ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2015 -Hóa học 10 trường Chu văn An Hà Nội

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN THÀNH PHỐ HÀ NỘI ĐỀ THI ĐÈ XUẤT ĐỀ THI MƠN HỐ KHỐI 10 NĂM 2015 Thời gian làm 180 phút (Đề có trang, gồm 10 câu) Câu I (2đ): Cấu tạo nguyên tử- Hệ thống tuần hoàn Cho A, B nguyên tố chu kỳ bảng tuần hồn B có tổng số lượng tử ( n + l ) lớn tổng số lượng tử ( n + l ) A Tổng số đại số a+ số lượng tử electron cuối cation A 3,5 Xác định số lượng tử electron cuối A, B Viết cấu hình electron xác định tên A, B Câu II (2đ): Liên kết hóa học- Hình học phân tử- Tinh thể Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương a Tính bán kính nguyên tử silic Cho khối lượng riêng silic tinh thể 2,33g.cm-3; khối lượng mol nguyên tử Si 28,1g.mol-1 b So sánh bán kính nguyên tử silic với cacbon (rC = 0,077 nm) giải thích Hãy so sánh giải thích a Nhiệt hình thành COF2 COCl2 b Góc liên kết XSX phân tử SO2X2 với X nguyên tử halogen Thực nghịêm xác định momen lưỡng cực phân tử H 2O 1,85D, góc liên kết HOH 104,5o, độ dài liên kết O – H 0,0957 nm Tính độ ion liên kết O – H phân tử nước (bỏ qua momen tạo cặp electron hóa trị khơng tham gia liên kết oxy) Cho biết: 1D = 3,33.10-30 C.m; Điện tích electron -1,6.10-19C; 1nm = 10-9m Câu (2đ):(Phản ứng hạt nhân) Khi nghiên cứu mẫu cổ vật nguồn gốc hữu chứa mg cacbon, người ta thấy tỷ lệ 14 C 12 C đồng vị mẫu 1,2.10-14 a Có nguyên tử 14C có mẫu ? b Tốc độ phân rã 14C mẫu ? c Tuổi mẫu nghiên cứu ? Cho chu kỳ bán hủy 14C 5730 năm, hoạt độ phóng xạ riêng cacbon thời chưa có hoạt động hạt nhân người 227 Bq/KgC Cho biết 1Bq = phân rã/giây Câu (2đ): Nhiệt hóa học Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O2(k) → ZnO(r) + SO2(k) Tính ∆Ho phản ứng nhiệt độ 298K 1350K, coi nhiệt dung chất không phụ thuộc vào nhiệt độ miền nhiệt độ nghiên cứu Giả thiết ZnS nguyên chất Lượng ZnS khơng khí (20% O 80% N2 theo thể tích) lấy tỉ lệ hợp thức bắt đầu 298K đạt đến nhiệt độ hấp thụ lượng nhiệt tỏa phản ứng điều kiện chuẩm 1350K (lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ chất đầu) Hỏi phản ứng có trì khơng, nghĩa khơng cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết phản ứng xảy nhiệt độ không thấp 1350K? Thực tế quặng sfalerit ngồi ZnS cịn chứa SiO Vậy hàm lượng % ZnS quặng tối thiểu phải để phản ứng tự trì được? Biết: ZnS(r) ZnO(r) SO2(k) O2(k) N2(k) SiO2(r) o -1 ∆H (kJ.mol ) -202,92 -347,98 -296,90 Cop (J.K-1.mol-1) 58,05 51,64 51,10 34,24 30,65 72,65 MZnS = 97,42g.mol-1; MSiO2 = 60,10g.mol-1 Câu (2đ): Cân hóa học pha khí Amoni hiđrosunfua chất không bền, dễ phân huỷ thành NH3 (k) H2S (k) Biết: Hợp chất H0 (kJ/mol) S0 (J/K.mol) NH4HS (r) 113,4 − 156,9 NH3(k) 192,6 − 45,9 H2S (k) 205,6 − 20,4 a Tính ∆Ho298 ,∆So298 ∆Go298 phản ứng b Tính số cân Kp 250C phản ứng c Tính số cân Kp 350C phản ứng Giả thiết ∆H0 ∆S0 không phụ thuộc nhiệt độ d Giả sử cho 1,00 mol NH 4HS (r) vào bình trống tích 25,00 lít Hãy tính áp suất tồn phần bình, phản ứng phân huỷ đạt cân 25 0C, bỏ qua thể tích NH4HS (r) Nếu thể tích bình 100,00 lít, tính lại áp suất tồn phần thí nghiệm Câu (2đ): Cân axit- bazơ, tạo kết tủa Dung dịch A chứa NH3 0,2M; Na2C2O4 0,1M; Na2SO4 0,08M a Tính pH dung dịch A b Thêm dần CaCl2 vào dung dịch A vào 10ml dung dịch A đến C = 0,18M Tính [C2O42-], [SO42-], [Ca2+]? (Coi thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể) Cho pKa: NH4+ (9,24); HSO4- (2,00); H2C2O4 (1,25; 4,27) pKs: CaSO4 (4,26); CaC2O4 (8,75); *β (CaOH + ) = 10-12,6 Câu (2đ): Phản ứng oxi hóa khử-pin điện hóa Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010M; KMnO4 0,010M; Fe2(SO4)3 0,0050M H2SO4 (pH dung dịch 0).Thêm dung dịch KI vào dung dịch X nồng độ KI 0,50M, dung dịch Y (coi thể tích không thay đổi thêm KI vào dung dịch X) a Hãy mơ tả q trình xảy cho biết thành phần dung dịch Y b Tính điện cực platin nhúng dung dịch Y c Cho biết khả phản ứng Cu2+ với I- (dư) điều kiện tiêu chuẩn.Giải thích d Viết sơ đồ pin ghép điện cực platin nhúng dung dịch Y điện cực platin nhúng dung dịch gồm Cu2+, I- (cùng nồng độ 1M) chất rắn CuI viết phương trình hố học phản ứng xảy điện cực xảy pin hoạt động Cho: E0(Cr2O72-/Cr3+) = 1,330V; E0(MnO4-/Mn2+)= 1,510V; E0(Fe3+/Fe2+) = 0,771V; E0(I3-/I-)= RT = F 0,5355V; E0(Cu2+/Cu+) = 0,153V; pKs(CuI) = 12; 250C: 2,303 0,0592; Cr(z = 24) Câu (2đ): Nhóm halogen a Độ bền nhiệt từ HF đến HI thay đổi nào? Có phù hợp với thay đổi nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi khơng? b Điclo oxit ClO2 chất khí dùng để tẩy trắng sản xuất giấy Phương pháp tốt để điều chế ClO phịng thí nghiệm cho hỗn hợp KClO H2C2O4 tác dụng với H2SO4 lỗng Trong cơng nghiệp ClO2 điều chế cách cho NaClO tác dụng với SO2 có mặt H2SO4 4M * Viết phương trình phản ứng xảy * ClO2 hợp chất dễ gây nổ, điều chế ClO phịng thí nghiệm theo phương pháp tương đối an toàn? Câu (2đ): Oxi-Lưu huỳnh Trong bình kín dung tích khơng đổi chứa 50 (g) hỗn hợp gồm: a (g) FeCO3 chứa a% tạp chất trơ a2 (g) FeS2 chứa a% tạp chất trơ lượng gấp 1,5 lần lượng cần thiết khơng khí giàu oxi (70% N2 30% O2 thể tích) Nung nóng bình để phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp oxit B hỗn hợp khí C, sau đưa nhiệt độ bình trạng thái ban đầu thấy áp suất bình trước nung Lấy chất rắn bình cho vào ống sứ, đốt nóng dẫn luồng khí CO qua Sau kết thúc thí nghiệm, từ chất rắn cịn lại ống sứ lấy 17,92 (g) sắt, biết có 80% sắt oxit bị khử thành sắt Cho hỗn hợp khí C vào bình kín dung tích khơng đổi lít có mặt xúc tácV 