Đề thi học sinh giỏi Hóa học lớp 10 chọn lọc số 4

UBND TỈNH THÁI NGUYÊN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: HOÁ HỌC LỚP 10 (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề) Câu I. (5,0 điểm) 1. X là nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hiđro có dạng XH 3 . Electron cuối cùng trên nguyên tử X có tổng 4 số lượng tử bằng 4,5. Ở điều kiện thường XH 3 là một chất khí. Viết công thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử XH 3 , trong oxit và hiđroxit ứng với hóa trị cao nhất của X. 2. X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong Hệ thống tuần hoàn (HTTH) có tổng số điện tích là 90 (X có số điện tích hạt nhân nhỏ nhất). a) Xác định điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B. Gọi tên các nguyên tố đó. b) Viết cấu hình electron của X 2− , Y − , R, A + , B 2+ . So sánh bán kính của chúng và giải thích. c) Trong phản ứng oxi hoá-khử, X 2− , Y − thể hiện tính chất cơ bản gì? Vì sao? 3. a) Viết cấu hình electron đầy đủ của các nguyên tử có cấu hình electron lớp ngoài cùng (ns 2 ) khi n = 1; 2; 3;4 và cho biết vị trí của các nguyên tố trong HTTH. b) Hoàn thành phương trình hóa học (PTHH) của phản ứng oxi hoá-khử sau và cân bằng theo phương pháp cân bằng electron: NaNO 2 + KMnO 4 + ? ? + MnSO 4 + ? + ? Câu II. (5,0 điểm) 1. Hợp chất A được tạo thành từ cation X + và anion Y 2 Mỗi ion đều do 5 nguyên tử của 2 nguyên tố tạo nên . Tổng số prôton trong X + là 11 , trong Y 2- là 48 . Xác định công thức phân tử , gọi tên A biết 2 nguyên tố trong Y 2- thuộc cùng một phân nhóm chính và 2 chu kỳ liên tiếp . 2. Cho M là kim loại tạo ra 2 muối MCl x , MCl y và 2 oxit MO 0,5x và M 2 O y . Thành phần về khối lượng của clo trong 2 muối có tỉ lệ 1: 1,173 và của oxi trong 2 oxit có tỉ lệ 1 : 1,352. a) Tìm khối lượng mol của M b) Hãy cho biết trong các đồng vị sau đây của M ( 56 M , 57 M, 58 M , 59 M) thì đồng vị nào phù hợp với tỉ lệ số proton : số nơtron = 13: 15. 3. Dùng phương pháp thăng bằng electron hoàn thành các phương trình phản ứng sau: a) Mn 2+ + H 2 O 2 MnO 2 + … b) Ag + H + +NO 3 - NO + … c) MnO 4 - + H + + Cl - Mn 2+ + Cl 2 + … d) S 2 O 3 2- + I 2 S 4 O 6 2- + I - e) Cr 3+ + OH - + ClO 3 − CrO 2 4 − + Cl - + … Câu III. (5,0 điểm) Hoà tan 2,16 gam hỗn hợp (Na, Al, Fe) vào nước dư thu được 0,448 lít khí (ở đktc) và một lượng chất rắn. Tách lượng chất rắn này cho tác dụng hết với 60 ml dung ĐỀ CHÍNH THỨC dịch (dd) CuSO 4 1M thì thu được 3,2 gam Cu và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH để thu được lượng kết tủa lớn nhất. Nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B. a) Xác định khối lượng từng kim loại trong