SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN ĐỀ GIỚI THIỆU KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Câu Đáp án Biểu điểm 1 Câu1-Cấu tạo nguyên tử , phân tử-Định luật tuần hoàn Câu 1: 1. 1,0 Vì X thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH 3 nên là nhóm VA (ns 2 np 3 ). Vậy: m s = +1/2; l = 1 ; m = +1 ⇒ n = 4,5 – 2,5 = 2. Vậy X là Nitơ ( 1s 2 2s 2 2p 3 ) Công thức cấu tạo các hợp chất và dự đoán trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm: NH 3 : N có trạng thái lai hoá sp 3 . N H H H N 2 O 5 : N có trạng thái lai hoá sp 2 . N O N OO O O HNO 3 : N có trạng thái lai hoá sp 2 O N H O O 2. 1,0 a) Gọi Z là số điện tích hạt nhân của X => Số điện tích hạt nhân của Y, R, A, B lần lượt (Z + 1), (Z + 2), (Z + 3), (Z + 4) Theo giả thiết Z + (Z + 1) + (Z + 2) + (Z + 3) + (Z + 4) = 90 => Z = 16 → 16 X; 17 Y; 18 R; 19 A; 20 B (S) (Cl) (Ar) (K) (Ca) b) S 2- , Cl - , Ar, K + , Ca 2+ đều có cấu hình e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 Số lớp e giống nhau => r phụ thuộc điện tích hạt nhân. Điện tích hạt nhân càng lớn thì bán kính r càng nhỏ. 2- - + 2+ Ar S Cl K Ca r > r > r > r > r c) Trong phản ứng oxi hóa – khử, ion S 2- , Cl - luôn luôn thể hiện tính khử vì các 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 ion này có số oxi hóa thấp nhất. 0,25 2 Câu 2: Tinh thể 1.Số nguyên tử Cu trong một ô cơ sở = 8.1/8 + 6.1/2 = 4 Khối lượng một ô cơ sở = 4.64/6,023.10 23 = 42,5.10 -23 (gam) Cạnh của ô cơ sở = R/√2 Thể tích của một ô cơ sở = (R.2√2) 3 = (1,28.10 -8 .2√2) 3 = 47,438.10 -24 (cm 3 ) Khối lượng riêng của tinh thể Cu = 42,5.10 -23 /47,438.10 -24 = 8,96 (g/cm 3 ) 2. Ô mạng lập phương tâm diện của CuCl Vì lập phương mặt tâm nên Cl - ở 8 đỉnh: 1 8 1 8 =× ion Cl - 6 mặt: 3 2 1 6 =× ion Cl - Cu + ở giữa 12 cạnh : 3 4 1 12 =× ion Cu + ở tâm : 1x1=1 ion Cu + hoặc áp dụng định luật bảo toàn điện tích Vậy số phân tử trong mạng cơ sở là 4Cu + + 4Cl - = 4CuCl CuCl A N.M d= N .V với V=a 3 ( N : số phân tử, a là cạnh hình lập phương) 3 -24 3 CuCl 23 A -8 0 N.M 4.(63,5+35,5) a = = =159,044.10 cm d.N 4,136.6,02.10 a=5,418.10 cm = 5,418 A → → Mặt khác theo hình vẽ ta có a= 2r + + 2r - o - + a-2r 5,418-2.1,84 r = = =0,869A 2 2 → 0,5 0,5 0,5 0,5 3 Phản ứng hạt nhân 1. a) 6 C 14 → 7 N 14 + -1 e o + γ (1) (Dựa vào định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích) . 