Đề thi chọn học sinh giỏi khu vực mở rộng năm học 2012 2013 môn thi: Hóa học lớp 1044296

SỞ GIÁO DỤC-ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG ĐỀ ĐỀ NGHỊ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC MỞ RỘNG NĂM HỌC 2012- 2013 MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10 (Thời gian làm 180 phút không kể thời gian giao đề) Đề thi gồm 04 trang Câu 1: (2 điểm) Livermori (Lv) nguyên tố thứ 116 bảng hệ thống tuần hoàn nhà khoa học viện nghiên cứu Dubna (Nga) tạo lần vào năm 2000 48 cách bắn phá hạt nhân nguyên tố Curi (��248 96 ) hạt nhân Canxi (20��) gia tốc để tạo đồng vị Livermori (có số khối A = 293) kèm theo loại hạt Livermori-293 phân rã α với chu kì bán hủy 61 mili giây tạo hạt nhân nguyên tố Flerovi (Fl) Viết phương trình phản ứng tổng hợp phân rã Lv-293 Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố Livermori (Lv) Flerovi (Fl) Từ suy vị trí hai ngun tố bảng tuần hồn ngun tố hố học (ơ, nhóm, chu kì) Dự đốn số oxy hóa chúng hợp chất Câu 2: (2 điểm) Bạc kim loại có cấu trúc chặt khít xếp theo kiểu ABCABC Vẽ tế bào đơn vị tinh thể bạc Tìm khối lượng riêng (g/cm3) Ag Tính khoảng cách (nm) lớp A-B cạnh tinh thể Ag Một loại hợp kim kiểu thay Ag-Au Au chiếm 10% khối lượng Tính khối lượng riêng loại hợp kim Giả thiết số mạng khơng thay đổi Cho: Bán kính nguyên tử Ag tinh thể: 0,144 nm Ag = 107,87; Au = 196,97 Câu 3: (2 điểm) Một mẫu đá chứa 99,275 mg U-238; 68,301 mg Pb-206 lượng cực nhỏ Ra-226 Giả thiết ban đầu mẫu đá khơng có chì radi tồn sẵn a Tính tuổi mẫu đá b Tìm khối lượng radi (mg) có mẫu đá ThuVienDeThi.com Phân tích mẫu quặng cho thấy tỉ lệ số mol Pb-206/U-238 0,1224 tỉ lệ số mol Pb-206/Pb-204 75,41 Xác định tuổi mẫu quặng Cho: Chu kì bán hủy U-238 Ra-226 4,47 × 109 năm 1600 năm Tỉ lệ đồng vị tự nhiên chì Pb-204 : Pb-206 : Pb-207 : Pb-208 = 1,48 : 23,6 : 22,6 : 52,3 Câu 4: (2 điểm) Cây xanh sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển hóa nước CO2 khơng khí thành glucozơ (C6H12O6) oxy Tại trình quang hợp xanh xảy khoảng nhiệt độ tương đối hẹp? Dùng tính tốn, q trình tổng hợp glucozơ xanh khơng thể thiếu ánh sáng mặt trời Tính số photon tối thiểu để xanh tổng hợp nên phân tử glucozơ 25oC coi xanh hấp thụ ánh sang có bước sóng 600 nm Hàng năm, q trình quang hợp trái đất tiêu tốn hết khoảng 3,4 × 1018 kJ lượng ánh sáng mặt trời Ước lượng gần khối lượng CO2 (theo đơn vị tấn) khí xanh loại bỏ hàng năm Cho: Bảng số liệu nhiệt động áp suất tiêu chuẩn bar, nhiệt độ 25oC: Chất ΔHos (kJ/mol) So (J/mol.K) CO2 (k) -393,5 213,2 H2O (l) -285,8 69,9 C6H12O6 (r) -1273,3 212,1 O2 (k) 205,0 Câu 5: (2 điểm) Cho phản ứng với số cân 820oC sau: CaCO3(r)  CaO(r) + CO2(k) C(r) + CO2(k)  2CO(k) (1) Kp1 = 0,2 (2) Kp2 = Trong bình chân khơng dung tích 22,4 lít 8200C, người ta cho 1,0 mol CaCO3 1,0 mol cacbon Xác định thành phần hệ trạng thái cân Phải tăng thể tích bình lên CaCO3 phân hủy hồn tồn ThuVienDeThi.com Câu : (2 điểm) Tìm nồng độ tối thiểu dung dịch