Đang tải... (xem toàn văn)
10 De thi HSG thanh pho 2005 Dap an 1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO THÀNH PHỐ ðÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2004 2005 MÔN HÓA HỌC LỚP 10 Thời gian 150 phút (không kể thời gian[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO THÀNH PHỐ ðÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2004 - 2005 MƠN: HĨA HỌC LỚP 10 Thời gian: 150 phút (khơng kể thời gian giao đề) Câu I (4 điểm) Hãy giải thích phân tử Cl2O có góc liên kết (111o) nhỏ ñộ dài liên kết Cl-O (1,71Å) lớn so với phân tử ClO2 (118o 1,49Å)? So sánh giải thích độ mạnh: (a) tính axit, tính oxi hóa chất HClO, HClO2, HClO3 HClO4 (b) tính axit, tính khử chất HF, HCl, HBr, HI Giải thích biến đổi khối lượng riêng nước theo nhiệt ñộ: Nhiệt ñộ (oC) 10 15 20 D (g/ml) 0,999866 1,000000 0,999727 0,999127 0,998230 ðÁP ÁN ðIỂM Công thức electron công thức cấu tạo hai phân tử: O O Cl Cl Cl Cl Cl Cl O 1,00 (0,50 × 2) O O O Góc liên kết Cl2O nhỏ ClO2 nguyên tử trung tâm (O) Cl2O có hai cặp electron tự tạo lực đẩy ép góc liên kết nhiều so với nguyên tử trung tâm (Cl) ClO2 có electron tự Liên kết Cl-O phân tử ClO2 có đặc tính liên kết đơi cộng hưởng với electron ñộc thân Cl O ðặc tính liên kết đơi làm liên kết Cl-O ClO2 ngắn Cl2O (chỉ chứa liên kết đơn) ðộ mạnh tính axit: (a) HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4 Số nguyên tử oxi khơng hidroxyl tăng làm tăng độ phân cực liên kết O-H 2,00 (0,50 × 4) (b) HF < HCl < HBr < HI Bán kính nguyên tử tăng làm ñộ bền liên kết giảm, khả bị phân cực hóa liên kết H-X tăng ðộ mạnh tính oxi hóa - khử (a) Tính oxi hóa giảm: HClO > HClO2 > HClO3 > HClO4 Số nguyên tử oxi tăng làm tăng ñộ bền phân tử (ñộ bội liên kết tăng) nên độ mạnh tính oxi hóa giảm (b) Tính khử tăng: HF < HCl < HBr < HI Bán kính ngun tử tăng làm giảm độ bền phân tử, làm tăng tính khử Ở nước đá (0oC), phân tử liên kết với liên kết H hình thành cấu trúc tinh 1,00 thể phân tử rỗng (xem hình dưới), khối lượng riêng nhỏ Khi nhiệt độ tăng (4oC), (0,50 × 2) liên kết H bị phá vỡ phần khiến phân tử xích lại gần nên khối lượng riêng tăng Khi tiếp tục tăng nhiệt ñộ, khoảng cách phân tử tăng làm thể tích tăng lên nên khối lượng riêng giảm H O H O H HH H H O O H Câu II (4 ñiểm) Xác ñịnh nhiệt hình thành AlCl3 biết: Al2O3 (r) + 3COCl2 (k) → 3CO2 (k) + 2AlCl3 (r) ∆H1 = -232,24 kJ CO (k) + Cl2 (k) → COCl2 (k) ∆H2 = -112,40 kJ ∆H3 = -1668,20 kJ 2Al (r) + 1,5O2 (k) → Al2O3 (k) Nhiệt hình thành CO: ∆H4 = -110,40 kJ/mol Nhiệt hình thành CO2: ∆H5 = -393,13 kJ/mol o Tại 25 C phản ứng bậc sau có số tốc độ k = 1,8.10-5 s-1: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) Phản ứng xảy bình kín tích 20,0 L khơng đổi Ban đầu lượng N2O5 cho vừa đầy bình Tại thời ñiểm khảo sát, áp suất riêng N2O5 0,070 atm Giả thiết khí khí lí tưởng (a) Tính tốc độ (i) tiêu thụ N2O5; (ii) hình thành NO2; O2 (b) Tính số phân tử N2O5 bị phân tích sau 30 giây Phản ứng ñây ñạt ñến cân 109K với số cân Kp = 10: C (r) + CO2 (k) 2CO (k) (a) Tìm hàm lượng khí CO hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung hệ 1,5atm (b) ðể có hàm lượng CO 50% thể tích áp suất chung bao nhiêu? ðÁP ÁN Nhiệt hình thành AlCl3 nhiệt trình: Al + 1,5Cl2 → AlCl3 ðể có q trình ta xếp phương trình sau: Al2O3 (r) + 3COCl2(k) → 3CO2 (k) + 2AlCl3 (k) ∆H1 3CO (k) + 3Cl2 (k) → 3COCl2 (k) 3∆H2 2Al (r) + 1,5O2 (k) → Al2O3 (r) ∆H3 3C (k) + 1,5O2 (k) → 3CO (k) 3∆H4 3CO2 (k) → 3C (r) + 3O2 (k) 3(-∆H5) Sau tổ hợp có kết là: 2Al (r) + 3Cl2 (k) → 2AlCl3 (r) ∆Hx ∆Hx = ∆H1 + 3∆H2 + ∆H3+ 3∆H4+ 3(-∆H5 ) = (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ Vậy, nhiệt hình thành mol AlCl3 = -1389,45 / = - 694,725 kJ/mol ðIỂM 1,50 (1,00+0,50) 2 (a) pi V = ni RT nN O P 0,07 ⇒ C N 2O = = i = = 2,8646.10 −3 (mol.l -1) V RT 0,082 × 298 -1 -1 −5 −3 −8 ⇒ v = k.C N 2O5 = 1,8.10 × 2,8646.10 = 5,16.10 mol.l s 1,00 (0,25 × 4) Từ phương trình: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) dC O dC N 2O5 dC NO ⇒ v=− × =+ × =+ dt dt dt nên vtiêu thụ (N2O5) = −2v = −2 × 5,16.10-8 = −10,32.10-8mol.l-1.s-1 vhình thành (NO2) = 4v = × 5,16.10-8 = 20,64.10-8 mol.l-1.s-1 vhình thành (O2) = v = 5,16.10-8 mol.l-1.s-1 (b) Số phân tử N2O5 ñã bị phân hủy = vtiêu thụ (N2O5) × Vbình × t × No(số avogadrro) = 10,32.10-8 × 20,0 × 30 × 6,023.1023 ≈ 3,7.1019 phân tử 0,50 ∑n + x (mol) (a) C + CO2 2CO [] (1 - x) 2x Ta có: K P = PCO PCO 2x 1 + x × 1,5 = 10 = 1− x 1+ x ⇒ x = 0,79 Vậy hỗn hợp cân chứa 2.0,79 = 1,58 mol CO (88,27%) – 0,79 = 0,21 mol CO2 (11,73%) (b) Từ K P = 1,00 (0,50 × 2) (0,5) × P = 10 ⇒ P = 20 atm 0,5 Câu III (4 điểm) Viết phương trình phản ứng tương ứng với trình tự biến đổi số oxi hóa lưu huỳnh sau đây: −2 +4 +6 +4 −2 (1) ( 2) ( 3) ( 4) (5) (6) S → S → S → S → S → S → S Trình bày phương pháp nhận biết ion halogenua dung dịch hỗn hợp sau ñây: (a) NaI NaCl, (b) NaI NaBr Viết phương trình phản ứng minh họa trình điều chế chất sau từ đơn chất halogen tương ứng: (a) HClO4, (b) I2O5, (c) Cl2O, (d) OF2 ðÁP ÁN Phương trình phản ứng: (1) H2S + 1/2O2 → S + H2O t (2) S + O2 → SO2 (3) SO2 + Cl2 + 2H2O → H2SO4 + 2HCl (4) Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O (5) SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O t (6) 2Na + S → Na2S (Học sinh sử dụng phản ứng khác cho q trình này) ðIỂM 1,50 (0,25 × 6) (a) Thêm từ từ AgNO3 vào mẫu thử, thấy xuất kết tủa vàng trước kết tủa trắng sau, nhận ñược hai ion I- Cl- 1,00 (0,50 × 2) Ag+ + I- → AgI↓ (vàng) Ag+ + Cl- → AgCl↓ (trắng) (b) Thêm H2SO4 benzen vào mẫu thử Thêm giọt nước clo, lắc ñều Thấy xuất màu tím lớp benzen, sau ñó màu nước clo dư nhận I- Thêm tiếp nước clo, xuất lớp vàng nâu lớp benzen nhận Br- Cl2 + 3I- → 2Cl- + I3I2 + 5Cl2 + 6H2O → 12H+ + 10Cl- + 2IO3Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2 t (a) 3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O t 4NaClO3 → NaCl + 3NaClO4 NaClO4 + H2SO4 → NaHSO4 + HClO4 (chưng cất) (b) 3I2 + 6OH- → 5I- + IO3- + 3H2O IO3- + H+ → HIO3 t 2HIO3 → I2O5 + H2O (c) 2Cl2 + HgO → Cl2O + HgCl2 (d) 2F2 + 2OH- → 2F- + OF2 + H2O 1,50 0,50 0,50 0,25 0,25 Câu IV (4 ñiểm) Cho 6,000 g mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 tạp chất trơ Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI môi trường axit (khử tất sắt thành Fe2+) tạo dung dịch A Pha lỗng dung dịch A đến thể tích 50 mL Lượng I2 có 10 mL dung dịch A phản ứng vừa ñủ với 5,500 mL dung dịch Na2S2O3 1,00M (sinh S4O62-) Lấy 25 mL mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe2+ dung dịch cịn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 mL dung dịch MnO4- 1,000M H2SO4 Viết phương trình phản ứng xảy (dạng phương trình ion thu gọn) Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 Fe2O3 mẫu ban đầu ðÁP ÁN Phương trình phản ứng: Fe3O4 + 2I- + 8H+ → 3Fe2+ + I2 + 4H2O (1) Fe2O3 + 2I- + 6H+ → 2Fe2+ + I2 + 3H2O (2) 222S2O3 + I2 → S4O6 + 2I (3) 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (4) Tính phần trăm: 1 (3) ⇒ n I (3) = n S O − = 0,0055 × = 0,00275mol 2 (4) ⇒ n Fe + ( 4) = 5n MnO − = × 0,0032 × = 0,016mol ðIỂM 2,00 (0,50× 4) ðặt số mol Fe3O4 Fe2O3 x y ta có: 3x + y = 0,016 × = 0,032 x = 0,0045 ⇒ x + y = 0,00275 × = 0,01375 y = 0,00925 2,00 0,0045 × 232 × 100% = 17,4% 6,000 0,00925 × 160 = × 100% = 24,7% 6,000 %m Fe 3O = %m Fe 2O Câu V (4 điểm) Thực tế khống pirit coi hỗn hợp FeS2 FeS Khi xử lí mẫu khống pirit brom dung dịch KOH dư người ta thu ñược kết tủa ñỏ nâu A dung dịch B Nung kết tủa B ñến khối lượng không ñổi thu ñược 0,2g chất rắn Thêm lượng dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch B thu 1,1087g kết tủa trắng khơng tan axit Viết phương trình phản ứng Xác định cơng thức tổng pirit Tính khối lượng brom theo lí thuyết cần để oxi hóa mẫu khống ðÁP ÁN Phương trình phản ứng: 2FeS2 + 15Br2 + 38OH- → 2Fe(OH)3 + 4SO42- + 30Br- + 16H2O 2FeS + 9Br2 + 22OH- → 2Fe(OH)3 + 2SO42- + 18Br- + 8H2O 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O Ba2+ + SO42- → BaSO4 ðIỂM (1) (2) (3) (4) 2,00 (0,50× 4) Công thức: 1,1087 0,2 = 4,75.10 −3 mol, n Fe = 2n Fe 2O3 = = 2,5.10 −3 mol 233 160 −3 −3 n Fe : n S = 2,5.10 : 4,75.10 = : 1,9 ⇒ công thức FeS1,9 n S = n BaSO = Gọi số mol FeS2 FeS x y ta có: x + y = 2,5.10 −3 x = 2,25.10 −3 ⇒ −3 −3 2 x + y = 4,75.10 y = 0,25.10 15 m Br2 = × 2,25.10 −3 + × 0,25.10 −3 × 160 = 2,88g 2 1,00 1,00 ... −2v = −2 × 5,16 .1 0- 8 = ? ?10, 32 .1 0- 8mol.l-1.s-1 vhình thành (NO2) = 4v = × 5,16 .1 0- 8 = 20,64 .1 0- 8 mol.l-1.s-1 vhình thành (O2) = v = 5,16 .1 0- 8 mol.l-1.s-1 (b) Số phân tử N2O5 ñã bị phân hủy = vtiêu... 2,8646 .10 = 5,16 .10 mol.l s 1,00 (0,25 × 4) Từ phương trình: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) dC O dC N 2O5 dC NO ⇒ v=− × =+ × =+ dt dt dt nên vtiêu thụ (N2O5) = −2v = −2 × 5,16 .1 0- 8 = ? ?10, 32 .1 0- 8mol.l-1.s-1... + 3O2 (k) 3 (-? ??H5) Sau tổ hợp có kết là: 2Al (r) + 3Cl2 (k) → 2AlCl3 (r) ∆Hx ∆Hx = ∆H1 + 3∆H2 + ∆H3+ 3∆H4+ 3 (-? ??H5 ) = (-2 32,24) + 3 (-1 12,40) + (-1 668,20) + 3 (- 110, 40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