2O5, nung nóng bình 5460C đến phản ứng oxi hóa SO đạt trạng thái cân thấy áp suất bình lúc 38,304 atm a Tính % tạp chất trơ a khối lượng a1, a2 b Tính số cân phản ứng oxi hóa khử SO2 thành SO3 5460C Câu 10 (2đ): Động học phản ứng Đối với phản ứng: A + B → C + D Trộn thể tích dung dịch chất A dung dịch chất B có nồng độ 1M: a Nếu thực phản ứng nhiệt độ 333,2K sau nồng độ C 0,215M Tính số tốc độ phản ứng b Nếu thực phản ứng 343,2K sau 1,33 nồng độ A giảm lần Tính lượng hoạt hố phản ứng (theo kJ.mol-1) Trộn thể tích dung dịch chất A với thể tích dung dịch chất B, nồng độ 1M, nhiệt độ 333,2K sau A phản ứng hết 90%? HẾT ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ XUẤT ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI – ĐBBB 2015 Mơn: Hóa học – Lớp 10 Câu I(2đ): Cấu tạo nguyên tử- Hệ thống tuần hoàn Cho A, B nguyên tố chu kỳ bảng tuần hồn B có tổng số lượng tử ( n + l ) lớn tổng số lượng tử ( n + l ) A Tổng số đại số a+ số lượng tử electron cuối cation A 3,5 Xác định số lượng tử electron cuối A, B Viết cấu hình electron xác định tên A, B Hướng dẫn: Nội dung Điểm Vì nguyên tố chu kỳ nên nguyên tố có số lớp 0,5 đ electron (cùng n ) Mà tổng ( n + l ) B lớn tổng ( n + l ) A nên: Cấu hình electron lớp A, B là: A: ns2; B: np1 ⇒ 0.5đ Mặt khác A có 2e lớp ngồi cation A có dạng A2+ Vậy tổng đại số số lượng tử A2+ là: (n – ) + + – 1/2= 3,5 Vậy số lượng tử : 0.25đ A:n=3 l=0 m=0 s=0.25đ B: n = l=1 m=-1 s=+ A: 1s22s22p63s2 ( Mg ) 0.25đ B: 1s22s22p63s23p1 ( Al ) 0.25đ Câu II(2đ): Liên kết hóa học- Hình học phân tử- Tinh thể Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương a Tính bán kính nguyên tử silic Cho khối lượng riêng silic tinh thể 2,33g.cm-3; khối lượng mol nguyên tử Si 28,1g.mol-1 b So sánh bán kính nguyên tử silic với cacbon (rC = 0,077 nm) giải thích Hãy so sánh giải thích a Nhiệt hình thành COF2 COCl2 b Góc liên kết XSX phân tử SO2X2 với X nguyên tử halogen Thực nghịêm xác định momen lưỡng cực phân tử H 2O 1,85D, góc liên kết HOH 104,5o, độ dài liên kết O – H 0,0957 nm Tính độ ion liên kết O – H phân tử nước (bỏ qua momen tạo cặp electron hóa trị không tham gia liên kết oxy) Cho biết: 1D = 3,33.10-30 C.m; Điện tích electron -1,6.10-19C; 1nm = 10-9m Hướng dẫn: Nội dung Điểm a Từ cơng thức tính khối lượng riêng n.M N A V → V1 ô = ( 8.28,1)/(2,33.6,02.1023) = 16,027 cm3 a= 5,43.10-8 cm; d = a = 5,43.10-8 1,71 = 9.39.10-8 cm; D= Bán kính nguyên tử silic là: r = d/8 = 1,17 10-8cm; 0.25đ b Có rSi (0,117 nm) > rC( 0,077 nm) Điều phù hợp với quy luật biến đổi bán kính 0.25đ nguyên tử phân nhóm a Ta có sơ đồ tạo thành COX2 biểu diễn theo sơ đồ sau: C(graphit) + 1/2O2 1/2Elk th C(khí) + O(khí) + X2 E X2 + 2X(khí) ht COX2 -2ElkC-X -ElkC=O ⇒ ∆H ht (COF2 ) − ∆H ht (COCl2 ) = ( Elk ( F2 ) − Elk (Cl2 ) ) + 2( Elk (C −Cl ) − Elk (C − F ) ) + Nguyên tử F phân lớp d nên phân tử F2 có đơn liên kết đơn Còn nguyên tử Cl có phân lớp d nên ngồi liên kết đơn, nguyên tử Cl có Elk ( F2 ) < Elk (Cl2 ) p→d π phần liên kết kiểu , đó, (1) + So với nguyên tử F, ngun tử Cl có bán kính lớn hơn, độ âm điện nhỏ hơn, Elk ( C −Cl ) < Elk (C − F ) (2) ∆H ht (COF2 ) < ∆H ht (COCl2 ) Từ (1) (2) suy ra, 0.5đ b + Phân tử SO2X2 có cấu tạo tứ diện, nguyên tử S lai hóa sp3 + S tạo liên kết đôi S = O với nguyên tử O, tạo liên kết đơn S – X với nguyên tử X, mật độ electron liên kết đôi S = O lớn liên kết đơn S – X + Từ F đến I, độ âm điện giảm dần nên mật độ electron xa nguyên tử phối trí X, gần trung tâm S Do đó, góc liên kết OSO tăng dần từ F đến I, ngược lại, góc liên kết SXS (giảm) dần từ F đến I, có nghĩa góc liên kết FSF < ClSCl < BrSBr < ISI (phối tử có độ âm điện lớn, góc liên kết nhỏ) 0.5đ µ1 H O µ2 µ H µ phân tử tổng momen hai liên kết (O – H): Từ sử dụng hệ thức lượng tam giác ta tính momen liên kết O – H là: 1,51D µ Tính OH (t.tế) ≈ 1,5109 D 0,0957.10 −9.1,6.10−19 µ 3,33.10 −30 Tính OH (l.thuyết) = l.e = ≈ 4,5982 D δ 0.5đ 1,5109 × 4,5982 %= 0.5đ 100%≈ 32,8585% Câu 3(2đ): (Phản ứng hạt nhân) Khi nghiên cứu mẫu cổ vật nguồn gốc hữu chứa mg cacbon, người ta thấy tỷ lệ 14 C 12 C đồng vị mẫu 1,2.10-14 a Có nguyên tử 14C có mẫu ? b Tốc độ phân rã 14C mẫu ? c Tuổi mẫu nghiên cứu ? Cho chu kỳ bán hủy 14C 5730 năm, hoạt độ phóng xạ riêng cacbon thời chưa có hoạt động hạt nhân người 227 Bq/KgC Cho biết 1Bq = phân rã/giây Hướng dẫn: 0.5đ 0,001 = 6,02.10 23 = 5,02.1019 12 a.Tổng số nguyên tử C mẫu vật nguyên tử Số nguyên tử 14C = 5,02.1019.1,2.10-14 = 6,02.105 nguyên tử b Tốc độ phân rã: 0.5đ ln ln A = k N = N = 6,02.105 = 2,31.10− ( Bq) t1 5730.365.24.60.60 c Tuổi mẫu nghiên cứu t1 N o Ao A 5730 227.10− t = ln = ln = ln o = ln = 37925 k N k A ln2 A ln2 2,31.10− 1đ năm Câu 4(2đ): Nhiệt hóa học Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O2(k) → ZnO(r) + SO2(k) Tính ∆Ho phản ứng nhiệt độ 298K 1350K, coi nhiệt dung chất không phụ thuộc vào nhiệt độ miền nhiệt độ nghiên cứu Giả thiết ZnS ngun chất Lượng ZnS khơng khí (20% O 80% N2 theo thể tích) lấy tỉ lệ hợp thức bắt đầu 298K đạt đến nhiệt độ hấp thụ lượng nhiệt tỏa phản ứng điều kiện chuẩm 1350K (lượng nhiệt dùng để nâng nhiệt độ chất đầu) Hỏi phản ứng có trì không, nghĩa không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết phản ứng xảy nhiệt độ không thấp 1350K? Thực tế quặng sfalerit ngồi ZnS cịn chứa SiO Vậy hàm lượng % ZnS quặng tối thiểu phải để phản ứng tự trì được? Biết: ZnS(r) ZnO(r) SO2(k) O2(k) N2(k) SiO2(r) ∆Ho (kJ.mol-1) -202,92 -347,98 -296,90 Cop (J.K-1.mol-1) 58,05 51,64 51,10 34,24 30,65 72,65 MZnS = 