SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2007 2008 MÔN HÓA HỌC LỚP 1O Thời gian 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I[.]
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ NĂM HỌC 2007 - 2008 MƠN: HĨA HỌC LỚP 1O Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (4 điểm) X Y nguyên tố nhóm A, tạo hợp chất với hiđro có dạng RH (R kí hiệu nguyên tố X Y) Gọi A B hiđroxit ứng với hóa trị cao X Y Trong B, Y chiếm 35,323% khối lượng Trung hịa hồn toàn 50 gam dung dịch A 16,8% cần 150 mL dung dịch B 1M Xác định nguyên tố X Y B’ anion tương ứng phân tử B (a) Hãy cho biết (có cơng thức minh họa) dạng hình học B B’ (b) So sánh (có giải thích) độ dài liên kết Y-O phân tử B B’ Biết X có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối mật độ xếp tương đối định nghĩa tỉ lệ thể tích chiếm hình cầu tế bào sở thể tích tế bào sở Hãy tính mật độ xếp tương đối tinh thể X ĐÁP ÁN Hợp chất với hiđro có dạng RH nên Y thuộc nhóm IA VIIA Trường hợp : Nếu Y thuộc nhóm IA B có dạng YOH Ta có : (loại khơng có nghiệm thích hợp) Trường hợp : Y thuộc nhóm VIIA B có dạng HYO4 Ta có : , Y nguyên tố clo (Cl) ĐIỂM 0,25 0,50 B (HClO4) axit, nên A bazơ dạng XOH XOH + HClO4 XClO4 + H2O 0,75 (0,25+0,50) MX = 39 gam/mol, X nguyên tố kali (K) B HClO4, B’ ClO4(a) Dạng hình học : 1,00 (0,50+0,50) Axit pecloric Ion peclorat (dạng tứ diện) (dạng tứ diện đều) (b) Bậc liên kết lớn độ dài liên kết nhỏ, : Gọi a độ dài cạnh ô mạng sở R bán kính ngun tử, ta có 0,50 (0,25+0,25) Số ngun tử có mạng sở : Vậy 1,00 (0,50+0,50) Câu II (4 điểm) Cho biết số oxi hóa nguyên tử lưu huỳnh (S) phân tử axit thiosunfuric (H2S2O3) nguyên tử cacbon phân tử axit axetic (CH3COOH) Thêm lượng dư dung dịch KI (có pha hồ tinh bột) vào 5,00 mL dung dịch K 2Cr2O7 có nồng độ a M H2SO4, dung dịch thu có màu xanh Thêm tiếp dung dịch Na2S2O3 0,10 M vào màu xanh biến dùng 15,00 mL dung dịch Viết phương trình phản ứng tính a Biết sản phẩm oxi hóa S2O32- S4O62- Hịa tan hồn tồn 9,06 gam mẫu hợp kim Al-Mg (giả thiết tạp chất khác) dung dịch H2SO4 đặc, thu 12,22 L khí SO2 (đo 136,5oC; 1,1 atm) 0,64 gam chất rắn màu vàng Xác định phần trăm khối lượng kim loại mẫu hợp kim ĐÁP ÁN Số oxi hóa nguyên tử S C : ĐIỂM 1,00 (0,50+0,50) Phương trình phản ứng : 6KI + K2Cr2O7 + 7H2SO4 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O (1) 2Na2S2O3 + I2 2NaI + Na2S4O6 (2) 1,00 (0,50+0,50) Từ (1) (2) ta có : 0,50 Gọi x, y số mol kim loại Mg Al ; Chất rắn S, 1,00 Ta có : Câu III 0,50 (4 điểm) Nguyên tử nguyên tố X có tổng số hạt loại 60, số hạt mang điện hạt nhân số hạt không mang điện Nguyên tử nguyên tố Y có 11 electron p Nguyên tử nguyên tố Z có