Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn hóa 10 trường THPT chuyên lê HỒNG PHONG NAM ĐỊNH

Câu 4: 2 điểm Năng lượng liên kết có thể được tính dựa vào biến thiên entanpi của quá trình chuyển các nguyên tử tự do thành phân tử tính cho 1 mol.. Năng lượng liên kết của các liên kết

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ

KÌ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ

MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10

(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)

Đề thi gồm 5 trang

Câu 1: (2 điểm)

1 a) Viết công thức Lewis hợp lí nhất cho phân tử N2O

b) Biết các giá trị độ dài liên kết đo được trong thực tế và theo lý thuyết như sau:

Liên kết N – N

(N2O)

N – O (N2O)

N = N N = O N - O NN

Độ dài liên kết

(nm)

0,112 0,119 0,120 0,115 0,147 0,110

Hãy biểu diễn công thức cấu tạo phân tử N2O hợp lý theo các dữ liệu thực nghiệm và giải thích

2 Biết rằng năng lượng ion hoá thứ nhất I1 của Mg là 735 kJ/mol, nhỏ hơn năng lượng ion hóa thứ hai của nó, I2 = 1445 kJ/mol; ái lực electron thứ nhất của O là -142 kJ/mol, trong khi

đó việc nhận thêm electron thứ hai của nó đòi hỏi phải cung cấp năng lượng là 844 kJ/mol Tại sao hợp chất tạo thành giữa chúng là MgO, được cho là tạo bởi các ion Mg2+ và O2- mà không phải là Mg+ và O-?

Câu 2: (2 điểm)

Cacbon dioxit rắn còn gọi là “nước đá khô” “Nước đá khô” có cấu trúc tinh thể phân tử và ô mạng cơ sở có cấu trúc lập phương tâm diện chứa các phân tử cacbon dioxit

1 Tính khối lượng riêng của “nước đá khô”, khi độ dài các cạnh biên (tổng dài và rộng) của

ô mạng lập phương “nước đá khô” là 0.56 nm

2 Tính số phân tử cacbon dioxit trong ô mạng lập phương “nước đá khô” kích thước 20 cm

× 10 cm × 5.0 cm

Câu 3: (2 điểm)

1 238U là đồng vị đầu tiên trong họ phóng xạ urani–rađi, các đồng vị của các nguyên tố khác thuộc họ này đều là sản phẩm của chuỗi phân rã phóng xạ bắt đầu từ 238U Khi phân tích quặng urani người ta tìm thấy 3 đồng vị của urani là 238U, 235U và 234U đều có tính phóng xạ Hai đồng vị 235U và 234U có thuộc họ phóng xạ urani–rađi không? Tại sao? Viết phương trình biểu diễn các biến đổi hạt nhân để giải thích

Điện tích hạt nhân Z của thori (Th), protactini (Pa) và urani (U) lần lượt là 90, 91, 92 Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có tính phóng xạ  và 

2 Ở nước ta, urani có thể thu được khi thuỷ luyện quặng Nông Sơn ở Quảng Nam bằng axit

sunfuric Sau khi kết tủa urani bằng kiềm, nước thải của dung dịch thuỷ luyện quặng urani

có chứa đồng vị phóng xạ 226Ra với nồng độ rất nhỏ, nhưng vẫn có thể ảnh hưởng đến môi trường Vì thế, người ta phải xử lí bằng cách cho vào nước thải này một lượng BaCl2 gần đủ cho phản ứng với lượng ion sunfat còn trong nước thải

Hãy tìm một cách giải thích phương án xử lí nước thải nói trên và viết các phương trình phản ứng cần thiết

Câu 4: (2 điểm)

Năng lượng liên kết có thể được tính dựa vào biến thiên entanpi của quá trình chuyển các nguyên tử tự do thành phân tử (tính cho 1 mol) Đại lượng này thường gọi là sinh nhiệt nguyên tử Năng lượng liên kết của các liên kết có trong một chất được định nghĩa là biến thiên entanpi của quá trình biến đổi một số Avogadro phân tử của chất đã cho thành các nguyên tử tự do Như vậy, năng lượng liên kết ngược dấu với sinh nhiệt nguyên tử

