Đề thi chọn học sinh giỏi trại hè Hùng vương năm học 2012 – 2013 Môn Hóa học khối 1043767

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VP TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM HỌC 2012 – 2013 - MƠN HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian : 180 phút Câu I (2,5 điểm) : Cấu tạo nguyên tử - Hạt nhân 235 226 -5 Một mẫu quặng urani tự nhiên có chứa 99,275 gam 238 92 U; 0,720 gam 92 U 3,372.10 gam 88 Ra Cho giá trị 238 226 chu kì bán hủy: t1/2( 235 92 U) = 7,04.10 năm, t1/2( 92 U) = 4,47.10 năm, t1/2( 88 Ra) = 1600 năm Chấp nhận tuổi Trái Đất 4,55.109 năm a Cho biết bậc phản ứng phân rã phóng xạ urani tự nhiên? 238 b Tính tỉ lệ khối lượng đồng vị 235 92 U / 92 U Trái Đất hình thành c Nếu chưa biết chu kì bán huỷ 238 92 U giá trị tính từ kiện cho? Nguyên tố X thuộc chu kì 4, nhóm VIIA a Xác định ngun tố X ; Viết bốn số lượng tử electron s cuối điền vào cấu hình electron nguyên tử X b Năng lượng phá vỡ liên kết hai nguyên tử X (ở trạng thái khí) 190kJ.mol-1 Cho biết ánh sáng nhìn thấy có phân hủy X2(k)thành nguyên tử không Biết h = 6,63.10-34 J.s; c = 3.108 m.s-1; NA = 6,022.1023 mol-1 Câu II (2,5 điểm): Hình học phân tử - Liên kết hóa học Cho phân tử: xenon điflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon trioxit (3), xenon tetraoxit (4), bo triflorua (5), trimetylamin (6), axetamit (7) a Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả cặp electron tự (nếu có) nguyên tử trung tâm) chất từ (1) đến (6) b Dự đốn góc liên kết phân tử nói c Trong phân tử axetamit, liên kết với nguyên tử nitơ nằm mặt phẳng Vì sao? Dùng phương pháp nhiễu xạ tia X để khảo sát cấu trúc tinh thể NH4Cl người ta nhận thấy rằng: Ở 200C phân tử NH4Cl kết tinh dạng lập phương có a = 3,88A0,d = 1,5g/cm3 Ở 2500C phân tử NH4Cl kết tinh dạng lập phương có a = 6,53A0,d = 1,3g/cm3 Từ liệu cho biết: a.Kiểu tinh thể lập phương hình thành 200C 2500C b.Khoảng cách N-Cl theo A0 cho tương kiểu tinh thể xác định câu a Câu III (2,5 điểm): Nhiệt - Cân hóa học Đun nóng hỗn hợp khí gồm O2 SO2 có chất xúc tác, xảy phản ứng thuận nghịch: O2 + SO2 -> SO3 (1) Tính số cân Kp phản ứng 60 oC (chấp nhận hiệu ứng nhiệt phản ứng không phụ thuộc nhiệt độ) Nhiệt độ ảnh hưởng tới trạng thái cân phản ứng (1)? Trong thí nghiệm, người ta đưa từ từ oxi vào bình dung tích lít chứa 0,05 mol SO2 có chất xúc tác (thể tích chất xúc tác khơng đáng kể) 100 oC Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân có 0,03 mol SO3 tạo thành, áp suất tổng hệ atm Tính Kp Cân (1) chuyển dịch trường hợp sau: a) Cho lượng He vào bình phản ứng để áp suất khí bình tăng gấp đơi? b) Giả thiết thể tích khí bình tăng gấp đơi, lượng He cho vào bình phản ứng để giữ cho áp suất tổng không đổi? Cho số liệu nhiệt động sau: Khí H (kJ.mol–1) S0 (J.K–1.mol–1) C0 (J.K–1.mol–1) sinh p ThuVienDeThi.com SO3 -395,18 256,22 50,63 SO2 -296,06 248,52 39,79 O2 0,0 