SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐỀ GIỚI THIỆU KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2013 MÔN HOÁ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài 180 phút Câu 1 (Phản ứn[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐỀ GIỚI THIỆU KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2013 MƠN: HỐ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút Câu (Phản ứng hạt nhân, HTTH) 134 Cs 137Cs sản phẩm phân hạch nhiên liệu urani lò phản ứng hạt nhân Cả hai đồng vị phân rã β- với thời gian bán hủy t1/2(134Cs) = 2,062 năm t1/2(137Cs) = 30,17 năm a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn phân rã phóng xạ 134Cs lượng (ra eV) giải phóng phân rã 134Cs dựa vào số liệu a vào số liệu o số liệu liệu u i ây Đồng vị 134 55 Cs Ba 134 56 137 Cs, tính Nguyên tử khối (u) 133,906700 133,904490 b) Trong mẫu nước thu sau cố nhà máy điện hạt nhân người ta phát hai đồng vị nói Cs với hoạt độ phóng xạ tổng cộng 1,92 mCi Khối lượng 137Cs có mẫu nước 14,8 = µg - Sau năm hoạt độ phóng xạ tổng cộng đồng vị mẫu nước cho cịn 80,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng 134Cs 137Cs thời điểm Giả thiết thiết bi đo đo hoạt độ phóng xạ β- lớn 0,1 Bq Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq; vận tốc ánh sáng c = 2,997925.108ms-1; 1eV = 1,60219.10-19J; số Avogađro NA= 6,02.1023; năm = 365 ngày Câu 2: (Cân dung dịch) Dung dịch A chứa NH3 0,2M; Na2C2O4 0,1M; Na2SO4 0,08M a Tính pH dung dịch A b Thêm dần CaCl2 vào dung dịch A vào 10ml dung dịch A đến C = 0,18M Tính [C2O42-], [SO42-], [Ca2+]? (Coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể) Cho pKa: NH4+ (9,24); HSO4- (2,00); H2C2O4 (1,25; 4,27) pKs: CaSO4 (4,26); CaC2O4 (8,75); * ( CaOH ) = 10-12,6 Câu 3: (Nhiệt động học) Ở nhiệt độ cao 100oc SO2Cl2 chuyển sang thể phân hủy theo PT: SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2 (k) Người ta cho SO2Cl2 vào số liệu o m t bình r ng (khơng có khơng khí) nút kín vào số liệu theo dõi biến thiên áp suất n thiên áp suất t bình theo thời gian nhiệt độ 375 K:i gian nhiệt độ 375 K: nhiệu t 375 K: Thời gian (s) 2500 5000 7500 10000 P(áp suất tổng cộng, atm) 1,000 1,053 1,105 1,152 1,197 a) Tìm bậc phản ứng tính số tốc độ biểu diễn tốc độ phản ứng qua áp suất riêng phần SO2Cl2 b) Nếu thực hiên thí nghiệm 385 K sau 1h áp suất tổng cộng 1,55 atm Tính lượng hoạt động hóa phản ứng Câu 4(Liên kết hóa học, hình học phân tử) 1) Dựa vào mơ hình VSEPR cho biết dạng hình học phân tử ion sau đồng thời cho biết kiểu lai hoá AO hoá trị nguyên tử trung tâm a)NH4+ b) COCl2 