0, 25 Cu Cl ⇒ 4 ion Cl - ⇒ 4 ion Cu + b) (1) được coi là phản ứng một chiều bậc nhất nên có phương trình động học (dạng tích phân) 5700 6932,06932,0 ln 1 2/1 == = t R R t o λ λ R o , R là số phân rã theo (1) của cơ thể sống và cổ vật đều có 14 C. Do đó: 125,0 1 14 12 == C C R R o Thay vào phương trình động học th được t ≈ 17098,7 năm. c) Tổng lượng cacbon có: 80kg . 0,18 = 14,4kg = 14400g Vậy độ phóng xạ A = 0,27'Bq/g.14400g = 3988,8Bq. 2. Urani phân rã phóng xạ thành radi theo chuỗi sau : U 238 92 → α Th → − β Pa → − β U → α Th → α Ra Viết đầy đủ các phản ứng của chuỗi trên. U 238 92 → Th 234 90 + He 4 2 Th 234 90 → Pa 234 91 + e 0 1− Pa 234 91 → U 234 92 + e 0 1− U 234 92 → Th 230 90 + He 4 2 Th 230 90 → Ra 226 88 + He 4 2 0,5 0, 5 0,75 4 4: Nhiệt hóa học 1. 1. Fe(r)+2HCl(dd) → FeCl 2 (dd)+ H 2 (k) ∆ H 1 = -21,00Kcal FeCl 2 (dd) → FeCl 2 (r) - ∆ H 2 = +19,5Kcal H 2 (k) + Cl 2 (k) → 2HCl (k) ∆ H 4 = -44,48Kcal 2HCl (k) → 2HCl (dd) - 2 ∆ H 3 = -35Kcal ⇒ Fe(r) + Cl 2 (k) → FeCl 2 (r) ∆ H Cộng theo vế ta được: ∆ H = -21+19,5-44,48-35= -80,98 Kcal 2. a) ∆H 0 pư = ∆H 0 co - ∆H 0 co 2 = 282,99 kJ ∆S 0 pư = S 0 co + 2 1 S 0 2 O - S 0 2 CO = 86,785 J. 0 K -1 → ∆G o pu = ∆H o pu - T∆S o pu = 282,99.10 3 - 298.86,785 = 257128 J > 0 Vậy ở ĐKC (25 0 ) phản ứng này không xảy ra vì ∆G 0 > 0 b) Muốn phản ứng xảy ra phải có: ∆G = ∆H - T∆S < 0 → T > (∆H - ∆G)/ ∆S Nếu chấp nhận ∆H, ∆S không phụ thuộc vào nhiệt độ thì phản ứng xảy ra khi: 1,0 0,5 T > ≈ 3216 0 K 0,5 5 5- CBHH pha khí 1.Gọi a là số mol của N 2 O 4 có trong 1 mol hỗn hợp. ⇒ (1-a) là số mol của NO 2 . Ở 35 0 C có hh M = 92a + 46 (1-a ) = 72,45 ⇒ a = 0,575 ⇒ n N 2 O 4 = 0,575 và n NO 2 = 0,425 N 2 O 4 → ¬ 2NO 2 n(bđ) x n(pư) 0,2125 0,425 n(cb) x- 0,2125 0,425 ⇒ x - 0,2125 = 0,575 → x = 0,7875 mol → α = 0,2125/0,7875 = 26,98% Ở 45 0 C có hh M = 92a + 46(1-a) = 66,8 N 2 O 4 → ¬ 2NO 2 n(bđ) y n(pư) 0,27395 0,5479 n(cb) y-0,27395 0,5479 ⇒ y –0,27395 = 0,4521 → y = 0,72605 ⇒ α = 0,27395/0,72605= 37,73% 2. Ở 35 0 C PNO 2 = (0,425/ 1). 1 = 0,425 PN 2 O 4 = (0,575/ 1). 1 = 0,575 K P = (0,425) 2 / 0,575 = 0,314 Ở 45 0 C P NO 2 = (0,5479/ 1). 1 = 0,5479 ; P N 2 O 4 = (0,4521/ 1). 