Đề thi học sinh giỏi giải toán trên máy tính cầm tay tỉnh Thanh Hóa năm 2011 môn Hóa lớp 12 - Có đáp án

1 S GIO DC V O TO K THI CHN HC SINH GII LP 12 THPT THANH HO GII TON TRấN MY TNH CM TAY NM HC 2010 - 2011 Thi gian 150 phỳt CHNH THC MễN: HO HC IM CA TON BI THI Cỏc giỏm kho (H tờn, ch ký) S phỏch Bng s 1. Bng ch 2. Chỳ ý: 1. Nu khụng núi gỡ thờm, hóy tớnh chớnh xỏc n 5 ch s thp phõn. 2. Ch cn gii túm tt v ghi kt qu m khụng c cú thờm ký hiu gỡ khỏc. 3. c s dng bng ton hon cỏc nguyờn t hoỏ hc do nh xut ban giỏo dc phỏt hnh. Cõu 1. Mỗi phân tử XY 3 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 196; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 60, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76. a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY 3 . b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y. * Li gii túm tt: * Kt qu: Cõu 2: Cân bằng của phản ứng khử CO 2 bằng C : C + CO 2 2CO xảy ra ở 1090K với hằng số cân bằng Kp = 10. a) Tìm hàm lợng khí CO trong hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 1,5atm. b) Để có hàm lợng CO bằng 50% về thể tích thì áp suất chung là bao nhiêu? * Li gii túm tt: 2 * Kết quả: Câu 3: Một loại khoáng chất có chứa 13,77%Na; 7,18%Mg; 57,48%O; 2,39%H và còn lại là nguyên tố X về khối lượng. Hãy xác định công thức phân tử của khoáng chất đó. * Lời giải tóm tắt: * Kết quả: Câu 4: Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Ca ở 20 0 C, biết tại nhiệt độ đó khối lượng riêng của Ca bằng 1,55 g/cm 3 . Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử Ca có hình cầu, có độ đặc khít là 74%. Cho nguyên tử khối của Ca = 40,08. * Lời giải tóm tắt: * Kết quả: 3 Cõu 5: Xác định momen lỡng cực (D) Cl , 3 CH và 2 NO trong các dẫn xuất thế 2 lần của nhân benzen sau: 1,2 dinitrobenzen ( = 6,6 D); 1,3 diclobenzen ( = 1,5 D); para nitrôtoluen ( = 4,4 D); * Li gii túm tt: * Kt qu: Cõu 6: a. Tính pH của dung dịch A là hỗn hợp gồm HF 0,1M và NaF 0,1M ? b. Tính pH của 1 lít dung dịch A trong 2 trờng hợp sau : - Thêm 0,01 mol HCl vào dung dịch A - Thêm 0,01 mol NaOH vào dung dịch A . Biết K A (HF)= 6,8. 10 -4 v th tớch dung dch khụng i. * Li gii túm tt: * Kt qu: 4 Cõu 7: Tớnh nng lng liờn kt trung bỡnh CH v CC t cỏc kt qu thc nghim sau: - Nhit t chỏy CH 4 = - 801,7 kJ/mol - Nhit t chỏy C 2 H 6 = - 1412,7 kJ/mol - Nhit t chỏy Hidrro = -241,5 kJ/mol - Nhit t chỏy than chỡ = -393,4 kJ/mol - Nhit húa hi than chỡ = 715 kJ/mol - Nng lng liờn kt HH = 431,5 kJ/mol. Cỏc kt qu u o c 298K v 1atm. * Li gii túm tt: * Kt qu: Cõu 8: Nitrosyl clorua là một chất rất độc, khi đun nóng sẽ phân huỷ thành nitơ monoxit và clo. a) Hãy viết phơng trình hóa học cho phản ứng này. b) Tính Kp của phản ứng ở 298K (theo atm và theo Pa). Cho: Nitrosyl clorua Nitơ monoxit Cl 2 H o 298 (kJ/mol) 51,71 90,25 0 S 0 298 (J/K.mol) 264 211 223 c) Tính gần đúng Kp của phản