Sở Giáo Dục & Đào Tạo TP. HỒ CHÍ MINH KỲ THI OLYMPIC TRUYỀN THỐNG 30/4 LẦN XVI – NĂM 2010 Trường THPT Chuyên HƯỚNG DẪN CHẤM Lê Hồng Phong MÔN : HÓA - Khối : KHỐI 10 Câu 1: 4điểm 1.1. (2đ) 0,5đ a. X thuộc nhóm A, hợp chất đối hidro có dạng XH 3 X thuộc nhóm IIIA hoặc VA TH1: X thuộc nhóm IIIA Ta có sự phân bố electron vào obitan như sau: Vậy e cuối có l = 1; m = -1; m s = + ½ n = 4 Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 TH2: X thuộc nhóm VA Ta có sự phân bố electron vào obitan như sau: Vậy e cuối có l = 1; m = 1; m s = + ½ n = 2 Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 3 0,25đ 0,25đ 1 đ b. XH 3 là chất khí nên X là Nitơ N O O N O O N O O lai hoá sp 2 , lai hoá sp, lai hoá sp 2 , dạng góc dạng đường thẳng dạng góc Trong NO 2 , trên nitơ có 1 electron không liên kết còn trong NO 2 , trên nitơ có 1 cặp electron không liên kết nên tương tác đẩy mạnh hơn ⇒ · ONO trong NO 2 - < NO 2 Vậy góc liên kết : NO 2 + > NO 2 > NO 2 - . 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ c. N H H H N F F F Nito trong NH 3 và NF 3 đều ở trạng thái lai hóa sp 3 Trong NH 3 liên kết N – H phân cực về phía N làm các đôi electron liên kết tập trung ở nguyên tử N, tương tác đẩy mạnh Trong NF 3 liên kết N – F phân cực về phía F làm các đôi electron liên kết xa nguyên tử N, tương tác đẩy yếu nên góc liên kết HNH > FNF NH 3 : Chiều phân cực của đôi electron 0,25đ 1 chưa liên kết trong NH 3 cùng chiều với vectơ momen phân cực của các liên kết N – H NF 3 : Chiều phân cực của đôi electron chưa liên kết trong NF 3 ngược chiều với vectơ momen phân cực của các liên kết N – F Nên momen lưỡng cực của NH 3 lớn hơn NF 3 0,25đ 1.2. (1đ) 10 9 1/2 0,693 0,693 1,54.10 4,51.10 k t − = = = 6 13,2.10 238 N − = ( nguyên tử), 6 3,42.10 206 N − ∆ = ( nguyên tử ) ⇒ 6 6 13,2.10 3,42.10 238 206 o N − − = + (nguyên tử) 6 6 9 6 10 13,2.10 3,42.10 1 1 238 206 ln ln 1,7.10 13,2.10 1,54.10 238 o N t k N − − − − + = = = (năm) 0,25đ 0,25đ 0,5đ Câu 1.3(1đ) S H H α SH µ uur 2 H S µ uur SH µ uur 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 30 30 0 2 .cos 2 (1 cos ) 4 cos 2 2 cos 2 1,09.3,33.10 cos 1,39 2 2,61.10 2 92 H S SH SH SH SH H S SH SH H S SH H S SH µ µ µ µ µ α α µ µ α µ α µ µ µ α µ α − − = + + = + = → = → = = = → = uur uur uur uur uur uur uur uur uur uur uur uur 0,25đ } 0,25đ 0,5đ Câu 2: 4 điểm 2.1. Cho các dữ kiện sau: Năng lượng kJ.mol -1 Năng lượng kJ.mol -1 Thăng hoa của Na 