Hóa 10 đề thi học sinh giỏi vùng duyên hải bắc bộ

2. Tính năng lượng ion hóa của H và năng lượng ion hóa thứ 2 của He.3. Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 12. a, Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và công thức phân tử XY2 . b, Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y và xác định các số lượng tử của electron cuối cùng được điền vào.

HÓA 10 – ĐỀ HSG – DUYÊN HẢI BẮC BỘ Câu 1:(2 điểm):

1 Tính năng lượng của electron ở trạng thái cơ bản trong các nguyên

tử và ion sau: H, He+ (Cho ZH = 1; ZHe = 2)

2 Tính năng lượng ion hóa của H và năng lượng ion hóa thứ 2 của He

3 Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 12

a, Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và công thức phân tử XY2

b, Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y và xác định các số lượng tử của electron cuối cùng được điền vào

Câu 2:(2 điểm):

Viết công thức Lewis, dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion sau (có giải thích) và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm?

SO2; SO3; SO42- ; SF4; SCN-

Câu 3:(2 điểm):

1 Cho giá trị của biến thiên entanpi và biến thiên entropi chuẩn ở 300K và

1200K của phản ứng:

CH4 (khí) + H2O (khí) ˆ ˆ †‡ ˆ ˆ CO ( khí) + 3H2 ( khí)

Bi t:ế

∆H0

J/K.mol

a) Hỏi phản ứng tự diễn biến sẽ theo chiều nào ở 300K và 1200K?

b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 300K

2 Năng lượng mạng lưới của một tinh thể có thể hiểu là năng lượng cần

thiết để tách những hạt ở trong tinh thể đó ra cách xa nhau những khoảng vô cực

Hãy thiết lập chu trình để tính năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết: Sinh nhiệt của CaCl2: ∆H1 = -795 kJ/ mol

Nhiệt nguyên tử hoá của Ca: ∆H2 = 192 kJ / mol

Năng lượng ion hoá (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol

Năng lượng phân ly liên kết Cl2: ∆H3 = 243 kJ/ mol

Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol

Câu 4:(2 điểm):

-3 M Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4+ là 9,24

2 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2(10-3M) và FeCl3(10-3M)

Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A

a) Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao?

b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch

Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10–6 M thì coi như đã được tách hết ( Cho tích số tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt là: 10 – 39 và 10 – 11 )

Câu 5:(2 điểm):

Một pin điện hóa được tạo bởi 2 điện cực Điện cực thứ nhất là tấm đồng

dịch chứa hỗn hợp Fe2+ và Fe3+ (trong đó [Fe3+] = 4[Fe2+] Thế điện cực chuẩn của Cu2+/ Cu và Fe3+/Fe2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V

1 Xác định điện cực dương, điện cực âm Tính suất điện động khi pin bắt đầu làm việc

2 Tính tỉ lệ

] [

] [

2

3

+

+

Fe

Fe

khi pin hết điện (coi thể tích của dung dịch Cu(NO3)2

0,8M là rất lớn)

Câu 6:(2 điểm):

Cho sơ đồ biến hóa:

A FeCl3

X Y Z

T M N

Hoàn thành phương trình hóa học khác nhau trong sơ đồ biến hóa trên Biết: X là một đơn chất, Y, Z, M là các muối có oxi của X, T là muối không chứa oxi của X, N là axit không bền của X

Câu 7:(2 điểm):

Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ Hòa tan

thành Fe2+) tạo ra dung dịch A Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml

dịch Na2S2O3 1,00M (sinh ra 2

4 6

chiết tách I2, lượng Fe2+ trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,20

ml dung dịch KMnO4 1,00M trong dung dịch H2SO4

1 Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn)

2 Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu?

