SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC (Dành cho học sinh THPT Chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1. Hợp chất X được tạo thành từ 7 nguyên tử của 3 nguyên tố. Tổng số proton của X bằng 18. Trong X có hai nguyên tố thuộc cùng một chu kì và thuộc hai nhóm A liên tiếp trong bảng tuần hoàn. Tổng số nguyên tử của nguyên tố có điện tích hạt nhân nhỏ nhất bằng 2,5 lần tổng số nguyên tử của hai nguyên tố còn lại. Xác định công thức cấu tạo của X. Câu 2. Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện. 1. Hãy biểu diễn ô mạng cơ sở của tinh thể này. 2. Tính số ion Cu + và Cl - rồi suy ra số phân tử CuCl chứa trong ô mạng cơ sở. 3. Xác định bán kính ion của Cu + . Cho d CuCl = 4,136 g/cm 3 ; r Cl- = 1,84A o ; M Cu = 63,5gam/mol, M Cl = 35,5 gam/mol, N A = 6,02.10 23 . Câu 3. Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl 2 (10 -3 M) và FeCl 3 (10 -3 M). Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A. 1. Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? 2. Tìm pH thích hợp để tách một trong hai 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, pT của Fe(OH) 3 và Mg(OH) 2 lần lượt bằng 39 và 11. Câu 4. Người ta cho vào bình chân không một lượng PCl 5 cần đủ để tạo ra áp suất 1,0 atm ở nhiệt độ 500,0 K. Nhưng ở nhiệt độ đã cho PCl 5 bị phân hủy một phần, nên áp suất thực sẽ cao hơn. 1. Xác định áp suất trong bình ở nhiệt độ 500,0 K nếu hằng số cân bằng Kp của phản ứng phân hủy PCl 5(k) ˆ ˆ† ‡ ˆˆ PCl 3(k) + Cl 2(k) bằng 0,506. 2. Khi nhiệt độ tăng đến 600,0 K, hằng số cân bằng là Kp = 17,2. Tính o H∆ và o S∆ của phản ứng trên. Giả thiết o H∆ và o S∆ không phụ thuộc vào nhiệt độ. Câu 5. Cho kim loại X và các phi kim Y, Z. Ở điều kiện thường, Y tồn tại ở thể rắn, Z tồn tại ở dạng khí. Nung hỗn hợp gồm X và Y ở nhiệt độ cao, thu được hợp chất A. Khi A bị thuỷ phân thì tạo ra kết tủa B và một chất khí nặng hơn không khí. B tan trong NaOH dư tạo thành dung dịch C; thêm NH 4 Cl rắn vào dung dịch C và đun nóng, kết tủa B xuất hiện trở lại. X tác dụng với Z tạo thành chất rắn D màu trắng có độ cứng rất lớn. D cũng được tạo ra khi nung B ở nhiệt độ cao. X, Y và Z tạo thành muối E tan trong nước. Xác định A, B, C, D, E, X, Y, Z và viết các phương trình phản ứng (nếu có). Câu 6. Ở 820 o C hằng số cân bằng của phản ứng phân huỷ: CaCO 3(r) ˆ ˆ† ‡ ˆˆ CaO (r) + CO 2 (k) là K = 0,2. Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 820 0 C , ta đưa 0,1 mol CaCO 3 vào. 1. Tính thành phần số mol mỗi chất ở trạng thái cân bằng. 2. Giả sử tăng dần thể tích V (vẫn ở 820 o C). Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất P theo thể tích V. 3. Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 820 o C chứa 0,1 mol CaO, sau đó bơm khí CO 2 vào. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất P theo số mol CO 2 đưa vào. Câu 7. Cho hỗn hợp A gồm (Mg, Al, Fe, Cu) trong đó có 2 chất có số mol bằng nhau. Lấy 7,5 gam hỗn hợp A cho vào cốc đựng dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được 5,152 lít khí (đktc) và hỗn hợp sản phẩm (gồm cả dung dịch và phần không tan). Cho từ từ một lượng vừa đủ Mg(NO 3 ) 2 vào hỗn hợp sản phẩm đến khi kết thúc các phản ứng thu được 0,672 lít (đktc) một khí không màu, hóa nâu trong không khí và dung dịch B. Cho NaOH dư vào B thu được 9,92 gam hỗn hợp chất kết tủa khan. Tính % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A. Hết Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh:……….……… …….…….….….; Số báo danh………………. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2012-2013 ĐÁP ÁN MÔN: HÓA HỌC (Dành cho học sinh THPT chuyên) I. LƯU Ý CHUNG: - Hướng dẫn chấm chỉ trình bày một cách giải với những ý cơ bản phải có. Khi chấm bài học sinh làm theo cách khác nếu đúng và đủ ý thì vẫn cho điểm tối đa. - Điểm toàn bài tính đến 0,25 và không làm tròn. II. ĐÁP ÁN: Câu Ý Nội dung trình bày Điểm 1 1,0 điểm gọi công thức của X: A x B y D z x + y + z = 7 (*) xZ A + yZ B + z.Z D = 18 (**) giả sử Z A < Z B < Z D => 2x = 5 (y + z) (***) Từ (*) và (***) => x = 5; y = z = 1 từ (*) và (**) => 18 2,57 7 Z = = => Z A < 2,57 => Z A = 1 (H); Z A = 2 (He) : loại 0,5 B, D thuộc cùng chu kỳ, ở hai nhóm A kế tiếp, lại có Z B + Z D = 18 – 5 = 13 => B, D thuộc chu kì nhỏ → Z D = Z B + 1 => Z B = 6 (C) Z D = 7 (Z) CTPT của X: CNH 5 công thức cấu tạo CH 3 NH 2 0.25 0,25 2 1 0,5 điểm Ô mạng lập phương tâm diện của CuCl 0.5 (Đáp án có 05 trang) Cu Cl 2 0,5 điểm 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 0.5 3 0,5 điểm 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 3 1 0,5 điểm MgCl 2 → Mg 2+ + 2Cl – và Mg 2+ + 2OH – ƒ Mg(OH) 2 (1) FeCl 3 → Fe 3+ + 3Cl – và Fe 3+ + 3OH – ƒ Fe(OH) 3 (2) Để tạo ↓ Fe(OH) 3 thì [OH – ] ≥ 3 3 39 10 10 − − = 10 -12 M (I) Để tạo ↓ Mg(OH) 2 → [OH – ] ≥ 3 11 10 10 − − = 10 -4 M (II) So sánh (I) < (II) thấy → ↓ Fe(OH) 3 tạo ra trước. 0,5 2 0,5 điểm Để Mg(OH) 2 bắt đầu kết tủa [OH – ] = 10 -4 → [H + ] = 10 -10 → pH = 10 (nếu pH < 10 thì không ↓) Để Fe(OH) 3 kết tủa hết thì [Fe 3+ ] ≤ 10 -6 → [OH – ] 3 ≥ 10 -33 → [H + ] ≤ 10 -3 → pH ≥ 3 Vậy để tách hết Fe 3+ ra khỏi dung dịch thì 3 ≤ pH < 10 0.5 ⇒ 4 ion Cl - ⇒ 4 ion Cu + 4 1,5 điểm 1 Giả thiết ban đầu có 1 mol PCl 5 , và có x mol PCl 5 bị phân hủy. PCl 5 (k) → PCl 3 (k) + Cl 2 (k) K p = 0,506. Bđ: 1 (mol) Cb: 1-x x x (mol) P = 1+x .1=1+x 1 (atm) 2 p x k = =0,506 1-x x = 0,502 áp suất bình = 1 +x = 1,502 atm 0.5 2 1 2 P(T ) P(T ) 1 2 K H 1 1 500.600 0,506 ln = - ( - ) H = -8,314. .ln = 87949 (J)= 87,949 (kJ) K R T T 600-500 17,2 ∆ → ∆ 0,5 0 0 0 ΔG = -RTlnK = ΔH - TΔS → ∆Sº= 170,2 J/mol.K 0,5 5 1,5 điểm X: Al; Y: S; Z: O 2 . A: Al 2 S 3 ; B: Al(OH) 3 ; C: NaAlO 2 ; D: Al 2 O 3 ; E: Al 2 (SO 4 ) 3 . Các phương trình phản ứng: 2 Al + 3 S o t → Al 2 S 3 Al 2 S 3 + 6 H 2 O → 2 Al(OH) 