1 = 0,4521 K P = (0,5479) 2 / 0,4521 = 0,664 3. Độ điện li tăng , K P tăng nghĩa là phản ứng diễn ra theo chiều thuận. Khi tăng nhiệt độ phản ứng diễn ra theo chiều thuận, vậy chiều thuận là chiều thu nhiệt, chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt. 0, 5 0, 5 0, 5 0, 25 0,25 6 6- Dung dịch điện li 1. a) CH 3 COOH CH 3 COO - + H + C (M) 0,1 [ ] (M) 0,1 – x x x = 10 -4,76 Giả sử, x << 0,1 nên suy ra x = 10 -2,88 => pH = 2,88 b) CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O (M) C C CH 3 COONa → CH 3 COO - + Na + (M) C C CH 3 COOH CH 3 COO - + H + K a = 10 -4,76 C 0 (M) 0,1- C C [ ] (M) 0,1- C – 10 -3 C + 10 -3 10 -3 pH = 3 => [H + ] = 10 -3 (M) 0,5 76,4 3 33 10 101,0 10)10( − − −− = −− + C C ⇒ C = 7,08. 10 -4 (M) ⇒ n NaOH = 7,08. 10 -4 (mol) => m NaOH = 40x 7,08. 10 -4 = 0,028 (g) 2. Trong dung dịch: H 2 S + H 2 O H 3 O + + HS − K 1 (1) HS − + H 2 O H 3 O + + S 2 − K 2 (2) 2H 2 O H 3 O + + OH − Kw (3) Vì K 1 >> K 2 >> Kw → trong dung dịch xảy ra cân bằng (1) là chủ yếu: H 2 S + H 2 O H 3 O + + HS − K 1 = 10 -7 C 0,1 10 -3 0 [] 0,1-x (10 -3 +x) x K 1 = ( ) x)(0,1 xx10 3 − + − = 10 -7 x << 0,1 → (10 -3 - x).x ≈ 10 -8 Giả sử x<< 10 -3 → x = 10 -5 (phù hợp). Xét cân bằng (2): HS − + H 2 O H 3 O + + S 2 − [] 10 -5 y K 2 = 5 3 10 y.1,01.10 − − = 10 -12,92 → y = 10 -14,92 . Suy ra: −+ 22 SCd .CC = 0,001.10 -14,92 = 10 -17,92 >> T CdS = 10 -26 . (0,25đ) Do đó có kết tủa CdS tạo ra 0, 5 0,25 0,25 0,5 07 7- Phản ứng O-K. Điện hóa 1. a) 2 4 6 12 6 2 MnO C H O H Mn CO − + + + + → + ↑ + x 24 7 2 Mn 5e Mn + + + = ( 4 MnO − : chất oxi hóa) x 5 0 4 6C 6.4e 6C + − = ( C 6 H 12 O 6 : chất khử) 2 4 6 12 6 2 2 24MnO 5C H O 72H 24Mn 30CO 66H O − + + + + → + + Phương trình dưới dạng phân tử: 24KMnO 4 + C 6 H 12 O 6 + 36 H 2 SO 4 → 24 MnSO 4 + 30 CO 2 + 66 H 2 O + 12 K 2 SO 4 b) 2 x y 4 2 Fe O SO H SO − + + + → ↑ + x 2 ( ) 2y 3 x x Fe 2y 3x e x Fe + + − − + → (Fe x O y : chất khử) x(3x-2y) 6 4 S 2e S + + + → ( 2 4 SO − : chất oxi hóa) ( ) [ ] ( ) ( ) 3 2 x y 4 2 2 2Fe O 3x 2y SO 12x 4y H 2x Fe 3x 2y SO 6x 2y H O + − + ⇒ + − + − → + − + − ⇒ Dạng phân tử: 2Fe x O y + (6x – 2y)H 2 SO 4 = x Fe 2 (SO 4 ) 3 + (3x – 2y)SO 2 + (6x – 2y) H 2 O 0,25 2. Sắp xếp các nửa phản ứng theo chiều tăng dần của thế điện cực chuẩn, ta có: Sn 4+ + 2e → Sn 2+ 4 2 0 Sn / Sn E 0,15v + + = + Fe 3+ + e → Fe 2+ 3 2 0 Fe / Fe E 0,77v + + = + Br 2 + 2e → 2Br - 2 0 Br / 2Br E 1,07v − = + MnO −' 4 + 8H + + 5e → Mn 2+ + 4 H 2 O 2 4 0 MnO / Mn E 1,51v − + = + Theo qui tắc α ta thấy có thể thực hiện các quá trình a), c) a. Sn 2+ + Br 2 →Sn 4+ + 2Br – E 0 = +1,07 – (+0,15) = +0,92V 2.0,92 31 0,059 K 10 1,536.10= = c. 2Fe 2+ + Br 2 → 2Fe 3+ + 2Br – E 0 = +1,07-0,77=+0,3V 2.0,3 10 0,059 K 10 1,477.10= = 3. a. ( ) 3 2 (NO ) 3 Zn | Zn (0,1M) || AgNO (0,1M) | Ag( )− + b. Tại (-) có sự oxi hóa Zn – 2e → Zn 2+ Tại (+) có sự khử Ag + : Ag + + e → Ag Phản ứng tổng quát khi pin làm việc: Zn + 2Ag + → Zn 2+ + 2Ag 2 2 0 2 Zn / Zn Zn / Zn 0,059 E E lg Zn 2 + + + = + 0 Ag / Ag Ag / Ag 0,059 E E lg Ag 1 + + + = + E pin = ( ) 2 2 2 0 0 Ag / Ag Zn / Zn Ag / Ag Zn / Zn 2 Ag 0,059 E E E E lg 2 Zn + + + + + + − = − + ( ) ( ) ( ) 2 1 1 10 0,059 0,80 0,76 lg 1,56 0,0295 1,53v 2 10 − − = + − − + = − ≈ d. Khi hết pin E pin = 0 Gọi x là nồng độ M của ion Ag + giảm đi trong phản ứng khi hết pin. Ta có: ( ) 2 pin 0,1 x 0,059 E 0 lg 1,53 x 2 0,1 2 − = ⇔ = − + ( ) 2 51,86 0,1 x 10 0 x 0,1 2 − − ⇒ ≈ ≈ + x 0,1M⇒ ≈ 2 x Zn 0,1 0,15M 2 + = + ≈ 51,86 27 x Ag 0,1 .10 4,55.10 M 2 + − − = + ≈ ÷ 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 8 8- Nhóm halogen 1. Cl 2 + 2NaBr → + H 2NaCl + Br 2 (1) 3Br 2 + 3Na 2 CO 3 → 5NaBr + NaBrO 3 + 3CO 2 (2) H 2 SO 4 + Na 2 CO 3 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O (3) 5NaBr + NaBrO 3 + 3H 2 SO 4 → 3Na 2 SO 4 + 3Br 2 + 3H 2 O (4) Vai trò của H 2 SO 4 : (1) H 2 SO 4 có tác dụng axit hóa môi trường phản ứng, (3) (4) là chất tham gia pư, nếu môi trường kiềm thì sẽ có cân bằng: . 3Br 2 + 6OH - 5Br - + BrO 3 - + 3H 2 O OH - H + 2. Nguyên tử của nguyên tố X có: n = 3 l = 1 m = 0 s = - ½ Cấu trúc hình e của X : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 -> Z x = 17 X là clo a NaCl + AgNO 3 → AgCl ↓ + NaNO 3 KBr + AgNO 3 → AgBr ↓ + KNO 3 Khi cho Zn vào dd B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ AgNO 3 dư. Zn + 2AgNO 3 → Zn(NO 3 ) 2 + 2Ag ↓ Zn + Cu(NO 3 ) 2 → Zn(NO 3 ) 2 + Cu ↓ NaCl : x mol KBr : y mol 01,0 000.1 1,0.100 2 ) == 3 Cu(NO n mol 03,3 4,3 = 3 3 C%KNO C%NaNO -> 03,3 4,3 = 3 3 KNO NaNO m m xy 75,0 03,3 4,3 =>−= 101y 85x (1) 58,5x + 119y = 5,91 (2) Giải hệ pt (1), (2) = = 03,0 04,0 y x m A = 0,04 . 143,5 + 0,03 . 188 = 11,38g b 1 mol Zn -> 2 mol Ag khối lượng tăng 151g a mol Zn -> 151a 1 mol Zn -> 1 mol Cu khối lượng giảm 1g 0,75 0,25 0,75 electron cuối cùng ở phân lớp 3p electron này là e thứ 5 của ở phân lớp 3p 0,01 mol -> 0,01g 151a – 0,01 = 1,1225 a = 0,0075 = ñ AgNO 3 n b 0,04 + 0,03 + 0,015 = 0,085 mol M85,0 100 1000 .085,0 ) == 3 M(AgNO C 0,25 9 9- Nhóm oxi-lưu huỳnh 1.Các phương trình phản ứng: FeCO 3 → FeO + CO 2 (1) 4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 (2) 2FeO + 1/2O 2 → Fe 2 O 3 (3) FeCO 3 + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O + CO 