OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII (42012) ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM HỘI HÓA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII (4/2012) ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT Bảng: B Đà nẵng, 4/2012 Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 2 Các hằng số và công thức cần thiết Số Avogadro: N A = 6.0221×10 23 mol –1 Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT Hằng số khí: R = 8.314 JK –1 mol –1 0.08205 atmLK –1 mol –1 Năng lượng của photon: hc E   Hằng số Faraday: F = 96485 Cmol –1 Năng lượng tự do Gibbs: G = H – TS Hằng số Planck: h = 6.6261×10 –34 Js H = E + nRT Vận tốc ánh sáng : c = 3.000×10 8 ms –1 Phương trình Faraday: Q = it Không độ C: 273.15 K Phương trình Arrhenius: k = A     /  1 N = 1 kg m s  1 eV = 1.602×10 -19 J K w = = 1.0×10 -14 1 atm = 760 torr = 1.01325×10 5 Pa BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 1 18 1 H 1.008 2 13 14 15 16 17 2 He 4.003 3 Li 6.941 4 Be 9.012 5 B 10.81 6 C 12.01 7 N 14.01 8 O 16.00 9 F 19.00 10 Ne 20.18 11 Na 22.99 12 Mg 24.31 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Al 26.98 14 Si 28.09 15 P 30.97 16 S 32.07 17 Cl 35.45 18 Ar 39.95 19 K 39.10 20 Ca 40.08 21 Sc 44.96 22 Ti 47.87 23 V 50.94 24 Cr 52.00 25 Mn 54.94 26 Fe 55.85 27 Co 58.93 28 Ni 58.69 29 Cu 63.55 30 Zn 65.38 31 Ga 69.72 32 Ge 72.64 33 As 74.92 34 Se 78.96 35 Br 79.90 36 Kr 83.80 37 Rb 85.47 38 Sr 87.62 39 Y 88.91 40 Zr 91.22 41 Nb 92.91 42 Mo 95.96 43 Tc [98] 44 Ru 101.07 45 Rh 102.91 46 Pd 106.42 47 Ag 107.87 48 Cd 112.41 49 In 114.82 50 Sn 118.71 51 Sb 121.76 52 Te 127.60 53 I 126.90 54 Xe 131.29 55 Cs 132.91 56 Ba 137.33 57 La 138.91 72 Hf 178.49 73 Ta 180.95 74 W 183.84 75 Re 186.21 76 Os 190.23 77 Ir 192.22 78 Pt 195.08 79 Au 196.97 80 Hg 200.59 81 Tl 204.38 82 Pb 207.2 83 Bi 208.98 84 Po (209) 85 At (210) 86 Rn (222) 87 Fr (223) 88 Ra 226.0 89 Ac (227) 104 Rf (261) 105 Ha (262) 58 Ce 140.12 59 Pr 140.91 60 Nd 144.24 61 Pm (145) 62 Sm 150.36 63 Eu 151.96 64 Gd 157.25 65 Tb 158.93 66 Dy 162.50 67 Ho 164.93 68 Er 167.26 69 Tm 168.93 70 Yb 173.05 71 Lu 174.97 90 Th 232.04 91 Pa 231.04 92 U 238.03 93 Np 237.05 94 Pu (244) 95 Am (243) 96 Cm (247) 97 Bk (247) 98 Cf (251) 99 Es (254) 100 Fm (257) 101 Md (256) 102 No (254) 103 Lr (257) Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 3 Câu 1: a b T ổ ng đi ể m 1 ,0 1 ,0 2,0 a) Hãy giải thích sự khác biệt về giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của Ca và K. Cho biết: Năng lượng ion hóa thứ nhất (I 1 ) (eV) Năng lượng ion hóa thứ hai (I 2 ) (eV) K 4,34 31,63 Ca 6,11 11,87 Cấu hình electron: K: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1  K + : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Ca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2  Ca + : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 Năng lượng ion hóa thứ nhất của K nhỏ hơn của Ca do Ca có bán kính nhỏ hơn, số đơn vị điện tích hạt nhân lớn hơn Năng lượng ion hóa thứ hai của Ca nhỏ hơn của K vì K + có cấu hình bền vững của khí trơ, trong khí Ca + khi mất một electron sẽ đạt tới cấu hình bền của khí trơ. Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 4 b) Ở nhiệt độ rất cao, nguyên tử oxy có thể bị ion hóa và tồn tại dưới dạng ion O 7+ . Dựa vào công thức tính năng lượng electron của Bohr. 2 2 6,13 n Z E n  (eV) Hãy tính bước sóng của bức xạ phát ra khi electron trong ion O 7+ dịch chuyển từ mức năng lượng có n = 3 xuống mức có n=1. Oxi có điện tích hạt nhân Z bằng 8: ℎ   =   −  = −13,6 8  3  − 8  1 ×1,602 ×10  = 1,24×10   = × ,×  = ,×  ×.×  ,×  = 1,602×10  =1,602 nm Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 5 Câu 2: a b T ổ ng đi ể m 1 ,0 1 ,0 2,0 a) So sánh nhiệt độ nóng chảy của KCl và NaCl, biết rằng chúng có cùng cấu trúc tinh thể. NaCl và KCl có cùng cấu trúc tinh thể nên có thể so sánh năng lượng mạng tinh thể của hai chất này dựa vào so sánh điện tích và bán kính ion. Do bán kính ion Na + nhỏ hơn báo kính ion K + nên năng lượng mạng tinh thể của NaCl lớn hơn năng lượng mạng tinh thể của KCl.  Nhiệt độ nóng chảy của NaCl lớn hơn của KCl Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 6 b) Dùng chu trình Born-Haber tính toán năng lượng mạng tinh thể của CaCl 2 . Cho biết: Đại lượng Giá trị (kJ/mol) H o thăng hoa (Ca) 178 Năng lượng ion hóa thứ 1 của Ca 590 Năng lượng ion hóa thứ 2 của Ca 1146 Ái lực electron của Cl -349 Năng lượng liên kết Cl-Cl 244 H o hình thành (CaCl2) -796 Năng lượng mạng tinh thể của CaCl 2 Δ ạể = ( −796 ) −244−2 ( −349 ) −178−590 −1146 = −2256/ Câu 3: a b T ổ ng đi ể m 1,5 0,5 2,0 a) Hãy viết công thức Lewis của CO 2 và SO 2 . Dựa vào thuyết lực đẩy của các cặp electron hóa trị (VSEPR), hãy xác định dạng hình học của các phân tử này. So sánh độ tan trong nước của hai chất trên, giải thích. SO 2 CO 2 Phân t ử gãy khúc Phân cực Phân t ử th ẳ ng hàng Không phân cực Do nước là dung môi phân cực nên độ tan của SO 2 trong nước sẽ cao hơn độ tan của CO 2 trong nước. b) Nhôm kết hợp với clo tạo thành hợp chất A. Trong khoảng nhiệt độ 150 o C -200 o C, A tồn tại ở dạng khí có khối lượng phân tử bằng 266,66 g/mol. Hãy xác định công thức cấu tạo của phân tử này. Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 8 Câu 4 : a b T ổ ng đi ể m 1,0 1,0 2,0 Tích số tan của AgCl ở 25 0 C và 50 0 C lần lượt là 1,70.10 -10 và 1,29.10 -9 . Coi H 0 và S 0 không biến đổi theo nhiệt độ. a) Tính H 0 và S 0 của phản ứng tạo thành kết tủa AgCl trong dung dịch ?. Ag + + Cl -  AgCl Δ   = −  ln  =  ln   =  × 2 , 303 log   Ở 25 o C: Δ   = 8,314 ×298 ×2,303log1,7 × 10  = −55,75/ Ở 50 o C: Δ   = 8,314× 298× 2,303log1,29 × 10  = −54,98/ Coi H 0 và S 0 không biến đổi theo nhiệt độ. Δ  = Δ   −Δ   325 −298 = −55,75 + 54,98 25 = −0,0308  . Δ  = Δ   + 298Δ  = −55,75 + 298 × ( −0,0308 ) = −64,9/ b) Tính độ tan (mol/l) của AgCl ở 25 0 C và 100 0 C. Giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của AgCl . Độ tan của AgCl ở 25 0 C:   =    =  1,7 × 10  = 1,3 ×10   Độ tan của AgCl ở 100 0 C: Δ   = Δ  −373Δ  = −64,9 + 0,0308×373 = ln   T AgCl = 10 -7,48  S 373 =1,8x10 -4 Độ tan tăng theo nhiệt độ vì quá trình phân ly của AgCl là quá trình thu nhiệt (ngược với quá trình kết tủa phát nhiệt). Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 9 Câu 5 : a b c T ổ ng đi ể m 1,0 0,5 0,5 2,0 Phản ứng xà phòng hóa etyl axetat là bậc một đối với mỗi chất phản ứng. Trong hỗn hợp ban đầu cả xút và este đều có nồng độ bằng 2.10 -2 M. Người ta theo dõi tiến triển của phản ứng bằng cánh chuẩn độ axit – bazơ. a) Sau 20 phút lấy 100ml hỗn hợp phản ứng, chuẩn độ lượng xút dư bằng dung dịch HCl 0,1 M, thấy hết 6,15 ml. Tính hằng số tốc độ của phản ứng. Đây là phản ứng bậc 2 với C CH3COOC2H5 = C NaOH =2x10 -2 M Vậy:    −    =  Sau 20 phút đầu, nồng độ xút còn lại C 20 :   = 6,15× 0,1 100 = 0,615 × 10    =      ,  ×    −   ×     = 5 , 63     .  ℎ ú    b) Hỏi cần bao nhiêu ml dung dịch axit để chuẩn độ 100 ml dung dịch hỗn hợp phản ứng sau 20 phút nữa. Sau 20 phút ti ế p theo t=40 phút 1   − 1 2 ×10  = 5,63 × 40   = 3,634×10     ×   =   ×     =   ×    = ×,×  , = 3,634 C) Sau thời gian bao lâu thì quá trình xà phòng hóa đạt 99%. Thời gian xà phòng hóa đạt 99% (còn lại 1%) là t 99 : 1 0,01×  − 1   = 5,63×    = 879 , 2   ℎ ú  CH 3 COOC 2 H 5 NaOH NaCH 3 COO C 2 H 5 OH + + Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 10 Câu 6: a b T ổ ng đi ể m 1,0 1,0 2,0 a) Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra tại các điện cực của quá trình phóng điện của ắc qui chì : Pb(r) | PbSO 4 (r) | H 2 SO 4 (dd) | PbO 2 (r) | Pb(r) Tại điện cực âm (anot) : Pb (r) + HSO 4 - (dd)  PbSO 4 (r) + H + (dd) + e - Tại điện cực dương (catot) : PbO 2 (r) + 3H + (dd) + HSO 4 - (dd) + 2e -  PbSO 4 (r) + 2H 2 O b) Xét một pin có ký hiệu như sau Zn (r) | Zn 2+ (1M) || Cu 2+ (1M) | Cu (r) i. Hãy xác định sức điện động của pin ii. Nếu thêm Na 2 S vào dung dịch Cu 2+ cho đến khi nồng độ S 2- cân bằng là 0.1M thì sức điện động của hệ pin sẽ có giá trị bằng bao nhiêu? Cho biết tích số tan của CuS là 8x10 -37 Thế khử chuẩn: E O (Cu 2+ /Cu) = 0,34V ; E O (Zn 2+ /Zn) = -0,76V i. Sức điện động = E o Cu 2+/Cu - E o Zn2+/Zn = 1.10 V ii. Khi thêm Na 2 S vào, xảy ra phản ứng: Cu 2+ + S 2-  CuS    / =     / + 0,059 2 log  =     / + 0,059 2 log        / = 0,34 + 0,059 2 log 8 ×10  0,1 = −0,697 Sức điện động của pin lúc đó là: E Cu 2+/Cu - E Zn2+/Zn = -0,697 - (- 0,76)= 0,063 V [...]... nhiệt, pH của dung dịch tăng lên gần trung tính Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 11 Câu 8: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 Trong nước, HCN là một axit yếu có pKa=9,6 a) Hãy tính pH của dung dịch HCN 0,15M ⇋ + pKa = 9,6  Ka = 2,5X10-10 = [ ][ [ ] ] = 2,5 × 10 = 0,15  X = [H+]=6,1x10-6  pH = 5,2 Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 12 b) Trong một hệ kín, có các cân bằng sau: HCN(k) HCN (dd) (1) HCN (dd) H+(dd)... Phản ứng tạo I2 2Cu2+ + 3I-  2CuI + I2 Phản ứng chuẩn độ: I2 + 2 Na2S2O3  2NaI + Na2S4O6 Tính toán hàm lượng Cu: n % = = 2n × , × 1 =2 n 2 × , , × 100 = = 0,100 × 0,0298 = 2,98 × 10 mol , % Lưu ý:  Thí sinh giải theo cách