3 ↓ + 3 H 2 S ↑ Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O NaAlO 2 + NH 4 Cl + H 2 O o t → Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NH 3 ↑ 4 Al + 3 O 2 o t → 2 Al 2 O 3 2 Al(OH) 3 o t → Al 2 O 3 + 3H 2 O 6PT* 0,25đ =1,5đ 6 2,0 điểm 1. Ta có cân bằng: CaCO 3 (r) → ¬ CaO(r) + CO 2 (k) với K = 0,2 0,1 (mol) 0,1 – n n n (mol) Nếu CaCO 3 chưa bị phân huỷ hoàn toàn (n < 0,1) 2 CO P K 0,2= = (atm) PV 0,2.22,4 n = = = 0,05 (mol) RT 0,082.1093 Vậy số mol các chất ở trạng thái cân bằng: CaCO 3 : 0,05(mol); CaO : 0,05 (mol); CO 2 : 0,05 (mol) 2. Khi CaCO 3 phân hủy hoàn toàn thì số mol CO 2 = 0,1 (mol) Thay vào phương trình trạng thái V = 44,8 (l) nếu tiếp tục tăng V thì áp suất lại giảm vì số mol khí không đổi. mối liên hệ: p = 8,96 V đồ thị: 3. Khi cho CO 2 vào ta có phương trình CaO (r) + CO 2 (k) → CaCO 3 (r) (1) - Với số mol CO 2 < 0,05 mol tức p < 0,2 (atm) thì (1) không xảy ra. - Với số mol CO 2 = 0,05 mol → p = 0,2 (atm) → bắt đầu xảy ra phản ứng (1) - Khi CaO phản ứng hết, p = 0,2(atm) => số mol CO 2 = 0,15 (mol) → 2 CO 0,05 n 0,15≤ ≤ thì p = 0,2 atm - Với số mol CO 2 > 0,15 mol thì p tăng theo số mol CO 2 theo phương trình p = 4(n – 0,1) Ta có đồ thị. 1,0 0,5 0,5đ 7 1,5 điểm Các phương trình phản ứng. Mg + 2H + → Mg 2+ + H 2 2Al + 6H + → 2Al 3+ + 3H 2 Fe + 2H + → Fe 2+ + H 2 3Cu + 8H + + 2NO 3 – → 3Cu 2+ + 2NO + 4H 2 O 3Fe 2+ + 4H + + NO 3 – → 3Fe 3+ + NO + 2H 2 O 0,2 n p(atm) 0,15 0,05 0,2 22,4 44,8 V(lit) p(atm) Fe 3+ + 3OH – → Fe(OH) 3 Al 3+ + 3OH – → Al(OH) 3 Mg 2+ + 2OH – → Mg(OH) 2 Cu 2+ + 2OH – → Cu(OH) 2 Al(OH) 3 + OH – → AlO 2 – + 2H 2 O Gọi x,y,z, t lần lượt là số mol Mg, Al, Fe, Cu trong hỗn hợp Ta có 2 5,152 0,23( ) 22,4 H n mol= = 0,672 0,03( ) 22,4 NO n mol= = => số mol Mg(NO 3 ) 2 đã dùng = 0,015(mol) Từ các phản ứng ta có 24x+27y+56z+64t=7,5 2x+3y+2z=0,46 z+2t=0,09 58x+107z+98t=9,92-0,015.58=9,05 x+z=0,08 => z+2t=0,09 y=0,1 Vì có 2 chất có số mol bằng nhau TH 1 nếu x = z = 0,04 → t = 0,025 (mol) → % Mg = 12,8%; %Al = 36%; %Fe = 29,8667%; %Cu = 21,3333% TH 2 nếu x = t = 0,01 → z = 0,07 → %Mg = 3,2%; %Al = 36%; %Fe = 52,2667%; %Cu = 8,5333% TH 3 nếu z = t = 0,03 → x = 0,05 (mol) → %Mg = 16%; %Al = 36%; %Fe = 22,4%; %Cu = 25,6% 0,25 0,5 0,25* 3TH = 0,75đ Hết . GD&ĐT VĨNH PHÚC ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2012-2013 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC (Dành cho học sinh THPT Chuyên) Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian phát đề Câu 1. Hợp. bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ và tên thí sinh: ……….……… …….…….….….; Số báo danh………………. SỞ GD&ĐT VĨNH PHÚC KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2012-2013 ĐÁP ÁN MÔN: HÓA HỌC (Dành. kết tủa [OH – ] = 10 -4 → [H + ] = 10 -10 → pH = 10 (nếu pH < 10 thì không ↓) Để Fe(OH) 3 kết tủa hết thì [Fe 3+ ] ≤ 10 -6 → [OH – ] 3 ≥ 10 -33 → [H + ] ≤ 10 -3 → pH ≥ 3 Vậy