Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V Đề thi môn hóa học trại hè phương nam lần thứ V
SO GIAO DUC VA DAO TAO DE THI OLYMPIC TRAI HE PHUONG NAM LAN THU V KIEN GIANG Mén thi: Héa hoc _ Thời gian làm bai thi: 780 phut, khong ké thoi gian phat dé Câu 1 (4 điểm) "¬ a) Nam 1888, Rydberg va Ritz trình bày phương trình kinh nghiệm vỆ môi liên hệ của sô sóng với các vạch phô cho nguyên tử hiđro: ¥ = x=RuŒz—-s), trong đó Rụ = 1,097 10’ m" Từ kết quả này để dàng tính được bước sóng cho các vạch phô nỗi tiếng trước đó: Lyman, Balmer, Pashen và Brackett tương ứng với bước nhảy lần lượt từ n,= 1, 2, 3 và 4 lên các số lượng tử nụ 1) Sử dụng phương trình của Rydberg, điền vào chỗ trống: Vach pho Ne 2 (nm) Lyman 121 Brackett 1456 Balmer 3 2) Tinh nang lugng ion hoa cua nguyen tu hidro theo don vj kJ/mol b) Nam 1913, Bohr phat trién thêm mô hình nguyên tử hidro truoc day, mo hinh moi được giả sử răng nguyên tử có các quỹ đạo ôn định chứa các electron, khi electron nằm trong quỹ đạo sẽ không hấp thụ hoặc phát xạ năng lượng Khi electron chuyên từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác sẽ hấp thụ hoặc phát xạ năng lượng thông qua photon có bước sóng xác định Thế năng của electron trong trường điện tích hạt nhân: E, = “sex (với e là điện tích electron: e = 1,6 10" ?C; s¿ là hằng số điện môi: eạ = 8,85.10”” F/m; rạ là bán kính của quỹ đạo thứ n: Tạ = A’, trong đó ao là bán kính Bohr hay bán kính quỹ đạo đầu tiên) Biết rằng động năng của electron co gia trị bằng một nửa nhưng ngược đấu với thế năng của nó 1) Tính khoảng cách giữa lớp (quỹ đạo) thứ 24 và 7 theo đơn vị Ä 2) Biết rằng năng lượng tông cộng của phan tử hiđro là 3070 kJ.mo[” Tính năng lượng liên kết trong phân tử hiđro theo đơn vị kJ.mo[” Câu 2 (4 điểm) axit asenic(V) bằng iot (dạng tổn tại ion I;) trong môi Axit asenơ(II) có thể bị oxi hóa thành có thể được viết: tốc độ = k[I;]”[H,AsO [H' Ƒ[T Ƒ, trường axit của các nồng độ I;, H,AsO,, H” và T Trong các thí 1) Việt phương trình phản ứng 2) Phương trình tốc độ của phản ứng này trong đó w, x, y và z là các bậc riêng nghiệm, nông độ của H,AsO,,H' và I là khác nhau, với nông độ của lon Ij nhỏ hơn nhiều so với nong độ các chất còn lại Trong mỗi thí nghiệm, thời gian để [I;] giảm đi một nửa được ghi lại theo bảng: TN1 TN2 TN3 TN4 [E](M) thời gian (S) 0,246 016 07 031 0248 0,123 0,0615 31 15 62 496 0,0308 47 23 93 744 0,0154 