Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn hóa 10 trường THPT chuyên lê QUÝ đôn điện BIÊN

SỞ GD & ĐT TỈNH ĐIỆN BIÊN ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ CHỌN HSG TRƯỜNG THPT CHUYÊN TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LÊ QUÝ ĐÔN NĂM 2015-2016 Môn: Hoá học – Lớp 10 (Thời gian làm 180 phút, không kể thời gian giao đề) CÂU I: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ- HẠT NHÂN (2,5 điểm) Cho ion sau đây: He+, Li2+, Be3+ a) Áp dụng biểu thức tính lượng: En = -13,6(Z2/n2) (có đơn vị eV); n số lượng tử chính, Z số điện tích hạt nhân, tính lượng E theo đơn vị kJ/mol cho ion (trong đáp số có chữ số thập phân) b) Có thể dùng trị số trị số lượng tính để tính lượng ion hóa hệ tương ứng? Tại sao? c) Ở trạng thái bản, số ion trên, ion bền nhất, ion bền nhất? Tại sao? Sự phân hủy phóng xạ 232 Th tuân theo phản ứng bậc Nghiên cứu phóng xạ thori đioxit, người ta biết chu kì bán hủy 232 Th 1,39.1010 năm Hãy tính số hạt α bị xạ giây cho gam thori đioxit tinh khiết Cho: tốc độ ánh sáng c = 3.108 m.s-1; số Planck h = 6,625.10-34 J.s; số Avogađro NA = 6,022.1023 mol-1 CÂU II: HÌNH HỌC PHÂN TỬ - LIÊN KẾT- TINH THỂ - ĐLTH (2,5 điểm) Vàng (Au) kết tinh dạng lập phương tâm mặt có cạnh ô mạng sở a = 407 pm (1pm = 10-12 m) a) Tính khoảng cách nhỏ hạt nhân nguyên tử Au? b) Xác định số phối trí nguyên tử Au? c) Tính khối lượng riêng tinh thể Au? d) Tính độ khít tinh thể Au? Biết Au = 196,97 ; N = 6,022.1023 Dựa mô hình VSEPR, giải thích dạng hình học phân tử ion NH 3, ClF3 XeF4 , SiF62- CÂU III: NHIỆT HÓA HỌC VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC (2,5 điểm) Entanpi hình thành tiêu chuẩn entropi tiêu chuẩn đo 298 oK số chất sau: CO2 (dd) H2O (l) NH3 (dd) ∆ Hht (KJ/mol) -412,9 -285,8 -80,8 o -1 -1 S ( J K mol ) 121,0 69,9 110,0 Trong dung dịch nước ure bị phân huỷ theo phương trình sau: (H2N)2C=O (dd) + H2O (l) ƒ NH3 (dd) + CO2 (dd) a) Hãy tính ∆ Go số cân phản ứng 298oK (H2N)2C=O (dd) -317,7 176,0 b) Phản ứng thuỷ phân ure có xảy hay không 298 oK điều kiện sau đây: [(H2N)2C=O] = 1,0M; [H2O] = 55,5M; [CO2] =0,1; [NH3]= 0,01M? CÂU IV: ĐỘNG HÓA HỌC (2,5 điểm) Cho phản ứng: SO2Cl2 → SO2 + Cl2 Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 600K bình phản ứng có dung tích lít đo áp suất hỗn hợp chất bình thu số liệu thực nghiệm sau: T (giờ) P (atm) 4,92 5,67 a) Xác định bậc phản ứng 6,31 7,31 8,54 b) Tính số tốc độ thời gian bán phản ứng 600K c) Tính áp suất bình sau tiến hành phản ứng 24 d) Nếu tiến hành phản ứng với lượng SO 2Cl2 bình 620K sau giờ, áp suất bình 9,12 Tính hệ số nhiệt phản ứng CÂU V: CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LI (2,5 điểm) 1.Tính pH dung dịch gồm HCl 0,01M; H2SO4 0,012M; NH4Cl 0,01M Cho biết: HSO4-có pKa = 1,99; NH4+ có pKa = 9,24 Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần dùng vào 200ml dung dịch H 3PO4 0,1M sau phản ứng thu dung dịch có pH = 7,21 ; pH = 9,765 Cho biết pKa (H3PO4) : pKa1 = 2,15 ; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32 CÂU VI: PHẢN ỨNG OXI HÓA -KHỬ (2,5 điểm) Cho giản đồ chuẩn mangan môi trường axit (pH = 0) +0,56V ? +0,95V + 1,51V -1,18V − 2− 3+ MnO  → MnO  → MnO2  → Mn  → Mn2+  → Mn + 1,51V Hãy tính khử cặp MnO 24− /MnO2 ? Cho biết phản ứng sau tự xảy không? Tại sao? − 3MnO 24− + 4H+  → 2MnO + MnO2 + 2H2O Mangan có phản ứng với nước giải phóng khí hiđro không? Cho biết: H2O + e  → H2 + OH− có E = - 0,059 pH CÂU VII: NHÓM HALOGEN, OXI - LƯU HUỲNH (2,5 điểm) Hoà tan hoàn toàn 2,00 gam mẫu X gồm Na 2S.9H2O Na2S2O3.5H2O tạp chất trơ vào nước pha loãng thành 250,00ml (dung dịch A) Thêm 25,00ml dung dịch KI 0,0525M vào 25,00 ml dung dịch A, sau axit hoá H 2SO4 chuẩn độ iot dư hết 12,90 ml Na2S2O3 0,1010M Mặt khác, cho ZnSO4 dư vào 50,00 ml dung dịch A, lọc bỏ kết tủa chuẩn độ nước lọc hết 11,50 ml dung dịch KI 0,0101M Tính thành phần Na2S.9H2O Na2S2O3.5H2O mẫu X? CÂU VIII: BÀI TẬP TỔNG HỢP (2,5 điểm) Cho m (g) muối halogen kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch axít H2SO4 đặc, nóng (lấy dư) Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu khí X hỗn hợp sản phẩm Y Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO 3)2 thu 23,9 (g) kết tủa mầu đen Làm bay nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu 171,2 (g) chất rắn A Nung A đến khối lượng không đổi thu muối B có khối lượng 69,6(g) Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy dư vào Y thu kết tủa Z có khối lượng gấp ,674 lần khối lượng muối B Tính nồng độ mol/1ít dung dịch H2SO4 m (g) muối Xác định kim loại kiềm halogen HƯỚNG DẪN CHẤM LỚP 10 Câu Nội dung Câu I Điểm a) Áp dụng biểu thức En = -13,6(Z /n ) → E2 = -3,4Z (eV) = -328,0063Z2 kJ/mol - Đối với He+: Z = → E2 = -1312, 0252 kJ/mol - Đối với Li2+: Z = → E2 = -2952, 0567 kJ/mol 0.5 - Đối với Be3+: Z = → E2 = -5248, 1008 kJ/mol 2 b) Theo định nghĩa, lượng ion hóa lượng để tách electron khỏi hệ trạng thái Với ion trên, trạng thái ứng với n = Các trị số lượng tính ứng với trạng thái kích thích n = 2, 0,5 dùng trị số E2 để tính lượng ion hóa c) Mỗi ion có electron, trạng thái bản, ion có số điện tích hạt nhân Z lớn lực hút hạt nhân tác dụng vào electron mạnh, ion bền ngược lại Như ion Be3+ có Z = (lớn nhất) bền ion He+ có Z = (bé nhất) 0,5 bền số ion cho Vì thori phân hủy phóng xạ theo phản ứng bậc nên chu kỳ bán hủy tính theo biểu thức: 0,693 0,693 hay k = t k 1/2 0,693 -18 -1 Vậy số tốc độ k = 1,39.1010 365 24 3600 = 1,58.10 (s ) t1/2 = Trong 264 gam ThO2 tinh khiết chứa 6,022.1023 hạt Vậy gam ThO2 tinh khiết chứa: hạt 232 232 0,25 Th 