205,03 29,36 Câu IV (2,5 Điểm): Động hóa học- dung dịch Để phân hủy hiđro peoxit (H2O2) với chất xúc tác ion iođua dung dịch có mơi trường trung tính, người ta trộn dung dịch H2O2 3% (chấp nhận tương đương với 30 gam H2O2 1lít dung dịch) dung dịch KI 0,1 M với nước theo tỉ lệ khác thể tích để tiến hành thí nghiệm xác định thể tích oxi ( VO2 ) Thí nghiệm VH2O2 (ml) VH2O (ml) VKI (ml) υ O2 (ml/phút) 298 K atm 25 50 75 4,4 50 50 50 8,5 100 50 17,5 50 25 75 4,25 50 100 16,5 a Xác định bậc phản ứng phân huỷ H2O2 chất xúc tác I- b Tính nồng độ mol H2O2 bắt đầu thí nghiệm sau phút Tính độ thủy phân (h) pH dung dịch sau đây: a Dung dịch NH4Cl 0,1 M , với KNH3 = 1,8 105 b Dung dịch Natribenzoat C6H5COONa 105 M , với KC6H5COOH = 6,29 105 Câu V (2,5 Điểm): Phản ứng oxi hóa - khử Cho giản đồ Latimer đioxi (O2) môi trường axit: O2 0,695V H2O2 1,763V H2O O2, H2O2 H2O dạng oxi hoá - khử chứa oxi mức oxi hoá giảm dần Các số 0,695V 1,763V khử cặp oxi hoá - khử tạo thành dạng tương ứng: O2/H2O2; H2O2/H2O a Viết nửa phản ứng cặp b Tính khử cặp O2/H2O c Chứng minh H2O2 phân huỷ thành chất chứa oxi mức oxi hoá cao thấp theo phản ứng: H2O2 → O2 + H2O Điện phân 50 mL dung dịch HNO3 có pH = 5,0 với điện cực than chì 30 giờ, dòng điện 1A a) Viết nửa phản ứng điện cực phương trình phản ứng chung b) Tính pH dung dịch sau điện phân Câu VI (2,5 Điểm): Halogen- Oxi Nung nóng 24,5 gam muối (X) chứa oxi clo (MnO2 làm xúc tác), thu chất rắn A oxi Lượng oxi tác dụng vừa đủ với 0,3 mol kim loại Ba thu chất rắn B Hòa tan B vào nước khơng thấy có khí Chất rắn A đem hòa tan vào nước, lọc bỏ kết tủa phần nước lọc cho tác dụng với khí SO2 phải dùng hết 0,3 mol SO2 Thêm tiếp BaCO3 có dư vào dung dịch sau phản ứng, lọc bỏ phần chất rắn không tan, sau phải dùng 0,2 mol AgNO3 để làm kết tủa hồn tồn ion clorua có dung dịch a.Tính hiệu suất phản ứng nhiệt phân muối X b.Tìm cơng thức phân tử muối X c Điện phân dung dịch muối X thu muối Y Xác định muối Y viết phương trình phản ứng Câu VII (2,5 Điểm): Oxi – Lưu huỳnh- Halogen a Xác định chất A, B, C, D, E, F, G viết phương trình thực chuyển hóa sau A + B  C + HCl   C  A + D + D + E  F F + H2O  G G + A   D + ThuVienDeThi.com Cho biết A đơn chất dùng để lưu hóa cao su: B C hai dạng muối tinh thể dùng để rửa ảnh; E đơn chất có khơng khí; G hợp chất A b Viết phương trình phản ứng minh họa cho ứng dụng C việc rửa ảnh Có thể dùng dung dịch nước brom để phân biệt khí sau đây: NH3, H2S, C3H6, SO2 đựng bình riêng biệt khơng? Nếu nêu tượng quan sát, viết phương trình phản ứng để giải thích Câu VIII (2,5 Điểm) Oxi – Lưu huỳnh Một hỗn hợp bột kim loại có khả gồm Mg, Al, Sn Hịa tan hết 0,75 gam hỗn hợp dung dịch HCl dư thấy thoát 784 ml H2 (đo đktc) Nếu đốt cháy hoàn toàn 0,75 gam hỗn hợp oxi dư thu 1,31 gam oxit Xác định % khối lượng kim loại hỗn hợp Một loại khống có chứa 13,77%Na; 7,18%Mg; 57,48%O; 2,39%H cịn lại nguyên tố X