Ở điều kiện tiêu chuẩn, cho biến thiên entanpi của phản ứng phân li các phân tử H2, Br2, của

sự thăng hoa than chì (Ctc) như sau:

H2(k)  2H(k) H1 = 432,2 kJ/mol

Br2(l)  2Br(h) H2 = 190 kJ/mol

Ctc(r)  C(k) H3 = 710,6 kJ/mol

và biến thiên entanpi hình thành của CH4 và CH3Br lần lượt là:

4

0 f(CH )

ΔHH = -74,8 kJ/mol; 3

0 f(CH Br)

ΔHH = -35,6 kJ/mol

Tính năng lượng liên kết C-Br trong CH3Br

Câu 5: (2 điểm)

Đun nóng hỗn hợp khí gồm O2 và SO2 có chất xúc tác, xảy ra phản ứng:

1

2O2 + SO2  SO3 (1)

1 Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng ở 60 oC (chấp nhận hiệu ứng nhiệt của phản ứng không phụ thuộc nhiệt độ) Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào tới trạng thái cân bằng của phản ứng (1)?

2 Trong một thí nghiệm, người ta đưa từ từ oxi vào một bình dung tích 2 lít chứa 0,05 mol

SO2 có chất xúc tác (thể tích của chất xúc tác không đáng kể) ở 100 oC Khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng thì có 0,03 mol SO3 được tạo thành, áp suất tổng của hệ là 1 atm Tính

Kp.

3 Cân bằng (1) sẽ chuyển dịch như thế nào trong các trường hợp sau:

a) Cho một lượng He vào bình phản ứng để áp suất khí trong bình tăng gấp đôi?

b) Giả thiết thể tích khí trong bình tăng gấp đôi, lượng He cho vào bình phản ứng chỉ để giữ

cho áp suất tổng không đổi?

Cho các số liệu nhiệt động như sau:

sinh H

 (kJ.mol –1 ) S (J.K0 –1 mol –1 ) C0p

(J.K –1 mol –1 )

Câu 6: (2 điểm)

Dung dịch A là hỗn hợp của H3PO4 và NaHSO4 0,010 M, có pHA = 2,03

1 Tính CH PO3 4

trong dung dịch A

2 Tính nồng độ HCOOH phải có trong dung dịch A sao cho độ điện li của H3PO4 giảm 25% (coi thể tích V không thay đổi)

3 Thêm dần ZnCl2 vào dung dịch A đến nồng độ 0,010 M (coi thể tích V không thay đổi khi thêm ZnCl2) Có Zn3(PO4)2 tách ra không?

Câu 7: (2 điểm)

Sắt bị ăn mòn ngoài không khí do phản ứng: 2Fe(r) + O2(k) + 4H+

(aq) = 2Fe2+

(aq) + 2H2O(l)

1 Tính thế chuẩn của phản ứng này.

2 Thế chuẩn có thay đổi không nếu pH được điều chỉnh về 4.

3 Tính tích số tan của Fe(OH)2

4 Một phương pháp để bảo vệ sắt khỏi bị ăn mòn là phủ lên nó một lớp thiếc Nếu lớp thiếc

bị xây xát thì sắt sẽ bị ăn mòn nhanh chóng Hãy giải thích vấn đề này

Biết giá trị thế chuẩn của các cặp như sau: Eo(Fe2+/Fe) = -0,44V; Eo(O2/H2O) = 1,23V ;

Eo(Fe(OH)2/Fe) = -0,88V ; Eo(Sn2+/Sn) = -0,14V

Câu 8: (2 điểm)