62 30 125 990 Nông độ (mol.L”) của các phân tử hoặc ion cho mỗi thí nghiệm trong bảng số liệu trên được cho theo bảng: Chat TN1 TN2 TN3 TN4 (15 ] 0,246 0,246 0,246 0,246 [H3AsO3] 2.47 4,94 2,47 2,47 [H] 2,74 2,74 5,48 2,74 [T] 1,56 1,56 1,56 6,24 Hãy xác định bậc đối với [I;] 3) Hãy xác định bậc của mỗi chất và ion [H,AsO, ], [H"] và [T] và tính hằng số tốc độ k Trang 1/2 Câu 3 (4 điểm) Trong sách vô cơ của GS Hoàng Nhâm, dé cap đến một số hợp chất A, B, C và D có các tính chất giống các đơn chất X hoặc đơn chất Y Mối liên hệ giữa các hợp chất và đơn chất này được thể hiện qua sơ đồ phản ứng (bên phải) Biết rằng X và Y thuộc cùng một phân nhóm chính và ở hai chu kỳ liên tiếp Ở điều kiện thường X tôn V Ag" tai dang khi, Y ton tai dang long; A», Bo, C2 1a các D C«— C,—> C, muối ít tan, hàm lượng phần trăm của bạc theo khối lượng tương ứng trong các muối trên lần lượt: 80,6; 72 và 65% B ([B]) là hợp chất kém bên, dễ dàng phân hủy thành hai khí có khối lượng mol băng nhau, hỗn hợp khí này có khối lượng riêng p = 1,25 g/L (đktc) a) Xác định các chất và viết các phương trình phản ứng trong sơ đồ b) Biểu diễn công thức cấu tạo cho A, B, C và D Câu 4 (4 điểm) a) Hiđrazimn được sử dụng làm nhiên liệu cho các tàu vũ trụ không gian Khi đi qua xúc tác, nó phân hủy thành các nguyên tố, tuy nhiên quá trình diễn ra nhanh nên sản phẩm trung gian tạo ra amoniac Viết quá trình phân hủy hiđrazin lỏng cho sản phẩm là amoniac và nitơ b) Trong đời sống hàng ngày, chúng ta tránh việc trộn lẫn nước rửa kính và nước Javen hoặc nước oxi già, cụ thể phản ứng xảy ra: 2NH,4) +H,0,1) —> N;H¿„ +2H,O,p A,H° =-247 kJ.mol Xác định sinh nhiệt của NạH¿¿ theo đơn vị kJ.mo[”, biết sinh nhiệt NHạạy, HạO¿¿@ và H;Oạ;: —46,1; —187,8 va —285,8 kJ/mol c) Trong qua trinh đốt cháy nhiên liệu, người ta thường dùng H;O; đốt cháy hỗn hợp N;H¿ và CHạOH, trong d6 N2Hq cho san pham Nog và HạO¿p; CHạOH@p cho sản phẩm CO¿ø va HO) Biết thiêu nhiệt N2Haq và CHạOHạ; lân lượt: A,H„ị =-622,2 và A,Hệ¿o„, =—726kJ /mol Khối lượng riêng các chất lỏng N;H, CH:OH và HO; lần lượt: 1,021; 0,792 và 1,46 g/mL Hỗn hợp nhiên liệu cho một máy bay chiến đầu bao gồm 225 L N;Hu¿; và 862 L CH30H 1) Xác định lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp trên bằng HạO; 2) Xác định thê tích H;ạO;¿; cần thiết cho quá trình đốt cháy trên d) Thực tế trong bộ film Fast and Furious 9, nhiên liệu được sử dụng