c) [Fe(CN)6]4d) BrF5 2) Có tồn phân tử NF5 AsF5 khơng ? Tại sao? Câu 5: (Halogen, cân pha khí) Cho dãy lượng liên kết Halogen sau: F2 Cl2 Br2 I2 -1 Elk(kJ.mol ) 155,0 240,0 190,0 149,0 Hãy giải thích lượng liên kết F2 không tuân theo quy luật halogen khác? Ở 12270C atm, 4,5% phân tử F2 phân ly thành nguyên tử a) Tính Kp, G0 S0 phản ứng sau: F2(k) 2F(k) Biết EF - F = 155,0 kJ/mol b) Ở nhiệt độ độ phân ly 1%, áp suất hệ 1atm Câu 6: (Oxi lưu huỳnh) Cân phản ứng sau theo phương pháp ion – electron: a) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 KNO3 + … b) H2SO4đ + HI c) P + H2SO4đ SO2 + … d) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 e) KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 CO2 +…… Muối X kim loại kiềm thổ, chất rắn màu trắng, không tan H 2O dung dịch axit, kết tinh dạng khơng có nước Trong thực tế sử dụng để uống bơm vào ruột bệnh nhân, để làm tăng độ tương phản phim X quang việc chẩn đốn hệ tiêu hóa X gì? Viết PTPU xảy cho X tác dụng nhiều lần với dung dịch Xôđa đậm đặc, tách lấy kết tủa thu cho phản ứng với dung dịch HCl dư dung dịch A Dung dịch A có ion kim loại kiềm thổ khơng? Nếu có trình bày cách tìm ion kim loại dung dịch A? Câu 7: (Phản ứng oxi hóa – khử, điện phân) Tính sức điện động pin: Pt, H2 (1atm) ∣ HCl 0,02M, CH3COONa (0,04M) ∣ AgCl, Ag Cho: E 0AgCl / Ag 0,222V; K CH COOH 1,8.10 Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 NaCl H2O bắt đầu bị điện phân điện cực dừng lại Ở anốt thu 0,448 lít khí (ở đktc) Dung dịch sau điện phân hịa tan tối đa 0,68 gam Al2O3 a Tính khối lượng m b Tính khối lượng catốt tăng lên q trình điện phân Câu 8: (Bài tập tổng hợp) Cho 1,92 gam Cu vào 100ml dung dịch chứa đồng thời KNO 0,16M H2SO4 0,4M thấy sinh chất khí có tỷ khối so với H2 15 thu dung dịch A Các phản ứng xảy hồn tồn a) Viết phương trình ion thu gọn phản ứng xảy tính thể tích khí sinh (ở đktc) b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần dùng để kết tủa toàn Cu 2+ dung dịch A Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) Hai nguyên tố A , B cấu electron có electron cuối ứng với số lượng tử sau : A ( n = ; l = ; m = -1 ; s = - ½ ) B (n=3 ; l=1 ; m=0 ; s=-½) a Viết cấu hình electron xác định vị trí A B bảng tuần hồn b Viết công thức cấu tạo hidrua A, B.So sánh tính axit hiđrua đó, giải thích? Cho nguyên tố X Y X thuộc chu kì 2, Y thuộc chu kì Trong bảng có ghi lượng ion hóa liên tiếp In (n= 1,….,6) chúng (theo kJ.mol-1) I1 I2 I3 I4 I5 I6 X 1086 2352 4619 6221 37820 47260 Y 590 1146 4944 6485 8142 10519 1- Xác định X Y? 2- Tính xạ phải dùng để tách electron thứ khỏi nguyên