97,42g.mol-1; MSiO2 = 60,10g.mol-1 Hướng dẫn giải Nội dung ∆H 298 = -347,98 – 296,90 + 202,92 = -441,96kJ ∆Cop = 51,64 + 51,10 – 58,05 – 3/2.34,24 = -6,67J.K-1 ∆H1350 = -448976,84J ∑ CP0 = CP0 (ZnS) + CP0 (O ) + 6CP0 (N ) = 293,31J K −1 o 2 0.5đ T ∆Η 1350 + ∫ Điểm 0,25x4=1đ 293,31dT = → T = 1829 K 298 trì T = 1829K > 1350K nên phản ứng tự Gọi x số mol SiO2 có mol ZnS ∑ C po = C po( ZnS ) + C po(O2 ) + 6C po( N ) + xC op ( SiO2 ) = 293,31 + 72,65x( JK −1 ) 1350 − 448976,84 + ∫ 298 0.25đ 1350 293,31dT + ∫ 72,65xdT = ⇒ x = 1,84 mol 298 ⇒ %ZnS = 47% 0,25đ Câu 5(2đ): Cân hóa học pha khí Amoni hiđrosunfua chất khơng bền, dễ phân huỷ thành NH3 (k) H2S (k) Biết: Hợp chất H0 (kJ/mol) S0 (J/K.mol) NH4HS (r) 113,4 − 156,9 NH3(k) 192,6 − 45,9 H2S (k) 205,6 − 20,4 a Tính ∆Ho298 ,∆So298 ∆Go298 phản ứng b Tính số cân Kp 250C phản ứng c Tính số cân Kp 350C phản ứng Giả thiết ∆H0 ∆S0 không phụ thuộc nhiệt độ d Giả sử cho 1,00 mol NH4HS (r) vào bình trống tích 25,00 lít Hãy tính áp suất tồn phần bình, phản ứng phân huỷ đạt cân 25 0C, bỏ qua thể tích NH4HS (r) Nếu thể tích bình 100,00 lít, tính lại áp suất tồn phần thí nghiệm Giải: Nội dung Điểm 0.5đ a ∆H0 = − 45,9 −20,4 − ( − 156,9 ) = 90,6 kJ/mol ∆S0 = 192,6 + 205,6 − 113,4 = 284,8 J/K.mol ∆G0 = ∆H0 − T ∆S0 = 90600 − 298,15 × 284,8 = 5687 J/mol hay 5,687 kJ/mol → → b ∆G0 = − RT.ln Ka  − 5687 = − 8,314 × 298,15 × ln Ka  Ka = 0,1008 Kp = Ka = 0,1008 atm2 0.5đ c Tương tự 350C, ∆G0 = ∆H0 − T ∆S0 = 2839 J/mol nên Ka = 0,3302 Kp = 0,3302 atm2 0.25đ → d Do P (toàn phần) = P (NH3) + P (H2S)  P (NH3) = P (H2S) = 0,5P (toàn phần) → Kp = [0,5P (toàn phần)]2 = 0,1008  P (toàn phần) = 0,635 atm 0.25đ 0,635 × 25 PV → số mol khí = RT = 0, 08314 × 298,15 = 0,64 mol  số mol NH4HS = − 0,5×0,64= 0,68 0, 635 ×100 * Nếu dung tích bình 100 L số mol khí = 0, 08314 × 298,15 = 2,56 mol → số mol NH4HS = − 0,5 × 2,56 = − 0,28  khơng cịn chất rắn Khi mol chất rắn chuyển hết thành mol chất khí nên nRT × 0, 08314 × 298,15 100 P (tồn phần) = V = = 0,5 atm 0.5đ Câu 6(2đ): Cân axit- bazơ, tạo kết tủa Dung dịch A chứa NH3 0,2M; Na2C2O4 0,1M; Na2SO4 0,08M a Tính pH dung dịch A b Thêm dần CaCl2 vào dung dịch A vào 10ml dung dịch A đến C = 0,18M Tính [C2O42-], [SO42-], [Ca2+]? (Coi thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể) Cho pKa: NH4+ (9,24); HSO4- (2,00); H2C2O4 (1,25; 4,27) pKs: CaSO4 (4,26); CaC2O4 (8,75); *β (CaOH + ) = 10-12,6 Hướng dẫn: Nội dung a Tính pHA? Điểm 0.5đ Xét cân bằng: NH3 + H2O  NH4+ + OHKb = 10-4,76 (1) 2-9,73 C2O4 + H2O  HC2O4 + OH Kb1 = 10 (2) -12,75 HC2O4 + H2O  H2C2O4 + OH Kb2 = 10 (3) SO42- + H2O  HSO4- + OHKb’ = 10-12 (4) Do Kb >> Kb1 >> Kb2, Kb’ nên cân (1) chủ yếu, định pH dung dịch A NH3 + H2O  NH4+ + OHKb = 10-4,76 (1) C 0,2 [] 0,2-x x