Đề đề xuất và đáp án hóa 10 điện biên

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐBBB TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN TỈNH ĐIỆN BIÊN KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN - DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2022 MƠN: HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Người đề: Nguyễn Hải Yến Số điện thoại: 0915603040 Câu (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hồn a) Viết cấu hình electron ngun tử O (Z= 8), xác định số lượng tử cho electron cuối nguyên tử oxi b) Áp dụng biểu thức gần Slater, tính lượng electron phân lớp, lớp toàn nguyên tử Oxi theo đơn vị eV c) Ở nhiệt độ cao, nguyên tử oxy bị ion hóa tồn dạng ion O 7+ Dựa vào cơng thức tính lượng electron Bohr Z2 En = −13, × (eV ) n Hãy tính bước sóng xạ phát electron ion O 7+ dịch chuyển từ mức lượng có n = xuống mức có n=1 Cho biết vận tốc ánh sáng C = 3,000.108 m.s-1; Hằng số Planck: h = 6.62×10–34 J.s NO tạo số hợp chất với flo, chẳng hạn ONF ONF3 a) Biểu diễn cấu trúc ONF ONF3 So sánh độ dài liên kết nitơ-oxi hai phân tử b) NOF3 phản ứng với BF3 cho hai sản phẩm có cơng thức phân tử NOBF NOB2F9 Vẽ cấu trúc hai phân tử biết hai chất tạo thành từ cation có nguyên tử trung tâm lai hóa phẳng nguyên tử trung tâm anion lai hóa tứ diện ĐÁP ÁN Câu Hướng dẫn trả lời Điểm 2 1 a, Ở trạng thái cấu hình electron 8O là: 1s 2s 2p hay [2He] 2s22p4 Bộ số lượng tử cho electron cuối 8O: n = 2; l = 1; ml = -1; ms= -1/2 ( Z − b) E = − 13, × (eV ) b Theo slater n ( n* ) Năng lượng electron phân lớp 1s: (8 − 0,3) 1,0 E1s = −13,6 × × = −1612, 688(eV ) 12 Năng lượng electron phân lớp 2s2p: − (5 × 0,35 + × 0,85) ] [ E2 s p = −13, × × = −422,331(eV ) 22 Năng lượng toàn nguyên tử oxi: EO = E1s + E2 s p = −1612, 688 − 422, 331 = −2035, 019(eV ) c Khi electron O7+ dịch chuyển từ mức lượng có n = xuống mức có n=1 phát xạ có lượng: C 82 h × = E3 − E1 = −13, × ( − ) ×1,602 ×10 −19 J = 1, 24 × 10−16 J λ Bước sóng xạ là: h×C 6, 62 ×10−34 × 3, 000.108 λ= = = 1, 602 × 10−9 m = 1, 602(nm) 1, 24 × 10−16 1, 24 ×10 −16 Cấu trúc ONF3 ONF tương ứng Bậc liên kết NO NOF lớn NOF 3, độ dài liên kết NO NOF < NOF3 b) Cấu trúc hai phân tử 1.0 Câu (2,0 điểm): Tinh thể Tinh thể CsI có cấu trúc kiểu CsCl với cạnh a = 0,445nm Bán kính ion Cs+ 0,169 nm Khối lượng mol CsI 2,59,8 g.mol- Hãy tính: a) Bán kính ion I-? b) Tính độ dặc khít mạng tinh thể