Đề kì thi chọn học sinh giỏi trại hè Hùng vương năm học: 2012 – 2013 môn: Hóa học lớp 1050530

Sở GD&ĐT Hịa Bình Trường THPT chun Hồng Văn Thụ ĐỀ KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG Năm học: 2012 – 2013 Mơn: Hóa học – Lớp 10 Thời gian: 180 phút Câu 1: Cấu tạo nguyên tử - hóa học hạt nhân (2,5 điểm) 1- Tính lượng ion hóa I1, I2, I3, I4, I5 nguyên tử 5X 2- 137Ce tham gia phản ứng lị phản ứng hạt nhân, có chu kì bán hủy 30,2 năm 137Ce đồng vị bị phát tán mạnh nhiều vùng Châu Âu sau nạn hạt nhân Treenibun Sau lượng chất độc 1% kể từ lúc tai nạn xảy Câu 2: Hình học phân tử - Liên kết hóa học – Tinh thể - Định luật tuần hoàn (2,5 điểm) 1- Cho phân tử: XeF2, XeF4, XeOF4, XeO2F4 Viết cơng thức cấu tạo Li-uyt, dự đốn cầu trúc hình học phân tử cho biết kiểu lai hóa nguyên tử trung tâm phân tử 2- So sánh có giải thích a) Độ lớn góc liên kết phân tử: CH4, NH3, H2O b) Nhiệt độ nóng chảy chất: NaCl, KCl, MgO Câu 3: Nhiệt hóa học (2,5 điểm) 1- Phản ứng: CH4 (khí) + H2O(khí)  CO(khí) + 3H2 (khí) Biết:  Ho (KJ/mol)  So (J/mol K) 300 K -41,16 -42,4 1200 K -32,93 -29,6 Phản ứng tự diễn biến theo chiều 300 K 1200 K 2- Hãy thiết lập chu trình để tính lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết: - Sinh nhiệt CaCl2:  H1 = -795 KJ/mol - Nhiệt nguyên tử hóa Ca:  H2 = 192 KJ/mol - Năng lượng ion hóa (I1 + I2) Ca = 1745 KJ/mol - Năng lượng phân li liên kết Cl2:  H3 = 243 KJ/mol - Ái lực với electron clo: A = - 364 KJ/mol Câu 4: Cân hóa học pha khí ( 2,5 điểm) Cho phản ứng: SO2Cl2  SO2 + Cl2 Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 600K bình phản ứng có dung tích lít đo áp suất hỗn hợp chất bình thu số liệu thực nghiệm sau: T (giờ) P (atm) 4,92 5,67 ThuVienDeThi.com 6,31 7,31 8,54 Xác định bậc phản ứng Tính số tốc độ thời gian bán phản ứng 600K Tính áp suất bình sau tiến hành phản ứng 24 Nếu tiến hành phản ứng với lượng SO2Cl2 bình 620K sau giờ, áp suất bình 9,12 Tính hệ số nhiệt phản ứng Câu 5: Cân dung dịch điện li ( 2,5 điểm) Thêm NH3 vào hỗn hợp gồm CH3COOH 0,1M; HCOOH 0,2M; H2SO4 0,01M (dung dịch A) C NH  0,58M 1- Tính pH dung dịch thu cho pKa HCOOH: 3,75; CH3COOH : 4,76; HSO4 : 2; NH 4 : 9,24 2- Trộn 1ml dung dịch thu với ml dung dịch MnCl2 0,006M Có tượng xảy ( pKsMn (OH )  12,6) 3- Tính số ml NaOH 0,1M cần cho vào 25 ml dung dịch A để pH = 4,76 Câu 6: Phản ứng oxihóa - khử Pin điện Điện phân ( 2,5 điểm) Dung dịch Y thu sau trộn 100ml dung dịch KMnO4 0,04M, 50ml dung dịch H2SO42M, 50ml dung dịch FeBr20,2M Tính thành phần cân hệ Tính điện cực Pt nhúng vào dung dịch X Thiết lập sơ đồ pin, tính sức điện động pin điện ghép điện cực Pt nhúng vào dung dịch X điện cực calomen bão hòa Viết phản ứng xảy pin hoạt động Cho E o Fe / Fe  0,77V E o Mn / Mn  1,51V E o Hg Cl / Hg , 2Cl  0,244V 3 2 E o Br2 / Br   1,085V  2  2 K ( HSO4 )  102 Câu 7: Halogen – Oxi – Lưu huỳnh ( 2,5 điểm) 1- Hồn