ứng ở 475K * Li gii túm tt: 5 * Kt qu: Cõu 9: Trộn CuO với một oxit kim loại đơn hóa trị II theo tỷ lệ mol 1:2 đợc hỗn hợp A. Dẫn một luồng khí H 2 d đi qua 3,6 gam A nung nóng thu đợc hỗn hợp B. Để hòa tan hết B cần 60 ml dung dịch HNO 3 nồng độ 2,5M và thu đợc V lít khí NO duy nhất(đktc) và dung dịch chỉ chứa nitrat kimloại. Xác định kim loại hóa trị II nói trên và tính V. * Li gii túm tt: * Kt qu: Cõu 10: Một hỗn hợp (X) gồm 1 ancol no đơn chức (A) v 1 axit no (B) 2 lần axit. Khối lợng của (X) l m X = x gam. Chia (X) lm 3 phần bằng nhau: - Phần 1 cho tác dụng với natri d cho ra y lít hiđro (đktc). - Phần 2 đốt cháy hết cho ra z gam CO 2 . a) Tính số mol a (n A ), b (n B ) theo x, y, z. b) Cho x = 34,8 gam, y = 3,36 lít v z = 15,4 gam * Xác định công thức cấu tạo của (A), (B). * Tính thnh phần phần trăm theo khối lợng của hỗn hợp (X). c) Phần 3 đun nóng với H 2 SO 4 (xúc tác). Tính khối lợng este thu đợc với hiệu suất phản ứng l 80%. Cho: C = 12, H = 1, O = 16, N = 14, Cl = 35,5, Na = 23, K = 39, S = 32, Ca = 40, Br = 80. * Li gii túm tt: 6 * Kết quả: Biết: ΔG = ΔH − TΔS ; ΔG = − RTlnK và ln ) 11 ( )( )( 122 1 TTR H TK TK p p − Δ = (theo đơn vị J) * Hằng số khí: R = 8,314 J.K -1 .mol -1 ; p = 1atm = 1,013. 10 5 Pa; N A = 6,022. 10 23 * 1cal = 4,18 J 7 S GIO DC & O TO THANH HểA HNG DN CHM THI CHN HC SINH GII LP 12 THPT GII TON TRấN MY TNH CM TAY NM HC 2010 - 2011 MễN : HểA HC Mi cõu 2 im. - Phn gii: 1,5 im - Phn tớnh kt qu: 0,5 im Ni dung im Cõu1: a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số nơtron (hạt không mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY 3 , ta có các phơng trình: Tổng số ba loại hạt: 2 Zx + 6 Zy + Nx + 3 Ny = 196 (1) 2 Zx + 6 Zy Nx 3 Ny = 60 (2) 6 Zy 2 Zx = 76 (3) Cộng (1) với (2) và nhân (3) với 2, ta có: 4 Zx + 12 Zy = 256 (a) 12 Zy 4Zx = 152 (b) Zy = 17 ; Zx = 13 Vậy X là nhôm, Y là clo. XY 3 là AlCl 3 . b) Cấu hình electron: Al : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ; Cl : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Cõu 2: : a) C + CO 2 2CO n [ ] (1 - x) 2x 1 + x (mol) Phần mol 1 1 x x + 2 1 x x + Ta có : Kp = 2 2 CO CO P P = 2 2 1 1 1 x x x x + + . 1,5 = 10 x = 0,79 Vậy hỗn hợp lúc cân bằng chứa 2. 0,79 = 1,58 mol CO (88%)và 1 0,79 = 0,21 mol CO 2 (12%) b) Suy ra Kp = () 2 0,5 0, 5 . P = 10 P = 20 atm. Cõu 3 Hm lng %X = 100 13,77 7,18 57,48 2,39 = 19,18% Phõn t khoỏng cht trung hũa in nờn : 13,77 7,18 57,48 2,39 19,18 12 21 y 23 24 16 1 X ì+ ì ì+ ì+ ì = 0 X = 5,33y Lp bng xột: Y 1 2 3 4 5 6 7 8 X 5,33 10,6 6 15,9 9 21,32 26,65 32 37,31 52,64 thy ch cú y = 6 l tha món X = 32 S (lu hunh) Na : Mg : O : H : S = 13,77 7,18 57,48 2,39 19,18 :: :: 23 24 16 1 32 = 2 : 1 : 12 : 8 : 2 Cụng thc khoỏng: Na 2 MgO 12 H 8 S 2 Na 2 SO 4 .MgSO 4 .4H 2 O 8 NO 2 Cl NO 2 NO 2 Cl CH 3 Cõu 4 Th tớch ca 1 mol Ca = 40,08 1, 55 = 25,858 cm 3 , mt mol Ca cha N A = 6,022ì10 23 nguyờn t Ca Theo c khớt, th tớch ca 1 nguyờn t Ca = 23 10.022,6 74,0.858,25 = 3,1786 ì10 23 cm 3 T V = 3 4 r 3 ì Bỏn kớnh nguyờn t Ca = r = 3 3V 4 = 3 23 14,3.4 10.1786,3.3 = 1,9654ì10 8 cm Cõu 5 : Giải: Theo phơng pháp cộng véctơ: 2 = 1 2 + 2 2 + 2 1 . 