CsI? c) Tính khối lượng riêng CsI? Câu Hướng dẫn trả lời Điểm Cs Cl a a 0, 445 → rI − = − rCs + = − 0,169 = 0, 216(nm) 2 4 π rCs + + π rI3− VCs + + VI − 100% = 100% = 70,81% b) Độ đặc khít = V a a) rCs + + rI − = 2,0 c) Số ion Cs+ = (ion); Số ion I- = 8.1/8=1 Trong đơn vị có phân tử CsI Khối lượng riêng CsI là: M 259,8 ρ = CsI3 = = 4,896( g / cm3 ) 23 −7 N A a 6, 022.10 (0, 445.10 ) Câu (2,0 điểm): Phản ứng hạt nhân 210 Po đồng vị phóng xạ nguyên tố polonium 210Po phân rã α, tạo thành đồng 206 vị bền Pb với chu kì bán rã 138,4 ngày a) Một thiết bị phát độ phóng xạ nhỏ 10 -4 µCi Tính lượng 210Po nhỏ (theo gam) mà thiết bị phát b) Chất thải phóng xạ chứa 210Po coi an tồn với mơi trường độ phóng xạ khơng vượt q 0,25 µCi Một mẫu chất thải ban đầu chứa 0,10 mg 210PoCl2 coi an tồn phóng xạ sau thời gian ngắn ngày? Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời Điểm a) Mối liên hệ độ phóng xạ khối lượng 210Po 1.0 Khối lượng 210Po nhỏ thiết bị phát t M Amin (138, 4.24.3600).210.(10−4.3, 7.1010.10−6 ) mmin = 1/2 = = 2, 23.10−14 ( gam) ln 2.N A ln 2.6, 022.1023 A0 t A t = ln → t = 1/2 ln b) Mối quan hệ thời gian độ phóng xạ: ln A t1/2 ln A Thời gian ngắn để mẫu thải coi an tồn phóng xạ là: t A tmin = 1/2 ln ln Amax - Tính A0: ln m0 ( 210 PoCl2 ) A0 = k N = N A t1/ M ( 210 PoCl2 ) ln 0,1.10−3 6, 022.1023 = 1, 242.1010 Bq = 0,336Ci 138, 4.24.3600 210 + 71 138, 0,336 tmin = ln = 2817, (ngày) ln 0, 25.10−6 = Câu (2,0 điểm): Nhiệt hóa học Khí metan thường sử dụng làm khí đốt để cung cấp nhiệt cho mục đích dân dụng số mục đích cơng nghiệp Tính nhiệt độ lớn (theo độ Kelvin) mà lửa đạt đốt cháy metan oxy khơng khí 1,0 atm Biết metan khơng khí có nhiệt độ ban đầu 298 K, khơng khí lấy để lượng oxy phản ứng vừa đủ với metan Thạch cao nung (CaSO4.1/2H2O) sản xuất cách đề hiđrat hóa phần thạch cao sống (CaSO4.2H2O) lị nung 400K: CaSO4 H 2O( r ) → CaSO4 H 2O( r ) + H 2O( k ) (*) 2 a) Tính ∆ r H (theo kJ.mol-1) phản ứng (*) 298K 400K b) Năng lượng cần thiết để thực phản ứng (*) cung cấp trình đốt cháy khí metan oxy khơng khí Tính khối lượng thạch cao nung (theo kg) thu sử dụng 1,00 kg khí metan làm nhiên liệu cho q trình nung thạch cao Biết khơng khí lấy vừa đủ cho phản ứng đốt cháy, thạch cao sống hỗn hợp khí đưa vào lị nung 298K, thạch cao nung khí khỏi lị nung có nhiệt độ 400K, hiệu suất lò nung 80,0% Cho biết + Khơng khí gồm N2 O2 có tỉ lệ số mol tương ứng 