Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình

Tham khảo Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình” để ôn tập - bổ sung kiến thức, nâng cao tư duy và rèn luyện kỹ năng giải đề chuẩn bị thật tốt cho kì thi học sinh giỏi sắp tới các em nhé! Chúc các em ôn tập kiểm tra đạt kết quả cao!

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN  DỰ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA  NĂM HỌC 2022­2023 Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022 Mơn thi: HĨA HỌC BÀI THI THỨ NHẤT Thời gian: 180 phút (khơng kể thời gian giao đề) Đề gồm có 03 trang va ̀6 câu  ĐỀ CHÍNH THỨC SỐ BÁO DANH:…………… Cho: Z H  = 1; Z N  = 7; Z O  = 8; N A  = 6,022.10 23  mol ­1 ; h = 6,626.10 ­34  J.s; c = 3.10  m.s ­1 ;  2,303RT = 0,059 R = 8,314 J.mol­1.K­1; ở 298 K:  F Câu 1 (3,0 điểm) 1. Sử dung mô hinh vê s ̣ ̀ ̀ ự đây nhau cua cac căp electron hoa tri (mô hinh VSEPR), d ̉ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̀ ự đoan dang ́ ̣   + hinh hoc cua cac ion va phân t ̀ ̣ ̉ ́ ̀ ử sau: BCl3, NF3, NO2 , XeF4 2. Để phá vỡ các liên kết Cl­Cl trong một mol clo địi hỏi một năng lượng bằng 243 kJ (năng  lượng này có thể  sử  dụng dưới dạng quang năng). Hãy tính bước sóng của photon cần sử  dụng để phá vỡ liên kết Cl­Cl của phân tử Cl2 3. Đối với ngun tử  H và những ion chỉ  có 1 electron thì năng lượng của electron được xác   Z2 định theo biểu thức:   E n  = E H , với EH  = ­2,178.10­18  J, Z là số  hiệu ngun tử  và n là số  n lượng tử chính. Xác định năng lượng ion hóa theo kJ/mol của ngun tử H và những ion một  electron sau: Li2+, N6+, O7+ Câu 2 (3,0 điểm) 1. Người ta cho 1 gam axit lactic C 3H6O3 vào một bom nhiệt lượng kế có thể  tích 500 ml và   chứa đầy O2 ở áp suất P, nhiệt độ 22oC. Sau đó, đốt cháy axit lactic, quan sát thấy nhiệt độ của  nhiệt lượng kế tăng 1,8oC a) Để đốt cháy hồn tồn axit lactic, áp suất P tối thiểu phải bằng bao nhiêu? b) Tính biến thiên nội năng của phản ứng      Cho nhiệt dung nhiệt lượng kế là 8,36 kJ.độ­1 2. Tính chất nhiệt động của một số phân tử ở trạng thái chuẩn tại 250C như sau: ­1 H  (kJ.mol ) S (J.K­1.mol­1) f C3H8 (k) ­103,85 269,91 O2 (k) 205,138 CO2 (k) ­393,51 213,74 H2O (l) ­285,83 69,91      Xét q trình oxi hố hồn tồn 1 mol C3H8 (k) với O2 (k) tạo thành CO2 (k) và H2O (l), phản  ứng được tiến hành   250C, điều kiện chuẩn, theo 2 cách: bất thuận nghịch và thuận nghịch  (trong một tế bào điện hố) a) Tính  Ho,  Uo,  So,   Go của phản ứng trong mỗi cách nói trên b)  Tính nhiệt, cơng thể  tích, cơng phi thể  tích (tức là cơng hữu ích) mà hệ  trao đổi với mơi   trường trong mỗi cách Câu 3 (3,0 điểm) o 1. Cho  E MnO − + , H / Mn 2+ = 1,51 V ;  E oMnO 2− + , H / MnO = 2, 26 V ;  E oMnO , H + / Mn 2+ = 1, 23 V     o      