x x (0, − x ) ⇒ = 10-4,76 ⇒ x = 1,856.10-3 ⇒ pH = 11,27 b Dung dịch A: NH3 (0,2M), C2O42- (0,1M), SO42- (0,08M) Xét điều kiện hình thành kết tủa: K (CaSO4 ) CCa 2+ ≥ s CSO2− 0.5đ Muốn có ↓CaSO4: CCa 2+ = 6,87.10-4 K (CaC 2O4 ) ≥ s CC O2− Muốn có ↓CaC2O4: Vậy ↓CaC2O4 xuất trước = 10-7,75 Các phản ứng xảy ra: Ca2+ + C2O42- → CaC2O4 0,18 0,1 Còn 0,08 2+ Ca + SO42- → CaSO4 0,08 0,08 Còn TPGH: CaC2O4, CaSO4, NH3 (0,2M) 0.25đ NH3 + H2O  NH4+ + OHKb = 10-4,76 2+ 2CaSO4  Ca + SO4 Ks1 = 10-4,26 CaC2O4  Ca2+ + C2O42Ks2 = 10-8,75 So sánh Ks1 >> Ks2 ⇒ cân (1’) (2’) chủ yếu Cân (1’) xét phần a: pH = 11,27 Xét cân (2’): CaSO4  Ca2+ + SO42Ks1 = 10-4,26 S S Các trình phụ: *β (CaOH + ) (1’) (2’) (3’) 0.75đ (2’) Ca2+ + H2O  CaOH+ + H+ = 10-12,6 (4’) SO42- + H2O  HSO4- + OHKb’ = 10-12 (5’) Do môi trưêng bazơ (pH = 11,27) nên bỏ qua cân nhận proton SO 42- (cân (5’)) Vậy S = [SO42-] *β 2+ + 2+ S = [Ca ] + [CaOH ] = [Ca ].(1+ [H+]-1) S [Ca 2+ ] = + *β [H + ]−1 ⇒ S2 + *β [H + ]−1 Vậy Ks1 = [Ca2+].[SO42-]= *β + -11,27 Thay [H ] = 10 , , Ks1 ta tính S = 7,6.10-3 Kết quả: [SO42-] = S = 7,6.10-3 [Ca2+] = 7,25.10-3 Ks2 [Ca 2+ ] [C2O42-] = = 2,45.10-7 Câu 7(2đ): Phản ứng oxi hóa khử-pin điện hóa Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010M; KMnO4 0,010M; Fe2(SO4)3 0,0050M H2SO4 (pH dung dịch 0).Thêm dung dịch KI vào dung dịch X nồng độ KI 0,50M, dung dịch Y (coi thể tích khơng thay đổi thêm KI vào dung dịch X) a Hãy mô tả trình xảy cho biết thành phần dung dịch Y b Tính điện cực platin nhúng dung dịch Y c Cho biết khả phản ứng Cu2+ với I- (dư) điều kiện tiêu chuẩn.Giải thích d Viết sơ đồ pin ghép điện cực platin nhúng dung dịch Y điện cực platin nhúng dung dịch gồm Cu2+, I- (cùng nồng độ 1M) chất rắn CuI viết phương trình hoá học phản ứng xảy điện cực xảy pin hoạt động Cho: E0(Cr2O72-/Cr3+) = 1,330V; E0(MnO4-/Mn2+)= 1,510V; E0(Fe3+/Fe2+) = 0,771V; E0(I3-/I-)= RT = F 0,5355V; E0(Cu2+/Cu+) = 0,153V; pKs(CuI) = 12; 250C: 2,303 0,0592; Cr(z = 24) Hướng dẫn: Nội dung Điể m 10 E - MnO /Mn 2+ = 1,51 V > E 2- Cr2O /Cr 3+ = 1,33 V > E Fe 3+ /Fe 2+ = 0,771V > E - I /I - = 0,5355 V, a) Do nên trình xảy sau: - MnO + 16 H+ + 15 I0,5 0,425 0,01 Cr2 O 27 I3 + H2O 0,025 I3 → Fe3+ + I0,01 0,335 0,32 Mn2+ + 0,01 + 14 H+ + I0,425 0,335 0,01 - - → Cr3+ + + H2O 0,025 0,02 0,055 - → I3 Fe2+ + 0,055 0,01 0,06 0.5đ - I3 0,060 M; I- 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ Thành phần dung dịch Y: 0,01 M - 0.5đ → I3 b + 2e I0,0592 0,06 0,5355 + log E- I /I (0,32) = = 0,54 V E - - = 0,5355 V E I3 /I c Do Cu 2+ /Cu + = 0,153 V nên nguyên tắc Cu 2+ khơng oxi hóa > I- phản ứng: Cu2+ + I- - → I3 Cu+ + xảy theo chiều nghịch E Cu 2+ /CuI Nhưng dư I- tạo kết tủa CuI Khi 0,863 V E Như CuI: E - - = 0,5355 V Cu 2+ I /I /CuI = 0,863 V > Cu2+ + I- → CuI → ↓ =E Cu 2+ /Cu + + 0,0592.log K S(CuI) 0.5đ ≈ Cu2+ oxi hóa I- tạo thành - I3 + Câu 8(2đ): Nhóm halogen a Độ bền nhiệt từ HF đến HI thay đổi nào? Có phù hợp với thay đổi nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi khơng? 