ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2015 -Hóa học 10 trường Lê Hồng Phong Nam Định

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ HỒNG PHONG TỈNH NAM ĐỊNH ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MƠN HĨA HỌC KHỐI 10 NĂM 2015 Thời gian làm 180 phút (Đề có 05 trang, gồm 10 câu) Câu 1: (2 điểm) a) Đối với hệ gồm hạt nhân electron, biểu thức liên hệ lượng liên kết electron với hạt nhân biểu diễn sau: n số lượng tử chính; σ số chắn (σ = hệ có electron, σ = 0,3 hệ có electron…) ; Z số đơn vị điện tích hạt nhân Xác định lượng ion hóa thứ ba (theo eV) Be (Z = 4) từ trạng thái (ứng với tách electron từ ion Be2+ thành Be3+) b) Giải thích Flo có độ âm điện lớn Clo lực electron Flo (3,58 eV) lại bé Clo (3,81 eV)? Câu 2: (2 điểm) a) Cho dung dịch riêng rẽ sau: NaH2PO4 0,01M (A); Na2HPO4 0,01M (B); HCl 0,01M (C) Trình bày ngắn gọn cách xác định pH dung dịch cho biết chất thị sau tốt sử dụng để phân biệt dung dịch Nêu rõ tượng xảy ra? Cho chất thị: (1) Metyl dacam (khoảng chuyển màu từ 3,1 - 4,4: pH < 3,1 màu đỏ; pH > 4,4 màu vàng); (2) Metyl đỏ (khoảng chuyển màu 4,4-6,2; pH < 4,4 màu đỏ; pH > 6,2 màu vàng); (3) Quỳ (khoảng chuyển màu 5,0-8,0; pH < 5,0 màu đỏ; pH > 8,0 màu xanh); (4) Phenolphtalein (khoảng chuyển màu 8,2 - 10,0; pH < 8,2 không màu; pH > 10 màu đỏ) b) Nhỏ từ từ đến hết V lít dung dịch NaOH 0,03M vào V lít dung dịch H 3PO4 0,02M có sẵn vài giọt quỳ tím, thu dung dịch X Viết phương trình phản ứng xảy cho biết thay đổi màu sắc dung dịch Cho biết: H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; pKw = 14 Câu 3: (2 điểm) Trong mặt trời, có xảy chuỗi phản ứng hạt nhân nằm chu trình cacbon-nitơ sau: a) Hoàn thành phản ứng hạt nhân trên, viết phương trình tổng quát cho chu trình cacbon-nitơ b) Hạt nhân coi xúc tác trình? Hạt nhân coi hạt nhân trung gian? c) Tính lượng giải phóng có gam 1H tham gia vào chu trình Cho: Khối lượng mol nguyên tử 1H F 1,00782 g/mol 4,00260 g/mol Khổi lượng positron 9,10939 × 10-28 g Hằng số Avogadro N = 6,022136 × 1023 Tốc độ ánh sáng chân khơng c = 2,998 × 108 m/s Câu 4: (2 điểm) Độ ẩm tuyệt đối khơng khí tính lượng nước có đơn vị thể tích khơng khí (tính g/m3) Độ ẩm tương đối khơng khí tỉ số độ ẩm tuyệt độ ẩm cực đại (độ ẩm nước bão hòa) nhiệt độ xét (tính %) Cho Po = 101, kPa bảng tính chất nhiệt động sau (coi khơng phụ thuộc nhiệt độ): Chất ΔHo298 (kJ/mol) So298 (J/mol.K) Na2SO4 -1384,6 149,5 Na2SO4.10H2O -4324,7 591,9 H2O (l) -285,8 70,1 H2O (k) -241,8 188,7 a) Có tượng xảy để khống vật Na2SO4 Na2SO4.10H2O ngồi khơng khí có độ ẩm tương đối 67% 25oC b) Các kết thu có thay đổi không hạ nhiệt độ xuống 0oC c) Ở độ ẩm tương đối khơng khí hai chất song song tồn 25oC d) Nói Na2SO4 chất hút ẩm tốt có khơng? Câu 5: (2 điểm) Cho bảng kiện nhiệt động phản ứng: SO2 (k) + O2 (k)  SO3 (k) (1) Nhiệtđộ (oC) 530 550 o ΔphảnứngG (kJ/mol) –16,03 –15,31 a) Ước lượng số cân Kp1 phản ứng (1) 650oC Cho 15,19 g sắt (II) sunfat đun nóng bình chân khơng 1,00 L tới 650 oC xảy phản ứng sau: FeSO4 (r)  Fe2O3 (r) + SO3 (k) + SO2 (k) (2) 2SO3(k)  2SO2(k) + O2(k) (3) Khi hệ đạt đến trạng thái cân bằng, áp suất riêng phần oxy 21,28 mmHg b) Tính áp suất tổng trạng thái cân giá trị Kp2 phản ứng (2) c) Tính phần trăm FeSO4 bị phân hủy? Câu 6: (2 điểm) a) Tính pH dung dịch K2Cr2O7 0,10M b) Trộn 50,0 ml dung dịch BaCl2 0,50M với 50,0 ml dung dịch K2Cr2O7 0,20M Xác định pH dung dịch thu Cho biết: Tích ion nước Kw = 10-14 Tích số tan BaCrO4 KS = 10-9,93 Cr2O72- + H2O  2HCrO4- có K = 10-1,64; HCrO4-  H+ + CrO42- có Ka = 10-6,5 Câu 7: (2 điểm) Cho ba pin điện hóa với sức điện động tương ứng 298K: Pin 1: Hg | Hg2Cl2 | KCl (bão hoà) || Ag+ (0,0100M) | Ag có E1 = 0,439V Pin 2: Hg | Hg2Cl2 | KCl (bão hoà) || AgI (bão hoà) | Ag có E2 = 0,089V Pin 3: Ag | AgI (bão hoà), PbI2 (bão hoà) || KCl (bão hoà) |Hg2Cl2 | Hg có E3 = 0,230V a) Tính tích số tan AgI b) Tính tích số tan PbI2 Cho: E0(Ag+/Ag) = 0,799V Câu 8: (2 điểm) Một số học sinh vào phịng thí nghiệm hóa trường làm thực hành tốc độ phản ứng vô ý nên làm xong để quên không đậy nắp cất vào vị trí cũ lọ hóa chất A mà nhãn có ghi “bảo quản điều kiện tối” Sau thời gian, giáo viên tiến hành rà sốt phịng thí nghiệm phát hóa chất chai biến đổi tạo thành ba hợp chất B, C D Hợp chất A dùng để làm tăng độ tan hợp chất C dung dịch nước nhờ tạo thành D Nếu trộn dung dịch đậm đặc A B với sau cho phản ứng với khí F màu vàng lục sinh hai muối G H Trong môi trường axit, muối G phản ứng với A tạo thành dung dịch màu nâu xỉn có chứa C Oxy chiếm 22,4% khối lượng G Khí F phản ứng với hidro điều kiện chiếu sáng tạo axit J Mặt khác, G tác dụng với J dẫn tới C, F H a Tìm cơng thức chất viết phương trình phản ứng dạng ion thu gọn b Tính pH cực đại mà phản ứng dung dịch A 0,10 M G 0,25 M tự diễn biến 25oC biết Eo (C/A) = 0,536 V Eo (G, H+/C) = 1,195 V c Vai trò ánh sáng q trình biến tính A gì? Câu 9: (2 điểm) Xục khí NH3 vào SCl2 người ta thu chất rắn X màu đỏ chứa S N, dễ nổ a) Hòa tan 8,48 gam X 500 gam benzen thu dung dịch hóa rắn 4,988oC biết số nghiệm lạnh benzen 5,065 oC.kg/mol nhiệt độ đông đặc benzen 5,455oC Xác định công thức phân tử X viết phương trình phản ứng xảy (khơng có mặt hợp chất ion) b) Viết cấu tạo X giải thích thực nghiệm cho thấy độ dài liên kết X c) Từ kiện sau, tính ΔHo phản ứng điều chế mol X ý a) E(S–S) = 226 kJ mol–1; E(N≡N) = 946 kJ mol–1; E(S–N) = 273 kJ mol–1; E(S=N) = 328 kJ mol–1; ΔHbay (S8) = 77 kJ mol–1; ΔHbay (X) = 88 kJ mol–1; ΔHtạo thành (NH3) = – 45,9 kJ mol–1; ΔHtạo thành (SCl2) = – 50,0 kJ mol–1; ΔHtạo thành (HCl) = – 92.3 kJ mol–1 Câu 10: (2 điểm) Cho phản ứng sau diễn 250C: S2O82- + 3I- → 2SO42- + I3- Để xác định phương trình động học phản ứng, người ta tiến hành đo tốc độ đầu phản ứng nồng độ đầu khác : Thí Nồng độ ban đầu Nồng độ ban đầu Tốc độ ban đầu phản nghiệm I- (mol/l ) S2O82- ( mol/l ) ứng vo x103 (mol/l.s) 0,1 0,1 0,6 0,2 0,2 2,4 0,3 0,2 3,6 a Xác định bậc riêng phần chất phản ứng, bậc toàn phần số tốc độ phản ứng Chỉ rõ đơn vị số tốc độ phản ứng b Nếu ban đầu người ta cho vào hỗn hợp đầu thí nghiệm hỗn hợp chứa S2O32- hồ tinh bột cho nồng độ ban đầu S 2O32- 0,2 M Tính thời gian để dung dịch bắt đầu xuất màu xanh Biết phản ứng: 2S 2O32- + I3- → S4O62- + 3I- có tốc độ xảy nhanh để có màu xanh xuất nồng độ I3phải vượt 10-3 mol/l ………………………… HẾT ………………………… Người đề Lại Năng Duy Điện thoại: 01634121380 ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MƠN HĨA HỌC KHỐI 10 Câu Ý a Nội dung cần đạt 2+ Be có Z = Cấu hình electron trạng thái (n = 1) là: 1s2 Năng lượng liên kết electron với hạt nhân ion Be 2+ trạng thái là: Điểm 0,5 (4 − 0,3)2 2.(−13,6) (eV) = − 372,368eV 12 EBe2+ = 2E1 = Be3+ (1s1) hệ electron hạt nhân 13,6 42 (eV) 12 = - 217,6 (eV) EBe3+ = Năng lượng ion hóa thứ ba Be I3 = EBe3+ - EBe2+ = -217,6 – (-372,368) = 154,768 eV Do Flo có bán kính nhỏ Clo nên có khả hút cặp e 0,5 0,5 liên kết phía mạnh Clo (độ âm điện Flo lớn b hơn) Cũng bán kính nhỏ, nên Flo nhận hẳn electron vào nguyên tử gây nên lực đẩy mạnh 0,5 electron làm cho hệ bền Do đó, Flo lại có lực electron nhỏ Clo pKa1 + pKa 2 Dung dịch A: pHA = = 4,68 pKa1 + pKa 2 Dung dịch B: pHB = = 9,765 a 0,75 Dung dịch C: [H+] = 0,01M => pHC = Chất thị phù hợp metyl đỏ, đó: - dung dịch C có màu đỏ; 0,25 - dung dịch A có màu đỏ da cam; - dung dịch B có màu vàng Nồng