thành dãy chuyển hóa: (1) ( 2) ( 3) S  Na2 S 2O3  Ag S 2O3  Na3 [ Ag ( S 2O3 ) ] (4)  ( 5) (6) (7) (8) S  SO2  S  Na2 SO3  Na2 SO4 2- Viết phương trình phản ứng xảy a) Ion I- KI bị oxi hóa thành I2 FeCl3 cịn O2 oxi hóa Na2S2O3 b) Ion I- bị oxi hóa H2SO4 đặc, BrO3 mơi trường axit cịn Br2 lại oxi hóa P thành axit tương ứng c) Sục clo đến dư vào dung dịch FeI2 Câu 8: Bài tập tổng hợp ( 2,5 điểm) Hòa tan hoàn toàn 25 gam cacbonat kim loại dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ) thu dung dịch muối 10,511% Khi làm lạnh dung dịch thấy thoát 26,28 gam muối rắn A nồng độ phần trăm muối dung dịch lại 6,07% Xác định công thức muối A ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỂ NGHỊ HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG Năm học: 2012 – 2013 Trường THPT chuyên Hoàng Văn Thụ Mơn: Hố học - Lớp 10 Nội dung Câu Ý 1 X  X+ + 1e I1 (1) X+  X2+ + 1e I2 (2) X2+  X3+ + 1e I3 (3) X3+  X4+ + 1e I4 (4) X4+  X5+ + 1e I5 (5) Trước tiên ta tính tổng lượng e theo cấu hình e: 52  340(eV )   I 72 (5  0,3) 2  600,848(eV )  ( I  I )  I  E1  E2 E2  E(1s )  13,6 12   2.0,85)   E3  E(1s 2 s1 )  E1s  E2 s1  600,848    13,6 22   E1  E(1s )  13,6  637,874(eV )  ( I  I  I )  I  E2  E3  (5  2.0,85  0,35)   E4  E(1s 2 s )  E1s  E2 s  600,848    13,6 22    660,025(eV )  ( I  I  I  I )  I   E4  E3  (5  2.0,85  20,35)    E5  E1s 2 s 2 p1  E(1s )  E2 s 2 p1  600,848    13,6 2    669,8(eV )  ( I  I  I  I  I1 )  I1   E5  E4 Theo kết trên, dựa vào mối quan hệ I E ta có: In = -E1; In + In-1 = -E2; I1 + I2 + In = - En Nên ta có: I1 = -E5 + E4 = -(-669,8) – 660,025 = 9,775 (eV) I2 = -E4 + E3 = -(-660,025) – 637,874 = 22,151 (eV) I3 = - E3 + E2 = -(-637,874) – 600,848 = 37,026 (eV) I4 = - E2 + E1 = -(600,848) – 340 = 260,848 (eV) I5 = -E1 = 340 (eV) ThuVienDeThi.com Điểm Áp dụng công thức: No 2,3 No 2,3 No K  ln ln ln  t  t N t N K N 2,3.t1/ No 0,693 lg K t  0,693 t1/ N t 2,3.30,2 No 2,3.30,2 2,3.30,2.2 lg   200,46nam lg 100  No 0,693 0,693 0,693 100 Vậy sau 200,46 năm lượng chất độc 1% kể từ lúc tai nạn xảy ,,, F - Xe -F phân tử thẳng, Xe trạng thái lai hoá sp3d F,, F - Xe - F vng phẳng, Xe trạng thái lai hố sp3d2 o ,, ;| F O  F – Xe – F / \ F F O  F – Xe – F  tháp vuông, Xe trạng thái lai hoá sp3d2 ván bập bênh, Xe trạng thái lai hố sp3d O a) Góc b phân tử CH4 > NH3 > H2O Giải thích: Số cặp e chưa liên kết lớn  chiếm vùng không gian rộng đẩy góc liên kết vào nhỏ b) Nhiệt độ nóng chảy MgO > NaCl > KCl bán kính ion K+ > Na+ điện tích ion Mg2+ > Na+ O2- > ce(năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích ion tỉ lệ nghịch với bán kính ion) Dựa vào biểu thức: G o  H o  TS o Ở 300K, G300 = (-41160) – [300(-42,4)] = -28440 J = - 28,44 KJ Ở 1200K, G1200 = (-32930) – [1200(-29,6)] = 2590 J = 2,59 KJ < 0, phản ứng tự xảy 300K theo chiều từ trái sang phải G300 ThuVienDeThi.com G1200 > 