lớp electron electron độc thân (a) Dựa cấu hình electron, cho biết vị trí nguyên tố bảng hệ thống tuần hồn (b) So sánh (có giải thích) bán kính nguyên tử ion X, X2+ Y- Vẽ hình mơ tả cách tiến hành thí nghiệm điều chế HCl hóa chất dụng cụ đơn giản có sẵn phịng thí nghiệm cho an tồn Ghi rõ thích cần thiết Sục Cl2 vào dung dịch KOH loãng thu dung dịch A, hòa tan I vào dung dịch KOH loãng thu dung dịch B (tiến hành nhiệt độ phịng) a) Viết phương trình hóa học xảy cho nhận xét b) Nêu tượng viết phương trình hóa học xảy cho dung dịch hỗn hợp HCl FeCl2, dung dịch Br2, H2O2 vào dung dịch A (khơng có Cl2 dư) ĐÁP ÁN a) Xác định vị trí dựa vào cấu hình electron: , X canxi (Ca), cấu hình electron 20Ca : [Ar] 4s2 Cấu hình Y 1s22s22p63s23p5 hay [Ne] 3s2 3p5 Y Cl Theo giả thiết Z crom, cấu hình electron 24Cr : [Ar] 3d5 4s STT Chu kỳ nguyên tố Nhóm nguyên tố Ca 20 IIA Cl 17 VIIA Cr 24 VIB b) Trật tự tăng dần bán kính nguyên tử: Bán kính nguyên tử tỉ lệ với thuận với số lớp electron tỉ lệ nghịch với số đơn vị điện tích hạt nhân ngun tử Bán kính ion Ca2+ nhỏ Cl- có số lớp electron (n = 3), điện tích hạt nhân Ca2+ (Z = 20) lớn Cl - (Z = 17) Bán kính nguyên tử Ca lớn có số lớp electron lớn (n = 4) ĐIỂM 0,75 (0,25 3) 0,75 (0,25 3) Xem hình : 1,00 (0,25 4) a) Ở nhiệt độ thường: 2KOH + Cl2 KCl + KClO + H2O 6KOH + 3I2 5KI + KIO3 + 3H2O Trong môi trường kiềm tồn cân : 3XO- ⇌X- + XO Ion ClO- phân hủy chậm nhiệt độ thường phân hủy nhanh đun nóng, ion IO- phân hủy tất nhiệt độ b) Các phương trình hóa học : Ion ClO- có tính oxi hóa mạnh, thể phương trình hóa học: - Khi cho dung dịch FeCl2 HCl vào dung dịch A có khí vàng lục dung dịch từ khơng màu chuyển sang màu vàng nâu : 2FeCl2 + 2KClO + 4HCl 2FeCl3 + Cl2 + 2KCl + 2H2O - Khi cho dung dịch Br2 vào dung dịch A, dung dịch brom màu : Br2 + 5KClO + H2O 2HBrO3 + 5KCl - Khi cho H2O2 vào dung dịch A, có khí khơng màu, khơng mùi ra: H2O2 + KClO H2O + O2 + KCl 0,75 (0,25 3) 0,75 (0,25 3) Câu IV (4 điểm) Cho biết lượng liên kết liên kết H-H, O-O, O=O, H-O 436, 142, 499, 460 (kJ/mol) Hãy viết phương trình nhiệt hóa học phản ứng khí hiđro khí oxi tạo hiđropeoxit Cho phản ứng : 2SO2 (k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k) H = - 198 kJ Để tăng hiệu suất q trình tổng hợp SO3, người ta sử dụng biện pháp liên quan đến áp suất, nhiệt độ chất xúc tác ? Giải thích ? Cho 10,51 mol khí SO2 37,17 mol khơng khí (20% thể tích O2 cịn lại N2) có xúc tác V2O5 Thực phản ứng 427oC, atm phản ứng đạt hiệu suất 98% Tính số cân KC, KP phản ứng 427oC A oxit sắt Lấy lượng A chia làm phần Phần I tác dụng vừa đủ với a mol H2SO4 dung dịch H2SO4 loãng Phần II tác dụng vừa đủ với b mol H2SO4 