Fe(NO3)3 cho L dung dịch hịa tan 0,01 mol canxi oxalat (CaA) Cho: Axit oxalic (H2A) có pKa1 = 1,2 pKa2 = 4,3 ; Canxi oxalat (CaA) có pKs = 8,6 ; FeA33- có số bền tạo thành phức lg β = 20 Fe3+ + H2O  Fe(OH)2+ + H+ có η1 = 10-2,17 Câu 7: (2 điểm) Một pin điện hóa xây dựng dựa vào bán phản ứng: HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + e → H2SO3 (aq) + H2O Eo = 0,17 V Mn2+ (aq) + e → Mn (r) Eo = -1,18 V Viết sơ đồ pin tính Epino pH = Cho biết Epino thay đổi (định lượng) cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-/H2SO3 biết BaSO3 có pKs = 6,5; BaSO4 có pKs = 9,96; H2SO3 có pKa1 = 1,76 pKa2 = 7,21; HSO4- có pKa = 1,99 Câu 8: (2 điểm) AsCl5 thể rắn bị dime hóa tạo thành hợp chất gồm ion mà số phối trí nguyên tử trung tâm hai nguyên tử a Viết phương trình phản ứng xảy Phản ứng thuộc loại phản ứng nào? b Viết cấu trúc ion tạo nên sản phẩm Hydrazin chất độc Giải thích khơng nên đổ lẫn chất tẩy trắng quần áo (dung dịch kiềm mạnh chứa natri hypoclorua) với dung dịch làm bề mặt (nước lau kính…) chứa amomiac Cho: Eo (ClO-/Cl-, OH-) = 0,90 V; Eo (N2H4/NH3, OH-) = -0,10 V Câu 9: (2 điểm) Nguyên tố A cháy oxy tạo khí B Khí B tiếp tục bị oxy hóa thành chất C có mặt xúc tác B phản ứng với nước tạo axit yếu D C phản ứng với nước tạo axit mạnh E Mặt khác, nguyên tố A phản ứng với khí F màu vàng lục tạo thành chất lỏng G màu vàng tươi, độc G có hai đồng phân cấu trúc tiếp tục bị clo hóa tạo thành chất lỏng H màu đỏ anh đào sôi 59oC Phần ThuVienDeThi.com trăm khối lượng nguyên tố A G H 47,41% 31,07% Cả G H phản ứng với nước tạo thành hỗn hợp sản phẩm gồm B, D, E Xác định chất từ A tới H viết phương trình phản ứng xảy Câu 10: (2 điểm) Diiot pentoxit (X) chất rắn tinh thể màu trắng dùng để xác định định lượng cacbon monoxit Dẫn 150 cm3 khí (điều kiện tiêu chuẩn) có chứa cacbon monoxit qua lượng dư X 170oC đến phản ứng hoàn tồn thấy hỗn hợp sản phẩm rắn thu có màu tím I2 Lượng I2 sinh chuẩn độ vừa đủ với cm3 dung dịch natri thiosunfat 0,100 M Viết phương trình phản ứng xảy xác định % thể tích cacbon monoxit có chất khí ban đầu HẾT -* Thí sinh khơng sử dụng tài liệu (trừ bảng hệ thống tuần hồn) * Giám thị khơng giải thích thêm ThuVienDeThi.com Đáp án: Câu 1: Từ định luật bảo tồn điện tích thấy hạt kèm theo hạt nhân Lv cần có Z = → Đó nơtron; đó, phản ứng tổng hợp: Phản ứng phân rã: 293 289 116��→114�� + ��2 48 248 293 20�� + �� 96 →116�� + 3�1� 293 289 116��→114�� + �2 Cấu hình e Lv: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p4 Ơ 116, chu kì 7, nhóm VIA → Vì nằm cuối chu kì nên dự đốn Lv kim loại → có số oxy hóa dương: tương tự nguyên tố khác nhóm VIA → +2, +4, +6 Cấu hình e Fl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d10 7s2 7p2 Ơ 114, chu kì 7, nhóm IVA → Vì nằm cuối chu kì nên dự đốn Fl kim loại → có số oxy hóa dương: tương tự nguyên tố khác nhóm VIA → +2, +4 Câu 2: a Cấu trúc chặt khít xếp theo kiểu ABCABC kiểu lập phương tâm mặt → Ô mạng đơn vị: Sự tiếp xúc xảy