108,68 Liên kết của Cl 2 242,60 Ion hóa thứ nhất của Na 495,80 Mạng lưới NaF 922,88 Liên kết của F 2 155,00 Mạng lưới NaCl 767,00 Nhiệt tạo thành của NaF rắn: -573,60 kJ.mol -1 Nhiệt tạo thành của NaCl rắn: - 401,28 kJ.mol -1 Hãy nhận xét khả năng tạo thành anion halogenua của Flo và Clo. Đáp án 2.1 Nội dung Thang điểm 2 2điểm Áp dụng định luật Hess vào chu trình Na r + 1/2X 2 NaX r Na + X k X - + Na k H ttNaX Η thNa Ι 1 Η mangluoiNaX Η lk X-X Η X − ∆H = ∆H tt NaX - ∆H th Na – I 1 - ½ ∆H lk X-X + ∆H mang lưới NaX Thay số vào ∆H F = -332,70 kJ.mol -1 ∆H Cl = -360 kJ.mol -1 Vậy khả năng tạo ion florua khó hơn ion clorua 0,5đ 0,5 0,25đ 0,25đ 0,5đ 2.2. Cho phản ứng 2N 2 O 5(k) 4NO 2 (k) + O 2 (k) ở T (K) với kết quả thực nghiệm Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Nồng độ N 2 O 5 (mol.l -1 ) 0,170 0,340 0,680 Tốc độ phân hủy (mol.l -1 .s -1 ) 1,39.10 -3 2,78.10 -3 5,55.10 -3 a. Hãy viết biểu thức tốc độ phản ứng và xác định bậc phản ứng. b. Biết năng lượng hoạt hóa của phản ứng là 24,74 Kcal.mol -1 và ở 25 0 C nồng độ N 2 O 5 giảm đi một nửa sau 341,4 giây. Hãy tính nhiệt độ T. Đáp án 2.2 2 điểm Nội dung Thang điểm 1 điểm a. Biểu thức tốc độ phản ứng có dạng v = k[N 2 O 5 ] x Lập tỉ lệ 2 2 5 2 1 2 5 1 [ ] 2 1 [ ] x x tn tn x tn tn v N O x v N O = = → = Vậy biểu thức tốc độ phản ứng v = k[N 2 O 5 ] bậc phản ứng = 1 0,5đ 0,5đ 1 điểm b. Hằng số tốc độ phản ứng ở nhiệt độ T là 3 3 1 1,39.10 8,17.10 0,17 T k s − − − = = Ở 25 0 C, hằng số tốc độ phản ứng là 3 1 25 1/2 ln 2 2,03.10k s t − − = = Ta có 25 3 3 1 1 ln ( ) 298 8,17.10 24740 1 1 ln ( ) 308 2,03.10 1,987 298 − − = − → = − → ; a T E k k R T T K T 0,25đ 0,25đ 0,5đ 3 Câu 3: 3.1 Dung dịch X gồm HF 0,1 M và NaF 0,1 M. a. Tính pH của dung dịch X. Biết hằng số axit của HF là K a = 6,8.10 -4 . b. Tính pH của dung dịch thu được khi thêm 0,01 mol HCl vào dung dịch X, xem thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể. Đáp án 3.1 1 điểm Nội dung Thang điểm NaF → Na + + F - HF → ¬ H + + F - X là dd đệm ⇒ [HF] = 0,1M ; ⇒ [F - ] = [NaF] = 0,1M ⇒ K a = H F HF + − = 0,1 0,1 H + = 6,8.10 -4 ⇒ [H + ] = 6,8.10 -4 ⇒ pH = 3,17 0,5đ b/- Khi thêm 0,01mol HCl , có phản ứng : H + + F - → HF 0,01 0,01 0,01 ⇒ [HF] = 0,1 + 0,01 = 0,11 [F - ] = 0,1 - 0,01 = 0,09 ⇒ K a = H F HF + − = 0,09 0,11 H + = 6,8.10 -4 ⇒ [H + ] = 8,3.10 -4 ⇒ pH = 3,08 Thí sinh có thể dùng công thức tính pH của dung dịch đệm để tính ba câu a, b, c lg