2 cos hay = cos2 21 2 2 2 1 ++ *Trờng hợp phân tử có 2 nhóm thế nh nhau ( 1 = 2 ) thì ta có : 2 = 2 1 2 (1 + cos ) = 4 1 2 cos 2 hay = 2 1 cos 2 Vậy: - 1,2 dinitrobenzen có = 3 = 60 0 thì 6,6 = 2 2 NO . cos 60 2 2 NO = 3,8 D - 1,3 diclobenzen có = 2 3 = 120 0 thì 1,5 = 2 Cl . cos 120 2 Cl = 1,5 D * Trờng hợp phân tử có 2 nhóm thế khác nhau ( 1 2 ) nh p nitroToluen thì: = 180 0 và 2 NO và 3 CH có hớng ngợc nhau, 2 NO hớng từ trong ra ngoài còn 3 CH lại hớng từ ngoài vào trong. Theo phép cộng vectơ: ( p nitroToluen) = 2 NO 3 CH . Hay 4,4 = 3,8 3 CH 3 CH = 3,8 4,4 = 0,6 D (dấu chứng tỏ hớng của 3 CH ) ( 3 CH = 0,6 D) Cõu 6 a. Trong dung dch A cú HF H + + F - (1) v NaF Na + + F - (2) Vỡ cú phng trỡnh 2 nờn cõn bng (1) b chuyn sang trỏi nờn cú th coi : [ HF] = 0,1 ; [F - ]= 0,1 K a = = 6,8.10 -4 [H + ] = pH= -lg[H + ] = -lg(6,8.10 -4 ) pH= 3,1675 [H + ] [F - ] [HF] 0,1.6,8.10 -4 0,1 9 b. * Khi thờm HCl vo dung dch A : HCl H + + Cl - v H + + F - HF 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 mol [HF]= 0,1+ 0,01 = 0,11mol/l ; [F - ]= 0,1- 0,01 = 0,09 mol/l K a = = 6,8.10 -4 [H + ] = pH= -lg[H + ] = -lg(8,3 .10 -4 ) pH= 3,0809 * Khi thờm NaOH vo dung dch A : NaOH Na + + OH - v HF + OH - F - + H 2 O 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 mol [HF]= 0,1- 0,01 = 0,09mol/l ; [F - ]= 0,1+ 0,01 = 0,11 mol/l K a = = 6,8.10 -4 [H + ] = pH= -lg[H + ] = -lg(5,56 .10 - 4 ) pH= 3,2549 Cõu 7: Ta sắp xếp các phơng trình (kèm theo ký hiệu nhiệt) sao cho các chất ở 2 vế triệt tiêu để còn lại phơng trình CH 4 C (r)+ 4H CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O H 1 2H 2 O O 2 + 2H 2 - 2H 2 CO 2 O 2 + C (r) - H 3 C (r) C (k) H 4 2H 2 4H 2H 5 Tổ hợp các phơng trình này ta đợc CH 4 C(r) + 4H 4 H 0 HC = H 1 - 2H 2 - H 3 + H 4 + 2H 5 = - 801,7 + 483 + 393,4 + 715 + 2(431,5) = 1652,7 kJ/mol và Năng lợng liên kết C H = 1652,7 : 4 = 413,175 kJ/mol Bằng cách tơng tự tính(từ phản ứng đốt cháy C 2 H 6 ) đợc Năng lợng liên kết CC = 345,7 kJ/mol Cõu 8: a) 2NOCl 2NO + Cl 2 . b) Hằng số cân bằng nhiệt động lực học đợc tính theo phơng trình G = RTlnK Trong đó G = H T. S H = [(2 ì 90,25. 10 3 ) + 0 (2 ì 51,71. 10 3 ) = 77080 J/mol S = [(2 ì 211) + 223 (2 ì 264) = 117 J/mol G = 77080 298 ì 117 = 42214 J/mol và ln K = 42214 8,314 298ì = 17,0385 Kp = 3,9836. 10 8 atm và Kp = 4,0327. 10 3 Pa c) Tính gần đúng: ln 2 1 () () Kp T Kp T = 12 11H R TT lnKp(475K) = 77080 1 1 8,314 298 475 + lnKp(298) [H + ] [F - ] [HF] 0,11.6,8.10 -4 0,09 [H + ] [F - ] [HF] 0,09.6,8.10 -4 0,11 10 ln Kp (475) = 5,4455 Kp = 4,3157. 