dé tang tốc nhanh nhất chính là hỗn hợp lỏng N;H4 và N;Oa Viết phương trình phản ứng xảy ra e) Trong tương lai, Fast and Furious 10 sẽ sử dụng nhiên liệu là dẫn xuất của hiđrazin có công thức CạHạN;, trong phân tử chứa hai loại nguyên tử nitơ khác nhau, chứa cùng một loại nguyên tử cacbon Biểu diễn công thức cấu tạo cho nhiên liệu của tương lai nay Khi xem xét lịch sử hiđrazin làm nhiên liệu đây trong tên lửa hoặc phi thuyền, sử dụng năng lượng từ phán ứng phân hủy tạo thành nitơ và amoniac Biết độ bền liên kết N=N và N-N lần lượt: 948 và 164 kJ/mol Xác định nhiệt hóa hơi của hiđrazin ở điều kiện chuẩn Câu 5 (4 điểm) A là dung dịch axit photphoric có pH = 1,46 1) Tính nồng độ Cụ của mỗi dạng trong dung dịch A 2) Trộn 50 mL dung dịch A với 50 mL dung dịch amomiac 0,4 M thu được 100 mL dung dịch B Tính pH của dung dịch B 3) Hấp thụ hoàn toàn 0,02 mol amoniac vào 100 mL dung dịch A thu được 100 mL dung dịch A'; trộn 100 mL dung dịch A' này với 100 mL dung dich Mg(NO3) 0,2 M Cho biết có thu được kết tủa NH¿MgPO¿ không, nếu có hãy tính khối lượng kết tủa Cho rằng nếu xảy ra phản ứng tạo kết tua thi chi duy nhất có NHuMpgPO¿ được tao ra 4) Tính độ tan (mol/L) của Caz(POa);; coi như ion Ca”" không thủy phân Biết hằng số axit của HạPOx: 7,2.10”; 6,2.10” và 4,8.10””; NHị có hằng số axit K_ =10””; Tích số tan của NH„MgPOa: K¿„y= 2,5.10””: của Caa(PO¿);: K„=2,22.107 Hết Học sinh được sử dụng “Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” Can bộ coi thi không phải giải thích gì Trang 2/2 SO GIAO DUC VA DAO TAO DAP AN OLYMPIC TRAI HE PHUONG NAM LAN THU V KIEN GIANG Môn thi: Hóa học Dap an gom 06 trang cho 05 câu Câu 1 (4 điểm) Nội dung Diem a) 1) Hang sé Redberg Ry = 1,097.10’ m” 0,5 Day pho Lyman g6m cdc bude chuyén n, = 1 lên nạ > 2; ta có: 0,5 121.110 =1,097.10P’o(w4-+>)n, e ~2 0,5 Day pho Brackett gồm các bước chuyên n; = 4 lên nạ > 5; ta có: Ge _= 1,097.10 7 Œz—;z) > 0, =~ 00, Day pho Balmer g6m các bước chuyên n, = 2 lên nạ > 3; ta có: 1 =1,097.10' (4-4) >) = 656,34.10° m = 656,34 nm, Vậy ta có bảng số liệu hoàn thành đầy đủ: Vạch phố Ne 2 (nm) Lyman 2 Brackett 00 121 1456 Balmer 3 656,1 2) Năng lượng ion hóa nguyên tử hiđro là năng lượng cần thiết để lẫy electron từ nguyên tử hiđro ở trạng thái cơ bản (n; = 1) ra hắn nguyên tử hiđro (nạ = œ) [== hc.Ru.NAC>—az) = 6,626.10””.3.10”.1,097.107.6,023.107 m2?) =1313,4.10 J = 1313,4 kJ.moF 