Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của 2 nguyên tố M và X lần lượt là 82 và 52.. M và X tạo thành hợp chất MXa a: nguyên dương, trong hợp chất MXa thì X có số oxi hóa b
Trang 1TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC
TỈNH LẠNG SƠN
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề này có 3 trang, gồm 8 câu)
Câu 1 (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử, hạt nhân
1 Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong nguyên tử của 2 nguyên tố M và X lần lượt là 82
và 52 M và X tạo thành hợp chất MXa (a: nguyên dương, trong hợp chất MXa thì X có số oxi hóa bằng -1), tổng số hạt proton trong phân tử của hợp chất MXa bằng 77 Xác định công thức phân tử MXa
2 Người ta có thể sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán và điều trị trong y học, cũng như
phân tích công nghiệp Một số đồng vị có trong tự nhiên như 14
6
C và 3
1
T (Triti) có thể hình thành
do sự bắn phá nguyên tử nitơ 14
7
N trong khí quyển bởi các hạt nơtron trong các tia vũ trụ
a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân cho sự hình thành 14
6
C và 3
1
T khi bắn phá các nguyên
tử 14
7
N trong khí quyển bằng nơtron trong tia vũ trụ
b) Có thể sử dụng đồng vị phóng xạ 14
6
C làm tác nhân chính cho phương pháp xác định niên đại bằng 14
6
C
Chu kì bán hủy t 1 / 2 của 14
6
C là 5730 năm Cho biết tốc độ phân rã của 14
6
C trong động vật và thực vật sống là 16,5 Bq/1 gam Cacbon Sau khi sinh vật chết đi, tốc độ phân rã (Bq/1 gam Cacbon) của 14
6
C trong cơ thể sinh vật giảm dần theo thời gian Tốc độ phân rã của 14
6
C trong một thuyền gỗ cổ được phát hiện là 10,2 Bq/1 gam Cacbon Tính tuổi của thuyền gỗ này
3 Sự phá vỡ các liên kết Cl-Cl trong 1 mol clo đòi hỏi một năng lượng bằng 243 kJ (năng lượng
này có thể sử dụng dưới dạng quang năng) Hãy tính bước sóng của photon cần sử dụng để phá
vỡ liên kết Cl-Cl của phân tử Cl2
Câu 2 (2,5 điểm) Hình học phân tử - Liên kết hóa học – Tinh thể - ĐLTH
1 Dựa trên mô hình VSEPR, giải thích dạng hình học của các phân tử NH3, ClF3 và XeF4
2 Vẽ tất cả các cấu trúc Lewis có thể có (chỉ rõ các electron bằng dấu chấm) của hiđro azit HN3
và xiclotriazen HN3 Tính điện tích hình thức của các nguyên tử đối với mỗi cấu trúc
Câu 3 (2,5 điểm) Nhiệt – Cân bằng hóa học
1 Dùng tính toán để cho thấy ở 250C phản ứng CaCO3 CaO + CO2 không xảy ra được
Cho:
H0
ht(kJ.mol1) 1206,9 635,1 393,5
S0
298(J.K 1.mol1) 92,9 38,1 213,7
2 Xét phản ứng khử FeO bằng H2 trong một bình kín không có không khí, ở 1500K
FeO (rắn) + H2 (khí) Fe (rắn) + H2O (khí)
a) Thực nghiệm cho biết: Cần lấy số mol khí H2 gấp 3 lần số mol FeO để khử được hết lượng FeO đã lấy Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 1500K
Trang 2b) Nếu khử 30 mol FeO bằng y mol H2 thì khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng thấy 80% lượng oxit ban đầu đã phản ứng Tính y và thành phần % theo thể tích các khí trong hỗn hợp sản phẩm
Câu 4 (2,5 điểm) Động hóa
Phản ứng I- + OCl- IO- + Cl-(*) có cơ chế phản ứng như sau:
OCl- + H2O 1
1
K
K
HOCl + OH- nhanh HOCl + I- k2
HOI + Cl- chậm HOI + OH- 3
3
K
K
H2O + IO- nhanh
1 Viết biểu thức định luật tốc độ của phản ứng (*)
2 Khi [I-]0 rất nhỏ so với [ClO-]0 và [OH-]0 thì thời gian để nồng độ I- còn lại 6,25% so với lúc ban đầu sẽ gấp bao nhiêu lần thời gian cần thiết để 75% lượng I- ban đầu mất đi do phản ứng (*)?