độ ban đầu của: NaOH = 0,015M; H3PO4 0,01M Phản ứng xảy ra: H3PO4 + b 0,01 - OH- → H2PO4- + H2O 0,015 0,005 0,01 H2PO4- + OH- → HPO42- + H2O 0,01 0,5 0,005 5.10-3 5.10-3 Dung dịch thu dung dịch đệm có dạng axit bazơ liên hợp nồng độ mol Do đó: 0,25 pHX = pKa2 = 7,21 Hiện tượng: dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu tím a 0,25 1,0 b c a Trung gian: 13N, 13C, 14N, 15O, 15N Xúc tác: 12C Độ hụt khối tính cho mol phản ứng chung là: 0,02758284 dvC hay 2,479.1012 J Tính cho 1g 1H lượng giải phóng: 6,15.1011 J Khơng khí ẩm nước bốc Độ ẩm cực đại có cân bằng: H2O (l)  H2O (k) ∆G298 K ( *) = − RT ln K → K = (*) Kp ∆nk P = 3,04.10 −2 → K p = 3080 Pa = Pcb , 298 K ( *) = Pbh, 298 K ( H 2O ) → Pkk , 298 K ( H 2O ) = 0,67 Pbh , 298 ( H 2O ) = 2064 Pa bh: bão hịa; cb: cân bằng; kk: khơng khí Tính Pcb , 298 K ( H O ) khicó cân bằng: ' Na2 SO4 10 H 2O( r ) ↔ Na2 SO4( r ) + 10 H 2O( k ) (**) ' 25oC Pcb, 298 K ( H 2O ) = 2523Pa > Pkk , 298 K ( H 2O ) Như phản ứng (**) chuyển dịch theo chiều thuận Na2 SO4 10 H 2O nước (khoáng vật bị chảy ra) Trong khống vật Na2SO4 khơng đổi (bền, khơng hút nước) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,75 K ∆H  1   −  tính lại số cân = Dùng ln K1 R  T1 T2    b (*) (**) oC suy ' Pcb, 298 K ( H 2O ) = 366 Pa < Pkk , 298 K ( H 2O ) = 404 Pa c ra: 0,5 Phản ứng (**) chuyển theo chiều nghịch Na2SO4 chảy rữa ' Có điều khi: Pkk , 298 K ( H O ) = Pcb , 298 K ( H O ) = 2523Pa 0,5 nghĩa độ ẩm tương đối khơng khí 81,9% Dựa vào kết ý trên, ta thấy rằng: nhiệt độ thường d (khoảng 25oC) độ ẩm không khí cao Na 2SO4 khơng có xu hướng hút nước để tạo Na 2SO4.10H2O, 0,25 nghĩa Na2SO4 chất hút ẩm tốt SO2 (k) + O2 (k)  SO3 (k) a b (1) ΔH = -44938 J/mol 0,25 ΔS = -36 J/molK ΔG 650oC = -11710 J/mol → lnKp1 = 1,526 → Kp1 = 4,6 2SO3(k)  2SO2 (k) + O2 (k) (3) có Kp3 = (Kp1)-2 = 0,047 Phản ứng (2): FeSO4 (s)  Fe2O3 (s) + SO3 (g) + SO2 (g) 0,25 0,25 Phân hủy: - - Cân bằng: Phản ứng (3): - P-a P+a SO3(g)  2SO2 (g) + O2 (g) Áp suất ban đầu: P P Phản ứng: -a +a +a/2 Cân bằng: P-a P+a 0,25 a/2 Ở cân áp suất O2 21,28/760 = 0,028 atm a/2 = 0,028 atm → a = 0,056 atm ( P + 0,056) 0,028 = 0,047 Kp3 = ( P − 0,056) ( P + 0,056) = 1,6973 → ( P − 0,056) 0,25 → ( P + 0,056) = 1,303 → ( P − 0,056) P + 0,056 = 1,303P – 0,073 → 0,303P = 0,12896 → P = 0,425 atm FeSO4 (s)  Fe2O3 (s) + SO3 (g) + SO2 (g) Kp2 = PSO3PSO2 = (P-a)(P+a) = (0,425 – 0,056)(0,425 + 0,056) 0,25 = 0,177 Số mol