Một hợp chất A rất độc có màu vàng được sinh ra khi trộn hai axit đặc B và C Sản phẩm phụ của phản ứng là khí E màu vàng và nước Mặc dù hai axit đã được biết đến từ rất lâu, nhưng mãi đến năm 1831 thì người ta mới quan sát thấy phản ứng tạo thành A Một cách khác để thu được A là tiến hành phản ứng giữa hai khí E và D, quá trình này không sinh ra sản phẩm phụ Tuy nhiên ở nhiệt độ cao phản ứng xảy ra theo chiều nghịch Khí D được tạo thành khi cho kim loại chuyển tiếp I phản ứng với axit loãng C Nếu dùng axit đặc thì thay

vì D thu được một khí M màu đỏ nâu Trong cả hai trường hợp đều thu được duy nhất một muối J màu xanh da trời Khí M phản ứng với nước thu được hai axit C và F Axit F khi phản ứng với axit G thu được hợp chất H, hợp chất này khi phản ứng với axit B cho hai chất

A và G Hợp chất H có thể xem như anhydrit của hai axit này Khi cho B phản ứng với

KMnO4 thu được một lượng nhỏ khí E Khí này được sử dụng để tổng hợp chất K bằng cách

cho phản ứng với muối NaCN Nhiệt phân Hg(CN)2 thu được L là một chất có tính đối xứng Khi cho axit G phản ứng với bari clorua thu được kết tủa trắng Khí D chuyển thành khí M khi tiếp xúc với không khí Xác định các chất chưa biết.

Câu 9: (2 điểm)

A là một oxit của nitơ có màu nâu A tham gia vào các phản ứng sau đây:

1) SO2 + A + H2O = H2SO4 + B4) A + H2O + O2 = 7) D + A = C +

2) A + H2O (lạnh) = 5) A + SO2 + H2O = C + 8) C + H2O =

3) A + H2O (nóng) = 6) A + SO2 + H2O = D +

Biết rằng phản ứng 6 tỉ lệ mỗi chất là 1:1:1 C nhiều hơn D đúng một nguyên tử hydro.

Xác định cấu trúc các chất chưa biết và vẽ công thức cấu tạo hợp chất D.

Câu 10: (2 điểm)

Xét phản ứng sau: CH3X + Y  CH3Y + X Ở 25oC người ta tiến hành 2 dãy thí nghiệm với kết quả như sau:

Dãy thí nghiệm 1: [Y]0 = 3,0 M Dãy thí nghiệm 2: [Y]0 = 4,5 M

[CH3X] (M) thời gian (h) [CH3X] thời gian (h)

Mặt khác, người ta cũng tiến hành thí nghiệm ở 85oC Khi [CH3X]0 = 1,0.10-2 và [Y]0 = 3,0

M, hằng số tốc độ phản ứng là 326 (đơn vị thời gian trong hằng số tốc độ là giờ)

1 Xác định biểu thức tốc độ và giá trị hằng số tốc độ của phản ứng ở 25oC

2 Xác định năng lượng hoạt hoá của phản ứng trên.

Người ra đề

Trần Việt Hưng ĐT:0917692886

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ KÌ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ

NĂM HỌC 2015 – 2016

MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10

(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)

Đáp án chi tiết

Công thức cấu tạo hợp lý nhất là: N N O 0,5

b) Dựa vào dữ kiện thực nghiệm, ta thấy liên kết giữa 2 nguyên tử

nitơ vừa mang một phần tính chất của liên kết đôi, vừa mang một phần tính chất của liên kết ba Tương tự, liên kết giữa nguyên tử nitơ và nguyên tử oxy vừa mang phần tính của liên kết đơn, vừa mang phần tính của liên kết đôi Do đó công thức cấu tạo của N2O phải là: N N O

0,75

2 Thực ra khả năng tạo thành mạng tinh thể ion không chỉ phụ

thuộc vào năng lượng ion hoá và ái lực electron của các giai đoạn, mà còn phụ thuộc vào độ bền của mạng lưới ion Do trong Mg2+O2- các ion có điện tích lớn hơn trong Mg+O- nên

Mg2+O2- sẽ bền hơn Mg+O-;năng lượng toả ra do hình thành mạng lưới Mg2+O2 có thể bù đắp được sự thu năng lượng trong quá trình ion hoá (còn Mg+O- thì không được như thế) nên hợp chất giữa MgO phải được cấu tạo từ Mg2+ và O2-