2 (4) FeS 2 + 2HCl → FeCl 2 + S + H 2 S (5) FeCl 2 + 2NaOH → Fe(OH) 2 + 2NaCl (6) 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3 (7) 2. Vì khả năng phản ứng của 2 muối như nhau, gọi số mol mỗi muối tham gia phản ứng (1), (2), (3) là a mol Số mol O 2 tham gia phản ứng : 0,25a + 2,75a = 3a Số mol CO 2 và SO 2 sau phản ứng (1), (2) : a + 2a = 3a Vậy áp suất trong bình trước và sau khi nung không đổi. 3. Số mol HCl = 0,3.02 = 0,06 (mol) gọi số mol FeCO 3 tham gia phản ứng (4) là x , số mol FeS 2 tham gia phản ứng (5) là y : x + y = 0,03 (*) => Số mol CO 2 và H 2 S sinh ra do phản ứng (4) (5) là 0,03 mol => 3a = 0,06 mol => a= 0,02. Khối lượng chất rắn F ( S và Fe(OH) 3 ) = (x+y).107 + 32y = 3,85. Kết hợp với (*) có hệ pt: x + y = 0,03 107x + 139y = 3,85 Giải được: x = 0,01 ; y = 0,02 Khối lượng X = 0,03.116 + 0,04.120 = 8,28 gam % khối lượng FeCO 3 = 28,8 100.116.03,0 = 42,03% % khối lượng FeS 2 = 57,97% . 0,75 0,25 0,75 0,25 10 10- Động học 1. /00347,0 200 693,0693,0 2/1 === t k năm 2,303lg kt N N −= 0 2,303lg t00347,0 10.5,6 10.3 12 3 −= − t = 1,02.10 4 năm hay 10,200 năm 2.BBr 3 + PBr 3 +3H 2 → BP + 6HBr Từ thí nghiệm 1,2,3 suy ra bậc riêng phần của BBr 3 là 1 Từ thí nghiệm 4,5,6 suy ra bậc riêng phần của PBr 3 là 1 0,25đ 0,25đ 0,25 Từ thí nghiệm 1,6 suy ra bậc riêng phần của H 2 là 0 Do đó: Biểu thức tốc độ phản ứng : v = k[BBr 3 ][PBr 3 ] Bậc của phản ứng là 2 1) k 800 = 4,60.10 -8 /2,25.10 -8 .9,00.10 -6 = 2272L 2 .s -1 .mol -1 k 880 = 19,60.10 -8 /2,25.10 -8 .9,00.10 -6 = 9679L 2 .s -1 .mol -1 2) Phương trình Arrhenius có dạng: lgk = lgA – E a /2,3RT Ta có : lgk 1 = lgA – E a /2,3RT 1 (1) lgk 2 = lgA – E a /2,3RT 2 (2) Trừ (1) cho (2) ta được : 2 1 2121 21 lg 11 3,2 11 3,2 lglg k k TT RE TTR E kk a a −−=⇒ −−=− Thay số vào ta tính được E a = 186kJ.mol -1 . 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Tổ trưởng chuyên môn Người làm đề Nguyễn Thị Huệ Nguyễn Thị Thu Hà . DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN ĐỀ GIỚI THI U KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút ĐÁP ÁN VÀ. H + K a = 10 -4,76 C 0 (M) 0,1- C C [ ] (M) 0,1- C – 10 -3 C + 10 -3 10 -3 pH = 3 => [H + ] = 10 -3 (M) 0,5 76,4 3 33 10 101,0 10) 10( − − −− = −− + C C ⇒ C = 7,08. 10 -4 (M). . 0,75 0,25 0,75 0,25 10 10- Động học 1. /00347,0 200 693,0693,0 2/1 === t k năm 2,303lg kt N N −= 0 2,303lg t00347,0 10. 5,6 10. 3 12 3 −= − t = 1,02 .10 4 năm hay 10, 200 năm 2.BBr 3 + PBr 3