4:1 + Sản phẩm đốt cháy metan CO2 nước + Các giá trị nhiệt dung không phụ thuộc vào nhiệt độ khoảng nhiệt độ nghiên cứu 0 + Nhiệt hình thành chuẩn ( ∆ f H 298 ) nhiệt dung đẳng áp ( C p ) chất 298 K cho bảng sau: H2O(k) O2(k) N2(k) CO2(k) CH4(k) CaSO4.2H2O (r) CaSO4.1/2H2O(r) ∆ f H 298 (kJ.mol-1) C p0 (J.K-1.mol-1) -241,82 0 -393,51 -74,81 -2021,00 -1575,00 33,58 29,36 29,13 37,11 35,31 186,00 120,00 Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời CH4 (k) + 2O2 (k) → CO2 (k) + 2H2O (k) Coi q trình cháy nhanh tới mức chưa có trao đổi nhiệt với mơi trường bên ngồi, tức q trình cháy đoạn nhiệt Ta có sơ đồ Ban đầu CH4(k): a mol O2 (k): 2a mol N2(k): 8a mol T1 = 298K, P =1 atm Q = ∆H =0 Kết thúc CO (k): a mol ∆H1 H2O (k): 2a mol N2(k): 8a mol T1 = 298K , P =1 atm Kết thúc CO2(k): a mol H2O (k): 2a mol N2(k): 8a mol T1 = Tmax , P =1 atm Điểm 0,5 ∆H Theo định luật Hess: ∆H1 + ∆H = 0 ∆H1 = ∆ r H 298 = (∆ f Η 0298(CO2 ) + 2∆ f Η 0298( H 2Ok ) − ∆ f Η 0298(CH ) − 2∆ f Η 0298(O2 ) = -393,51 + 2.(-241,82) – (-74,81) – 2.(0) = -802,34 (kJ.mol-1) Ta có: 0 0 a ∆ r H 298 + a (C p (CO2 ) + 2C p ( H 2O ) k + 8C p ( N2 ) )(Tmax − 298) =0 → Tmax = 298 + −(∆ r Η 0298 ) 802,34.103 298 + = 2676, 64 K = (C p ( CO2 ) + 2C p ( H 2O ) + 8C p ( N ) 37,11 + 2.33, 58 + 8.29,13 Nhiệt độ lớn mà lửa đạt 2676,64 K a) Entanpi chuẩn phản ứng: CaSO4 H 2O( r ) → CaSO4 H 2O( r ) + H 2O( k ) (*) 2 ∆ r H 298 = ∆ f Η 0298( CaSO4 1/2 H 2O ) + ∆ f Η 0298( H 2O ) − ∆ f Η 0298(CaSO4 H 2O ) = -1575,0 + 3/2.(-241,82) – (-2021,0) = 83,27 (kJ.mol-1) * Tính ∆ r Η 400 ∆ r Η 0400 = ∆ r Η 0298 + ∆C p (400 − 298).10−3 ∆C p = C p (CaSO4 1/2 H 2O ) + C p ( H 2O ) − C p (CaSO4 H 2O ) =120,0 + 3/2.33,58 – 186,0 = -15,63 (J.mol-1.K-1) ∆ r Η 0400 = ∆ r Η 0298 + ∆C p (400 − 298).10−3 = 83,27 -15,63 (400 – 298) 10 -3 = 81,68 (kJ.mol-1) b) Xét chu trình sau cho mol CaSO4.1/2H2O ∆Η0 [CaSO4.2H2O(r)]298 [CaSO4.1/2H2O(r) + 3/2H2O(k)]400 K  → ∆Η1 ∆Η [CaSO4.2H2O (r)]400 K ∆Η = ∆Η1 + ∆Η = C p (CaSO4 H 2O (400 − 298) + ∆Η 0400 = 186.10-3 (400-298) + 81,68 = 100,65 (kJ) * Xét chu trình sau cho mol CH4 ∆Η [CH4 (k) + 2O2 (k) + 8N2(k)]298 [CO2(k) + 2H2O(k) + 8N2 (k)]400 K  → ∆Η ∆Η [CO2(k) + 2H2O(k) + 8N2 (k)]298 K ∆Η = ∆Η + ∆Η ∆Η = ∆ r H 298 = (∆ f Η 0298( CO2 ) + 2∆ f Η 0298( H 2Ok ) − ∆ f Η 0298( CH ) − 2∆ f Η 0298( O2 ) 1.25 = -393,51 + 2.(-241,82) – (-74,81) – 2.