giải khác với đáp án, nhưng kết quả đúng vẫn được tính điểm Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 16 ... tục vào hỗn hợp Sau khi hòa tách, phần dung dịch được tách khỏi hỗn hợp và cho tác dụng với Zn để thu vàng kim loại Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra Hòa tách vàng: 4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O  4 [Au(CN)2]- + 4 OHTách vàng khỏi dung dịch: 2[Au(CN)2]- + Zn 2 Au + [Zn(CN)4]2- Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 14 Câu 10: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 a) I2O 5 là một chất rắn tinh thể màu trắng, có... 14H+  2 Cr3+ + 7H2O b) Các hóa chất chính có trong các thi t bị cung cấp oxi cá nhân là NaClO3 và BaO2 Phản ứng phân hủy NaClO3 sẽ cung cấp oxi BaO2 có tác dụng xử lý các sản phẩm phụ (HClO, Cl2) sinh ra trong quá trình này Viết các phương trình phản ứng xảy ra NaClO3  NaCl + 3/2 O2 Tác dụng của BaO2: BaO 2 + 2HClO  BaCl2 + 3/2O2 + H2O BaO 2 + Cl2  BaCl2 + O2 c) Để xử lý các khí độc NO, NO2 trong... 5 × 0,100 × 0,016 = 0,004 2 × 100 = 29.87% , , Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 15 b) 2,80 gam một mẫu hợp kim đồng-kẽm được hòa tan trong lượng dư axit nitric Định mức dung dịch thu được tới 250 mL (dung dịch A) Lấy 25 mL dung dịch A, điều chỉnh tới pH bằng 3, cho phản ứng với một lượng dư dung dịch KI, và chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3 0,100 M i Viết các phương trình phản ứng xảy ra ii Tính phần... NH3 sinh ra từ quá trình phân hủy Ure ( CO(NH2)2) Viết các phương trình phản ứng xảy ra CO(NH2)2 + H 2O  CO2 +2 NH3 2NH3 + 3NO 5/2 N2 + 3H2O 4NH3 + 3NO2  7/2 N2 + 6H2O d) Để hòa tách vàng lẫn trong đất đá người ta cho hỗn hợp vàng và đất đá tác dụng với dung dịch NaCN trong môi trường kiềm đồng thời thổi không khí liên tục vào hỗn hợp Sau khi hòa tách, phần dung dịch được tách khỏi hỗn hợp và cho... , và HCN(dd) lần lượt là 124,7 và 119,7 Nếu tổng nồng độ cyanua trong dung dịch là 0,10 M, hãy tính áp suất riêng phần của HCN(g) trong hệ khi pH=7 i ii i ( ) Như vậy: Δ Mà Δ ⇋ = 119,7 − 124.3 = −5,0 / =− ==> = , = 7,52 ii [CN-] + [HCN] = 0,10 pH = 7  [H +]=1,0x10-7 Gọi x là [HCN] ở cân bằng ta có: 2,5 × 10 = (1,0 × 10 )(0,10 − )  X= [HCN](cân bằng) = 0,0998   = [ = ] , , â ằ = 0,0133 Đáp án bài. .. = [ = ] , , â ằ = 0,0133 Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 13 Câu 9: a b c d Tổng điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 2,0 a) K2Cr2O 7 là hóa chất chính có trong ống kiểm tra nồng độ cồn trong hơi thở Khi hơi thở của người bị kiểm tra có nồng độ cồn đủ lớn thì ống sẽ chuyển từ màu vàng sang màu xanh Viết phương trình phản ứng mô tả hiện tượng này Cồn (C2H5OH) khử K 2Cr2O 7 (màu vàng) sang dạng muối Cr(III) màu xanh... Hỏi a) Nồng độ khí CO2 trong chai sô đa trước và sau khi mở nắp chai Nồng độ CO2 khi chưa mở nắp chai sôđa: ( ướ ) = × = 3,1 × 10 × 5 = 0,155 / Khi mở nắp chai: ( ) = × = 3,1 × 10 × 4,0 × 10 = 1,24 × 10 / b) Tính pH của dung dịch sô đa trước và sau khi mở nắp chai CO2(dd) là một axit yếu có K1