khối lượng Hãy xác định cơng thức phân từ khống .HẾT ThuVienDeThi.com SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VP TRƯỜNG THPT CHUYÊN VĨNH PHÚC ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ CÂU I ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HV NĂM HỌC 2012 – 2013 - MƠN HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian : 180 phút NỘI DUNG a) Phân rã phóng xạ tuân theo quy luật động học bậc ĐIỂM 0,5 ln t Phân rã phóng xạ tuân theo quy luật động học bậc 1: m = m0.e-t  m0 = m et = m e t1/  số tốc độ phân rã phóng xạ, t1/2 chu kì bán hủy, m m0 khối lượng chất phóng xạ thời điểm t t = b) Khối lượng đồng vị 238 92 U mẫu quặng cách 4,55.10 năm tính sau: m0( 238 92 U) Tương tự, đồng vị 235 92 U: = t m( 238 92 U) e 235 m0( 235 92 U) = m( 92 U) e t ln 4,47.109 7,04.108 Chia (2) cho (1): m0( 238 92 U) (2) m0( 235 92 U)/ (1) ln 4,55.10 ln 2.( m( 235 7,04.108 92 U) =  e 238 m( 92 U) 4,55.10 0,720 =  e 99,275 ln2.( 7,04.108 -  4,47.109 4,47.109 ) ) = 0,31 0,5 (Học sinh làm theo cách khác mà điểm tối đa) c) 226 88 Ra có số khối nhỏ số nguyên lần u so với phóng xạ hình thành chuỗi phóng xạ khởi đầu từ lớn so với 226 88 Ra, 238 92 U 238 226 92 U, 88 Ra 238 92 U có chu kì bán chất huỷ hệ có cân phóng xạ kỉ Ở cân phóng xạ kỉ, ta có: 1.N1 = n.Nn (3) 238 Trong đó: 1, n số tốc độ phân rã mẹ ( 92 U) cháu đời thứ n ( 226 88 Ra), 226 N1, Nn số hạt nhân mẹ ( 238 92 U) cháu đời thứ n ( 88 Ra) Từ (3) rút ra: N1.(ln2)/t1/2(1) = Nn.(ln2)/t1/2(n) N m 226 99,275 226 t1/2 (n) = 1600 = 4,47.109 năm t1/2(1) = t1/2 (n) = Nn m n 238 3,372.10-5 238 (1,0 điểm): a 0,5 điểm; b.0,5 điểm a) X brom ; n = ; l= ; m = ; s = -1/2 b) E = h(c/).NA   = 6,3.10-7m ->  nằm vùng tia sáng nhìn thấy nên phân hủy II (1,5 điểm): a 0,75 điểm; b 0,5 điểm; c 0,25 điểm a XeF2: b XeF4: XeO3: XeO4: O F F F F O F F O O O Thẳng, 180o Vng, 90o O O Chóp tam giác, < o o Tứ diện, 109 28 109 28 ThuVienDeThi.com 0,5 BF3: (CH3)3N: F F CH3 F Tam giác phẳng, 120o CH3 CH3 Chóp tam giác, < 109o28 c Ba liên kết với nguyên tử nitơ nằm mặt phẳng, liên kết nitơ với cacbon mang phần đặc điểm liên kết đôi H sp3 H H sp2 H H C C N H C C N H H H H O O 2.(1,0 điểm): a 0,5 điểm; b 0,5 điểm Số phân tử NH4Cl mạng lập phương tính theo công thức: d N A a n a) Thay số với trường hợp M NH 4Cl 200C : n 1,5.6, 02.1023.(3,88.108 )3  -> Ở 200C: 53,5 NH4Cl kết tinh dạng lập phương đơn giản 2500C: 1,3.6, 02.1023.(6,53.108 )3 n 4 53,5 Ở 2500C : NH4Cl kết tinh dạng lập phương tâm diện b) Tính khoảng cách: a 200C: d N Cl   3,36 A0 a 2500C: d N Cl   3, 27 A0 III (1,5 Điểm) Ta có: G  H  T.ΔS0 = - RTlnKp O2 + SO2 ƒ SO3, suy ra: G 0298 = (- 395,18 + 296,06) – 298.10-3 (256,22 – 248,52 - 205,03) = - 99,12 - 298.10-3.(- 94,815)  - 70,87 (kJ.mol-1 ) Ở 25 oC: G 0298  H 0298  T.