đường chéo mặt → a = 0,407 nm = 4,07 × 10-8 cm ThuVienDeThi.com Khối lượng riêng: d = 10,60 g/cm3 b Khoảng cách hai mặt A-B 1/4 đường chéo mạng đơn vị ℎ=� = 0,176 �� A C B A c Vì thơng số mạng khơng đổi nên thể tích mạng khơng đổi Vì Au chiếm 10% khối lượng → dễ thấy tỉ lệ số lượng : 0,0574 Au 0,9426 Ag → Khối lượng mạng hợp kim: × (0,9426 ×107,87+0,0574 ×196,97) = 451,94 g/mol Khối lượng riêng hợp kim = 11,10 g/cm3 Câu 3: a Vì khối lượng Ra-226 mẫu quặng nhỏ nên coi nU-238(đã phân rã) = nPb-206 (có mẫu đá) = 68,301 / 206 (mmol) nu-238(ban đầu) = 68,301 / 206 + 99,275 / 238 (mmol) Tuổi mẫu đá: → t = 5,25 × 109 năm �� �� ‒ 238(��� đầ�) �� ‒ 238(�ò� �ạ�) = �1 ��2 2, � ‒ 238 � b U-238 có chu kì bán huỷ lớn so với Ra-226, hệ có cân phóng xạ kỉ Ở cân phóng xạ kỉ, ta có: λU-238 NU-238 = λRa-226 NRa-226 ThuVienDeThi.com ��� ‒ 226 = → mRa-226 = 3,374 × 10-5 mg �1 �1 2,�� ‒ 226 2,� ‒ 238 × �� ‒ 238 × 226 238 Giả sử mẫu quặng có mol U-238 → 0,1224 mol Pb-206 0,1224/75,41 mol Pb-204 → Lượng Pb-204 ban đầu mẫu quặng 0,1224/75,41 mol → Lượng Pb-206 ban đầu mẫu quặng : (0,1224×23,6)/(75,41×1,48) mol → Lượng Pb-206 U-238 phân rã ra: 0,1224 - (0,1224×23,6)/(75,41×1,48) = 0,09652 mol �� �� ‒ 238(��� đầ�) �� ‒ 238(�ò� �ạ�) → t = 5,94×108 năm = �� + 0,09652 ��2 = �1 2, � ‒ 238 � Câu 4: Quá trình quang hợp xanh chuỗi phản ứng hóa sinh phức tạp mà hầu hết cần đến enzyme làm xúc tác Các enzyme thông thường hoạt động khoảng nhiệt độ hẹp nên trình quang hợp xảy khoảng nhiệt độ định 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 ∆Hopư = 2802,5 kJ/mol ∆Sopư = -256,5 J/mol.K Do trình quang hợp xảy khoảng nhiệt độ hẹp nên ta coi giá trị ΔH ΔS khơng phụ thuộc vào nhiệt độ Vì ΔH dương ΔS âm, ΔG = ΔH - TΔS < với T, phản ứng không tự diễn biến nhiệt độ, tức phản ứng muốn xảy cần có lượng bên ngồi cung cấp, nói cách khác xanh thiếu ánh sáng mặt trời! Ở 25oC: ∆Gopư = 2878,9 kJ/mol = 4,78 × 10-18 J/ phân tử glucozơ Năng lượng cung cấp photon: E = hv/λ = 3,31 × 10-19 J/photon ThuVienDeThi.com Số photon cần cho phản ứng tạo phân tử glucozơ: 14,4 photon Nói chung, photon lượng tử lượng nên số photon tối thiểu 15 photon Số mol CO2 = 7,08 × 1015 mol hay khối lượng CO2 = 3,12 × 1017 g = 3,12 × 1011 Câu 5: Gọi x số mol CaCO3 bị phân hủy y số mol C tham gia phản ứng CaCO3(r)  Ta có: CaO(r) + CO2(k) 1-x x x-y K1 = 0,2 (2) K2 = x-y C(r) + CO2(k)  2CO(k) 1-y (1) 2y Số mol hỗn hợp khí = x + y (mol) 0,082.(273  820) RT 22,4 Từ (1) → K1 = PCO2 = 0,2 atm = (x – y) V = (x- y) = (x – y) → x- y = 0,2/4 = 0,05 Từ (2) → K2 = RT => 2y V = PCO Pco2 (*) = => PCO = 0,4  y  2.PCO2  0,4 atm 0,4  0,079 2.4 Thay vào (*) → x = 0,129 Trong hệ có 0,129 mol CaO ; 0,871 mol CaCO3 ; 0,921 mol C ; 0,05 mol CO2 ; 0,158 mol CO Để phân hủy CaCO3 xảy hoàn toàn => x = áp suất riêng phần khí thời điểm cân bị phá hủy không bị thay đổi Nghĩa PCO = 0,632 atm PCO2 = 0,2 atm RT (1  y ' )  0,2 V RT y '  0,632 => V (I ) ( II ) Với y’là số mol C tham gia phản ứng y'  3,16 Lấy (II) chia cho (I) =>  y ' ThuVienDeThi.com => y’ = 0,612 mol Thay vào (II) 0,082.