dung dịch H2SO4 đặc nóng tạo SO2 (sản phẩm khử nhất) Biết b = 1,25a, xác định công thức oxit sắt ban đầu ĐÁP ÁN ĐIỂM Hpư= EH-H + EO=O - 2EO-H - EO-O Hpư = 436 + 499 -2.460 – 142 = -127 (kJ) 0,75 H2(k) + O2(k) H2O2(k) H = - 127 kJ (0,50+0,25) - Giảm nhiệt độ hệ phản ứng (khoảng 500oC thích hợp: giảm thấp tốc độ phản ứng chậm) - Tăng áp suất (bằng cách thổi liên tục SO khơng khí nén áp suất cao vào lị phản ứng) - Xúc tác khơng ảnh hưởng đến chuyển dời cân bằng, giúp phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân 2SO2 (k) + O2 ⇄ 2SO3 (k) H = - 198 kJ Co 10,51 (mol) 7,434 (mol) C 10,3 (mol) 5,15 (mol) 10,3 (mol) [C] 0,21 (mol) 2,284 (mol) 10,3 (mol) Tổng số mol hỗn hợp cân : 0,21 + 2,284 + 10,3 + 29,736 = 42,53 (mol) Pi = xi.P = xi.1 = xi; và (R = 0,082, T = 0,75 (0,25 3) 1,00 (0,50 2) 427 + 273 = 7000K, n = -1) 3. Gọi FexOy công thức A ( 1) 2FexOy + 2yH2SO4 xFe2(SO4)2y/x + 2y H2O n ny (2) 2FexOy + (6x-2y) H2SO4 xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 + ( 6x-2y) H2O n n (3x-y) Theo giả thiết : n(3x-y) = 1,25 ny 1,50 (1,00+0,50) A Fe3O4 Câu V ( điểm) Từ dung dịch H2SO4 98% (D= 1,84 g.mL-1) và dung dịch HCl 5M, trình bày phương pháp pha chế để 200 mL dung dịch hỗn hợp H2SO4 1M HCl 1M Đốt cháy hoàn toàn a gam S cho sản phẩm sục qua 200 mL dung dịch NaOH b M thu dung dịch X Chia X làm hai phần Phần cho tác dụng với dung dịch CaCl2 dư thấy xuất c gam kết tủa Phần tác dụng với dung dịch nước vôi dư thấy xuất d gam kết tủa Biết d > c Tìm biểu thức quan hệ a b Cho dung dịch riêng biệt nhãn sau : Na 2SO4, AlCl3, FeSO4, NaHSO4, FeCl3 Một học sinh cho dùng dung dịch Na 2S phân biệt dung dịch lần thử Kết luận học sinh có khơng ? Vì sao? * Phần tính tốn : ĐÁP ÁN ĐIỂM Số mol H2SO4 cần lấy = số mol HCl cần lấy = Khối lượng dung dịch H2SO4 cần lấy = Thể tích dung dịch H2SO4 cần lấy = Thể tích dung dịch HCl cần lấy = = 10,87 (mL) 0,50 = 40 mL * Cách tiến hành : Lấy khoảng 100 - 120 mL nước cho vào bình thể tích 200 mL có chia vạch Cân 20 gam dung dịch H 2SO4 đong 10,87 mL dung dịch H2SO4, sau cho từ từ vào bình chứa nước khuấy Đợi dung dịch H 2SO4 0,50 thật nguội, đong 40 mL dung dịch HCl 5M thêm vào bình, sau thêm nước vào vạch 200 mL 2. Phương trình : (1) S + O2 SO2 (2) SO2 + NaOH NaHSO3 (3) SO2 + NaOH Na2SO3 + H2O Phần I tác dụng với dung dịch CaCl2 sinh kết tủa, chứng tỏ dung dịch X có chứa Na2SO3, phần II tác dụng với dung dịch Ca(OH) sinh nhiều kết tủa chứng tỏ dung dịch X có muối NaHSO3 (4) Na2SO3 + CaCl2 CaSO3 + 2NaCl (5) NaHSO3 + Ca(OH)2 CaSO3 + NaOH + H2O ns = a/32 (mol) , nNaOH = 0,2 b ( mol) Theo (2),(3), để SO2 tác dụng với dung dịch NaOH sinh loại muối : 1 < 1,50 (0,50 3)