(5)

(6)

(1)

(3)

(7)

(4)

(2)

(8) (10)

(11) (12) (9)

Câu 8:(2 điểm):

Nguyên tử của một nguyên tố X trong đó electron cuối cùng có 4 số lượng tử

n = 3, l = 1, m = 0, s = - ½

1) Xác định tên nguyên tố X

2) Hòa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp

dung dịch B

3,4 : 3,03 Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng 1,1225g

a) Tính lượng kết tủa của A?

b) Tính CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp

Câu 9:(2 điểm):

1 Một chất thải phóng xạ có chu kỳ bán hủy là 200 năm được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất Phải trong thời gian là bao nhiêu để tốc độ phân

rã giảm từ 6,5.1012 nguyên tử/phút xuống còn 3.10-3 nguyên tử/phút

2 Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:

a) 12Mg26 + ? → 10Ne23 + 2He4

b) 9F19 + 1H1 → .? + 2He4

c) 92U235 + 0n1 → 3(0n1) + ? + 57La146

d) 1H2 + ? → 2 2He4 + 0n1

Câu 10:(2 điểm):

Ở 270C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng : N2O4 (khí) 2NO2 (khí)

với độ phân huỷ là 20%

1 Tính hằng số cân bằng Kp

2 Tính độ phân huỷ một mẫu N2O4 (khí) có khối lượng 69 gam, chứa trong

một bình có thể tích 20 (lít) ở 270C

- Hết -(Thí sinh được sử dụng bảng HTTH-Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm)

KEYS

1 1 Tính năng lượng của electron ở trạng thái cơ bản trong

các nguyên tử và ion sau: H, He + (Cho ZH = 1; ZHe = 2).

2 Tính năng lượng ion hóa của H và năng lượng ion hóa thứ 2 của He.

3 Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt

không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt

mang điện của Y là 12.

a , Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY2

b , Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y và xác định các số lượng tử của electron cuối cùng được điền vào

Hướng dẫn

1 Năng lượng của electron trong hệ một hạt nhân và một

Ở trạng thái cơ bản: n = 1

* Với H: E1(H) = -13,6eV;

* Với He+: E1(He+ ) = - 54,4 eV;

2 Năng lượng ion hóa của hidro là năng lượng tối thiểu để bứt

0.5

e ra khỏi nguyên tử hoặc ion, tức là đưa e từ trạng thái cơ bản ra xa

vô cùng (không truyền thêm động năng cho e) Dễ thấy: I1(H)

=13,6eV; I2(He) = 54,4 eV

a , Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số

có các phương trình:

2 Zx + 4 Zy + Nx + 2 Ny = 178 (1)

2 Zx + 4 Zy − Nx − 2 Ny = 54 (2)

4 Zy − 2 Zx = 12 (3)

Zy = 16 ; Zx = 26 Vậy X là sắt, Y là lưu huỳnh XY2 là FeS2

b, Cấu hình electron: Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d64s2 ;

S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 2; ml =-2; ms= -1/2

Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 1; ml =-1; ms= -1/2

0,25

0,75

0,25

0,25

2 Viết công thức Lewis, dự đoán dạng hình học của các phân tử và

ion sau (có giải thích) và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung

tâm?

SO2; SO3; SO4 2- ; SF4; SCN -Hướng dẫn

Lewis

Công thức cấu trúc

Dạng lai hóa của NTTT

Dạng hình học của phân tử

O

S O

Mỗi ý đúng 0,1 điểm

O S O

O

S O

O O

F

S F

3 1.Cho giá trị của biến thiên entanpi và biến thiên entropi chuẩn

ở 300 0 K và 1200 0 K của phản ứng:

CH4 (khí) + H2O (khí) ˆ ˆ †‡ ˆ ˆ CO ( khí) + 3H2 ( khí)

Bi t lế à

∆H 0 (KJ/mol) ∆S 0 J/K.mol

a) Hỏi phản ứng tự diễn biến sẽ theo chiều nào ở 300 0 K và

1200 0 K?

b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 300 0 K

2 Năng lượng mạng lưới của một tinh thể có thể hiểu là năng lượng cần thiết để tách những hạt ở trong tinh thể đó ra cách xa nhau những khoảng vô cực

Hãy thiết lập chu trình để tính năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết:

Sinh nhiệt của CaCl2: ∆H1 = -795 kJ/ mol Nhiệt nguyên tử hoá của Ca: ∆H2 = 192 kJ / mol Năng lượng ion hoá (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol Năng lượng phân ly liên kết Cl2: ∆H3 = 243 kJ/ mol

Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol

Hướng dẫn

1.

a) Dựa vào biểu thức: ∆G0 = ∆H0 - T∆S0

Ở 3000K ; ∆G0

300 = (- 41160) - [ 300.(- 42,4)] = -28440J = -28,44 kJ

Ở 12000K ; ∆G0

1200 = (- 32930) - [ 1200.(- 29,6)] = 2590 = 2,59 kJ

∆G0

300< 0, phản ứng đã cho tự xảy ra ở 3000K theo chiều từ

trái sang phải

∆G0

1200 > 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại ở 12000K

b) + Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 3000K

∆G0 = -2,303RT lgK

(-28440) = (-2,303).8,314 300.lgK

lgK = 28440/ 2,303.8,314.300 = 4,95

⇒ K = 10 4,95

2 Thiết lập chu trình

Chu trình Born - Haber

Ca(tt) + Cl2 (k) CaCl2(tt)

Ca2+ (k) + 2Cl- (k)

Ta có:

Uml = ∆H2 + I1 + I2 + ∆H3 + 2A - ∆H1

Uml = 192 + 1745 + 243 – (2 x 364) - (-795)

Uml = 2247 (kJ/.mol)

0,5

0,5

0,5

∆H1

0 ,5

4 1.Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH3 0,150 M và

KOH 5,00.10 -3 M.Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4+ là

9,24

2.Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2(10 -3 M) và

FeCl3(10 -3 M)

Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A.

a) Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao?

b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg 2+ hoặc Fe 3+

ra khỏi dung dịch.

Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10 –6 M thì coi như đã được

tách hết.

( Cho tích số tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt là: 10 – 39

và 10 – 11 )

Hướng dẫn

1) Tính pH của dung dịch:

CN- + H2O HCN + OH- Kb1 = 10- 4,65

NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb2 = 10- 4,76

KOH -> K+ + OH

-H2O H+ + OH

-[OH-] = CKOH + [HCN] + [NH4+] + [H+] Đặt [OH-] = x

x = 5.10-3 + Kb1[CN]/x + Kb2[NH3]/x + KH2O/x

x2 - 5.10-3x - (Kb1[CN-] + Kb2[NH3] + KH2O) = 0 Tính gần đúng coi [CN-] bằng CCN- = 0,12M ; [NH3] = CNH3 = 0,15

M

Ta có: x2 - 5.10-3 x - 5,29 10-6 = 0 -> x = [OH-] = 5,9.10-3M

Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65/ 5,9.10-3 = 3,8.10-3 -> [HCN] <<

2 điểm

0,5

[NH4+ ] / [NH3] = 10-4,76/ 5,9.10-3 = 2,9.10-3 -> [NH4+] << [NH3] Vậy cách giải gần đúng trên có thể chấp nhận -> pH = 11,77

2) MgCl2→ Mg2+ + 2Cl – và Mg2+ + 2OH – → Mg(OH)2 (1)

FeCl3→ Fe3+ + 3Cl – và Fe3+ + 3OH – → Fe(OH)3 (2)

a) Để tạo ↓ Fe(OH)3 thì [OH –] ≥ 3

3

39

10

10

−

−

= 10-12 M (I)

Để tạo ↓ Mg(OH)2→ [OH –] ≥ 113

10

10

−

−

= 10-4 M (II)

So sánh (I) < (II) thấy → ↓ Fe(OH)3 tạo ra trước

b) Để tạo ↓ Mg(OH)2: [OH –] = 10-4 → [H+] = 10-10 → pH = 10

(nếu pH < 10 thì không ↓)

Để ↓ hoàn toàn Fe(OH)3: [Fe3+] ≤ 10-6M → [OH –]3 > 10-33 →

[H+] <10-3→ pH > 3

Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd thì: 3 < pH < 10

0,5

0,5

0,5

5 Một pin điện hóa được tạo bởi 2 điện cực Điện cực thứ

nhất là tấm đồng nhúng vào dung Cu(NO3)2 0,8M Điện cực 2 là

một đũa Pt nhúng vào dung dịch chứa hỗn hợp Fe 2+ và Fe 3+

(trong đó [Fe 3+ ] = 4[Fe 2+ ] Thế điện cực chuẩn của Cu 2+ / Cu và

Fe 3+ /Fe 2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V.