23 6,022.10 = 2,28.1021 264 Th Tốc độ phân hủy Th (trong ThO2) biểu diễn biểu thức: v=- dN = kN dt 0,25 Do số hạt α bị xạ giây gam thori đioxit tinh khiết là: dN = 1,58.10-18 2,28.1021 = 3,60.103 (s-1) dt Nghĩa có 3,60.103 hạt α bị xạ giây v=- Câu II Cấu trúc tinh thể ô mạng sở Au: a) Tính khoảng cách ngắn hạt nhân Au: Mặt ô mạng: AO = 2R = d 0,5 A a B a O C D ⇒ 2d = a ⇒ d = d= a 407 = 287, 79 (pm) = 2,8779.10-8 (cm) 0,5 b) Số phối trí nguyên tử Au 12 0,25 c) Trong ô mạng sở có số nguyên tử Au: 1 + = nguyên tử D= m 4.196,97 = = 19, (g/cm3) V 6, 022.1023 ( 4, 07.10 −8 ) 0,25 d) d = 2R = 2,8779.10−8 (cm) ⇒ R = 1, 43895.10−8 (cm) ⇒ Độ đặc khít tinh thể ( 4 .3,14 1,43895.10 −8 Au = 3 4,07.10 −8 ( ) 0,25 ) ⇒ Au = 74% 0,25 Xác định chất 0,25 điểm NH3: dạng AL3E1 có tháp tam giác H N H H N H H H +ClF3: có dạng (AB3E2) nên có dạng chữ T (các electron tự chiếm vị trí xích đạo): F Cl F F F F Cl F + XeF4 có sáu khoảng không gia khu trú, có hai cặp electron tự (AB4E2) nên có dạng vuông phẳng (các cặp electron tự phân bố xa nhất): F F Xe F F F Xe F F F + SiF62- có dạng AL6Eo nên ion có dạng bát diện a Ta có ∆ H phản ứng = ( sản phẩm) - ∑ ∆H ht ( chất phản ứng) = ∆H ht ( NH3) + ∆H ht ( CO2) - ∆H ht ( ure) - ∆H ht ( H2O) = (-80,8) + (-412,9) – (-317,7) – (-285,8) = 29,0 KJ o o ∆S phản ứng = ∑ S ( sản phẩm) - ∑ S ( chất phản ứng) = 2.110 + 121 - 176 - 69,9 = 95,1 J.K-1 Suy ∆ Go phản ứng = ∆H o phản ứng - T ∆S ophản ứng = 29000 - 298.95,1 = 660,2 J Câu III ∑ ∆H ht −660,2 Câu IV 1a) Mà ∆ Go = - RT ln K Suy K = e 8,314.298 = 0,766 [ NH ] [CO ] 0,1.(0,01) b) Xét tỷ số Q = = =1,8 10-7 [Ure][ H O] 1.55,5 Xét biểu thức tính ∆ G: Có ∆ G = ∆ Go + RT ln Q = 660,2 - 8,314.298.15,53 = -37,82 KJ Vì ∆ G < phản ứng tự diễn biến Giả sử phản ứng bậc Phương trình động học k = ln 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 P0 P (P0 áp suất SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t áp suất SO2Cl2 thời điểm t) SO2Cl2 ⇔ SO2 + Cl2 0,5 t=0 Po 0 phản ứng x x x (atm) t Po - x x x ⇒ Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh Ta có bảng số liệu sau : t(h) Phh (atm) 4,92 5,67 6,31 7,31 8,54 P (atm) 4,92 4,17 3,53 2,53 1,30 Thế giá trị vào phương trình động học, ta có : 4,92 k1 = ln = 0,1654h −1 4,17 4,92 k3 = ln = 0,1663h −1 2,53 4,92 k2 = ln = 0,1660h −1 3,53 4,92 k4 = ln = 0,1664h −1 1,3 Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ⇒ Phản ứng bậc 0,5 k1 + k2 + k3 + k4 = 0,1660h −1 ln 0,6931 t1 = = = 4,1753h k 0,1660 b) k = 0,5 c) t = 24h P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ⇒ x = 4,827 atm Vậy áp suất bình: Phh = Po + x = 9,747 atm d) Ở 620k: nRT 0,1.0,082.620 = = 5,084atm; P = 1,048atm V 1 5,084 k = ln = 0,7895h −1 1,048 k620 620 − 600 K 620 ⇒γ = = 2,181 Ta có : k = γ 10 K 600 600 Po = Cân chính: HSO4- (dd) Ka = 0,5 0,5 H+(dd) + SO42-(dd) C 0,012 0,022 [C] 0,012 – x 0,022 + x x [H + ].