Tính  E MnO o − , H O / MnO và  E MnO − / MnO 42−   2. Cho hai pin điện hóa có sơ đồ: Pin 1: Pt, H2 (1atm)/HCl (10­3M)/Hg2Cl2, Hg Pin 2: Pt, H2 (1atm)/NaOH (10­3M), NaCl(10­3M)/Hg2Cl2, Hg o Suất điện động của các pin tương ứng là E1 và E2. Biết  EHg Cl / Hg = 0, 2682 (V) 2 a) Viết phương trình hóa học các nữa phản  ứng xảy ra trên các điện cực và phản  ứng tổng   cộng xảy ra khi các pin làm việc b) Tính E1 và thiết lập mối liên hệ giữa E2 và Kw ở 25oC c) Nối hai điện cực hiđro của hai pin với nhau để  tạo thành một pin kép.  Ở  25 oC, suất điện  động của pin này là 0,4726 V. Xác định Kw ở nhiệt độ này Câu 4 (3,0 điểm) − 1. Sự oxi hóa ion I  trong dung dịch bằng  IO3­  có thể biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:  − IO3­ (dd)  +  5I (dd)  +  6H+(dd)  →  3I2 (dd)  +  3H2O (dd)   (1)   Khi nghiên cứu động học của phản ứng (1) ở một nhiệt độ khơng đổi, người ta thu được  các kết quả thực nghiệm ghi trong bảng dưới đây: − − −          [I ], M                [ IO3­ ], M                 [H+], M                   v (mol.L 1.s 1)           0,010                    0,10                       0,010                           6,1.10 ­4           0,040                    0,10                       0,010                           2,4.10 ­3           0,010                    0,30                       0,010                           5,5. 10 ­3           0,010                    0,10                       0,020                           2,3. 10 ­3 a) Sử  dụng các dữ  liệu trên để  xác định bậc riêng phần đối với từng chất phản  ứng và viết  biểu thức của định luật tốc độ cho phản ứng (1) b) Tính hằng số tốc độ của phản ứng (1) 2. Ở 298 K, tốc độ của một phản ứng hóa học sẽ thay đổi bao nhiêu lần nếu năng lượng hoạt  − động hố được giảm bớt đi 10 kJ.mol 1 nhờ sử dụng một xúc tác phù hợp 3. Cho phản ứng thuận nghịch bậc 1 – 1 giữa A và B như sau: A  k k'  B  có k = 300 s­1, k’ = 100 s­1       Ở thời điểm t = 0, chỉ có chất A mà khơng có chất B. Trong thời gian bao lâu thì một nửa   lượng chất A chuyển thành chất B? Câu 5 (4,0 điểm)  Có khả  năng làm kết tủa hồn  tồn  ZnC2O4  từ  dung dịch ZnCl2  bằng Na2C2O4  được hay  khơng? Biết: ZnC2O4 có pKs = 8,8 β1 = 104,68 Zn 2+  + C 2O 2­4    ZnC 2O  (aq)    β2 = 107,04 Zn 2+  + 2C 2O 42­    Zn(C 2O ) 22­  (aq)  2. Tính độ tan của CaC2O4 trong dung dịch có pH = 4 Biết CaC2O4 có Ks = 1,7.10­9; H2C2O4 có Ka1 = 5,60.10­2; ka2 = 5,42.10­5 3. Để  làm giảm hàm lượng chì trong nước thải nhiễm độc chì, người ta có thể  dùng vơi để  −20 kết   tủa   chì     dạng   Pb(OH)2   Biết   TPb(OH)2 = 10 ;     phức   hiđroxo     chì:   Pb(OH)+,  Pb(OH)2, Pb(OH) 3−  có hằng số bền tổng cộng tương ứng là:  β1,1 =10 ,  β1,2 =10 , β1,3 =10              Ở  pH = 9, lượng chì tan trong nước đã   mức để  nước đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt   chưa? Biết tiêu chuẩn nước sinh hoạt chỉ cho phép lượng chì nhỏ hơn 10  µg/lít 6,9 10,8 13,3 Câu 6 (4,0 điểm) 1. Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) để giải thích dạng hình học, từ tính của các phức chất   sau: [Ni(CN)4]2­ , [NiCl4]2­ 2. Đơn chất X tác dụng mãnh liệt với dung dịch kiềm, nhưng chỉ tác dụng với nước   nhiệt  độ cao (khoảng 800oC). X bền trong các axit, ngay cả nước cường thủy, chỉ tan trong hỗn hợp  hai axit HF và HNO3. Bột mịn X tác dụng được với hơi HF hay tác dụng được với Mg  ở  khoảng 800oC. X lại có thể được điều chế  bằng cách dùng Mg tác dụng với oxit của nó khi tchỏyhnhp.HóychobitXlnchtno?Vitphngtrỡnhhúahccacỏcphn ngxyra 3.Chosphnng: FeSO4 Fe2(SO4)3 đặ c FeCl (dd) KCN đặ c, dư A (dd) AgNO3 KMnO4, H+ B kết tủa trắng C kết tủa xanh đậm D kÕt tđa tr¾ng E (dd) FeCl G kÕt tđa xanh      Viết phương trình ion thu gọn của các phản ứng xảy ra theo sơ đồ trên SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH HƯỚNG DẪN CHẤM      KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI  HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM HỌC 2022­ 2023 Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022 Mơn thi: HĨA HỌC BÀI THI THỨ NHẤT Đap an nay g ́ ́ ̀ ồm có 05 trang Câu Nơi dung ̣ Câu 1 1. (1,0 điểm) (3,0  BCl3: dạng AL3E0, phân tử có dạng tam giác đều điểm) NF3: dạng AL3E1, phân tử có dạng hình chóp đáy tam giác đều.  NO2+: dạng AL2E0, ion có dạng đường thẳng.       XeF4: dạng AL4E2, phân tử có dạng vng phẳng 2. (0,75 điểm) Điêm ̉ 0,25 0,25 0,25 0,25 Cl2  +  h   ε = hν = h λ =   2Cl c λ h.c =  =  243.10 6, 022.10 23 = 4, 035.10 6,626.10 ­34  . 3.108 −19 −19 (J)  = 4,926.10 −7  m = 492,6 nm ε 4, 035.10 3. (1,25 điểm) Ta có: I = ­E1 = ­EH.Z2 = 2,178.10­18.Z2 J            I = 2,178.10­18.10­3.6,022.1023.Z2 kJ/mol = 1311,6.Z2 kJ/mol  IH = 1311,6.12 kJ/mol I  = 1311,6.7  = 64268,4 kJ/mol       N6+       IO7+  = 1311,6.8  = 83942,4 kJ/mol Câu 2 1. (1,0 điểm) (3,0  Xét phản ứng: C3H6O3 (l) + 3O2 (k)  → 3CO2 (k) + 3H2O (l) điểm) a) Để đốt cháy hoàn toàn axit lactic: n O2 =  P.V    3n C3H6O3 =    R.T 90 0,082.295.3  P     = 1,613 (atm) 0,5.90 Vậy để phản ứng diễn ra hoàn toàn, áp suất P tối thiểu phải bằng 1,613 atm b) 1 gam axit C3H6O3 bị đốt cháy toả ra một nhiệt lượng = 8,36.1,8 = 15,048   (kJ) ∆ rU = ­15,048.90 = ­1354,32 (kJ) 2. (2,0 điểm) a) C3H8 (k) + 5O2 (k)   3CO2 (k) + 4H2O (l)  0 ­1 rH  = ­2220 kJ;  rS  = ­374,74 J.K 0 r U  =  r H  ­ p V =  r H  ­  n khí RT 0,5 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 U0 = ­2220.10 3 ­ (­3.8,314.298) = ­2212567 J                     0,25 0 0,25 rG  =   rH  – T rS  = ­2220.10  ­ (298).