F a HF C pH pK C − = + 0,25đ 0,25đ 3.2 a. Hãy tính pH của dung dịch CH 3 COONH 4 0,4M b. Hãy tính pH của dung dịch NH 4 CN 0,1M. 3 3 2 5 10 5 14 b(NH ) a(HCN) a(CH COOH) H O K =1,8.10 ; K = 6,2.10 ; K =1,8.10 ;K =10 − − − − Đáp án 3.2 1,5đ Nội dung Thang điểm 0,5đ a. 3 4 3 4 CH COONH CH COO NH − + → + 0,4 M 0,4 M 0,4 M 4 3 NH NH H + + +ƒ 4 3 10 ( ) ( ) 5,6.10 W a NH b NH K K K + − = = 3 2 3 CH COO H O CH COO OH − − − + + ƒ 3 3 10 ( ) ( ) 5,6.10 W b CH COO a CH COOH K K K − − = = Vì 3 ( )b CH COO K − = 4 ( )a NH K + = 5,6.10 -10 ; 3 4 0,4 CH COO NH C C M − + = = Do đó 7H OH pH + − = ⇒ = Thí sinh có thể dùng điều kiện proton để tính pH. 0,25đ 0,25đ 4 1đ 4 4 NH CN NH CN + − → + 0,1 M 0,1 M 0,1 M 4 3 NH NH H + + +ƒ 4 3 10 ( ) ( ) 5,6.10 W a NH b NH K K K + − = = 1 10 1 ( ) (6,2.10 ) a HCN CN H HCN K − + − − − + =ƒ 14 2 10 W H O H OH K + − − + =ƒ Biểu thức điều kiện proton: [ ] [ ] 3 H NH OH HCN + − = + − 4 4 ( ) . W a NH NH K C K + + ⇒? bỏ qua nồng độ H + do nước phân li. 4 4 ( ) 1 . . . a NH HCN K NH H K CN H H + + + − − + + = − Chấp nhận 4 NH + = 4 NH C + = 0,1 M CN − = CN C − = 0,1 M ⇒ H + = 5,89.10 -10 M ⇒ pH = 9,23 0,5đ 0,5đ 3.3 Sục từ từ khí H 2 S vào dung dịch chứa các ion Cu 2+ 0,001 M và Pb 2+ 0,001 M cho đến khi bão hoà H 2 S 0,01 M và pH của dung dịch được giữ cố định bằng 2. a. Kết tủa nào xuất hiện trước? b. Có tách hoàn toàn hai ion trên ra khỏi nhau bằng H 2 S không? Biết H 2 S có 1 2 7 13 10 ,K 10 a a K − − = = 2 36 27 14 T 6,3.10 ; T 2,5.10 ; K 10 CuS PbS H O − − − = = = Đáp án 3.3 1,5đ Nội dung Thang điểm 1đ a. 2 20 2 1 2 H S 2H S . 10K K K + − − + = =ƒ [ ] ( ) 20 2 2 18 2 2 2 . 10 .0,01 10 ( ) 10 K H S S M H − − − + − = = = Để CuS kết tủa: 36 2 33 2 6,3.10 6,3.10 ( ) 0,001 CuS T S M Cu − − − + = = = (1) Để PbS kết tủa: 27 2 24 2 2,5.10 2,5.10 ( ) 0,001 PbS T S M Pb − − − + = = = (2) Từ (1) và (2): ⇒ CuS kết tủa trước, PbS kết tủa sau. 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ b. Khi PbS bắt đầu kết tủa: 2 36 2 12 27 2 6,3.10 0,001 2,52.10 ( ) 2,5.10 CuS CuS Pb PbS T T Cu C M T S + − + − − − = = × = × = 2 6 10Cu M + − ⇒ = Cu 2+ kết tủa hoàn toàn. Có thể tách hoàn toàn Cu 2+ ra khỏi Pb 2+ bằng H 2 S. 0,25đ 0,25đ Câu 4: 4 điểm 4.1 Hoàn thành và cân bằng các phương trình hoá học sau bằng phương pháp thăng bằng ion – electron: 2điểm 5 a. MnO 4 - + SO 3 2- + H + → Mn 2+ + b. C 2 H 5 OH + MnO 4 - → CH 3 COO - + MnO 2 + OH - + H 2 O c. CrO 2 - + Br 