[SO 24− ] x(0, 022 + x) = = 10−1,99 ⇒ x = 3,44.10-3 − [HSO ] 0, 012 − x ⇒ pH = -lg (0,022 + 3,44.10-3) = 1,59 Câu V Câu VI pH = 7,21 = pKa2 ⇒ Tạo muối NaH2PO4 Na2HPO4 với số mol ⇒ NaOH phản ứng hết nấc 1/2 nấc axit H3PO4 NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O Suy ra: V.0,1= 200.0,1+ 100.0,1 Vậy V = 300ml ∗ pH = 9,765 = 1/2(pKa2 + pKa3) ⇒ Tạo Na2HPO4 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O 0,04 0,02 0,02 ⇒ nNaOH = 0,04 mol ⇒ V = 400 ml 2− Ta có: MnO −4 + e  ∆G01 = - F.0,56 → MnO MnO 24− + 4H+ + 2e  ∆G02 = - 2FE 02 → MnO2 + 2H2O MnO2 + 4H+ + e  → Mn3+ + 2H2O ∆G03 = - F.0,95 Mn3+ + e  ∆G04 = - F.1,51 → Mn2+ MnO −4 + 8H+ + 5e  ∆G05 = - 5F.1,51 → Mn2+ Vậy: ∆G02 = ∆G5 - (∆G01 + ∆G03 + ∆G04) Thay giá trị tương ứng ta có: E 02 = 2,265V − 3MnO 24− + 4H+  → 2MnO + MnO2 + 2H2O Từ khử chuẩn E0MnO4/MnO 24− = + 0,56V E0 MnO 24− /MnO2= 1,0 0,75 0,75 0,5 0,5 + 2,265V Áp dụng cho phản ứng ta có ∆E Pu = + 1,70V, nghĩa ∆G Pu = -nFE0 < Vậy phản ứng tự xảy Theo đầu H2O + e  H2 + OH− → Ở giá trị pH = ta có E = 0,00 - 0,059pH = 0,41V hay E H2O / H2 = -0,41V 0,5 0,5 2+ Mặt khác, theo sơ đồ E Mn / Mn = - 1,18V Mn + 2H2O  → Mn(OH)2 + H2 0 ∆E Pu = 0,77v hay ∆G Pu < → Phản ứng xảy theo 0,5 chiều thuận, có giải phóng khí H2 - Dung dịch KI3 phản ứng với dung dịch A: S2- + I3- → S + 3I(1) 222S2O3 + I3 → S4O6 + 3I (2) Chuẩn độ I3 dư: 0,5 2S2O32- + I3- dư → S4O62- + 3I- (3) - Đặt nNa S = x mmol; nNa S O = y mmol 25ml dd A → nI = nS − 2 2− 1 + nS O 2− (2) + nS O 2− (3) 2 23 → 25,00.0,0525 = x + ½.y + ½.12,90.0,1010 → x + ½.y = 0,66105 (mmol) (*) Câu VII 0,5 Thêm ZnSO4 dư làm kết tủa hoàn toàn S2-: Zn2+ + S2- → ZnS Chuẩn độ S2O32- 50 ml dd A (2y mmol Na2S2O3) 2S2O32- + I3- → 3I- + S4O620,5 n n → S O = I = 2.11,50.0,0101 = 0,2323 mmol = 2.y → y = 0,11615 mmol Thay vào (*) → x = 0,602975 mmol 2− − y.250 = 1,1615(mmol ) 25 x.250 = = 6, 02975(mmol ) 25 nNa2 S2O3 H 2O = nNa2 S H 2O 0,5 0,5 Câu VIII Gọi công thức muối halozen: MR Theo đầu khí X có mùi đặc biệt, phản ứng với Pb(NO3)2 tạo kết tủa đen, khí X sinh phản ứng H2SO4 đặc Vậy X H2S Các phương trình phản ứng: 8MR + 5H2SO4 = 4M2SO4 + 4R2 + H2S + 4H2O (1) H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3 (2) BaCl2 + M2SO4 = 2MCl2 + BaSO4 (3) Theo (2): nH2S = nPbS = 23,9: 239 = 0,1(mol) 0,5 theo (1): nM2SO4 = 4nH2S = 0,4(mol) = nR2 nH2SO4(pư) = 5nH2S = 0,5(mol) Theo (3): nBaSO4 = (1,674 69,6): 233 = 0,5(mol) → Vậy số mol H2SO4 dư: 0,5- 0,4= 0,1(mol) Nồng độ mol/l axit là: (0,5+ 0,1): 0,2= 3(M) 0,5 0,5 Khối lượng m(g)= mM+ mR (với mM= 69,6- 0,4 96= 31,2 gam ) m(g)= 31,2+ (171,2- 69,6)= 132,8(g) Xác định R,M: 0,5 101,6: 0,4= 254 Vậy R Iốt 31,2: 0,8= 39 Vậy M Kali 0,5