0,75

1 CO2 (M=44.0): lập phương tâm diện → 4 phân tử trong một ô mạng

cơ sở:

3 6 4

) 27 23 ( 3 3

9

23

m / 10 67 1 10 057 1

176 10

) 56 0 ( 02 6

4 0 44 )

m 10 56 0 (

4 10 02 6

0 44

g

g

























0,5

ρ=1.67106 g･m-3

2

25

23 6

A

10 28 2

10 02 6 44.0

10 67 1 ) 050 0 10 0 20 0 (

N 44.0

) 050 0 10 0 20 0 (



























N=2.31025 phân tử

1,0

1 Khi xảy ra phân rã , nguyên tử khối không thay đổi Khi xảy ra 1

phân rã , nguyên tử khối thay đổi 4u Như thế, số khối của các đồng

vị con cháu phải khác số khối của đồng vị mẹ 4nu, với n là số nguyên

Chỉ 234U thoả mãn điều kiện này với n = 1 Trong 2 đồng vị 234U, 235U, chỉ 234U là đồng vị “con, cháu” của 238U Sự chuyển hoá từ 238U thành

234U được biểu diễn bằng các phản ứng hạt nhân sau:

92 U 90 T h + α ; 90 T h 91 Pa + β ; 91 Pa 92 U + β

0,5

0,5

2 Trong nước thải chứa ion SO42- Khi đưa Ba2+ vào dung dịch sẽ xảy ra

phản ứng:

SO42-(aq) + Ba2+(aq)  BaSO4(r) Kết tủa lượng lớn của BaSO4 sẽ kéo theo sự kết tủa của RaSO4 Nếu không có kết tủa của BaSO4, thì RaSO4 không kết tủa được, vì nồng

độ Ra2+ quá nhỏ, chưa đạt đến tích số tan

0,5

0,5

2H2(k)  4H(k) 2.H1 = 2.432,2 kJ/mol (1)

Ctc(r)  C(k) H3 = 710,6 kJ/mol (2)

2H 2 (k) + C tc (r)  CH 4 (k) H 4 = 4

0 f(CH )

ΔHH = -74,8 kJ/mol (3)

Lấy (3) trừ đi (2) và (1) ta có:

4H(k) + C(k)  CH4(k) H5 H5 = - 74,8 - 710,6 - 2.432,2 = -1649,8 (kJ/mol) Trong CH4 có 4 liên kết C-H Năng lượng liên kết trung bình của mỗi

0,5

liên kết C-H là:

5 C-H

- H 1649,8 E



= 412,45 (kJ/mol)

Br2(l)  2Br(h) H2 = 190 kJ/mol (4) 3H2(k)  6H(k) 3.H1 = 3.432,2 kJ/mol (5) 2Ctc(r)  2C(k) 2.H3 = 2.710,6 kJ/mol (6)

3H 2 (k) + Br 2 (l) + 2C tc (r)  2CH 3 Br(k) 2 3

0 f(CH Br)

ΔHH =2.(-35,6) kJ/mol) (7)

Từ (4), (5), (6) và (7) ta có: 6H(k) + 2Br(h) + 2C(k)  2CH3Br(k)

Hay: 3H(k) + Br(h) + C(k)  CH3Br(k) H6

H6 = 3

0

2.ΔHH - ΔHH - 3.ΔHH - 2.ΔHH

2 = -1489,5 (kJ/mol) Trong phân tử CH3Br có 3 liên kết C-H và 1 liên kết C-Br, nên:

E(C-Br) = -H6 – 3 E(C-H) = 1489,5 – 3.412,45 = 252,15 (kJ/mol)

0,5

0,5

0,5

1 Ta có:  G 0  H 0  T.ΔHS 0= - RTlnKp

298 298 298

Từ phản ứng: 1

2O2 + SO2  SO3, suy ra:

0 298 G

 = (- 395,18 + 296,06) – 298.10-3 (256,22 – 248,52 - 1

2 205,03) = - 99,12 - 298.10-3.(- 94,815)  - 70,87 (kJ.mol-1 )