10 3 atm hay Kp = 437,2883Pa Cõu 9 Gọi oxit kim loại phải tìm là MO và a và 2a là số mol CuO và MO trong A. Vì hidro chỉ khử đợc những oxit kim loại đứng sau nhôm trong dãy điện hóa nên có 2 khả năng xảy ra: * Trờng hợp 1: M đứng sau nhôm trong dãy điện hóa CuO + H 2 Cu + H 2 O MO + H 2 M + H 2 O 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 3M + 8HNO 3 3 M(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O Ta có hệ pt: 80 ( 16).2 3,6 816 = 0,15 33 aM a aa ++ = + Giải hệ pt cho a = 0,01875 và M = 40 Ca Trờng hợp này loại vì Ca đứng trớc Al trong dãy thế điện hóa. * Trờng hợp 2: M đứng trớc nhôm trong dãy điện hóa CuO + H 2 Cu + H 2 O 3Cu + 8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O MO + 2HNO 3 M(NO 3 ) 2 + 2H 2 O Ta có hệ pt: 80 ( 16).2 3,6 8 4a = 0,15 3 aM a a ++ = + Giải hệ pt cho a = 0,0225 và M = 24 Mg Nghiệm này hợp lý và V NO =0,015. 22,4 = 0,336 lít. m CuO = 0,0225. 80=1,8g => % CuO=50% m MgO = 1,8gam => %CuO= 50% Cõu 10: - Đặt công thức tổng quát: A: C n H 2n+1 OH v B: C m H 2m (COOH) 2 Gọi: a = n A , b = n B trong 1 3 hỗn hợp X. Vì khối lợng của hỗn hợp X l x nên ta có : a(14n + 18) + b(14m + 90) = x 3 Hay: 14(na + mb) + 18(a + 2b) + 54b = x 3 (1) - Phần 1 với Na: Ta có phản ứng: C n H 2n+1 -OH + Na C n H 2n+1 -ONa + 1 2 H 2 a a 2 C m H 2m (COOH) 2 + 2Na C m H 2m (COONa) 2 + H 2 b b 2 H ay n=+b= 222,4 a + 2b = y 11,2 (2) - Phần 2 đốt cháy: C n H 2n+1 -OH + 2 3n O 2 nCO 2 + (n + 1)H 2 O a na C m H 2m (COOH) 2 + 2 3m + 1 O 2 (m + 2)CO 2 + (m + 1)H 2 O b (m + 2)b [...]... z 44 z 44 Hay: na + mb + 2b = z - 2b 44 (3) (3’) x x 9y 7z ⎛ z ⎞ 18y Tõ (1) (2) (3’) ⇒ 14 ⎜ Hay: 26b = - 2b ⎟ + + 54b = 3 5,6 22 44 11,2 3 ⎝ ⎠ ⇒ b= 1 ⎡ x 9y 7z ⎤ 26 ⎢ 3 5,6 22 ⎥ ⎣ ⎦ (2) ⇒ a= y y 1 ⎡ x 9y 7z ⎤ - 2b = 11, 2 11, 2 13 ⎢ 3 5, 6 22 ⎥ ⎣ ⎦ b) * Thay c¸c gi¸ trÞ cña x = 34,8 ; y = 3,36 ; z = 15,4 Ta ®−îc: a = 0,2 mol b = 0,05 mol Tõ (3’), ta cã: z 15,4 - 2b = - 0,1 = 0,25 na + mb = 44 44 0,2n... 44 44 0,2n + 0,05m = 0,25 Hay: 4n + m = 5 n 1 2 m 1 (-) ⇒ C«ng thøc cÊu t¹o A: CH 3- OH COOH B: CH2 COOH * mA = 32g × 0,2 × 3 = 19,2 g mB = 104g × 0,05 × 3 = 15,6 g ⇒ %A = 55,17 %B = 100 - 55,17 = 44,83 c) PhÇn 3: COOCH3 H+ CH2 (COOH)2 + 2CH3 - OH ⎯⎯⎯ CH2 → + 2H2O COOCH3 0,05 mol 0,1 mol ⇒ meste = 0,05 × 132 × 0,05 mol 80 = 5,28 gam 100 Ghi chú: Thí sinh làm các cách khác nếu đúng thì cho điểm tối đa . CH 4 = - 801,7 kJ/mol - Nhit t chỏy C 2 H 6 = - 1 412, 7 kJ/mol - Nhit t chỏy Hidrro = -2 41,5 kJ/mol - Nhit t chỏy than chỡ = -3 93,4 kJ/mol - Nhit húa hi than chỡ = 715 kJ/mol - Nng lng. 1 S GIO DC V O TO K THI CHN HC SINH GII LP 12 THPT THANH HO GII TON TRấN MY TNH CM TAY NM HC 2010 - 2011 Thi gian 150 phỳt CHNH THC MễN: HO HC IM CA TON BI THI Cỏc giỏm kho (H. [F - ]= 0, 1- 0,01 = 0,09 mol/l K a = = 6,8.10 -4 [H + ] = pH= -lg[H + ] = -lg(8,3 .10 -4 ) pH= 3,0809 * Khi thờm NaOH vo dung dch A : NaOH Na + + OH - v HF + OH - F -