ΔS0298 Từ phản ứng: 0,5 ThuVienDeThi.com  K p, 298 = e - ΔG 0298 RT - =e Khi H o = const, ta có: ln - 70,87.103 8,314 298 K p, 333 K p, 298 = 2,65.1012 =- ΔH  1    R  333 298  - 99,12.103  1  10 -½    K p, 333  3,95.10 (atm ) 12 8,314 333 298 2,65.10   o o Khi tăng nhiệt độ từ 25 C đến 60 C, số cân Kp giảm từ 2,65.1012 xuống 3,95.1010 (atm- ½), điều hồn tồn phù hợp với ngun lý Le Chatelier (Lơ Satơliê), phản ứng (1) tỏa nhiệt (0,5 Điểm) P.V 1.2 Tổng số mol hệ: n =  = 0,065 (mol) Tại thời điểm cân bằng: R.T 0,082 373  ln K p, 333 0,5 =- 0,5 n SO3 = 0,03 (mol); n SO2 = 0,05 - 0,03 = 0,02 (mol); n O2 = 0,065 - 0,03 - 0,02 = 0,015 (mol) Vì áp suất tổng hệ atm, đó: 0,03 pSO3 0,03 0,065 Kp = = =  3,12 (atm-1/2) pSO2 pO2 0,02 0,015 0,015 0,02 0,065 0,065 0,065 3.(0,5 Điểm) a) Nếu áp suất tăng gấp đơi thêm He, thể tích khơng đổi, áp suất riêng phần chất khí khơng đổi, cân khơng bị chuyển dịch b) Nếu áp suất tổng bình khơng đổi, giả thiết thể tích bình tăng gấp đơi, làm giảm áp suất riêng phần chất (loãng khí), cân (1) chuyển dịch theo chiều nghịch IV 0,5 0,25 0,25 (1,0 điểm) a Từ phương trình phản ứng: H2O2  H2O + O2 ta có: thể tích oxi đơn vị thời gian tỉ lệ thuận với tốc độ phản ứng Theo thí nghiệm 1, 2, tăng gấp đơi thể tích dung dịch H2O2 giữ ngun thể tích dung dịch KI tốc độ phản ứng tăng gấp đơi, điều có nghĩa tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ H2O2  phản ứng bậc H2O2 Tương tự, từ thí nghiệm 2, 4, ta thấy tốc độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ I-  phản 0,5 ứng bậc I- b Khi pha lỗng lần nồng độ H2O2 (C0) thí nghiệm giảm lần:  C0 = 10 gam H2O2/1 lit Hay C0 = 10 = 0,294 M 34 Vì phản ứng xảy chậm nên coi tốc độ phản ứng (thể tích oxi ra) khơng thay đổi khoảng thời gian ngắn (4 phút) Sau phút thoát ra: 4,25 = 17 (ml) oxi, đó: n O2 = P.V 17.10-3 = = 0,695.10-3 (mol) R.T 0,082 298 Lúc đầu có: n H 2O2 = 0,294 0,15 = 44,1.10-3 (mol) Sau phút, số mol H2O2 còn: 44,1.10-3 – 0,695.10-3 = 42,71.10-3 (mol) ThuVienDeThi.com Vậy sau phút: C H 2O2 = 0,5 0, 04271 = 0,285 (M) 0,15 (1,5 Điểm) a) Cân bằng: NH 4 + OH  ⇌ NH3 + H2O (KNH3)1 2H2O ⇌ H3O + + OH  KW NH 4 + H2O ⇌ NH3 + H3O+ K = KW (KNH3)1= 5,55 1010 [ ] 0,1 – x x x Do C0(NH3) = 0,1 M >> nên bỏ qua điện ly nước Ta có: NH   H 3O    NH 4   5,55 1010  x2 = 5,55 1010 0,1  x (coi 0,1 – x  0,1)  x = 7,45 106 B có BaO -> Ba oxi phản ứng vừa đủ BaO + H2O -> Ba(OH)2 -Số mol oxi có phần muối bị nhiệt phân = soosmop nguyên tử Ba - A gồm: MxCly ; MnO2 ; MxClyOt( dư) - Hòa tan A vào nước : Không tan MnO2; tan MxCly ; MxClyOt( dư) - SO2 vào phân tan (nước lọc) -> bị oxi hóa thành H2SO4 MxClyOt + tH2SO3 -> MxCly + tH2SO4 ThuVienDeThi.com 0,25 0,3 mol 0,3mol H2SO4 + BaCO3 (dư) -> BaSO4 + H2O + CO2 Lọc bỏ BaCO3 (dư) ; BaSO4 -> Số nguyên tử oxi lại muối chưa bị nhiệt phân 0,3mol -> Tổng số mol nguyên tử oxi có 24,5 gam muối X là: 0,6mol -> Hiệu suất nhiệt phân là: H = 0,3 100/ 0,6 = 50% b Sau phản ứng với SO2 BaCO3, dung dịch lại có MxCly tác dụng với AgNO3 -> MxCly + y AgNO3 -> y AgCl + Mx(NO3)y 0,2 mol 0,2mol -> Số mol clo có 24,5 gam muối X 0,2mol nguyên tử Tỉ lệ số nguyên tử O : Cl = 0,6 : 0,2 = : -> CT X : MxClO3 Khối lượng kim loại 24,5 gam muối : 24,5 - (0,6.6 + 0,2.35,5) = 7,8gam Lập bảng: Hóa trị M Giá trị x Nguyên tử khối M Kim loại M (x/y) x = y = 0,2 7,8 : 0,2 = 39 K x = y/2 = 0,1 7,8 : 0,1 = 78 Khơng có x = y/3 = 0,2: 7,8 : 0,066 = 118 Khơng có 0,5 0,5 0,5 0,5 -> Công thức muối X: KClO3 c Muối Y KClO4 Phản ứng : KClO3 VII anot: ClO3- - 2e + H2O  ClO4 - + 2H+ catot: 2H2O + 2e  H2 + 2OHClO3- + H2O  ClO4- + H2 + H2O -> KClO4 + H2 (1,5 điểm) a A đơn chất dùng để lưu hóa cao su nên A lưu huỳnh Theo đề => A B C D E Lưu Na2SO3 Na2S2O3 SO2 O2 huỳnh(S)  Na2S2O3 S + Na2SO3  (A) (B) (C) Na2S2O3 + 2HCl   S + SO2 + 2NaCl + H2O (C) (A) (D) V2O5 ,t 0C   2SO3 2SO2 + O2   (D) (E) (F)  H2SO4 SO3 + H2O  (F) (G)  3SO2 + 2H2O S + 2H2SO4(đ)  (A ) (G) (D) b.Ptpư dùng để định hình hình C rửa ảnh  Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr AgBr + Na2S2O3  (Tan) (1,0 Điểm) ThuVienDeThi.com F SO3 0,5 G H2SO4 0,5 0,25 0,25 0,5 VIII Có thể dùng dd nước Br2 để nhận biết khí đó, cụ thể: -Với NH3: dd Br2 màu, có khí khơng màu khơng mùi 2NH3 + 3Br2   N2  + 6HBr Hoặc 8NH3 + 3Br2   N2  + 6NH4Br -Với H2S: dd Br2 màu, có kết tủa màu vàng  2HBr + S  H2S + Br2  -Với HCHO: dd brom màu, tạo chất lỏng phân lớp   C3H6Br2 C3H6 + Br2 -Với SO2: dd brom màu, tạo dd suốt đồng  2HBr + H2SO4 SO2 + Br2 + 2H2O  Mg + 2HCl  MgCl2 + H2  2Al + 6HCl  2AlCl3 + 3H2  Sn + 2HCl  SnCl2 + H2  0,25 0,25 0,25 0,25 t  2MgO 2Mg + O2  t  2Al2O3 4Al + 3O2  0,5 t  SnO2 Sn + 2O2  Số mol H2 = 0,035 Hệ pt: 24x + 27y + 119z = 0,75 (x, y, z số mol kim loại) x+ y + z = 0,035 y 40x + 102 + 183z = 1,31 Giải hệ pt cho: x = 0,02 ; y = 0,01 ; z = 0,02  24  100% = 64% ; %Al = 36% Vậy, hỗn hợp Sn % Mg = 0,75 (1,5 Điểm) Hàm lượng %X = 100 – 13,77 – 7,18 – 57,48 – 2,39 = 19,18% Cân oxi hóa – khử hợp chất: 13,77 7,18 57, 48 2,39 19,18 1  2  2  1   y =  X = 5,33y 23 24 16 X Lập bảng xét: Y X 5,33 10,66 32 thấy có y = thỏa mãn X = 32  S (lưu huỳnh) 13,77 7,18 57, 48 2,39 19,18 : : : : Na : Mg : O : H : S = = : : 12 : : 23 24 16 32 Cơng thức khống: Na2MgO12H8S2  Na2SO4.MgSO4.4H2O ThuVienDeThi.com 0,5 0,5 0,5 0,5 ... PHÚC ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ CÂU I ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HV NĂM HỌC 2012 – 2013 - MƠN HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian : 180 phút NỘI DUNG a) Phân rã phóng xạ tuân theo quy luật động học bậc... ; %Al = 36% Vậy, hỗn hợp Sn % Mg = 0,75 (1,5 Điểm) Hàm lượng %X = 100 – 13,77 – 7,18 – 57,48 – 2,39 = 19,18% Cân oxi hóa – khử hợp chất: 13,77 7,18 57, 48 2,39 19,18 1  2  2  1   y =... Điểm): Oxi – Lưu huỳnh- Halogen a Xác định chất A, B, C, D, E, F, G viết phương trình thực chuyển hóa sau A + B  C + HCl   C  A + D + D + E  F F + H2O  G G + A   D + ThuVienDeThi.com