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại 1200K Ca(H) + Cl2 (khí) H H1   CaCl2 (tt) H Ca(K) 2Cl -Uml I1 + I Ca(2K ) 2A + 2Cl(K ) Ta có: Uml = H + I1 + I2 + H + 2A - H1 Uml = 192 + 1745 + 243 – (2.364) – (-795) Uml = 2247 (KJ/mol) Giả sử phản ứng bậc  Phương trình động học k = ln P0 P (P0 áp suất SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t áp suất SO2Cl2 thời điểm t) SO2Cl2  SO2 + Cl2 t=0 Po 0 phản ứng x x x Po - x x x t (atm)  Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh Ta có bảng số liệu sau : t(h) Phh (atm) 4,92 5,67 6,31 7,31 8,54 P (atm) 4,92 4,17 3,53 2,53 1,30 Thế giá trị vào phương trình động học, ta có : 4,92 k1  ln  0,1654h 1 4,17 4,92 k3  ln  0,1663h 1 2,53 4,92 k2  ln  0,1660h 1 3,53 4,92 k4  ln  0,1664h 1 1,3 Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4  Phản ứng bậc ThuVienDeThi.com k1  k2  k3  k4  0,1660h 1 ln 0,6931 t1    4,1753h k , 1660 k t = 24h P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x  x = 4,827 atm Vậy áp suất bình: Phh = Po + x = 9,747 atm Ở 620k: nRT 0,1.0,082.620   5,084atm; P  1,048atm V 1 5,084 k  ln  0,7895h 1 1,048 Po  Ta có : 620  600 k620    10 k600 K 620  2,181 K 600 H2SO4  H+ + HSO4 NH3 + H+  NH 4 0,58 0,01 0,57 - 0,01 NH3 + HSO4  NH 4 + SO42 0,57 0,01 0,01 0,56 - 0,02 NH3 + HCOOH  NH 4 + HCOO0,56 0,2 0,02 0,36 - 0,22 NH3 + CH3COOH  NH 4 + CH3COO0,36 0,1 0,22 0,26 - 0,32 0,1 Thành phần giới hạn: NH3 : 0,26M; NH 4 : 0,32M; CH3COO- : 0,1M; HCOO- : 0,2M; SO42 : 0,01M Cân bằng: NH 4  NH3 + H+ K4 = 10-9,24 (1) H2O  H+ + OH- Kn = 10 (2) NH3 + H2O  NH 4 + OH- Kb = 10-4,67 ThuVienDeThi.com (3) CH3COO- + H2O  CH3COOH + OHHCOO- + H2O  HCOOH + OH- K b1 = 10-9,24 K b2 = 10-10,25 SO42 + H2O  HSO4 + OH- K b3 = 10-12 (4) (5) (6) So sánh (1) (2) thấy (1) chủ yếu So sánh (3), (4), (5), (6) thấy (3) chủ yếu Vậy cân (1) (3) chủ yếu hay: NH 4  NH3 + H+ Ka = 10-9,24  Hệ điện: pH = pKa + lg Cb 0,26 = 9,24 + lg = 9,15 Ca 0,32 Sau trộn: 0,06  0,003M 0,26  0,13M C NH  0,32  0,16M C NH   CMn2  Cân chủ yếu là: NH 4  NH3 + H+ pH  pK a  lg Ka = 10-9,24 Cb  9,15  pOH = 14 – 9,15 = 4,85  [OH-] = 10-4,85 Ca Do CMn COH  0,03.(10 4, 75 )  TMn (OH ) = 10-12,6 2   có kết tủa Mn(OH)2 tạo Khi cho NaOH vào dung dịch A để pH = 4,76 thì: 10 2  100% 10 2  10 4, 76 10 3, 75 % HCOOH bị trung hoà:   3,75  91,098% 10  10 4, 76 10 4, 76 % CH3COOH bị trung hoà:   4,76  50% 10  10 4, 76 25(CH + C HSO + 0,91098.CHCOOH + 0,5 CCH3COOH ) = V 0,1 % HSO4 bị trung hoà: 1  V = 63, 019 mol Thành phần cân hệ Nồng độ ban đầu chất sau trộn CKMnO4  100.0,04 50.0,2 50.2  0,02M ; CFeBr2   0,05M ; CH SO4   0,5M 200 200 200  Nồng độ ion : H+ : 0,5M ; HSO 4- : 0,5M ; K+ : 0,02M ; MnO 4- : ThuVienDeThi.com 0,02M Fe2+ : 0,05M ; Br- : 0,1M Do EFe0 3 / Fe 2  EBr / Br  nên phản ứng xảy theo thứ tự :  EMnO  / Mn 2 Fe   MnO4  H  Fe3  Mn   H 2O(1) K  10 bđ 0,05 sau - 0,02 0,5 0,01 0,42 0,05 5(1,51  0,77)  1062,5  