1 Xác định điện cực dương, điện cực âm Tính suất điện động

khi pin bắt đầu làm việc.

2 Tính tỉ lệ [[ 2 ]]

3

+

+

Fe

Fe

khi pin hết điện (coi thể tích của dung dịch Cu(NO3)2 0,8M là rất lớn).

Hướng dẫn

1.E(Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 lg4 = 0,8055 V

E(Cu2+/Cu) = 0,34 + 0,059/2 lg0,8 = 0,3371 V

2 điểm

Vậy điện cực dương là điện cực Pt; điện cực âm là điện cực Cu

Epin = 0,8055 - 0,3371 = 0,4684 V

2 Pin hết điện tức là Epin = 0 Khi đó E (Cu2+/Cu) = E (Fe3+/Fe2+)

Vì thể tích dung dịch Cu(NO3)2 rất lớn => nồng độ Cu2+ thay đổi

không đáng kể

=> E (Cu 2+/Cu)=0,3371

V

E (Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 lg ([Fe3+]/[Fe2+]) = 0,3371

=> [Fe3+]/[Fe2+] = 4,5995.10 -8

1,0

1,0

6

Cho sơ đồ biến hóa :

A FeCl3

X Y Z

T M N

Hoàn thành phương trình hóa học khác nhau trong sơ đồ biến

hóa trên Biết: X là một đơn chất, Y, Z, M là các muối có oxi của

X, T là muối không chứa oxi của X, N là axit không bền của X.

Hướng dẫn: Sơ đồ biến hóa thỏa mãn là:

HCl FeCl (1) 3

(3)

(2)

(5)

(6)

(1)

(3)

(7) (4)

(2)

(8) (10)

(11) (12) (9)

X KClO3 KClO4

KCl KClO HClO

Có các phương trình phản ứng:

H2 + Cl2 → 2HCl (1)

(X) (A) 6HCl + Fe2O3 → 2FeCl3 + 3H2O (2)

(A) (Fe3O4,) 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (3)

3Cl2 + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3H2O (4)

(Y) 6HCl + KClO3 → 3Cl2 + KCl + 3H2O (5)

Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O (6)

(T) 2KClO3 2KCl + 3O2 (7)

KCl + 3H2O KClO3 + 3H2 (8)

4KClO3 → 3KClO4 + KCl (9)

KClO4 KCl + 2O2 (10)

KCl + H2O KClO + H2 (11)

(M) KClO + CO2 + H2O → HClO + NaHCO3 (12)

(N)

t o

(5)

(6)

(7)

(4)

(8) (10)

(11) (12)

t o

đp dung dịch(80 o C) Không có mnx

300 o

đp dung dịch

Không có mnx

t o

cao

(9)

7 Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất

trơ Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi

trường axit (khử tất cả Fe 3+ thành Fe 2+ ) tạo ra dung dịch A

Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml Lượng I 2 có trong

10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,50 ml dung dịch

Na2S2O3 1,00M (sinh ra 2

4 6

S O −) Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe 2+ trong dung dịch còn lại phản

ứng vừa đủ với 3,20 ml dung dịch KMnO4 1,00M trong dung

dịch H2SO4.

1 Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra (dạng

phương trình ion thu gọn).

2 Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban

đầu?