2 + OH - → CrO 4 2- + d. Cu x S y + H + + NO 3 - → Cu 2+ + SO 4 2- + NO + H 2 O Đáp án 4.1 2đ Nội dung Thang điểm a. 5 × SO 3 2- + + H 2 O → SO 4 2- + 2H + + 2 e 2 × MnO 4 - + 8H + + 5 e → 2 Mn 2+ + 4H 2 O 2MnO 4 - + 5SO 3 2- + 6 H + → 2 Mn 2+ + 5SO 4 2- + 3H 2 O 0,5đ b. 3 × C 2 H 5 OH + 5OH - → CH 3 COO - + 4H 2 O + 4 e 4 × MnO 4 - + 2H 2 O + 3 e → MnO 2 + 4OH - 3 C 2 H 5 OH + 4 MnO 4 - → 3CH 3 COO - + 4 MnO 2 + OH - + 4 H 2 O 0,5đ c. 2 × CrO 2 - + 4OH - → CrO 4 2- + 2H 2 O + 3 e 3× Br 2 + 2 e → 2 Br - 2CrO 2 - + 3Br 2 + 8OH - → 2 CrO 4 2- + 6 Br - + 4H 2 O 0,5đ d. 3 × Cu x S y + 4y H 2 O → xCu 2+ + ySO 4 2- + 8yH + + ( 2x + 6y) e ( 2x + 6y) × 4H + + NO 3 - + 3 e → NO + 2H 2 O 3 Cu x S y + 8x H + + (2x + 6y) NO 3 - → 3x Cu 2+ + 3y SO 4 2- + (2x + 6y) NO + 4x H 2 O 0,5đ 4.2. Cho 3 2 / / 0,036V; 0,44V o o Fe Fe Fe Fe E E + + = − = − 2 3 2 14,78 37,42 ( ) ( ) /2 0,54V; 10 ; 10 o Fe OH Fe OH I I E T T − − − = = = a. Tính suất điện động của pin: Pt(H 2 ; 1 atm) H + 1 M Fe 3+ 0,5 M; Fe 2+ 0,025 M Pt b. Viết phương trình phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực và phương trình phản ứng khi pin hoạt động. c. Dung dịch KI có phản ứng với dung dịch FeCl 3 không ? Giải thích. d. Tính khử của Fe 2+ biến đổi như thế nào khi pH tăng? Đáp án 4.2 2 điểm Nội dung Thang điểm 0,75đ a. Ta có Fe 2+ + 2e Fe ∆ G 1 = -2F 2 0 /Fe Fe E + Fe 3+ + 2e Fe ∆ G 2 = -3F 3 0 /Fe Fe E + và Fe 3+ + 1e Fe 2+ ∆ G 3 ∆ G 3 = ∆ G 2 - ∆ G 1 = -3F. 3 0 /Fe Fe E + + 2F. 2 0 /Fe Fe E + -F 3 2 0 /Fe Fe E + + = -3F 3 0 /Fe Fe E + + 2F. 2 0 /Fe Fe E + 3 2 0 /Fe Fe E + + = 0,77V E (+) = 0,77 + 0,059lg 3 2 [ ] [ ] Fe Fe + + = 0,79V mà E (-) =0 E pin = 0,79 – 0 = 0,79V 0,25đ 0,25đ 0,25đ 6 0,5đ Cực (-) : H 2 2H + + 2e Cực (+) : Fe 3+ + 1e Fe 2+ Phản ứng xảy ra trong pin 2Fe 3+ + H 2 2Fe 2+ + 2H + 0,25đ 0,25đ 0,25đ do 3 2 0 /Fe Fe E + + > 2 0 /I I E − nên có phản ứng 2KI + 2FeCl 3 I 2 +2FeCl 2 + 2KCl 0,25đ 3 2 37,42 14,78 3 2 3 2 3 37,42 14,78 2 / 10 10 [ ] ;[ ] [ ] [ ] [ ] 10 .10 0,77 0,059lg 0,77 0,059lg [ ] [ ] Fe Fe Fe Fe OH OH Fe E Fe OH + + − + + − − + − + − = = ⇒ = + = + mà [OH - ][H + ] = 10 -14 3 2 37,42 14,78 14 / 10 .10 [ ] 0,77 0,059lg 0,26 0,059 10 Fe Fe H E pH + + − + − ⇒ = + = − Khi pH tăng tính khử Fe 2+ tăng 0,25đ 0,25đ Câu 5: 5.1. Hãy hoàn thành các phương trình hoá học sau: Đáp án 5.1 2 điểm Nội dung Thang điểm a. O 3 + 2KI + H 2 O I 2 + 2KOH + O 2 0,25đ b. 5Cl 2 + Br 2 + 6H 2 O 