n 0,0592 0,01 MnO4  10 Br   16 H   Mn   Br2  H 2O(2) K '  10 bđ 0,01 0,01 0,42 0,01 sau - 0,05 0,34 0,02 10(1,51  1,085)  1071,8  0,0592 0,025 Nồng độ chất sau phản ứng (2) : [Fe3+] = 0,05 ; [Mn2+] = 0,02M ; [K+] = 0,02M [H+] = 0,34M ; [Br2] = 0,025M; [HSO 4- ] = 0,5M; [Br] = 0,05M Xét cân bằng: HSO 4C 0,5 0,5-x Ka   H+ + SO 24- K a  102 0,34 0,34+x x x(0,34  x)  10 2  x  0,0137 0,5  x Vậy nồng độ chất trạng thái cân là: [Fe3+] : 0,05M; [Mn2+] : 0,02M; [K+] : 0,02M; [H+] : 0,3537M [Br2] : 0,025M; [SO 24- ] : 0,0137M; [HSO 4- ] : 0,4863M; [Br-] : 0,05M Thế điện cực Pt nhúng vào dung dịch X tính theo cặp Br2/2BrTừ bán phương trình EBr / Br   EBr / Br   Br2 + 2e  2Br- 0,0592 [ Br2 ] 0,0592 0,025 lg  1,085  lg  1,115(V )  2 [ Br ] (0,05) ThuVienDeThi.com Vì điện cực Pt nhúng vào dung dịch X = 1,115V > Ecal= 0,244V Nên: + Điện cực Pt điện cực dương + Điện cực calomen cực âm Sơ đồ pin sau :  Hg/Hg2Cl2/dd KCl bão hòa // dd x / Pt (1) Phản ứng xảy pin hoạt động : Tại cực (-) 2Hg + 2Cl-  Hg2Cl2 + 2e Tại cực (+) Br2 + 2e  2Br2Hg + 2Cl- + Br2  Hg2Cl2 + 2Br- Sức điện động pin: Epin = EP  Ecal  1,115  0,244  0,871(V ) t t (1) Na2SO + S  Na2S2O3 o (2) Na2S2O3 + 2AgNO3  Ag2S2O3 + 2NaNO3 (3) Ag2S2O3 + 3Na2S2O3  2Na3[Ag(S2O3)2] (4) Na2S2O3 + 2HCl loãng nguội  2NaCl + SO2 + S + H2O t (5) S + O2  SO2 o (6) SO2 + 2H2S  3S + 2H2O t (7) S + NaOH đặc  Na2S + Na2SO3 + H2O o (8) Na2SO3 + NaClO  Na2SO4 + NaCl a 2KI + 2FeCl3  2FeCl2 + 2KCl + I2 2KI + O3 + H2O  2KOH + O2 + I2 I2 + Na2S2O3  2NaI + Na2S4O6 b 2Br- + 4H+ + SO42 đặc  Br2 + SO2 + 2H2O 5Br- + BrO32 + 6H+  3Br2 + 3H2O 5Br2 + 2P + 8H2O  10HBr + 2H3PO3 c 2FeI2 + 3Cl2  2FeCl3 + 2I2 5Cl2 + I2 + 6H2O  2HIO3 + 10HCl ThuVienDeThi.com Phương trình phản ứng M2(CO3)x + 2xHCl  2MClx + xH2O + xCO2 Ta có: C% muối  M  71x 100%  10,511% 36,5  44 x M  60 x  x 0,073 M = 20x  nghiệm phù hợp n = 2, M = 40  kim loại Canxi Phương trình: CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2 0,25 0,25 Khối lượng dung dịch sau phản ứng: 0,25.111 100  264 gam 10,511 Khối lượng dung dịch sau làm lạnh: 264 – 26,28 = 237,72 gam Đặt công thức A: CaCl2.nH2O Số mol CaCl2 ban đầu = 0,25 mol = 26,28 273,72.0,0607  n6 111  18n 111  Công thức A CaCl2.6H2O ThuVienDeThi.com ... định cơng thức muối A ThuVienDeThi.com HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỂ NGHỊ HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG Năm học: 2012 – 2013 Trường THPT chun Hồng Văn Thụ Mơn: Hố học - Lớp 10 Nội dung Câu Ý 1 X ... trình phản ứng xảy a) Ion I- KI bị oxi hóa thành I2 FeCl3 cịn O2 oxi hóa Na2S2O3 b) Ion I- bị oxi hóa H2SO4 đặc, BrO3 mơi trường axit cịn Br2 lại oxi hóa P thành axit tương ứng c) Sục clo đến... + E4 = -(-669,8) – 660,025 = 9,775 (eV) I2 = -E4 + E3 = -(-660,025) – 637,874 = 22,151 (eV) I3 = - E3 + E2 = -(-637,874) – 600,848 = 37,026 (eV) I4 = - E2 + E1 = -(600,848) – 340 = 260,848 (eV)