Ag+ Ag Biết: E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,337V Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, nếu: [Ag+] = 10-4M; [Cu2+] = 10-1M; RT ln  0,0592 lg F Hãy cho biết sơ đồ pin, suất điện động phản ứng pin, thêm NH3 1M vào nửa bên phải pin Biết: [Ag(NH3)2+]:  = 107,24 ; bỏ qua thay đổi thể tích Thêm NaOH 1M vào nửa bên trái, sau phản ứng xong, suất điện động pin 0,813V Tính tích số tan Cu(OH)2 Bỏ qua thay đổi thể tích Câu (2,0 điểm) Tinh thể Germani (Ge) kết tinh theo kiểu kim cương (như hình dưới) với thông số mạng a = 566 pm Cho biết cấu trúc mạng tinh thể Germani Xác định bán kính ngun tử, độ đặc khít mạng khối lượng riêng Germani (MGe=72,64) Ge đỉnh tâm mặt Ge chiếm lỗ tứ diện Câu 10 (2,0 điểm) Bài tốn nhóm Halogen - nhóm Oxi Hỗn hợp A gồm bột S Mg Đun nóng A điều kiện khơng có khơng khí, sau làm nguội cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu 2,987 lit khí B có tỉ khối so với khơng khí 0,8966 Đốt cháy hết khí B, sau cho tồn sản phẩm vào 100ml H2O2 5% (d = 1g/mL) thu dung dịch D Xác định % khối lượng chất A nồng độ % chất tạo dung dịch D Cho thể tích chất khí đo điều kiện tiêu chuẩn Hàm lượng cho phép tạp chất lưu huỳnh nhiên liệu 0,30% Người ta đốt cháy hoàn toàn 100,0 gam loại nhiên liệu dẫn sản phẩm cháy (giả thiết có CO2, SO2 nước) qua dung dịch KMnO4 5,0.10-3M H2SO4 thấy thể tích dung dịch KMnO4 phản ứng vừa hết với lượng sản phẩm cháy 625 ml Hãy tính tốn xác định xem nhiên liệu có phép sử dụng hay khơng? ThuVienDeThi.com Trang / 12 HĨA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TT HUẾ TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC HỌC MƠN: HỐ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút ĐÁP ÁN GIỚI THIỆU HƯỚNG DẪN CHẤM, THANG ĐIỂM Đáp án STT Câu (2,0đ ) a Th/điểm Phân lớp g có l = => ml nhận giá trị -4, -3, -2, -1 , 0, 1, 2, 3, Vì ml có giá trị nên phân lớp g có obitan Phân lớp h có l = => ml nhận giá trị -5, -4, -3, -2, -1 , 0, 1, 2, 3, 4, Vì ml có 11 giá trị nên phân lớp h có 11 obitan 0,25 0,25 1.b Cấu hình 10s26h17go8fo9do10po N Số e 18 32 50 51 32 18 10 0.25 Z= Số e=221 2.a 2.b → 56134Ba + e (1) 137Cs → 137Ba + e (2) 55 56 Năng lượng thoát phân rã phóng xạ 55134Cs: ∆E = ∆m.c2 = (133,906700 - 133,904490)(103/6,02.1023)(2,997925.108)2(J) = 3,28.10-13 J = 3,28.10-13/1,60219.10-19 = 2,05.106 eV 134Cs 55 0,25 Gọi A1 hoạt độ phóng xạ, t1/21 thời gian bán hủy 55134Cs Gọi A2 hoạt độ phóng xạ, t1/22 thời gian bán hủy 55137Cs A 02   137 Cs N( 137 Cs)  0, 693 14,8.106 x6, 02.1023  1, 28.mCi 30,17x365x24x3600 137x3, 7.1010 0,25 A01 = Atổng - A02 = 1,92 mCi – 1,28 mCi = 0,64 mCi Sau thời gian t: t t   t1/1   t1/2     Atổng = A1 + A2 = A01   + A02   Vì: A2 ≤ Atổng = 0,08 mCi (1) ThuVienDeThi.com Trang / 12 HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 t   t1/2 1     → A2/ A02 =   ≤ 0,08/1,28 =   → t/ t1/22 ≥ → t ≥ 4t1/22 = 120,68 năm = 58,53 t1/21 Sau 58,53 t1/21, hoạt độ phóng xạ 55134Cs cịn: A1 = A01 1   2 58,53 1   = 640   0,25 (2) (3) 58,53 = 1,54.10-15 µCi = 1,54.10-15x3,7.104 Bq = 5,7.10-11 Bq 1 uur uuur  uu r O O pt ≠ uuCl r O Cl uuur  uuur   