(0) = -802,34 (kJ.mol-1) ∆Η = (C 0p (CO2 ) + 2C p0 ( H 2O ) k + 8C p0 ( N ) )(400 − 298) = (37,11 + 2.29,36 + 8.29,13).103 (400-298) = 34,41 (kJ) ∆Η = ∆Η + ∆Η = -802,34 + 34,41 = -767,93 (kJ) - Nhiệt tỏa đốt cháy 1,0 kg khí metan là: m 1000 Q = ∆Η = 767,93 = 4,8.104 (kJ) 16 16 - Khối lượng thạch cao nung thu sử dụng 1,0 kg metan làm nhiên liệu là: Q 4,8.104 = 55,32.103 (gam) = 55,32 (kg) m = 145.0,8 = 145.0,8 ∆Η 100, 65 Câu (2,0 điểm): Cân hóa học pha khí Cho phản ứng 2NO2(k) ‡ˆ ˆ† ˆˆ N2O4(k) có Kp = 9,18 25 C Hỏi nhiệt độ phản ứng xảy theo chiều điều kiện sau: P(N2O4)= 0,9atm ; P(NO2) = 0,1 atm Cho phản ứng sau: C(gr) + ½ O2(k) → CO(k) (1) ∆G10 = −110500 − 89T J C(gr) + O2(k) → CO2(k) (2) ∆G20 = −393500 − 3T J T: Nhiệt độ (K) bất kỳ; (gr: graphit) a) Tính ΔGO KP phản ứng sau 1000K 2CO(k)  C(gr) + CO2(k) (a) b) Tính áp suất riêng phần CO, CO2 phản ứng (a) cân 1000K, áp suất atm c) Phản ứng (a) toả nhiệt hay thu nhiệt Cân chuyển dịch tăng nhiệt độ áp suất phản ứng (a) Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời Điểm 2NO2  N2O4 Kp = 9,18 1,0 Q Xét chiều phản ứng dựa vào công thức: ∆G=RTln Kp Nếu Q < Kp → ∆G < 0: phản ứng diễn theo chiều thuận Nếu Q > Kp → ∆G > 0: phản ứng diễn theo chiều nghịch Nếu Q = Kp → ∆G = 0: phản ứng trạng thái cân Khi P(N2O4)= 0,9atm ; P(NO2)=0,1 atm ta có Q=0,9/(0,1)2 = 90 > Kp nên phản ứng diễn theo chiều nghịch a) Tổ hợp phản ứng (1) (2) phản ứng (a): 1.0 (a) = (2) - (1) ∆Ga0 = ∆G20 − 2∆G10 hay: Ta có: ∆Ga0 = −172500 +175T ∆Ga0 = 2500 J Ở 1000K: ΔGO = −RT lnKp → b) T = 1000K, Phệ = 1atm → PCO2 + PCO =1 PCO2 KP = = 0,7403 atm-1 → PCO2 = 0,331 atm; PCO KP = 0,7403 atm-1 PCO = 0,669 atm c) Dựa vào biểu thức ∆Ga = −172500 +175T Ta thấy ∆H0 < 0: Phản ứng (a) phản ứng toả nhiệt + Khi tăng nhiệt độ, cân (a) chuyển dịch theo chiều thu nhiệt chiều nghịch + Khi tăng áp suất, cân (a) chuyển dịch theo chiều làm giảm số phân tử khí hay chiều thuận Câu (2,0 điểm): Động hóa học hình thức Ở 3100C phân hủy AsH3 (khí) xảy theo phản ứng : 2AsH3 (khí)  → 2As (rắn) + 3H2 (khí) (1) Theo thời gian phản ứng, áp suất chung hệ đo là: t (giờ) 5,5 6,5 P (mmHg) 733,32 805,78 818,11 835,34 Hãy chứng minh phản ứng bậc tính số tốc độ Tính thời gian nửa phản ứng phản ứng (1) Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời Để chứng minh phản ứng (1) phản ứng bậc 1, ta kiện cho vào phương trình (1) để tính k phản ứng (2), số thu định phản ứng bậc Vì áp suất tỉ lệ với nồng độ chất nên phương trình động học biểu diễn theo áp suất riêng phần Gọi p0 áp suất đầu AsH3 y áp suất riêng phần H2 thời điểm t, ta có thời điểm t: 2AsH3 (khí)  (1) → 2As (rắn) + 3H2 (khí) Ban đầu P0 0 Cân P0 – 2x 2x 3x Điểm 1.5 p H = 3x PAsH3 = P0 – 2x P tổng = P0+ x → x= P-P0 Áp dụng hệ thức (1): k = P0 P0 1 ln = ln , ta có: t P0 - 2x t 3P0 - 2P P0 Thiết lập phương trình: k = ln t 3P0 − P -1 Thay số: k1 = 0,04 ; k2 = 0,04045 giờ-1; k3 = 0,04076 giờ-1; k1 ≈ k2 ≈ k3 Vậy phản ứng (1) phản ứng bậc Hằng số tốc độ trung bình phản ứng là: k = (0,04 + 0,04045 + 0,04076) =0,0404 giờ-1 Thời gian nửa phản ứng phản ứng (1) là: 0,5 0,693 0,693 t1/2 = = = 17,153 (giờ) k 0,0404 Câu (2,0 điểm): Dung dịch phản ứng dung dịch Dung dịch A gồm C6H5COOH CH3NH3+ pH dung dịch A 2,96 a) Tính CM C6H5COOH độ điện li CH3NH3+ dung dịch A biết nồng độ cân CH3NH2 = 2,29.10-9 M b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần để trung hòa 100 ml dung dịch A để đổi màu phenolphtalein pH =9 Cho pKa C6H5COOH = 4,2; CH3NH3+ = 10,6 Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời Điểm C6H5COOH ⇌ C6H5COO- + H+ Ka1 = 10-4,2 CH3NH3+ ⇌ CH3NH2 + H+ Ka2 = 10-10,6 [CH3NH2] = 2,29.10-9 E(2H+/H2)> E(Ni2+/Ni) Vậy thứ tự điện phân catot: Ag+ → H+ → Ni2+ → H2O Ag+ + 1e → Ag0 2H+ + 2e → H2 Ni2+ + 2e → Ni0 2H2O + 2e → H2 + 2OHb) Điện phù hợp cần đặt vào catot để trình điện phân bắt đầu xảy ra: Ec < E(Ag+/Ag) = 0,7398 (V) c) Khi ion Ag+ tách: E'(Ag+/Ag) = Eo(Ag+/Ag) +0,0592lg [Ag+] = 0,799 + 0,0592 lg 10-6 = 0,4438 (V) [Ag+]= 10-6 nhỏ, coi toàn Ag+ điện phân 4Ag+ + 2H2O → 4Ag + O2 + 4H+ C0 0,1M 0,1M TPGH: 0,1 0,2M ' + o + + E (2H /H2) = E (2H /H2) + 0,0592lg [H ] = -0,0592lg0,2 = -0,0414 (V) Khi catot -0,0414V H+ bắt đầu điện phân Vậy điện phù hợp để tách Ag+ khỏi dung dịch mà không xảy phản ứng là: -0,0414 (V) < Ecatot < 0,4338 (V) Câu (2,0 điểm) Halogen, Oxi-Lưu huỳnh Viết phương trình phản ứng xảy trường hợp sau: a) Ozon oxi hóa I- mơi trường trung tính b) Sục khí CO2 qua nước Javel c) Sục khí Flo qua dung dịch NaOH loãng lạnh d) Cho dung dịch Na2S2O3 tác dụng với dung dịch I2 có pha vài giọt hồ tinh bột Một dung dịch A chứa muối Na 2SO3 Na2S2O3 Cho Cl2 dư qua 100 ml dung dịch A thêm vào hỗn hợp sản phẩm lượng dư dung dịch BaCl thấy tách 6,524 gam kết tủa Thêm vào 100ml dung dịch A hồ tinh bột, sau chuẩn độ dung dịch A đến màu xanh bắt đầu xuất dùng hết 29 ml dung dịch iot 