1,0 b) 1) Năng lượng tổng cộng electron trong quỹ đạo thử n bằng tông thế năng và động năng tại quỹ đạo thứ n đó Ein — Eạ TT; — Eạ + (-ZE,) — 2H, — z( Tam) —— Brosh ° Cac electron chuyén động trong các quỹ đạo không trùng lặp với các số lượng tử trong phương trình của Rydberg và Ritz, tuy nhiên ở trạng thái cơ bản (năng lượng thâp nhât), ứng với quỹ đạo rị = ao l” = ao Lại có thế năng electron ở trạng thái cơ bản: E,, =E,-E, =—heRy(4- w = 1 3) Xác định k' cho mỗi thí nghiệm: tuại= CC HT HE HD” = B= 15,5 s > ki = 22 = 0,04472 (8) Tương tự ta có: tuạyạ =2=7,5 sk) = 22 =0,09242 (s”) tuy; =#=31,25 s > k;= 83 = 0,02218 (s") tuy, =22= 247,5 s — k¿ =str=2,8.10” (s7) Từ các số liệu trong bảng 2, ta thu được hệ phương trình: k.2,47*.2, 74.1, 56” = 0,04472 (1) k.4,94*.2,747.1,56” = 0,09242 (2) k.2,47".5,48Y.1,56” = 0,02218 @) k.2,47".2,74".6,25” =2,8.10Ì (4) Từ (1) và (2) ta có x= l; Từ (1) và (3) ta có y = —]; Từ (1) và (4) ta có z = —2 Thay các giá trị x = Ì, y= —l và z = —2 vào một trong các phương trình trên thu được: k = 0,1207 (M’.s") Câu 3 (4 điểm) Nội dung Điểm X và Y là các đơn chất, thuộc cùng nhóm ở hai chu kỳ liên tiếp, ở điều kiện thường X 05 dạng khí, Y dang long Vay X la clo va Y là brom A, B, C va D là các hợp chat có tính chất giống với clo (hoặc brom), vậy chúng là các giả halogen Vì vậy các muôi A¿, Bạ và C; đêu 1a mudi chita mot cation bac dang AgQ Dựa vào phần trăm bạc, xác định được công thức các muối lần lượt AgQ`, AgQ”, AgQ“ A, : Q* = 20,%806 -108 = 26 g.mol > Q* = CNA, : AgCN B,: Q° = 74-108 = 42 gmol™ > Q® = OCN—> B; : AgOCN C,: QS =10%,6—5 -108 = 58 g.mol™ > Q° = SCN C, : AgSCN Ta co Ay, B; va C; phai la muối natri, nên A¡: NaCN, B¡: NaOCN và C¡: NaSCN A là giả halogen, A là sản phẩm nhiệt phân AgCN và thủy phân A thu được NaCN và NaOCN Vậy A: (CN); (hoặc NC-CN) C là giả halogen, lại là sản phẩm NaSCN với Br¿, vậy C: (SCN)¿ B (hoặc [B]) là giả halogen kém bên, nhiệt phân thu được hỗn hợp khí (có cùng M) Trang 2/6 M = 22,4.1,25 = 28 g.mol’ Vì B chứa oxi và mtơ, vậy hai khí là CO và Nà A; là sản phẩm của NaCN va clo, vay A3: CICN Tir dé cé B: (OCN)» D 1a gia halogen, 1a san pham của CICN và NaCN, vay D: CNCN Cac chat trong bai: X: Ch, Y: Bro, A: (CN), B: (OCN)2, C: (SCN)2, D: CNCN 1,0 Ay: NaCN, B;: NaOCN, C;: NaSCN; A»: AgCN, Bz: AgOCN, C2: AgSCN, A3: CICN 1,5 NaNO; 1,0 Các phương trình phản ứng: Diem (CN); + 2NaOH —>› NaCN + NaOCN + HạO NaCN + AgNO; — AgCN]| + 0,5 0,5 NaOCN + AgNO; — AgOCN]| + NaNO; 2AgCN — 2Ag + (CN)oT 0,5 NaCN + S > NaSCN NaSCN + AgNO; — AgSCN] + NaNO; 0,5 2NaSCN + Br) — (SCN)2f + 2NaBr (CN); + Clạ — 2CICN 0,5 2CICN + Na2O2 — (OCN)›† + 2NaCl (OCN)2 — 2CO +N; 0,5 AgCN + CICN — AgCl + CN-CN† b) Công thức cấu tạo: ©e @ A: N=C-C=N; B: N=C-O-O-C=N; C: N=C-S-§-C=N va D: C=N—C=N Câu 4 (4 điểm) a) 3N›Ha@ —> Naq + 4NH30) Nội dung b) Hiệu ứng nhiệt được tính: o—2AcH, — AcHịo, A,H” =A;Hw, +2A;H; >A Ayu, = AH —2A,Hy 0 + 2A, xu, + A-Hi,o, = —247 — 2(—285,8) + 2(—46, 1) + (-187,8) = 44,6 kJ.mol™ c) 1) Các phương trình đốt cháy: nạo, =S:°“2 = 2,146.10 mol N,H,+2H,O; ->N;, +4H,O CH,OH +3H,O, —->CO, +5H,O Số mol nhiên liệu: ngụ, =2 %2! =7,18.107 moi và Vậy lượng nhiệt tỏa ra: Q= Nyy, AHH, + 1e oxÂ,Hệu ow kJ = —2.10"° 1 = 7,18.10° x(—622,2) + 2,146.10 x(—726) = —2.10’ = 7,874.10" mol 2) Xác định thể tích H;ạO;¿p cần đốt cháy: D0, = 20y,n, + 3Ncu0n = 2%7,18.10° +3 x 2,146.10" >My, = 7,874.10° x 34 = 2,68.10° g > Vio, = 2S" =1,834.10° mL = 1834 L d) 2N,H,+N,0, >3N,+4H,O e) (CH;);N-NH; H3C HC _—-N—NH) Trang 3/6 f) Lap chu trinh: > 3N,H aay + 6H,0.) A,Hj 3A,,H 6NH3,,) + 3H,05, 3N Aaa) am > | Nig +4NH 54+ 6,0.) (2NH3 4, +3H 292 Ate Now + 6H,O,) Tính các giá trị biến thiên enthalpy: 1,0 AH? =3(-247) =-741 kJ.mol™ oA A.H3 = 6(—285,8) — 2(—46,1) —3(—-187,8) = —-1059,2 kJ.mol™ Diem A H® =3.164—948 =-456 kJ.mol" 0,5 Theo định luật Hess, ta có: A.H =A,H/ +3A,,H° +A.H" 1,0 — A,,H? =‡[—1059,2—(—741)—(—456)] =45,93 kJ.molˆ 0,5 Câu 5 (4 điểm) Nội dung a) Trong dung dịch axit photphoric tồn tại các cân băng: H,PO, > H,PO, +H” K H,PO, HPO/7 +H' K, HPO; @ PO; +H* K H,O @ OH +H"* K Vì K¡>>Kạ, Ks, K„ Nên cân băng đầu tiên quyết định pH của dung dịch ->[H,PO,] =[H"]=10'° =0,03467 M —[H,PO,]=fS4F”1=7372,%21.0”2 = 0,167 M _ [HPO? ] _ [H;PO¿]K; _ 0,03467.6,2.107° _ 6, 2.10° M [H'] 0,03467 3- [HPO7 ].K 6,2.10Ẻ.4,8.10712 -19 — [PO; ]= mm =— He = 8,58.10 b) Nông độ tông cộng axit photphoric trong dung dich A: C, »H,PO, =[H,PO,]+[H;PO/ ]+[HPOZ ]+[PO¿ ]~[H,PO, z[H,PO/] = 0,167+0,03467 x0,2M Tron 50 mL A va 50 mL NH; 0,4 M; xay ra phản ứng: H,PO, +2NH; > (NH,), HPO, Vậy dung dịch B chứa (NH¿);HPO¿ 0,1 M Các cân bằng trong hệ: NH; @ NH, +H* K, HPO? @ PO; +H* K, HPO/ +H ©H,PO; K;" H,PO; +H' H,PO, KƑ H,O @ OH +H* K, Vi K, >> Ks, Ky — bo qua can bang Kz va can bang cua nước Trang 4/6 Vì Ki >> Kạ —> K;! >> K;!