3 0

298 - 70,87.10 ΔHG -

- 8,314 298 RT

p, 298

K = e = e = 2,65.1012

Khi  H o= const, ta có:

0

p, 333

p, 298



3

p, 333 12

8,314 333 298 2,65.10

 Kp, 333 3,95.1010 (atm- ½)

Khi tăng nhiệt độ từ 25 oC đến 60 oC, hằng số cân bằng Kp giảm

từ 2,65.1012 xuống 3,95.1010 (atm- ½), điều này hoàn toàn phù hợp với nguyên lý Le Chatelier (Lơ Satơliê), do phản ứng (1) tỏa nhiệt

0,25

0,25

0,25

Tổng số mol của hệ: n = P.V 1 2 =

R.T 0,082 373 0,065 (mol) Tại thời điểm cân bằng:

n = 0,03 (mol); n = 0,05 - 0,03 = 0,02 (mol); n = 0,065 - 0,03 - 0,02 = 0,015 (mol).

Vì áp suất tổng của hệ là 1 atm, do đó:

3

SO p

0,03

0,02 0,065 0,065 0,065

 3,12 (atm-1/2 ).

0,25

0,25

Nếu áp suất tăng gấp đôi do thêm He, nhưng thể tích không đổi, áp

suất riêng phần của các chất khí không đổi, do đó cân bằng không bị

chuyển dịch

0,25

b)

Nếu áp suất tổng trong bình không đổi, nhưng giả thiết thể tích bình

được tăng gấp đôi, khi đó sẽ làm giảm áp suất riêng phần của các chất

(loãng khí), cân bằng (1) sẽ chuyển dịch theo chiều nghịch

0,25

Câu 6:

2

1 HSO4– H+ + SO42– ; Ka =10-2 (1)

H3PO4 H+ + H2PO4– ; Ka1 =10-2,15 (2)

H2PO4– H+ + HPO42– ; Ka2 =10-7,21 (3)

HPO42– H+ + PO43– ; Ka3 =10-12,32 (4)

Vì pH = 2,03 → bỏ qua sự phân li của nước

Ka1 >> Ka2 >> Ka3 → quá trình (1) và (2) quyết định pH của hệ

0,25

H PO



→ CH PO3 4 ([H+] - CHSO4 . Ka ) K + [H+] a1





→ 2,03 -2 -2,15 2,03

H PO4 3

10









0,25

H PO3 4

H PO4 3

PO

= [H ] 100

α = α1

-2,15 -2,03

1

0

-[H PO ] = 9,64.102 4

0  0 = 4,16.10-3

→

-3 -3

H SO3 4

4,16.10

Khi có mặt HCOOH trong dung dịch A → độ điện li của H3PO4 giảm

25%

→α2 = α, H PO4 3 = 43,15% 0,75 32,36% 

và trong dung dịch thu được sẽ

có 3 quá trình quyết định pH của hệ:

HSO4– H + + SO 42– ; Ka =10-2 (1)

H 3 PO 4 H + + H 2 PO 42– ; Ka1 =10-2,15 (2)

HCOOH H + + HCOO – ; Ka’ =10-7,21 (5)

-Ta có: [H+] = [SO4 ] + [H PO ] + [HCOO ]2 4 vì PO43– << HPO42–

<< H2PO4–

, +

OH , HCO



,

Từ biểu thức

3

2 H PO4 3

H PO4

-[H PO ]

C



→ H2PO4– = 3,12.10-3 M

→ H3PO4 = 9,64.10-3 - 3,12.10-3 = 6,52.10-3 (M)

Từ (2) → H+ =

3

0,0148 3,12.10

Ka1[H PO ]3 4

-[H PO ]2 4





Thay giá trị H2PO4– và H+ vào (6), ta được:

CHCOOH = (0,0148 – 3,12.10-3 -

-2 -2

10 0,0148

10 0,01

 ) 10-3,75 -3,750,0148

10



0,25

0,25

0,25

= 0,644 M.