hỗn hợp. b) Tính khối lượng chất rắn B. Câu IV. (5,0 điểm) Trộn 100 ml dung dịch Fe 2 (SO 4 ) 3 1,5M với 150 ml dung dịch Ba(OH) 2 2M thu được kết tủa A và dung dịch B. Nung kết tủa A trong không khí đến khi khối lượng không đổi thu được chất rắn D. Thêm BaCl 2 (dư) vào dung dịch B thì tách ra kết tủa E. a)Tính khối lượng chất rắn D và khối lượng kết tủa E. b) Tính nồng độ mol của chất tan trong dung dịch B (coi thể tích dd thay đổi không đáng kể khi xảy ra phản ứng). (Cho: H=1; C =12; N=14; O=16; Na=23; Be=9; Mg=24; Al=27; P=31; S=32; Cl=35,5; K=39; Fe=56; Cu=64; Br=80; Ag=108.) Hết ( Gi¸m thÞ kh«ng gi¶i thÝch g× thªm) Hä vµ tªn thÝ sinh: Sè b¸o danh: UBND TỈNH THÁI NGUYÊN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HD CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: HOÁ HỌC LỚP 10 (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề) Câu Nội dung Điểm I (5,0đ) 1. 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. 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 ion này có số oxi hóa thấp nhất. 3. 1,5 1,5 2,0 ĐỀ CHÍNH THỨC a) 1s 2 Vị trí trong HTTH: ô 1, chu kỳ 1, nhóm IIA 1s 2 2s 2 ô 4, chu kỳ 2, nhóm IIA 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ô 12, chu kỳ 3, nhóm IIA 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 ô 20, chu kỳ 4, nhóm IIA 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d (1-10) 4s 2 chu kỳ 4, nhóm IB đến VIII Trừ: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d (5 và 10) 4s 1 (ô 24 và ô 29) b) 5NaNO 2 +2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O II (5,0đ) 1. Gọi Z x là số proton trung bình của 1 nguyên tử có trong cation X + Z x = 11/5 = 2,2 Trong X phải có hiđro Gọi M là nguyên tố còn lại trong ion X + CTTQ của X + là M n H m Ta có n+ m = 5 (1) n . Z M +m.1 = 11 Giải được n=1, Z M = 7 . Vậy M là Nitơ , X + là NH 4 + Tương tự CTTQ của Y 2- là A x B y 2- x +y= 5 Z B -Z A = 8 x.Z B -y.Z A = 48 Giải được Y 2- là SO 4 2- CTPT của A: (NH 4 ) 2 SO 4 2. a) Theo đề bài ta có 35,5 .x 35,5 y : = 1: 1,173 (1) 35,5 x +M 35,5y+M 16.0,5x 16y : = 1 : 1,352 (2) 16.0,5x+M 16y +M Từ (1) và (2) M = 18,581 y  y =1 thì M = 18,581  y=2 thì M = 37,162  y =3 thì M = 55,743 b) Vì số p: số n = 13: 15 => Đồng vị phù hợp 56 26 Fe 3. a) Mn 2+ + H 2 O 2 MnO 2 + 2H + 2,0 1,5 1,5 b) 3 Ag + 4 H + +NO 3 - 3 Ag + +NO +H 2 O c) 2 MnO 4 - + 10 Cl - +16H + 2 Mn 2+ + 5 Cl 2 + 8 H 2 O d) 2S 2 O 3 2- + I 2 S 4 O 6 2- + 2I - e) 2 Cr 3+ + 10 OH - + ClO 3 - 2 CrO 4 2- + Cl - +5 H 2 O III (5,0đ) n H2 = 0,448:22,4 = 0,02 2 Cu n + = 0,06.1= 0,06; 2 Cu pu n + = 3,2:64 = 0,05 ⇒ 2 Cu du n + = 0,06 -0,05 = 0,01 Các phản ứng: Na + H 2 O → ( Na + + OH - ) + 1 2 H 2 (1) x x x/2 (mol) Al + H 2 O + OH - → AlO 2 - + 3 2 H 2 (2) x x x 3/2x (mol) 2Al + 3Cu 2+ → 2Al 3+ + 3Cu (3) (y-x) 3/2(y-x) (y-x) 3/2(y-x) Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (4) a) Giả sử không có (3) xảy ra ⇒ chất rắn chỉ là Fe Theo (4) n Fe = n Cu = 0,05 ⇒ m Fe = 0,05.56 = 2,8>2,16 (không phù hợp đề bài) Vậy có (3) và vì Cu 2+ còn dư nên Al và Fe đã phản ứng hết theo (3) và (4) Theo (1) và (2): n H 2 = x+ 3 2 x = 0,02 ⇒ x = 0,01 Theo (3): n Al(3) = y - 0,01 n Cu2+ = 3 2 (y - 0,01) Theo (4): n Fe = n Cu2+(4) = 0,05- 3 2 (y - 0,01) Ta có : m Na + m Al + m Fe = 23.0,01 + 27y + 56[0,05- 3 2 (y - 0,01)] =2,16 ⇒ y = 0,03 Vậy trong hỗn hợp ban đầu: m Na = 23.0,01 = 0,23 gam m Al = 27.0,03 = 0,81 gam m Fe = 2,16 - 0,23 -0,81 = 1,12 gam b) Trong dung dịch A có: 3 2 2 0,03 0,01 0,02 0,01 1,12 :56 0,02 Al Cu du Fe Fe n n n n + + + = − = = = = = Ta có sơ đồ 1,0 2,0 2,0 Cu 2+ → Cu(OH) 2 → CuO ⇒ m CuO = 0,01.80 = 0,8 gam Fe 2+ → Fe(OH) 2 → Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 ⇒ m Fe2O3 = 0,02/2.160 = 1,6 gam Al 3+ → Al(O ｈ) 3 → Al 2 O 3 ⇒ m Al2O3 = 0,02/2.102 = 1,02gam Vậy m B = 0,8 + 1,6 + 1,02 = 3,24 gam IV (5,0đ) n Fe2(SO4)3 = 0,15 mol; n Ba(OH)2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + Ba(OH) 2 → 3BaSO 4 + 2Fe(OH) 3 0,1 mol 0,3 mol 0,3 mol 0,2 mol Kết tủa A gồm 0,3 mol BaSO 4 và 0,2 mol Fe(OH) 3 ; dung dịch B là lượng dung dịch Fe 2 (SO 4 ) 3 dư (0,05mol) Khi nung kết tủa A gồm 0,3 mol BaSO 4 và 0,2 mol Fe(OH) 3 thì BaSO 4 không thay đổi và ta có phản ứng: 2Fe(OH) 3 → 0 t Fe 2 O 3 + 3 H 2 O 0,2 mol 0,1 mol Chất rắn D gồm 0,1 mol Fe 2 O 3 và 0,3 mol BaSO 4 → m D = = 85,9g Cho BaCl 2 dư vào dung dịch B: 3BaCl 2 + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 3BaSO 4 + 2FeCl 3 0,05mol 0,15mol Kết tủa E là BaSO 4 và m E = = 34,95g + Thể tích dung dịch sau phản ứng V = = 250ml Nồng độ Fe 2 (SO 4 ) 3 trong dung dịch B: = 0,2M. 2,0 1,0 1,0 1,0 Chú ý: ThÝ sinh cã thÓ gi¶i bµi to¸n theo c¸ch kh¸c nÕu lËp luËn ®óng vµ t×m ra kÕt qu¶ ®óng vÉn cho ®iÓm tèi ®a. . THÁI NGUYÊN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: HOÁ HỌC LỚP 10 (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề) Câu I. (5,0 điểm) 1. X là nguyên. NGUYÊN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HD CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN THI: HOÁ HỌC LỚP 10 (Thời gian làm bài 150 phút không kể thời gian giao đề) Câu Nội dung Điểm I (5,0đ) 1. Vì. 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d (5 và 10) 4s 1 (ô 24 và ô 29) b) 5NaNO 2 +2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O II (5,0đ) 1. Gọi Z x là số proton trung bình của 1 nguyên