tử Y? 3- Tính lượng ion X+ nguyên tử X? SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2013 MƠN: HỐ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1: (phản ứng hạt nhân) a) 55134Cs → 56134Ba + e (1) 137 137 Cs → 56 Ba + e (2) 55 Năng lượng phân rã phóng xạ 55134Cs: ∆E = ∆m.c2 = (133,906700 - 133,904490) (10-3/6,02.1023)( 2,997925.108)2(J) = 3,28.10-13 J = 3,28.10-13/1,60219.10-19 = 2,05.106 eV b) Gọi A1 hoạt độ phóng xạ, t1/21 thời gian bán hủy 55134Cs Gọi A2 hoạt độ phóng xạ, t1/22 thời gian bán hủy 55137Cs 0, 693 14,8.10 x6,02.10 23 137 1, 28.mCi A02 = 137 Cs N( Cs) 30,17x365x24x3600 137x3, 7.1010 A01 = Atổng - A02 = 1,92 mCi – 1,28 mCi = 0,64 mCi Sau thời gian t: t t t1 t2 Atổng = A1 + A2 = A 1/ + A02 1/ 2 2 Vì: A2 ≤ Atổng = 0,08 mCi t t2 1 → A2/ A = 1/ ≤ 0,08/1,28 = 2 2 (1) → t/ t1/22 ≥ → t ≥ 4t1/22 = 120,68 năm = 58,53 t1/21 (2) (3) Sau 58,53 t1/21, hoạt độ phóng xạ 55134Cs còn: 1 A1 = A01 2 58,53 58,53 1 = 640 = 1,54.10-15 µCi 2 = 1,54.10-15x3,7.104 Bq = 5,7.10-11 Bq > Kb1 >> Kb2, Kb’ nên cân (1) chủ yếu, định pH dung dịch A NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76 (1) C 0,2 [] 0,2-x x x x = 10-4,76 x = 1,856.10-3 pH = 11,27 (0, x) b Dung dịch A: NH3 (0,2M), C2O42- (0,1M), SO42- (0,08M) Xét điều kiện hình thành kết tủa: K s (CaSO4 ) Muốn có CaSO4: CCa 2 C = 6,87.10-4 2 SO Muốn có CaC2O4: CCa 2 K s (CaC2O4 ) = 10-7,75 CC O2 Vậy CaC2O4 xuất trước Các phản ứng xảy ra: Ca2+ + C2O42- CaC2O4 0,18 0,1 Còn 0,08 Ca2+ + SO42- CaSO4 0,08 0,08 Còn TPGH: CaC2O4, CaSO4, NH3 (0,2M) NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76 (1’) CaSO4 Ca2+ + SO42Ks1 = 10-4,26 (2’) CaC2O4 Ca2+ + C2O42Ks2 = 10-8,75 (3’) So sánh Ks1 >> Ks2 cân (1’) (2’) chủ yếu Cân (1’) xét phần a: pH = 11,27 Xét cân (2’): CaSO4 Ca2+ + SO42Ks1 = 10-4,26 (2’) S S Các trình phụ: * ( CaOH ) = 10-12,6 (4’) Ca2+ + H2O CaOH+ + H+ SO42- + H2O HSO4- + OHKb’ = 10-12 (5’) Do môi trưêng bazơ (pH = 11,27) nên bỏ qua cân nhận proton SO42- (cân (5’)) Vậy S = [SO42-] S = [Ca2+] + [CaOH+] = [Ca2+].(1+ * [H+]-1) S 2 [Ca ] * [H ] Vậy Ks1 = [Ca2+].[SO42-]= S2 * [H ] Thay [H+] = 10-11,27, * , Ks1 ta tính S = 7,6.10-3 Kết quả: [SO42-] = S = 7,6.10-3 [Ca2+] = 7,25.10-3 Ks2 [C2O42-] = = 2,45.10-7 [Ca 2 ] Câu 3: (Nhiệt động học) Pi = xiP → PiV = niRT → Pi = CiRT dCi dPi k n Pi n = k ' P n → Ci = Pi/RT v dt RT dt k Ci n i RT Như định luật tốc độ biểu diễn qua áp suất riêng phần chất khí hỗn hợp dPi RT k n 1 n Pi RT k Pi n k ''.Pi n với k’’ = k (RT)1-n Ngoài ra: dt n RT Khi n =1 (phản ứng bậc 1) k = k’’ PSO2Cl2 = – x ; PSO2 = x ; PCl2= x Ptổng = - x + x + x = + x→ x = Ptổng - Bảng 2ng Thời gian (s) P(áp suất tổng cộng, atm) x = Ptổng - PSO2Cl2 = – x ln PSO2Cl2 1,000 2500 (t1) 1,053 5000 (t2) 1,105 7500 (t3) 1,152 10000 (t4) 1,197 0,053 0,947 -0,05446 (lnP1) 0,105 0,895 -0,11093 (lnP2) 0,152 0.848 -0,16487 (lnP3) 0,197 0,803 -0,2194 (lnP4) Dựa váo bảng dễ thấy t2 ln P2 t4 ln P4 2 4 k ' Pi n t1 ln P1 t1 ln P1 lnP phụ thuộc tuyến tính vào t Mặt khác giá trị đại số lnP giảm dần LnP giảm tuyến tính theo thời gian chứng tỏ phản ứng bậc PI = PoIe-kt → lnP = lnPo – kt lnP1 = lnPo – kt1 lnP2 = lnPo – kt2 P k ln = 2,2.10-5 s-1 t2 t1 P2 Chú ý: Có thể tính k đồ thị Dựa vào số liệu tính k với cặp số liệu khác tính trị trung bình c) PSO2Cl2 = – x = 2- Ptổng = – 1,55 atm = 0,45 atm 1, 00 ln 2,2.10-4 s-1 kT2 = 3600 0, 45 Câu 4: (Liên kết hóa học, hình học phân tử) 1) a) NH4+ có cơng thức VSEPR AX4 có cấu trúc tứ diện (1 đ), N lai hoá sp3 (0,5 đ) b) COCl2 có cơng thức VSEPR AX2 có cấu trúc tam giác (1đ), C lai hoá sp2 (0,5đ) c) [Fe(CN)6]4- có cơng thức VSEPR AX6 có cấu trúc bát diện (1đ) Fe lai hoá sp3d2 (0,5 đ) d) BrF5 có cơng thức VSEPR AX5E1 có cấu trúc hình chóp vng ((1đ) Br lai hố sp3d2 (0,5 đ) 2) Khơng tồn phân tử NF5 (1đ) : cấu hình electron ngồi N : 2s 2p3 khơng có phân lớp d trống chênh lệch lượng lớp thứ lớn nên khó có kích thích electron từ lớp để có electron độc thân để tạo liên kết (1đ) + As (Z=33) 4s2 4p3 4d0 (1 đ) Ở điều kiện thích hợp xảy chuyển electron từ phân lớp 4p 4d trống nên có eletron độc thân ,tồn tai phân tử AsF5 Câu 5: (Halogen, cân pha khí) Theo trị số lượng liên kết phân tử X2 thấy có khác biệt F2 với Cl2, Br2, I2 F2 có liên kết đơn hai ngun tử, cịn Cl2, Br2, I2 ngồi liên kết xích ma tạo thành giống phân tử F2 cịn có phần liên kết pi xen phủ phần AO-p với AO-d, lượng liên kết Cl2, Br2 cao F2 Còn từ Cl2 đến I2 lượng liên kết giảm dần độ dài liên kết dH-X lớn dần nên lượng cần thiết để phá vỡ liên kết giảm dần 2.a EF- F = 155 kJ/mol > => lượng thu vào để phá vỡ liên kết F-F n F2(k) 2F(k) H0 = 155,0 kJ/mol [ ] 1- 2 + ( độ phân li) 1 2 Phần mol 1 1 2 Kp = P0 Thay =0,045; P0=1 => Kp = 8,12.10-3 1 1 △G = – RTlnKp = - 8,314.1500.ln(8,12.10-3)= 60,034 kJ Ở điều kiện chuẩn 1500K => phản ứng xảy theo chiều nghịch △S01500K= (△H0 - △G0 )/T= (155000-60034)/1500=63,311 J/K>0 2 K2 H 1 ( ) ; Kp2 = P0 Thay =0,01; P0=1 => Kp2 = 4.10-4 b ln = R T T K1 1 1 -3 Kp1 = 8,12.10 T2= 1207,51K hay 934,510C Câu 6: (Oxi Lưu huỳnh) Cân phản ứng X BaSO4 BaSO4 + Na2CO3đ BaCO3 ↓+ Na2SO4 BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2↑ + H2O Nhận biết ion Ba2+ dung dịch CaSO4 bão hịa Câu 