SO3 = SO2 phân hủy FeSO4: PV = nRT → n = PV/PT = (0,425)1 /(0,082×923) = 5,6×10 -3 c mol 0,5 Số mol FeSO4 = 2nSO3 = 0,0112 mol Khối lượng FeSO4 phân hủy = 0,0112 ×151,91 = 1,70 g Phần trăm khối lượng FeSO4 = 1,70/15,19 = 11,21 % K2Cr2O7 → 2K+ + Cr2O720,1M - 0,1M Các cân bằng: Cr2O72- + H2O  2HCrO4- K1 = 10-1,64 HCrO4-  H+ + CrO42- (2) Ka = 10-6,5 H2O  H+ + OH6 (1) (3) Kw = 10-14 0,25 Nhận xét: K1 >> Ka >> Kw => coi lượng HCrO4- chuyển hóa khơng đáng kể so với lượng HCrO4- tạo thành Xét cân (1): Cr2O72- + H2O  2HCrO4C 0,1 - x K1 = 10-1,64 0,1 [] (1) 0,25 2x [HCrO − ]2 (2x)2 K1 = = = 10 −1,64 2− [Cr2 O7 ] 0,1 − x => x = 2,124.10-2 => [HCrO4-] = 4,248.10-2M Xét cân (2): HCrO4C  H+ 4,248.10-2 + CrO42- (2) 0,5 Ka = 10-6,5 [] 4,248.10-2 y y [H + ][CrO − ] y2 Ka = = = 10−6,5 − [HCrO ] 0,04248 − y => y = 1,16.10-4 pH = 3,96 Sau trộn: Ba2+ = 0,25 M Cr2O72- = 0,10 M Đánh giá khả hình thành kết tủa BaCrO4: [Ba2+][CrO42-] = (0,25)(y) = 10-4,74 >> KS, có kết tủa BaCrO4 xuất 2Ba2+ + Cr2O72- + H2O  2BaCrO4 + 2H+ (2) 0,5 K2 = KS-2K1Ka2 = 105,22 >> 0,25 0,1 TPGH: 0,05 Cân hòa tan kết tủa: b BaCrO4  Ba2+ + CrO42- 0,20 KS = 10-9,93 BaCrO4 + H+  Ba2+ + HCrO4- (3) có K3 = Ks-1.Ka-1 = 10-3,43 2BaCrO4 + 2H+  2Ba2+ + Cr2O72- + H2O (4) có K4 = K2-1 Nhìn chung, cân có số tương đối bé nên dự đốn hịa tan phức khơng đáng kể Nghĩa 0,25 [Ba2+] = 0,05 M; [H+] = 0,2 M Thực vậy: [CrO42-] = Ks/ [Ba2+] = 2,35.10-9 M [HCrO4-] = [CrO42-] [H+] /Ka = 1,486.10-3 M [Cr2O7-] = [HCrO4-]2/K = 9,64.10-5 a Rõ ràng nồng độ bé so với [H+] = 0,2 M [H+] = 0,20M => pH = 0,70 Tính điện cực calomen: E1 = E(Ag+/Ag) – E (calomen) E(Ag+/Ag) = Eo (Ag+/Ag) + 0,0592 log [Ag+] = 0,681 V → E (calomen) = 0,242V Tính nồng độ ion bạc: E2 = E(AgI (bão hòa)/Ag//Ag) – Ecalomen ⇒ E(AgI (bão hòa)/Ag//Ag) = 0,331V 0,25 0,25 0,25 E(Ag+/Ag) = Eo (Ag+/Ag) + 0,0592 log [Ag+] = 0,331 ⇒ [Ag+] = 1,22.10-8 M [Ag+] = [I-] ⇒ Tích số tan AgI: Ks, AgI = 1,48.10-16 E3 = Ecalomen – E(AgI (bão hoà), PbI2 (bão hoà)/Ag) ⇒ E(AgI (bão hoà), PbI2 (bão hoà)/Ag) = 0,012V E(Ag+/Ag) = Eo (Ag+/Ag) + 0,0592 log [Ag+] = 0,012 V b ⇒ [Ag+] = 4,89.10 M ⇒ [I-] = = 3,02.10-3M = [Ag+] + [Pb2+] ⇒ [Pb2+] = 1,51.10-3 M 0,25 0,25 0,25 0,25 -14 Tích số tan: Ks, PbI2 = 1,37.10-8 A: KI; B: KOH, C: I2, D: KI3, F: Cl2, G: KIO3, J: HCl, H: 0,25 0,25 KCl 4I- + 2H2O + O2 → 4OH- + I2 I- + I2 → I3a 6OH- + I- + 3Cl2 → IO3- + 6Cl- + 3H2O 1,0 IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 + 3H2O H2 + Cl2 2HCl 2IO3- + H+ + 10Cl2 → I2 + 5Cl2 + 6H2O IO3- + 6H+ + 5e → 1/2I2 + 3H2O có Eo1 = 1,195 V 1/2I2 + e → I- có Eo2 = 0,536 V b E2 = Eo2 + 0,0592 lg [I-] = 0,595 V E1 = Eo1 + 0,0592/5 lg [IO3-]2[H+]6 = 1,188 – 0,071 pH Khi E1 = E2 pH = 8,35 Ánh sáng có vai trị là: c a - Cung cấp lượng để chất đầu vượt qua lượng hoạt hóa 0,25 0,25 0,25 0,25 - Khơi mào, tạo gốc tự cho phản ứng Độ hạ nhiệt độ đông: ΔT = 0,467 oC → Nồng độ molan X: 0,0922 mol/kg Vậy 8,5 gam X ứng với: 0,0461 mol MX = 184 X S4N4 0,25 0,25 4NH3 + 6SCl2 → S4N4 + 12HCl + 1/4S8 0,25 b 0,5 Do cấu trúc cộng hưởng nên độ dài liên kết ΔHtạo thành (X) = 4.226 + 2.946 – 4.328 – 4.273 = 392 kJ/mol Đối với phản ứng ý a) c 0,25 ΔHphản ứng = 392 + 12.(-92,3) + – 4.(-45,9) – 6.(-50) = 232 0,5 kJ/mol Phương trình tốc độ phản ứng có dạng: v pư = kpư [S2O82-]n[I-]m => lgvpư = lgkpư + nlg[S2O82-] + mlg[I-] Thí nghiệm 1: lg (0,6.10-3) = lgkpư + nlg(0,1) + mlg(0,1) a 0,25 Thí nghiệm 2: lg (2,4.10-3) = lgkpư + nlg(0,2) + mlg(0,2) Thí nghiệm 3: lg (3,6.10-3) = lgkpư + nlg(0,2) + mlg(0,3) Giải hệ ta có: n = m = 1; lgkpư = -1,222 Bậc riêng phần chất 1; Bậc phản ứng = 10 kpư = 6.10-2 (mol-1.l.s-1) Khi cho S2O32- vào xảy phản ứng nhanh với I32S2O32- + I3- → S4O62- + 3Ib 0,25 (2) Khi nồng độ I- khơng đổi giai đoạn phản ứng (2) diễn 0,25 ra, bậc phản ứng (1) bị suy biến thành bậc vpư = 0,06 [S2O82-]0,3 = 1,8.10-2 [S2O82-] Khi coi xảy phản ứng: S2O82- + 2S2O32- → 2SO42- + S4O62Thời gian để lượng S2O32- vừa hết t1 Điều đồng nghĩa 28 với lượng S2O phản ứng = 0,1M ln 0,5 0,2 0,2 − 0,1 => t = 38,5 giây Khi đó: t1 1,8.10-2 = Để có lượng I3- đạt đến 10-3M thời gian thêm t2 1 dy − vpư = dt = kpư(0,1- y)(0,3-3y) => 3kpưt2 = 0,1 − y 0,1 0,5 Với y = 10-3M => t2 = 0,56 giây Thời gian tối thiểu để xuất màu xanh 38,5 + 0,56 = 39,06 giây 0,25 Lại Năng Duy Điện thoại: 01634121380 ... K1 = 10- 1,64 0,1 [] (1) 0,25 2x [HCrO − ]2 (2x)2 K1 = = = 10 −1,64 2− [Cr2 O7 ] 0,1 − x => x = 2,124 .10- 2 => [HCrO4-] = 4,248 .10- 2M Xét cân (2): HCrO4C  H+ 4,248 .10- 2 + CrO42- (2) 0,5 Ka = 10- 6,5... 10- 6,5 [] 4,248 .10- 2 y y [H + ][CrO − ] y2 Ka = = = 10? ??6,5 − [HCrO ] 0,04248 − y => y = 1,16 .10- 4 pH = 3,96 Sau trộn: Ba2+ = 0,25 M Cr2O72- = 0 ,10 M Đánh giá... K2Cr2O7 0,20M Xác định pH dung dịch thu Cho biết: Tích ion nước Kw = 10- 14 Tích số tan BaCrO4 KS = 10- 9,93 Cr2O72- + H2O  2HCrO4- có K = 10- 1,64; HCrO4-  H+ + CrO42- có Ka = 10- 6,5 Câu 7: (2