(­374,74) = ­2108327 J            r       Vì H, U, S, G là các hàm trạng thái của hệ  nên dù tiến hành theo cách  thuận nghịch hay bất thuận nghịch mà trạng thái đầu và trạng thái cuối của   hai cách giống nhau thì các đại lượng    H,   U,   S,   G cũng vẫn bằng  b) * Q trình bất thuận nghịch: ­ Nhiệt trao đổi của hệ: Q =  rH0  = ­2220 kJ ­ Cơng thể tích: Wtt = ­p V = ­  nkhí.RT = 3.8,314.298= 7432,72 J  ­ Cơng phi thể tích = 0 * Q trình thuận nghịch: ­ Nhiệt trao đổi của hệ: Q = T rS0 = 298.(­374,74) = ­111672,52 J ­ Cơng thể tích: Wtt = ­ nkhí .RT = 7432,72 J  ­ Cơng phi thể tích cực đại: W' =  rG0 = ­2108327 J Câu 3 1. (1,0 điểm) 0,25 0,125 0,25 0,125 0,125 0,125 0,25  (3,0  điểm) MnO −4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2O Mn 2+ + 2H 2O MnO + 4H + + 2e MnO + 2H 2O   MnO 24− K = K1.K K −1 E = E MnO o K 3−1 = 10−2.2,26 / 0,059 o /0,059 K = 10E              −1 0,25  = 5.1,51 − 2.1, 23 − 2.2, 26 = 0,57 V o − K −21 = 10−2.1,23/ 0,059 MnO 24− + 4H + + 2e   MnO −4 + e     K1 = 105.1,51/ 0,059 / MnO 42−           MnO −4 + 8H + + 5e     Mn 2+ + 2H 2O         4H 2O Mn 2+ + 4H 2O K1 = 105.1,51/ 0,059 MnO + 4H + + 2e K −21 = 10−2.1,23/ 0,059 4H + + 4OH − MnO −4 + 2H 2O + 3e 0,25 K 4W = 10−4.14 MnO + 4OH − K = 103E o / 0,059 K = K1.K 2−1.K 4W E o2 = E oMnO − , H O / MnO = 5.1,51 − 2.1, 23 − 4.14.0,059 = 0,595 V 0,25 0,25 2. (2,0 điểm) a)  Pin 1: Tại anot:  H2   2H+ + 2e Tại catot:  Hg2Cl2 + 2e   2Hg + 2Cl­  Tổng cộng:       H2 + Hg2Cl2   2Hg + 2Cl­ + 2H+ Pin 2: Tại anot:  H2 + 2OH­  2H2O + 2e Tại catot:  Hg2Cl2 + 2e   2Hg + 2Cl­  Tổng cộng:   H2 + Hg2Cl2 + 2OH­  2Hg + 2Cl­ + 2H2O                           b) 0,059 [ H + ]2 [Cl − ]2 0,059 [ H + ]2 [Cl − ]2 o o o E1 = E1 − lg = EHg Cl / Hg − E2 H / H − lg pH pH + 2 2 0,059 10 E2 = 0, 2682 − 0,059lg K w − lg −6 = 0, 2682 − 0,059lg K w  (V) 10 c) Suất điện động của pin kép: �K w � � −3 �           10 o E = E − 0,059lg � −3 �= E o − 0,059.lg106.K w 10 � 0, 4726 = −0,059.6 − 0,059lg K w −14,01 0,25 2 −6 � K w = 10 0,25 −3 10 10 = 0,6222 (V) 0,059 [Cl − ]2 0,059 [Cl − ]2 o o o E2 = E2 − lg = EHg Cl / Hg − EH O / H − lg pH [OH − ]2 pH [OH − ]2 E1 = 0, 2682 − 0,059lg 0,25 2 −3 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu 4  1. (1,25 điểm) (3,0  a) Theo định luật tác dụng khối lượng: v = k[I−]a[ IO3­ ]b[H+]c  điểm) Như vậy, vận tốc phản ứng trong các thí nghiệm 1, 2, 3, 4 tương ứng: − − v1 = k(0,010)a(0,10)b(0,010)c = 6,1.10­4 (mol.L 1.s 1) − − v2 = k(0,040)a(0,10)b(0,010)c = 2,4.10­3 (mol.L 1.s 1) − − v3 = k(0,010)a(0,30)b(0,010)c = 5,5.10­3 (mol.L 1.s 1) − − v4 = k(0,010)a(0,10)b(0,020)c = 2,3.10­3 (mol.L 1.s 1) v v v a b c Ta có:  = a = 1;  =  b = 2;  4 = c = 2 v1 v1 v1   − 0,25 0,25  Định luật tốc độ: v = k[I ]1[ IO3­ ]2[H+]2  − 0,25 − − b) v1 = k1[I ]1[ IO3­ ]2[H+]2  = k(0,010)(0,10)2(0,010)2 = 6,1.10­4 (mol.L 1.s 1) 6,1.10−4 − −  k1 =  −2 −2 −4  = 6,1.104 (mol 4.L4.s 1) 10 10 10 Tính tương tự ta có:  − − − − − − k2 = 6,0.104 (mol 4.L4.s 1); k3 = 6,1.104 (mol 4.L4.s 1); k4 = 5,8.104 (mol 4.L4.s 1) −4 −1 4  4  k  = (6,1 + 6,0 + 6,1 + 5,8).10 /4 = 6,0.10 (mol L s ) 0,25 0,25 2. (0,75 điểm) Ea Ea k2 = A.  e − RT ; k1 = A.  e − RT ⇒ ln k2 Ea1 − Ea 10.1000 =  =   = 4,04                                                         k1 RT 298.8,314 0,25 k2 0,25 = e4,04 = 56,8           k1      Như vậy,  ở 298 K, tốc độ  phản ứng tăng lên 56,8 lần, khi chất xúc tác   − làm giảm bớt năng lượng hoạt hoá 10 kJ.mol 0,25 3. (1,0 điểm) ⇒  A  (k + k’)t  = ln K= [B]eq [A]eq = [B]eq [B]eq − [B] k k'  B 0,25                [B]eq [A]0 − [B]eq   [B]eq = [A]0 K 1 + K Tại thời điểm một nửa lượng chất A đã tham gia phản ứng: [A] [A] K [A] [B]eq − [B] = [B]eq   −    =    −                      1 + K 2[A]0 K  −  [A]0   −  [A]0 K [A]0 (K − 1)  =                   =  2(1 + K) 2(1 + K) 2,303 2K 2,303 2K lg lg  k + k’  =   t1/2 =  t1/2 K  −  1 k1 + k K  −  1 0,125 0,125                     0,25 k , nên: k' 2,303 2k 2,303 2 . 300 t1/2  =  lg  =  lg  = 2,75.10­3 (s) k + k' k ­  k' 300 + 100 300 ­ 100 0,25 Vậy sau 2,75.10­3 giây thì một nửa lượng chất A đã chuyển thành chất B ([A]0 là lượng chất A ban đầu; [B] là lượng chất B tại thời điểm t; [B] eq là  lượng chất B tại thời điểm cân bằng) Câu 5 1.  (0,75 điểm) 0,25 (4,0  [ZnC 2O ] = β1[Zn 2+ ][C2O 2­4 ] = β1.K s  = 104,68 10­8,8  = 10­4,12  M điểm) 0,25  [Zn 2+ ] + [ZnC 2O ] + [Zn(C 2O ) 22− ] >> 10­6 M Vì  K  =   Vậy khơng thể kết tủa hồn tồn ZnC2O4 từ dung dịch ZnCl2 bằng Na2C2O4 0,25 2. (1,75 điểm)   Ca2+  +   C2O2­   CaC2O4   C O2­  +  H2O  HC2O­4  + H2O   (1)   HC2O­4  +  OH­   (2)   H2C2O4   +  OH–                      (3) 0,25 S = [Ca 2+ ] = [C 2O 42­ ] + [HC 2O ­4 ] + [H 2C 2O ] + 0,25 ­4 [H ] = 10  M [H + ][C2O 2­4 ] [HC2O­4 ] =  = 1,85[C 2O 42­ ] K a2 0,25 [H + ].1,85[C 2O 42­ ] [H C2 O ] =   = 3,30.10­3[C2O 2­4 ] K a1 [Ca 2+ ] = [C2O 2­4 ] + 1,85[C 2O 2­4 ] + 3,30.10 ­3[C 2O 42­ ] = 2,85[C O 2­4 ] [Ca 2+ ]2 2+ 2­ [Ca ][C 2O ] =   = 1,7.10­9 2,85 2+  S = [Ca ] = 6,96.10­5  M 3. (1,5 điểm) Gọi độ tan của chì là S, ta có:  S = [Pb2+] + [Pb(OH)+] + [Pb(OH)2] + [Pb(OH)3­] S=                     0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 T.β1,1 T + + T.β1,2 + T.β1,3 [OH ­ ] ­ ­ [OH ] [OH ] β � � S = T � ­ + 1,1 ­ + β1,2 + β1,3 [OH ­ ] � [OH ] [OH ] � � Ở pH = 9: [OH­]= 10­5 M: � 106,9 −20 � S = 10 � −5 + ­5 + 1010,8 + 1013,3.10−5 � 10 �(10 ) � S = 10 −20 ( 1010 + 1011,9 + 1010,8 + 108,3 ) = 8,68.10­9M  0,25 0,25 S = 207.106.8,68.10­9 = 1,8 µg/lít 0,25 Vậy S