7: (Phản ứng oxi hóa – khử, điện phân) 1.Ta có : (-) H2 - 2e = 2H+ (+) AgCl + 1e = Ag + Cl2AgCl + H2 → 2Ag + 2Cl- + 2H+ CH3COO- + H+ = CH3COOH C 0,04 0,02 [] 0,02 0,02 CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+ C 0,02 0,02 [] 0,02 - x 0,02 + x x x 0,02 x 1,8.10 0,02 x x Cu 2Cl - -> Cl2 + 2e Cu2+ + 2Cl đp Cu + Cl2 CuSO4 + 2NaCl đp Cu +Cl2 + Na2SO4 (1) Sau điện phân thu dung dịch B, hoà tan Al2O3 dd B có axit kiềm: (TH1): nNaCl < 2n CuSO Sau (1)CuSO4 dư 2CuSO4 + 2H2O đp 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2) Khi nước bắt đầu điện phân hai điện cực Cu2+ hết Al2O3 + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2O (3) Theo (2, 3) n O2 = n CuSO = 3n Al O = 0,68 102 = 0,02mol n CuSO = 0,01 Theo PT (1) n Cl = n CuSO = 0,02 - 0,01 n NaCl = n Cl = 0,02 = 0,01 n CuSO đầu = 0,03 m = 160.0,03 + 58,5.0,02 = 5,97(gam) mcatốt tăng = mCu = 1,92 (g) (TH2): nNaCl > 2n CuSO Sau (1) NaCl dư: đp ngăn 2NaCl + 2H2O H2 + Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 Hoặc viết Pt tạo Na[Al(OH)4] Theo phương trình (4, 5): nNaCl = 2n Al n CuSO đầu = 2O3 =2 0,02 Cl2 + + H2O 2NaOH (4) (5) 0,68 0,04 = 102 n NaCl đầu = 0,08 m = mCuSO4 + mNaCl = 2,627 (g) mCu bám catốt = 64 0,02 (g) Câu 8: a VNO= 0,3584 l b VNaOH= 128 ml Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử) 1.a Nguyên tố A: n = ; lớp ; l = : phân lớp p ; m= -1 obitan px ; s = -1/2 electron cuối px Vậy A có cấu hình electron 1s2 2s2 2p43s2 3p4; ngun tố A có số thứ tự 16 chu kì 3; nhóm VIA A Lưu huỳnh Tương tự Nguyên tố B có thứ tự 17, chu kì 3, nhóm VIIA, B clo b hidrua H2S HCl Tính axit HCl > H2S , χCl > χS I5 (X) I3(Y) tăng nhiều đột ngột X thuộc nhóm IV A , Y thuộc nhóm IIA X C; Y Ca hc 6, 6256.10 34 J.s.3, 0.108 ms 6, 0223.10 23 mol max = 2,03.10-7 m 1 E 590.10 J.mol EC = -(I1 + I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -99358 kJ E C+ = - (I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -98272 kJ ... VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH ĐÁP ÁN KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUN HẢI BẮC BỘ NĂM 2013 MƠN: HỐ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1: (phản ứng hạt nhân)... phóng xạ 55134Cs: ∆E = ∆m.c2 = (133,906700 - 133,904490) (10- 3/6,02 .102 3)( 2,997925 .108 )2(J) = 3,28 .10- 13 J = 3,28 .10- 13/1,60219 .10- 19 = 2,05 .106 eV b) Gọi A1 hoạt độ phóng xạ, t1/21 thời gian bán... * [H ] Thay [H+] = 10- 11,27, * , Ks1 ta tính S = 7,6 .10- 3 Kết quả: [SO42-] = S = 7,6 .10- 3 [Ca2+] = 7,25 .10- 3 Ks2 [C2O42-] = = 2,45 .10- 7 [Ca 2 ] Câu 3: (Nhiệt động học) Pi = xiP → PiV = niRT