Hướng dẫn

1

Fe O3 4+8H+ →2Fe3++Fe2++4H O2 (1)

3

5Fe2++MnO4−+8H+→5Fe3++Mn2++4H O2 (5)

2

4

3

Fe MnO

→ trong 10ml n Fe 2 += 6,4x10-3(mol)

Từ (3) và (4): n Fe 2 += 2

2 3

S O

n −= 5,5x1x10-3 = 5,5x10-3(mol)

Từ (3): n Fe 3 +=n Fe 2 +=5,5x10-3(mol) =2(n Fe O 3 4+n Fe O 2 3)

Có thể xem Fe3O4 như hỗn hợp Fe2O3.FeO

2 điểm

1.0

n =n Fe O 3 4= 6,4x10-3 – 5,5x10-3 = 9x10-4(mol)

2 3

Fe O

1 n

2 + − n Fe O3 4=1,85x10-3(mol)

Trong 50 ml : n Fe O 3 4=4,5x10-3(mol) → m Fe O 3 4=1,044 gam

2 3

Fe O

n = 9,25x10-3(mol) →m Fe O 2 3=1,48 gam

0,25

0,25

0,5 8

Câu 8: Bài tập tổng hợp(2 đ)

Nguyên tử của một nguyên tố X trong đó electron cuối cùng có 4 số

lượng tử n = 3, l = 1, m = 0, s = - ½

1 Xác định tên nguyên tố X

2 Hòa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn

2 điểm

hợp Cu(NO3)2 0,1M và AgNO3 chưa biết nồng độ, thu được kết

tủa A và dung dịch B

theo tỉ lệ 3,4 : 3,03 Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản

ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng

1,1225g

a, Tính lượng kết tủa của A?

B,Tính CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp

(cho Na = 23, N = 14, K = 39, Ag = 108, Br = 80, Zn = 65, Cu =

64)

Hướng dẫn

1(0,75đ) Nguyên tử của nguyên tố X có:

n = 3

l = 1

m = 0

s = - ½ Cấu trúc hình e của X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

-> Zx = 17 X là clo

2(1,25đ)

a/ NaCl + AgNO3 = AgCl ↓ + NaNO3

Khi cho Zn vào dd B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ

AgNO3 dư

Zn + 2AgNO3 = Zn(NO3)2 + 2Ag ↓

Zn + Cu(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Cu ↓

0,75

0,25

electron cuối cùng ở phân lớp 3p

electron này là e thứ 5 của ở phân lớp 3p

NaCl : x mol KBr : y mol

01 , 0 000 1

1 , 0 100

2

3

Cu(NO

03 , 3

4 , 3

= 3

3

C%KNO C%NaNO

-> = 33,,034

3

3

KNO

NaNO

m m

x

y 0 , 75 03

, 3

4 ,

3 − > =

=

101y

85x

(1)

Giải hệ pt (1), (2)







=

=

03 , 0

04 , 0

y x

mA = 0,04 143,5 + 0,03 188 = 11,38g

b/ 1 mol Zn -> 2 mol Ag khối lượng tăng 151g

151a – 0,01 = 1,1225

=

ñ AgNO3

n

M

85 , 0 100

1000 085 , 0

3

M(AgNO

C

0,5

0,5

9

1 Một chất thải phóng xạ có chu kỳ bán hủy là 200 năm được

chứa trong thùng kín và chôn dưới đất phải trong thời gian là

2 điểm

bao nhiêu để tốc độ phân rã giảm từ 6,5.10 12 nguyên tử/phút

xuống còn 3.10 -3 nguyên tử/phút.

2 Hoàn thành các Pư hạt nhân sau:

a) 12Mg 26 + ? → 10Ne 23 + 2He 4 b) 9F 19 + 1H 1 → .? + 2He 4 c) 92U 235 + 0n 1 → 3(0n 1 ) + ? + 57La 146 d) 1H 2 + ? → 2 2He 4 + 0n 1 Hướng dẫn

1.

/ 00347 , 0 200

693 , 0 693 ,

0

2 / 1

=

=

=

t

Áp dụng công thức: lnN0

kt

⇒ ln6,5.10312 0,00347

3.10 − = t

⇒ t = 1,0176.104 năm hay 10.176 năm

2 Từ định luật bảo toàn điện tích và số khối → các hạt còn thiếu:

0,25

0,25

0,5

0,25 x4

10 Ở 27 0 C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng :

N2O4 (khí) 2NO2 (khí)

với độ phân huỷ là 20%

1 Tính hằng số cân bằng Kp.

2 điểm