(820  273).2.0,612  173,6 , 632 => V = lít => Để CaCO3 phân hủy hồn tồn thể tích bình phải lấy là: V  173,76lít Câu 6: CaS  Ca2+ + S2- có Ks = 10-8,6 Ở giới hạn biến kết tủa s = [Ca2+] = 10-2M Mà Ks = [Ca2+].[A2-] = 10-8,6 → [A2-] = 10-6,6 M Vì nồng độ A2- tương đối bé, ta giả thiết nồng độ dạng HA- H2A nhỏ nhiều nồng độ A phức [FeA33-] (giả thiết 1) Coi A nằm hấu hết phức [FeA33-] = 0,01/3 M FeA33-  Fe3+ + 3A2- có β-1 = 10-20 β-1 = 10-20 = [Fe3+] [A2-]3 / [FeA33-] → [Fe3+] = 2,103 10-3M Với giả thiết 1, ta coi cân định pH dung dịch là: Fe3+ + H2O  Fe(OH)2+ + H+ có η1 = 10-2,17 (Giả thiết 2) → FeOH2+ = H+ = 3,771 10-3 M → Kết hợp với [A2-] = 10-6,6 M giá trị Ka1, Ka2 H2A → [HA-] = 1,89.10-5 M [H2A] = 1,13.10-6 M Kiểm tra lại: Rõ ràng [HA-], [H2A], [A2-] > [HA-], [H2A] → Giả thiết đắn Vậy tổng nồng độ Co Fe3+ = [Fe3+] + [FeA33-] + FeOH = 9,21 10-3M Câu 7: Sơ đồ pin: (-) Mn | Mn2+ || HSO4- , H+ , H2SO3 | Pt (+) Ở pH = 1, dung dịch bên điện cực dương HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + e → H2SO3 (aq) + H2O Eo’ = Eo – 0,0592 × 3/2 × pH = 0,0812 V Eo pin = 0,0812 – (-1,18) = 1,26 V Xét phản ứng: Ba2+ + H2SO3  BaSO3 + 2H+ có K1 = 10-2,47 ThuVienDeThi.com Eo = 0,17 V → khơng thể hình thành kết tủa BaSO3 môi trường axit Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+ có K2 = 107,97 → hình thành kết tủa BaSO4 môi trường axit mạnh Cho thêm Ba(NO3)2 vào điện cực chứa HSO4-/H2SO3 bán phản ứng trở thành HSO4- (aq) + 3H+ (aq) + e → H2SO3 (aq) + H2O Ba2+ + HSO4-  BaSO4 + H+ BaSO4 (aq) + 4H+ (aq) + e → Ba2+ + H2SO3 (aq) + H2O Từ tính được: Eo (BaSO4, H+/H2SO3, Ba2+) = -0,066 V Vậy Eopin = 1,11 V Tức Eopin giảm 0,15 V Câu 8: Phản ứng: 2AsCl5 → [AsCl6]- + [AsCl4]+ Phản ứng tự oxi hóa khử Cấu trúc: Cl As Cation tứ diện: Cl Cl Cl Cl Cl Cl As Cl Cl Anion bát diện Cl Do xảy phản ứng: ClO- + 2NH3 → Cl- + H2O + N2H4 có K = 1033,78 lớn → giải phóng hydrazin thể khí, phát tán vào khơng khí gây độc Câu 9: A S S8 B SO2 C SO3 D H2SO3 E H2SO4 F Cl2 ThuVienDeThi.com G S2Cl2 H Câu 10: Phản ứng: I2O5 + 5CO → 5CO2 + I2 I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI Dễ thấy n (CO) = n (I2) = 5/2 n (Na2S2O3) = 2.10-3 mol V (CO) = 44,8 cm3 → %V (CO) = 29,87% ThuVienDeThi.com SCl2 ... Ra-226 4,47 × 109 năm 1600 năm Tỉ lệ đồng vị tự nhiên chì Pb-204 : Pb-206 : Pb-207 : Pb-208 = 1,48 : 23,6 : 22,6 : 52,3 Câu 4: (2 điểm) Cây xanh sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển hóa nước CO2 khơng... trình tổng hợp glucozơ xanh thi? ??u ánh sáng mặt trời Tính số photon tối thi? ??u để xanh tổng hợp nên phân tử glucozơ 25oC coi xanh hấp thụ ánh sang có bước sóng 600 nm Hàng năm, q trình quang hợp trái... �� ‒ 238(��� đầ�) �� ‒ 238(�ò� �ạ�) → t = 5,94×108 năm = �� + 0,09652 ��2 = �1 2, � ‒ 238 � Câu 4: Quá trình quang hợp xanh chuỗi phản ứng hóa sinh phức tạp mà hầu hết cần đến enzyme làm xúc tác