pt ( SOCl2 )   pt ( SO2 ) 2 ur ur   SOCl2 >  SO2 > uur S2 ( SOCl2 )  2 ( SO2 ) S uuur  O  pt = S lai hóa  Cl   O  ur  SO 0.75 Câu (2,0đ) Nhiệt tạo thành chuẩn As2O3 tính từ phản ứng: 2As(r) + 3/2O2(k) = As2O3(r) (*) Phản ứng (*) tổ hợp từ phản ứng cho sau: 2H3AsO3 (aq) = As2O3(r) + 3H2O (l) H10 = - 31,59 kJ/mol 2x │AsCl3(r) + 3H2O(l) = H3AsO3 (aq) + 3HCl(aq) (2) H 02 = x73,55kJ/mol x│As(r) + 3/2Cl2(k) = AsCl3(r) (3) H 30 = x (298,70) kJ/mol x│HCl(aq) = HCl(k) + aq (4) H 04 = x 72,43kJ/mol x │ HCl(k) = 1/2H2(k) + 1/2Cl2(k) (5) H 50 = x 93,05kJ/mol x │H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(l) (6) H 06 = x (285,77)kJ/mol 1,0 Do đó: H 0As2O3 = H10 + H 02 + H 30 + H 04 + H 50 + H 06 = -346,32 kJ/mol Nếu O3 có cấu tạo vịng cạnh, khép kín ngun tử hóa O3 phải phá vỡ liên kết đơn O-O, lượng nhiệt cần cung cấp là: x 138,07 = 414,21 kJ/mol Nếu O3 có cấu tạo góc ngun tử hóa O3 phải phá vỡ liên kết đơn liên kết đôi, lượng nhiệt cần cung cấp là: 493,71 + 138,07 = 632,78 kJ/mol Trong tính theo giá trị cho đề bài, ta có: Quá trình 3O2 = 2O3 có ΔH = -812,11 – (- 1095,79) = 283,68 kJ/mol 3.H pli ,O2 3O   6O Ta lại có sơ đồ: ΔH 0,25 0,25 0,25 2.H pli ,O 2O3 Từ đó: H pli,O = ΔH + H pli,O nên H pli,O = 598,725 kJ/mol 3 ThuVienDeThi.com 0,25 Trang / 12 HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 Kết gần với kết tính giả sử ozon có cấu tạo góc Do vậy, cấu tạo góc phù hợp mặt lượng so với cấu tạo vịng Câu (2,0đ) Do mơi trường đệm [H3O+] số nên biểu thức tốc độ phản ứng là: 0,25 0,25 v = k[NO2NH2] phản ứng bậc theo thời gian Cơ chế 1: v = k[NO2NH2]  không phù hợp 0,25  k Cơ chế 2: v = k3[NO2NH3+] mà [NO NH ][H 2O]   [NO NH ][H 3O ] nên [NO NH 3 ]  0,125 k 2 k2 [NO NH ][H 3O  ] = K[NO NH ][H 3O  ] [H2O]: k 2 [H 2O] const, thay vào biểu thức chế 2: v = k 3K[NO NH ][H 3O  ] 0,5 0,125 Cơ chế 3: v = k5[NO2NH-] mà [NO NH  ]  k [NO NH ][H 2O] [NO NH ]  K,  k 4 [H 3O ] [H 3O  ] Thay vào biểu thức chế 3: với thực nghiệm Câu (2,0đ) v  k 5K , [H2O] const [NO NH ] [NO NH ]  K ,,  [H 3O ] [H 3O  ] phù hợp 0,5 N2 (k) + 3H2 (k)  2NH3 (k);  = - 92 kJ Ban đầu (mol) Cân (mol) 1-x 3-3x 2x  nsau = – x + – 3x + 2x = – 2x (mol) 2x 100% = 36%  x = 0,529 - 2x  0,592 1 x = 100% = 100% = 16%  2.0,592 - 2x %VNH = %VN %VH = 100 - (36 + 16) = 48% KP = 2 PNH PH32 PN = 0,36 2.P 0,16.P.0,48.P  = 0,36 = 8,14.10-5 (atm 2) 0,16.0,48 3.P 0,75 2x 100% = 50%  x = 2/3 - 2x 1 x = 100% = 12,5%; - 2x %VNH = %VN %VH = 37,5% KP = PNH PH32 PN = 0,5 = 8,14.10-5 (atm 2)  P = 682,6 (atm) 0,125.0,375 3.P ThuVienDeThi.com 0,5 Trang / 12 HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2015 KP = PNH PH32 PN 0,5 = 4,21.10-4 0,125.0,375 300 = KP KP2 H  1  1 R     =   ln K P1 R  T1 T2  T1 T2 H K P1 K P2 1 R 4,21.10 4 8,314  = ln = ln  T2 T1 H K P1 450  273 92.10 8,14.10 5 ln  T2 = 652,9 0,75 K Câu (2,0đ) H2S + H2O     H3O+ + HS– K A1  10 7 HS– + H2O     H3O+ + S2 – K A  10 12,92 (2) 2H2O     H3O+ + OH – (1) KW = 10 – 14 (3) Vì K A  10 7 >> K A  10 12,92 >> KW = 10 – 14 nên cân (1) chủ yếu   H3O+ + HS– H2S + H2O  K A  10 7 (1)  C [] 0,010 0,010 – x x  10 7 0,010  x x x Với x