0,25

3 Dung dịch A có pHA = 2,03 nên có thể bỏ qua sự tạo phức hiđroxo

của Zn2+ →

'

3-3 4 4

'

PO

.

=

Ka1 a2 a3K K

3-3 4 4

21,68

PO

Ka1 a2 a3K K

Ka1





 1,41.10-18 M Xét điều kiện để Zn3(PO4)2 tách ra theo phản ứng:

3Zn2+ + 2PO43– Zn3(PO4)2 Ks-1 =1035,42

3-4

Zn PO

(C ) (C ) = (0,1) 3 (1,41.10 -18 ) 2 =1,99.10 -39 < 10 -35,42

→ Không có Zn 3 (PO 4 ) 2

0,25

0,25

2

E = 1,43V

0,25

3

Fe(OH)

2(r)

+ 2e = Fe

(r)

+ 2OH

-(aq)

E

3

= -0,88V

Fe

2+

(aq)

+ 2e = Fe

(r)

E

1

= -0,44V

Vậy Fe(OH)

2(r)

= Fe

2+

(aq)

+ 2OH

-(aq)

có E = -0,44V

Ta có ∆G

o

= -nFE = -RTlnK

sp

 K

sp

= 1,3.10

-15

0,5

4

Khi phủ thiếc lên lớp sắt thì thiếc sẽ bị oxy hóa tạo thành lớp oxit bền

bảo vệ bề mặt Tuy nhiên nếu lớp thiếc bị xây xát thì sẽ xảy ra phản

ứng tự phát sau: Fe + Sn

2+

= Fe

2+

+ Sn Trong đó Fe đóng vai trò cực

1

âm sẽ bị ăn mòn nhanh chóng

Công thức các chất chưa biết

A: NOCl

B: HCl

C: HNO3

D: NO

E: Cl2

F: HNO2

G: H2SO4

H: NOHSO4

I: Cu

J: Cu(NO3)2

K: CNCl

L: (CN)2

M: NO2

ABCD

E cho

1 điểm

Các chất còn lại đúng được 5/8 chất cho đủ

số điểm

2

Hợp chất chưa biết: A – NO2, B – NO, C – NOHSO4, D – H2NSO5 Phản ứng:

1) SO2 + NO2 + H2O = H2SO4 + NO 2) 2NO2 + H2O (lạnh) = HNO3 + HNO2 3) 3NO2 + H2O (nóng) = 2HNO3 + NO 4) 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

5) 3NO2 + 2SO2 + H2O = 2NOHSO4 + NO 6) NO2 + SO2 + H2O = H2NSO5

7) 2H2NSO5 + NO2 = 2NOHSO4 + NO + H2O 8) 2NOHSO4 + H2O = 2H2SO4 + NO + NO2 (hoặc 3NOHSO4 +2H2O = 3H2SO4 + HNO3 + 2NO)

Công thức cấu tạo của axit sunfonitrơ D:

S O

O

O H

N O

0,5

P/tr cho 1 điểm (sai mỗi p/

tr trừ 0,1)

0,5

Câu 10

2

1 Trong cả 2 thí nghiệm, vì [Y]0 >> [CH3X], do đó trong suốt quá trình

phản ứng, nồng độ Y thay đổi không đáng kể Trong biểu thức R = k

[Y]m.[CH3X]n ta có quyền đặt kapp = k.[Y]m = const

Đối với thí nghiệm thứ nhất, ta xác định được n = 1 và kapp(1) = 0,933

h-1

Đối với thí nghiệm thứ hai, ta xác định được n = 1 và kapp(2) = 1,42 h-1

Ta có: kapp = k.[Y]m  ln kapp = ln k + mln [Y]

Từ đó ta thiết lập được hệ phương trình bậc nhất 2 ẩn là ln k và m, giải ra ta được m = 1; k = 0,300 M-1.h-1

Do đó biểu thức tốc độ là R = (0,300 M-1.h-1)[CH3X].[Y]

0,25

0,25

0,5 0,5

2 Theo phương trình Arrhenius, ta có: