H10 NINH BINH DE XUAT KV 2022

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY, NINH BÌNH ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 2022 MƠN THI: HỐ HỌC – KHỐI 10 Thời gian làm 180 phút (Đáp án có 10 câu; gồm 06 trang) Câu (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1.1 Suy biến tượng nhiều AO có mức lượng Số lượng AO có mức lượng gọi bậc suy biến Hãy xác định bậc suy biến nguyên tử H trường hợp n = 1; n = 1.2 Hai đồng phân N2CO ONCN ONNC Vẽ cấu trúc cộng hưởng đồng phân tính điện tích hình thức Đồng phân bền (có mức lượng thấp nhất)? 1.3 Trong phân tử HCHO, theo thực nghiệm góc liên kết = 120o Momen lưỡng cực C=O phân tử formaldehit = 0,34 D = 1,99 D a) Xác định momen lưỡng cực HCHO, biết độ âm điện > > b) Cho góc liên kết quanh nguyên tử cacbon lai hoá sp 120o; biết momen lưỡng cực phân tử khí axeton = 2,91D Xác định momen lưỡng cực phân tử khí andehit axetic Câu (2,0 điểm) Tinh thể Khi đổ axit sunfuric vào pyrolusite - dạng đồng hình mangan đioxit, Carl Scheele nhận chất khí A – sau xác định đơn chất 2.1 Xác định chất A Viết phương trình hóa học minh họa phản ứng thí nghiệm Scheele 2.2 Tại khơng thể sử dụng axit clohidric thí nghiệm Scheele để tạo thành A? Giải thích phương trình phản ứng Pyrolusite có cấu trúc tinh thể hình bên với ô mạng sở có a = b = 4,4 Å; c = 2,9 Å 2.3 Tính khối lượng riêng pyrolusite Câu (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân Arsenic nguyên tố thường tìm thấy mỏ đồng Trong mái tóc xác ướp Ưtzi (xác ướp tìm thấy Ưtztal Alps), nhà khoa học tìm thấy arsenic với hàm lượng tương đối cao Vậy nên suy đốn ơng ta làm công việc khai thác đồng Đồng vị 74As có chu kì bán rã 17,77 ngày Nó tham gia phân rã β+ (66,00 %) lẫn β- (34,00 %) 3.1 Viết phương trình phản ứng biểu diễn hai trình phân rã 3.2 Tính số phóng xạ cho phân rã β+ theo s-1 3.3 74As không tồn tự nhiên, mà tạo thành phản ứng hạt nhân Ví dụ phản ứng xạ hạt nhân germanium với deuterium với tốc độ cao Ge + 12 D → 74 33 As+γ Biết Ge có năm đồng vị bền: 70Ge (20,5%), 72Ge (27,4%), 73Ge (7,8%), 76 74 Ge (36,5%), Ge (7,8%) Xác định số khối đồng vị Ge tham gia vào phản ứng Câu (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Chu trình Otto liên quan đến hoạt động động đốt trong, để đơn giản khơng khí xem chất làm việc coi khí lý tưởng lưỡng nguyên tử Chu trình bao gồm bước sau: Giai đoạn 1: Nén đoạn nhiệt thuận nghịch từ A đến B Giai đoạn 2: Tăng áp suất từ B đến C điều kiện đẳng tích thuận nghịch (quá trình diễn nhờ việc đốt lượng nhỏ nhiên liệu) Giai đoạn 3: Giãn nở đoạn nhiệt thuận nghịch từ C đến D Giai đoạn 4: Giảm áp suất từ D trở A điều kiện đẳng tích thuận nghịch Giả sử nhiệt cung cấp bước (2), V A= 4dm3, PA = 1atm TA= 300K; VA= 10VB; PC/PB= 4.1.Biểu diễn giản đồ phụ thuộc áp suất vào thể tích khí vớichu trình động Otto 4.2.Xác định biến thiên entropy (của hệ môi trường xung quanh) với bước chu trình xác định hiệu suất động Otto lý tưởng 4.3.Nếu nhiên liệu sử dụng để đốt giai đoạn xăng RON- 95 (vẫn mua xăng) coi gần hỗn hợp iso-octan (2,2,4-Trimetylpentan) Heptan Với số RON= Hãy xác định thể tích xăng cần thiết để cung cấp nhiệt cho chu trình động Otto Cho biết: Phản ứng cháy xăng diễn 298K; Heptan, lỏng có: ρ = 0,680 g cm-3; entanpy tạo thành ΔfH°298 = -224,4 kJ mol-1 iso-octan, lỏng có: ρ = 0,692 g cm-3; entanpy đốt cháy ΔcH°298 = -44328 kJ kg-1 ΔfH°298 (CO2) = -393,5 kJ mol-1; ΔfH°298 (H2O(khí)) = -241,8 kJ mol-1 Câu (2,0 điểm) Cân hoá học pha khí PbCO3 ZnO thường sử dụng làm bột tạo màu trắng H 2S khơng khí làm hư hại bột màu phản ứng sau: PbCO3 (r) + H2S (k) → PbS (r) + CO2 (k) + H2O (h) ZnO (r) + H2S (k) → ZnS (r) + H2O (h) 5.1 Tính số cân phản ứng (1) (2) (1) (2) 5.2 Cần khống chế nồng độ tối đa H 2S khơng khí g/m3 để bột màu nói khơng bị hư hại? 5.3 Trong chất màu nói trên, chất ưu mơi trường có H 2S, sao? Bằng cách xử lí với dung dịch H2O2, làm trắng lại mảng bị đổi màu hình thành PbS Viết phương trình phản ứng xảy cách xử lí Cho: T = 298K; áp suất khí P = 1,000 atm; khơng khí chứa: 77,90% N2, 20,70% O2; 0,026% CO2; 0,40% H2O (hơi); 1,03% khí khác thể tích; bảng số liệu: PbCO3(r) H2S(k) PbS(r) ZnO(r) ΔfG°298 - 626,0 - 33,0 - 92,6 kJ/mol 318,0 Màu trắng Đen trắng Câu (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 6.1 Đối với phản ứng đơn giản: ZnS(r) CO2(k) H2O(h) PbSO4(r) - 394,2 - 228,5 - 811,5 184,8 trắng trắng 1X + 1Y → Z + T Trộn 100ml dung dịch chất X 100ml dung dịch chất Y có nồng độ 1M: CX 43 a) Nếu thực phản ứng nhiệt độ 60,20C sau 120 phút tỉ lệ nồng độ C = 100 X Tính số tốc độ phản ứng b) Nếu thực phản ứng 70,20C sau 79,8 phút nồng độ X cịn nửa Tính lượng hoạt hố phản ứng (theo kJ.mol-1) 6.2 Trong mơi trường kiềm, chất màu Malachite Green (kí hiệu MCl) phản ứng với OH- theo phương trình hóa học: MCl + OH- ® MOH + Cl- (*) Động học phản ứng (*) nghiên cứu cách theo dõi độ hấp thụ quang (A) dung dịch theo thời gian Kết cho thấy 298 K, phản ứng có bậc động học Biết nồng độ MCl dung dịch tỉ lệ thuận với A Trộn 20,0 mL dung dịch MCl 7,50.10-5 M với H2O 5,0 mL dung dịch NaOH 0,100 M thu 100 mL dung dịch X Kết theo dõi độ hấp thụ quang dung dịch X 298 K theo thời gian sau: t (phút) 12 16 20 A 0,8580 0,7491 0,6541 0,5710 0,4985 0,4354 a) Chứng minh điều kiện thí nghiệm, phản ứng tuân theo quy luật động học bậc b) Tính số tốc độ phản ứng thời gian bán phản ứng điều kiện thí nghiệm Câu (2,0 điểm) Dung dịch phản ứng dung dịch Cho dung dịch A gồm có HCOONa 0,1M Na2SO3 aM, pH dung dịch A 10,4 7.1 Tính a 7.2 Thêm 14,2ml dung dich HCl 0,6M vào 20,0 ml dung dịch A dung dịch B Tính pH dung dịch B 7.3 Trộn 1,0 ml dung dịch A với 1,0 ml dung dịch MgCl2 0,001M - Có kết tủaMg(OH)2 tách khơng? - Nếu có kết tủa Mg(OH)2 tách ra, tính pH độ tan Mg(OH) hỗn hợp thu Cho: pKa(HCOOH) = 3,75; pKa1(H2SO3) = 1,76; pKa2(H2SO3) = 7,21; β*MgOH+ = 10-12,6; KW (H2O) = 10-14 ;pKsMg(OH)2 = 10,95 Câu (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử Pin điện điện phân 8.1.Tính suất điện động E0, thiết lập sơ đồ pin viết phương trình phản ứng xảy pin ghép cặp CrO42-/CrO2- NO3-/NO điều kiện chuẩn Cho:  → H+ + CrO2- + H2O; K = 10-14 Cr(OH)3 ¬    → H+ + OH-; Kw =10-14 H2O ¬   RT Eo = - 0,13V Eo - + ; NO ,H /NO = 0,96V ; 250C 2,303 =0,0592 2CrO4 /Cr(OH)3 ,OH F 8.2 Điện phân dung dịch NaCl với Catot hỗn hống Hg dòng chảy dùng cực Titan bọc Ruteni Rođi làm Anot Khoảng cách Anot Catot vài mm a) Viết phương trình phản ứng xảy điện cực bắt đầu điện phân pH = Tính giá trị điện cực phân giải b) Sau thời gian, pH tăng lên đến giá trị pH = 11 Giải thích Viết phương trình xảy pH Tính điện cực phân giải o Cho biết : E Na + / Na o = −2, 71V ; E 2H = 0, 00V ; E Oo / H2O = 1, 23V Với dung dịch NaCl + 3O / H o 25% 0,2% Na hỗn hống Na/Hg: E Na + / Na (Hg) = −1, 78V E oCl / Cl− = 1,34V cho dung dịch NaCl 25% theo khối lượng; ηH = 1,3V Hg; ηO = 0,8V Ru/Rd Câu (2,0 điểm) Halogen, Oxi – lưu huỳnh 9.1 Brom thể số oxi hóa +1, + +5 hợp chất halogen Flo phản ứng với brom pha khí tạo thành hợp chất A (chứa 20% flo theo khối lượng) Ở nhiệt độ phòng A phân hủy dị ly tạo thành B a) Hãy viết hai phương trình hóa học nêu Hợp chất B chất lỏng nhiệt độ phòng (t os = 126°C) Antimon (V) florua tan dễ dàng dung môi B tạo thành phức C b) Hãy viết phương trình hóa học tạo thành C c) Hãy cho biết chất axit Lewis, bazơ Lewis chất đầu sản phẩm phản ứng Triflo lưu huỳnh nitrua (SNF3) điều chế phản ứng S4N4 với AgF2 CCl4 đun nóng d) Hãy vẽ cơng thức Lewis SNF3 cho biết hình học phân tử theo mơ hình VSEPR 9.2 Hồn thành dãy chuyển hoá S (1) Na2S2O3 (2) (5) SO2 (4) S (3) Ag2S2O3 S (7) (6) Na3[Ag(S2O3)2] Na2SO3 (8) Na2SO4 Câu 10 (2,0 điểm) Đại cương hữu (quan hệ cấu trúc tính chất) 10.1 Nguyên tử α-H cạnh nhóm carbonyl (C=O) linh động Chọn nguyên tử H linh động hợp chất sau so sánh độ linh động chúng Giải thích lựa chọn O O O H3C O H3C CH3 O H (I) O H3C (II) Cl H3C N (A) S (B) N N H H (C) (D) N N N (E) (F) a) So sánh (có giải thích) tính bazơ C, D, E, F NO2 (IV) (III) 10.2 Cho chất sau: O O O H3C OEt (V) b) So sánh nhiệt độ sôi dãy hợp chất Hết -HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN HDC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 2022 KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MƠN THI: HỐ HỌC – KHỐI 10 TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY, NINH BÌNH Thời gian làm 180 phút (Đề có 10 câu; gồm 12 trang) ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn Đối với nguyên tử H, lượng phụ thuộc vào SLT (n), khơng phụ thuộc vào l Như vậy, bậc suy biến số AO có lớp thứ n Với n = 1: có AO: khơng suy biến (chỉ có AO 1s) 0.5 Với n = 3: có AO: suy biến bậc 9, tức tất AO 3s, 3p, 3d có lượng Điều không mâu thuẫn với thứ tự điền electron nguyên tử Trường hợp 3s < 3p < 3d nguyên tử nhiều electron 0.5 Cấu trúc ONCN thứ bền ngun tử có điện tích hình thức 0,5 0,5 Câu (2,0 điểm) Tinh thể 2MnO2 + 2H2SO4→ 2MnSO4 + O2 + 2H2O 0,25 2.2 Khơng thể sử dụng axit clohidric sản phẩm tạo thành khí Cl thay 0,25 khí O2 MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2.3 Mỗi mạng có: 8x1/8 + = nguyên tử Mn 1/2x4+2 = nguyên tử O 0,5 Nên mạng có đơn vị phân tử MnO2 2(M Mn + 2M O ) 2(54,94 + ×16) NA m 6,022.10 23 ρ= = = = 5,1(g / cm3 ) −8 −8 V a.b.c (4, 4.10 ) × 2,9.10 Câu (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 3.1 Phương trình biểu diễn trình phân rã: 74 74 74 74 + 33 As → 32 Ge + e 33 As → 34 Se + e ln ln 3.2 Hằng số phân rã β+: k = T = 17, 77.24.3600 = 4,5147.10-7 (s-1) 0,5 k β + = 0,66 4,5147.10 = 2,980.10-7 (s-1) 0,5 *2= 1,0 Từ phản ứng hạt nhân, dễ dàng nhận số khối Ge 72 0,5 1/ -7 3.3 0,5 Câu (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Câu 4: (2,0 điểm) 4.1 0,25 4.2 b nKhí= 0,1626 mol, khí lý tưởng nguyên tử Xét giai đoạn 1: Có = PB = 25,119atm TB= 753,566 K Xét giai đoạn 2: PC = 5.PB = 25,119 5=125,595 atm TC = 3767,85K Xét giai đoạn 3: Có = 0,25 PD = 5,00003atm TD = 1500K Ta có chu trình sau: S1= S3 = Smt1 = Smt3 = S2 = n A: B: VA =4 lít VB = 0,4 lít PA = atm PB = 25,119 atm TA =300K TB =753,57 K D: C: VD =4 lít VC = 0,4 lít PD = atm PC = 125,595 atm TD = 1500K TC =3767,85K = R 0,1626 ln 0,25 0,25 0; = 5,4393 J.K-1 S4= - S2= -5,4393 J.K-1 Vì trình diễn thuận nghịch nên: Smt4= - S4= 5,4393 J.K-1.; Smt2= - S2= -5,4393 J.K-1.; Q2 = U2 = = 0,1626 R.(3767,85-753,57) = 10187,18427 J W1= U1 = = 0,1626 R.( 753,57- 300) = 1532,9038 J W2=W4= W3= U3 = = 0,1626 R.( 1500-3767,85) = - 7664,5188 J Hiệu suất động Otto : = 0,601895 Học sinh tính theo cách khác mà biện luận cho điểm 0,25 4.3 c Xét 100 ml xăng có Vheptan = 5ml; Viso-octan= 95ml miso-octan= 65,74 gam Phản ứng cháy: C7H16 + 11O2 C8H18 + 12,5 O2 C mheptan =3,4 gam; 0,25 7CO2 + 8H2O khí 8CO2 + 9H2Okhí Hheptan = ΔfH°298 (H2O(khí)) + ΔfH°298 (CO2) - ΔfH°298 heptan= 0,5 -4464,5 kJ/mol Nhiệt toả đốt cháy 100 ml xăng là: Qx = -( CHheptan + C Hoctan ) = 3065,91572 kJ Thể tích xăng cần thiết cho chu trình otto V= 100 = 332,2722mlL-1) = 7587 Câu (2,0 điểm) Cân hố học pha khí Câu 5.1 5.2 Nội dung Điểm Đối với phản ứng (1) ΔG°(1) = (-92,6 – 394,2 – 228,5 + 626,0 + 33,0) kJ/mol = -56,3 kJ/mol K(1) = e- ΔG°(1)/RT = e56300/8,314.298 = 7,4.109 0,25 Đối với phản ứng (2) ΔG°(2)=(-184,8 -228,5 + 318,0 + 33,0) kJ/mol = - 62,3 kJ/mol 0,25 - ΔG°(2)/RT 62300/8,314.298 10 K(2) = e =e = 8,3.10 Đối với phản ứng (1) 2, ×10−4 ×4 ×10−3 ΔG(1)= -RTlnK(1)+ RT.ln PH S Điều kiện để (1) ưu theo chiều thuận: 2, ×10−4 ×4 ×10 −3 ΔG(1) =-RTlnK(1) + RT.ln 2, ×10−4 ×4 ×10 −3 = 1,4.10-16 bar 7, 4.109 (a) (b) Để bảo vệ mầu trắng PbCO3 nồng độ H2S phép khơng khí tối đa là: 34.(1,4.10-16.1000 L)/(0,082 L.bar.mol-1.K-1.298K) = 1,9.10-13 g/m3 Đối với phản ứng (2) 0,5 ×10−3 ΔG(2) = - RTlnK(2) + RT.ln P H2S Điều kiện để (2) ưu theo chiều thuận: ×10−3 ΔG(2) = - RTlnK(2) + RT.ln P (c) ×10−3 -14 bar 10 = 4,8.10 8,3.10 0,5 Để bảo vệ mầu trắng ZnO nồng độ H 2S phép khơng khí tối đa là: 34.(4,8.10-14.1000 L)/(0,082 L.bar.mol-1.K1 298K) = 6,7.10-11 g/m3 ZnO ưu vì: - Phản ứng (1) Tự diễn biến nồng độ H2S nhỏ hơn; - Sản phẩm (1) PbS có mầu đen cịn sản phẩm (2) ZnS 5.3 mầu trắng 0,5 PbS + 4H2O2 →PbSO4 + H2O (3) Câu (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1.a Đối với phản ứng: X+Y → Z+T Phương trình tốc độ phản ứng dạng tổng quát là: v = kCXCY (1) Vì nồng độ ban đầu X Y nên (1) trở thành v = k C X2 phương trình động học tích phân tương ứng là: 0,25 kt = 1/CX - 1/CXo Thay giá trị số tính k = 0,022 mol-1 l.phút-1 0,25 6.1.b Tại 343,2K, tính tốn tương tự trường hợp 1) 0,25 -1 -1 k = 0,025 mol l.phút k2 E 1 T Áp dụng phương trình Arrhenius: ln k = R ( T − T ) T Với T1 = 333,2K; T2 = 343,2K; k = 0,022 mol-1 l.phút-1; k = 0,025 0,25 mol-1 l.phút-1 Thay vào pt Arrhenius tính Ea = 12044 Jmol-1 Phản ứng có bậc động học nên tốc độ phản ứng có dạng: 6.2 a v = k[OH − ]x [MCl]y 20 × 7,50.10 −5 [MCl]o = = 1,5.10−5 M 100 × 0,100 [OH − ]o = = 5, 0.10−3 M 100 − − [OH ]o >> [MCl]o ⇒ [OH ] ≈ [OH − ]o ⇒ v = k[OH − ]x [MCl]y ≈ k[OH − ]ox [MCl]y = k hd [MCl]y Với k hd = k[OH − ]ox Vì nồng độ MCl dung dịch tỉ lệ thuận với độ hấp thụ quang A 0,25 dung dịch nên giả sử phản ứng có bậc (y = 1) ta có: [MCl]o A o k hd = ln = ln t [MCl]t t A t (1) Với Ao At giá trị độ hấp thụ quang dung dịch t = t 0,25 Thay giá trị Ao At vào (1) thu kết t (phút) 12 16 20 – khd(phút 3,393.10 3,392.10 3,393.10 3,394.10 3,392.101 2 2 ) Các giá trị khd xấp xỉ ⇒ điều giả sử Vậy điều kiện thí nghiệm 1, phản ứng có bậc 6.2.b Hằng số tốc độ phản ứng: 0,25 3,393 + 3,392 + 3,393 + 3,394 + 3,392 ) 10 −2 ( k hd = ≈ 3, 393.10 −2 (phút–1) ln ln Thời gian bán phản ứng: t1/2 = k = 3,393.10−2 ≈ 20, 43 (phút) hd 0,25 Câu (2,0 điểm) Dung dịch phản ứng dung dịch 7.1 Có cân sau:  → HSO3- + OH- Kb1 = 10-6,79 (1) SO32- + H2O ¬    → HCOOH + OH- Kb = 10-10,25 (2) HCOO- + H2O ¬    → H2SO3 + OH- Kb2 = 10-12,24 (3) HSO3- + H2O ¬    → H+ + OH- Kw = 10-14 (4) H2O ¬   Thấy Kb2 > [H+] → bỏ qua cân (4) [ HCOOH ] =  H +   HCOO −  Ka 10−10,4 = Kb2.C(HSO3-) = 0,2275.10-12,24 Chấp nhận bỏ qua cân (9) → pH dung dịch pH đệm = 3,75 + lg 0,037/0,0215 = 4,0 Thấy pH = 4,0 → [OH-] E oNa + / Na (Hg) nên 3 bắt đầu điện phân, Katode trình (2) xảy ra, có H Anode Ở Anode: Từ (3) ta có: E O2 / H2 O = E Oo / H2O + 0, 0592 lg[H 3O + ] = 0,817V ; E... 11, phản ứng điện phân xảy sau: Tại Catode: [H+] =10-11 E 2H O / H = −0, 649V ; E '2H O / H = −1,949V > E oNa / Na nên Anode có q trình (1) xảy Tại Anode: + + + E O2 / H2 O = E Oo / H2O + 0,... TRƯỜNG THPT CHUYÊN HDC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI 2022 KHU VỰC DUN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MƠN THI: HỐ HỌC – KHỐI 10 TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY, NINH BÌNH Thời gian làm 180 phút (Đề có 10 câu;