11 b Điclo oxit ClO2 chất khí dùng để tẩy trắng sản xuất giấy Phương pháp tốt để điều chế ClO2 phịng thí nghiệm cho hỗn hợp KClO H2C2O4 tác dụng với H2SO4 lỗng Trong cơng nghiệp ClO2 điều chế cách cho NaClO tác dụng với SO2 có mặt H2SO4 4M * Viết phương trình phản ứng xảy * ClO2 hợp chất dễ gây nổ, điều chế ClO phịng thí nghiệm theo phương pháp tương đối an toàn? Hướng dẫn: a Độ dài liên kết HX, lượng liên kết độ bền nhiệt dãy từ HF đến HI có giá trị sau: HF HCl HBr HI Độ dài liên kết HX (Ǻ) 1,02 1,28 1,41 1,60 Năng lượng liên kết HX (Kcal/mol) 135 103 87 71 Phân hủy 10000C (%) Không 0,014 0,5 33 Trong dãy đó, độ bền nhiệt giảm độ dài liên kết tăng lượng liên kết giảm Độ bền nhiệt phụ thuộc vào lượng liên kết phân tử, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi lại phụ thuộc vào lượng tương tác phân tử nên độ bền nhiệt từ HF đến HI phù hợp với thay đổi nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi b 2KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2ClO2 + K2SO4 + 2CO2 + 2H2O 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → ClO2 + 2NaHSO4 CO2 sinh pha loãng ClO nên làm giảm khả nổ ClO nên điều chế ClO2 phịng thí nghiệm theo phương pháp tương đối an toàn Câu 9(2đ): Oxi-Lưu huỳnh Trong bình kín dung tích khơng đổi chứa 50 (g) hỗn hợp gồm: a (g) FeCO3 chứa a% tạp chất trơ a2 (g) FeS2 chứa a% tạp chất trơ lượng gấp 1,5 lần lượng cần thiết khơng khí giàu oxi (70% N2 30% O2 thể tích) Nung nóng bình để phản ứng xảy hoàn toàn thu hỗn hợp oxit B hỗn hợp khí C, sau đưa nhiệt độ bình trạng thái ban đầu thấy áp suất bình trước nung Lấy chất rắn bình cho vào ống sứ, đốt nóng dẫn luồng khí CO qua Sau kết thúc thí nghiệm, từ chất rắn cịn lại ống sứ lấy 17,92 (g) sắt, biết có 80% sắt oxit bị khử thành sắt Cho hỗn hợp khí C vào bình kín dung tích khơng đổi lít có mặt xúc tácV 2O5, nung nóng bình 5460C đến phản ứng oxi hóa SO đạt trạng thái cân thấy áp suất bình lúc 38,304 atm a Tính % tạp chất trơ a khối lượng a1, a2 b Tính số cân phản ứng oxi hóa khử SO2 thành SO3 5460C Hướng dẫn: 12 FeCO3 FeS2 a Gọi n n x y Phương trình phản ứng: t → 2FeCO3 + 1/2O2 Fe2O3 + CO2 x x x t0  → 2FeS2 + 11/2 O2 Fe2O3 + SO2 11y y y/2 2y x 11y x + 11y O2 4 n phản ứng = + = x + 11y ⇒ O2 n ban đầu = 1,5 1,5.7 x + 11y x + 11y N2 4 n = = 3,5 ⇒ Vậy hỗn hợp C gồm chất có mol là: CO x mol; SO2 2y mol; O2 dư 0,5 x + 11y x + 11y 4 mol; N2 3,5 mol ……………………………………………………………….0.5đ x 11y x + 2y ⇒ x = y ⇒4 P1 = P2 nên n1 = n2 + = (1) +CO  →  Fe2O3 2Fe x + y 80 80 ( x + y) 100 100 x + y 80 100 17,92 = 0,32 56 Ta có = (2) Từ (1) (2) ta có x = y = 0,2 + Tổng khối lượng FeS2 FeCO3 là: FeCO3 FeS2 m +m = 0,2 120 + 0,2.116 = 47,2 (g) + Vì phần trăm tạp chất nên phần trăm nguyên chất Ta có tỉ lệ : 116.0,2 120.0,2 116.0,2 + 120.0,2 47,2 = = = a1 a2 a1 + a2 50 13 ⇒ a1 = 24,58 (g) a2 = 5,42 (g) ( a1 − mFeS2 ).100 a= = 2,36% a1 ……………………………………………………………0.5đ SO2 b n1 = nC = n CO2 +n = n2 = ⇒ 2SO2 + 2a O2 +n N2 +n 0,5(0,2 + 11.0,2) 3,5(0,2 + 11.0,2) 0,2 + 2.2,2 + + = 3( mol ) 4 dư P2V2 38,304.5 = = 2,85 ( mol ) RT2 22,4 (546 + 273) 273 O2 2SO3 a 2a 2a + a – 2a = a = – ……………………………………………0.5đ Ở trạng thái cân : 2,85 = 0,15 ⇒ a = 0,15 (mol) SO2 n = 2y -2a = 2.0,2 – 2.0,15 = 0,1 (mol) x + 11y O2 n = 0,5 - a = 0,225 (mol) SO3 n = 2a = 0,3 (mol) SO2 O2 SO3 V = 0,1/5 = 0,02 (l); V = 0,225/5 = 0,045 (l); V = 0,3/5 = 0,06 (l) [ SO3 ]2 0,06 KC = = = 200 [ SO2 ]2 [ O2 ] 0,02 2.0,045 ……………………………………………………….0 5đ Câu 10(2đ): Động học phản ứng Đối với phản ứng: A + B → C + D Trộn thể tích dung dịch chất A dung dịch chất B có nồng độ 1M: a Nếu thực phản ứng nhiệt độ 333,2K sau nồng độ C 0,215M Tính số tốc độ phản ứng b Nếu thực phản ứng 343,2K sau 1,33 nồng độ A giảm lần Tính lượng hoạt hố phản ứng (theo kJ.mol-1) Trộn thể tích dung dịch chất A với thể tích dung dịch chất B, nồng độ 1M, nhiệt độ 333,2K sau A phản ứng hết 90%? Hướng dẫn: Nội dung Điể m a Đối với phản ứng: A+B → C+D 0.5đ Phương trình tốc độ phản ứng dạng tổng quát là: v = kCACB (1) Vì nồng độ ban đầu A B nên (1) trở thành v = k C A2 phương trình 14 động học tích phân tương ứng là: kt = 1/CA - 1/CAo Thay giá trị số tính k = 2,1.10-4 mol-1ls-1 b Tại 343,2K, tính tốn tương tự trường hợp 1) k = 4,177.10-4 mol-1ls-1 0.75 đ Thay giá trị k1 k2 vào phương trình Arrhenius tính Ea = 65 378 Jmol-1 CAo = 1/3M; CBo = 2/3M Nồng độ ban đầu A B khác nhau, phương trình động 0.75 đ b( a − x) a − b a (b − x) học tích phân có dạng: kt = ln Thay giá trị số vào phương trình tính t = 24353 s (hay 6,764 h) Người đề: Nguyễn Văn Kiên Điện thoại 0914850023 15 ... HẾT ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM ĐỀ XUẤT ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI – ĐBBB 2015 Mơn: Hóa học – Lớp 10 Câu I(2đ): Cấu tạo nguyên tử- Hệ thống tuần hoàn Cho A, B nguyên tố chu kỳ bảng tuần... 6,02 .10 23 = 5,02 .101 9 12 a.Tổng số nguyên tử C mẫu vật nguyên tử Số nguyên tử 14C = 5,02 .101 9.1,2 .10- 14 = 6,02 .105 nguyên tử b Tốc độ phân rã: 0.5đ ln ln A = k N = N = 6,02 .105 = 2,31 .10? ?? (... kết O – H là: 1,51D µ Tính OH (t.tế) ≈ 1, 5109 D 0,0957 .10 −9.1,6 .10? ??19 µ 3,33 .10 −30 Tính OH (l.thuyết) = l.e = ≈ 4,5982 D δ 0.5đ 1, 5109 × 4,5982 %= 0.5đ 100 %≈ 32,8585% Câu 3(2đ): (Phản ứng hạt