—> bỏ qua cân bằng với hằng số K-' Áp dụng báo toàn Proton ta có: yh '“9:H;PO, h =[NH,]-[H,PO;]= ik C, ›NHị - K,K;K;+K;K;h+K;h?+h? Thay số vào phương trình giải lặp thu được: h = 8,74.10° M > pH = 8,06 1,0 c) Ban đầu dung dịch A' có thể tích 200 mL chứa: nụ, =0,02 mol; nụ pọ, =0,1.0,2 =0,02 mol và Dg = 0,1.0,2 = 0,02 mol Vậy, nông độ ban đầu A’: Cox, = 0,4 Coupo, =0,1 và C,,,,2 = 0,1 M Phản ứng ban đầu trong dung dịch: NH, + Mg”' +H,PO, -> NH„MgPO, | +2H" Cac chat phan ing vira du, bdi todn ngugc: hoa tan két tua NHuMgPO¿ trong H” 0,2M Các cân bằng trong bài: NH,MgPO, @ NH; +Mg™+PO; K_ NH¿ NH, +H” K, PO? +H* — HPO? K;' HPO/Z +H' >H,PO; K;' H,PO, +H' H,PO, Ky H,O @ OH +H" K, Trong dung dịch chứa săn H” 0,2 M (môi trường axit), nên H sinh ra từ nước không đáng kê (bỏ qua cân băng nước trong bảo toàn proton) Gọi độ tan NHaMgPO¿ là s (M) Bảo toàn proton ta có: h =0,2+[NH, ]—[HPO/ ]—2[H,PO, ]—3[H,PO,]+[OH-] ->hz~0,2+[NH,]-[HPO7 ]—2[H,PO; ]— 3[H,PO, ] K, K,K;h+2K;h?+3hŸ >h=0,2+ h+K, > KK,K,+K,Kbb1hK? Giả sử, khi hệ cân bằng, môi trường axit Khi đó h>>Kạ; h>>Kạ, Kạ Vậy ta có: h~0,2+'2msap— 5 —>0,2—h=sCEnig?+ ;h “+ — 1”) —}S5 “KP 0, 2-h K,t+h h Trong dung dịch luôn tồn tai: [NH;][Mg”™ ][PO7 ]=K,, > (Re Mee) = K, >G Me s)=K,, 3 KK;K; _ 0,? 2-h 3 KK;K; _ Š K,h?+h° có Ky (see =x, K;h?+h? — *§p K,+h h Thay số và giải lặp thu được: h = 1,089.107 M (thỏa mãn h>>K„; h>>Kạ, K3) _ Kuh?+h 1/3 —_ -13 7,2.10”2(1,089.10)2+(1,089.10 2)21⁄3 „_ _>»§= (K,, K,K,K, ) 7 (2,5.10 7,2.107.6,2.107%.4,8.10-3 ) ~0,IM Vậy trong dung dịch không xuất hiện kết tủa 0,5 đ) Khi hòa tan canxi photphat, các cân băng trong hệ: Ca,(PO,), 3Ca”' +2PO?- K,, PO; +H* @ HPO; K; HPO7 +H' H,PO; K; H,PO;, +H' H,PO, Ky H,O @ OH +H* K,, Trang 5/6 Vì K;'! >>K;?',K?' —> bỏ qua các cân bằng với hằng số cân bằng K;' và K;' Bảo toàn proton ta có: h=[OH]~[HPO¿]= T—xra 25 Lại có độ tan được tính: ]=[PO7 ]++#-) 2s =[PO¿], =[PO2 ]+[HPO2 ]=[PO7 ]+z-[PO¿ —> (2s =[PO7 ƒ(+#-} Nhân cả hai về với (3s) = [Ca], ta có: (2s)ˆ(s)” =[Ca”' IPO2 ƒ(I+#-}Ÿ =K„(1+z-)” >108 =K, (1+) —>§S— [+h yy! ” thay vào phương trình bảo toàn proton ta thu được phương trình: [Xz (1h 3215 =Kv _ Kh n= K;K;K;+K,K;h+K;h”+hŸ [r0 ( Ky) ] Thay số giải lặp thu được: h = 1,2.10° M Thay h vào biểu thức tính độ tan ta được: > 8 = [ig — (14 eps) 1? = 419.10 M 0,5 Hà nội, 15/7/2018 Người làm đáp Mw Nguyễn Hữu Thọ Trang 6/6