0,5 M a) Viết phương trình hố học tính nồng độ mol chất dung dịch A b) Nếu thí nghiệm thay Cl2 HCl lượng kết tủa tách bao nhiêu? Đáp án Câu Hướng dẫn trả lời Điểm a) O3 + 2I- + H2O → O2 + I2 + 2OH1.0 b) CO2 + NaClO + H2O → NaHCO3 + HClO c) 2F2 + 2NaOH(loãng, lạnh) → 2NaF + H2O + OF2 d) Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + NaI a) Phương trình hóa học: 1.0 2− 2− − + 5H2O + S2O + 4Cl2 → 2SO + 8Cl + 10H 2− 2− H2O + SO + Cl2 → SO + 2Cl − + 2H+ 2− Ba2+ + SO → BaSO4 ↓ 2− 2− 2S2O + I2 → S4O + 2I − 2− 2− + I2 → SO + 2I − + 2H+ 6,524 Ta có hệ phương trình: 2x + y = = 0,028 (1) 233 x + y = 0,0145 (2) Giải hệ phương trình trên: x = 0,009 y = 0,01 Nồng độ mol Na2S2O3 = 0,09 M Na2SO3 = 0,1 M b) Nếu thay HCl 2− S2O + 2H+ → SO2 + S ↓ + H2O 10-3 10-3 (mol) −3 Khối lượng kết tủa = 32.9.10 = 0,288 gam Câu 10 (2,0 điểm) Đại cương hữu (Quan hệ cấu trúc tính chất) Cho ba chất H2O + SO OH OH OH NO2 NO2 NO2 (A) (C) (B) So sánh (có giải thích) tính axit B C Hãy giải thích: Sự khác nhiệt độ sôi dãy chất sau: N N S N 1150C Đáp án Câu 10 N H 2560C 1170C N N H 1870C Hướng dẫn trả lời Điểm Tính axit B > C nhóm NO2 có hiệu ứng – I – C Ở vị trí para hiệu ứng – C NO2 ảnh hưởng hút electron trực tiếp đến nhóm OH cịn vị trí meta nhóm NO2 có hiệu ứng với vịng benzen mà khơng ảnh hưởng trực tiếp đến nhóm OH 0,5 Nhiệt độ sôi: N < S N 0,5 M =79 M =85 Vì hai chất khơng có liên kết hidro nên có nhiệt độ sơi thấp nhiệt độ sôi phụ thuuộc vào phân tử khối Và hai chất N N N N H H Có nhiệt độ sơi cao chúng tạo liên kết hidro Nhưng 0,5 N N H Hình thành liên kết hidro liên phân tử N N H N N H Cịn N N H Hình thành liên kết nội phân tử tạo thành dạng dime N H N H N N Vậy: Nhiệt độ sôi N < N 1150C < S 1170C N N N< H 1870C N H 2560C Hết 0,5 ... = 10- 4,2 C [] C – 10- 2,96 10- 2,96 10- 2,96 (10? ??2,96 ) = 10? ?? 4, → C = 0,02( M ) − , 96 C − 10 1,0 * Tính độ điện li CH3NH3+ [CH 3NH ] Ka2 [CH 3NH ] Ka2 10? ? ?10, 6 α= = → = = = 2,29 .10? ??8 + + + + ? ?10. .. H 5COO − ] K a1 10? ??4, = = ≈1 C (C6 H 5COOH ) K a1 + [ H + ] 10? ?? 4, + 10 −9 1.0 [CH 3NH ] Ka2 10? ? ?10, = = = 0,0245 + C (CH NH ) K a + [ H + ] 10? ? ?10, 6 + 10? ??9 Ta có: VNaOH.0,1 = 100 (0,02.1 +0,1.0,0245)... A0: ln m0 ( 210 PoCl2 ) A0 = k N = N A t1/ M ( 210 PoCl2 ) ln 0,1 .10? ??3 6, 022 .102 3 = 1, 242 .101 0 Bq = 0,336Ci 138, 4.24.3600 210 + 71 138, 0,336 tmin = ln = 2817, (ngày) ln 0, 25 .10? ??6 = Câu (2,0