2HBrO 3 + 10 HCl 0,25đ c. 5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5O 2 + 8H 2 O 0,25đ d. PbS + 4H 2 O 2 PbSO 4 + 4H 2 O 0,25đ e. 2Na 2 S 2 O 3 + AgBr Na 3 [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] + NaBr 0,25đ f. 2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 6NaCl + 3H 2 S 0,25đ g. 8NaI tinh thể + 5H 2 SO 4 đặc nóng 4Na 2 SO 4 + 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O 0,25đ h. 2KI + 2FeCl 3 2FeCl 2 + 2KCl + I 2 0,25đ 5.2. Có ba muối A, B, C của cùng kim loại Mg và tạo ra từ cùng một axit. Cho A, B, C tác dụng với những lượng như nhau của HCl thì có cùng một khí thoát ra với tỉ lệ mol tương ứng 2:4:1. Xác định A, B, C viết các phương trình phản ứng xảy ra. Đáp án 5.2 0,75đ Nội dung Thang điểm Ba muối có thể là MgCO 3 , Mg(HCO 3 ) 2 , Mg 2 (OH) 2 CO 3 Phương trình phản ứng MgCO 3 + 2HCl MgCl 2 + H 2 O + CO 2 Mg(HCO 3 ) 2 + 2HCl MgCl 2 + 2H 2 O + 2CO 2 Mg 2 (OH) 2 CO 3 + 4HCl 2MgCl 2 + 3H 2 O + CO 2 0,25đ 0,25đ 0,25đ 7 5.3. Viết các quá trình điện cực và phương trình hóa học xảy ra khi điện phân 100 ml dung dịch chứa hỗn hợp CuSO 4 0,1M và NaCl 0,1M với các điện cực trơ, có màng ngăn xốp, cho đến khi vừa hết các muối này. Tính khối lượng dung dịch đã giảm đi trong quá trình điện phân. Đáp án 5.3 1,25 điểm Nội dung Thang điểm Quá trình điện cực Catod Anod Cu 2+ + 2e Cu 2Cl - Cl 2 + 2e (2H 2 O + 2e 2OH - + H 2 ) 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e 0,25đ x2 Phương trình hóa học Giai đoạn 1: CuSO 4 + 2NaCl Cu + Cl 2 + Na 2 SO 4 Ban đầu 0,01 0,01 Phản ứng 0,005 0,01 0,005 0,005 Còn lại 0,005 0 0,005 0,005 Giai đoạn 2: CuSO 4 + H 2 O Cu + ½ O 2 + H 2 SO 4 0,005 0,005 0,0025 Độ giảm khối lượng dung dịch ∆m = m Cu + m Cl2 + m O2 = (0,01x 64) + (0,005x 71) + (0,0025 x 32) ∆m = 1,075g 0,25đ 0,25đ 0,25đ 8 . Na r + 1/2X 2 NaX r Na + X k X - + Na k H ttNaX Η thNa Ι 1 Η mangluoiNaX Η lk X-X Η X − ∆H = ∆H tt NaX - ∆H th Na – I 1 - ½ ∆H lk X-X + ∆H mang lưới NaX Thay số vào ∆H F = -3 32,70 kJ.mol -1 ∆H Cl = -3 60 kJ.mol -1 . 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Nồng độ N 2 O 5 (mol.l -1 ) 0,170 0,340 0,680 Tốc độ phân hủy (mol.l -1 .s -1 ) 1,39 .10 -3 2,78 .10 -3 5,55 .10 -3 a. Hãy viết biểu thức tốc độ phản ứng và xác định. 2điểm 5 a. MnO 4 - + SO 3 2- + H + → Mn 2+ + b. C 2 H 5 OH + MnO 4 - → CH 3 COO - + MnO 2 + OH - + H 2 O c. CrO 2 - + Br 2 + OH - → CrO 4 2- + d. Cu x S y + H + + NO 3 - → Cu 2+