Câu 5 (2,5 điểm) Dung dịch ( axit- bazơ, kết tủa)
Cho dung dịch X có chứa H3PO4 0,10M
1 Tính pH của dung dịch X.
2 Tính thể tích NaOH 0,10M cần thêm vào 100 ml dung dịch X để pH của dung dịch sau phản
ứng bằng 7,21
3 Trộn 100 ml dung dịch X với 100 ml CaCl2 0,01M được hỗn hợp Y Phản ứng có xuất hiện
kết tủa không? Giải thích bằng định lượng
Cho: H3PO4: pKa = 2,15; 7,21; 12,32; pKs (CaHPO4) = 6,58; pKs (Ca3(PO4)2) = 28,92
Câu 6 (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử.
1 Hoàn thành các phương trình oxi hóa - khử sau:
a) FexOy + H+ + SO42- Fe3+ + SO2 + S + H2O
(với tỉ lệ mol SO2 và S là 1:1)
b) Fe2+ + Br- + Cr2O72-+ H+ Cr3+ + Fe3+ + Br2 + H2O
(với tỉ lệ mol Fe2+ và Br-là 1:2)
2 Cho thế chuẩn của các điện cực: EoAg /Ag 0,799 V và o
AgBr/Ag
E 0,071 V Tính độ tan của AgBr trong nước nguyên chất ở 25oC
Câu 7 (2,5 điểm) Halogen – oxi – lưu huỳnh.
1 Viết các phương trình hóa học xảy ra trong các trường hợp sau:
a) Ion I- trong KI bị oxi hoá thành I2 bởi FeCl3, O3
b) Ion Br- bị oxi hoá bởi H2SO4 đặc, BrO3- (môi trường axit)
2 Để xác định hàm lượng khí độc H2S trong không khí, người ta làm thí nghiệm sau:
Cho 30 lít không khí nhiễm H2S (d=1,2g/l) cho đi qua thiết bị phân tích có bình hấp thụ đựng lượng dư dung dịch CdSO4 để hấp thụ hết khí H2S tạo kết tủa màu vàng Sau đó axit hóa toàn bộ dung dịch chứa kết tủa trong bình hấp thụ và cho toàn bộ lượng H2S thoát ra hấp thụ hết vào ống đựng 10 ml dung dịch I2 0,0107M để I2 oxi hóa H2S thành S Lượng I2 dư phản ứng vừa đủ với 12,85 ml dung dịch Na2S2O3 0,01344M Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra và tính thành phần % theo khối lượng H2S trong không khí
Câu 8 (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp.
Cho 39,84 gam hỗn hợp F gồm Fe3O4 và kim loại M (có hóa trị không đổi) vào dung
dịch HNO3 đun nóng, khuấy đều hỗn hợp để phản ứng hoàn toàn thu được 4,48 lít khí NO2 là
sản phẩm khử duy nhất (đktc), dung dịch G và 3,84 gam kim loại M dư Cho 3,84 gam kim loại
M vào 200ml dung dịch H2SO4 0,5M và KNO3 0,5M khuấy đều đến khi phản ứng xảy ra hoàn
Trang 3toàn thì thu được dung dịch H, khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Cho dung dịch NH3 dư vào
dung dịch G thu được kết tủa K Nung K trong không khí đến khối lượng không đổi thu được
24 gam chất rắn R.
1 Xác định kim loại M.
2 Cô cạn cẩn thận dung dịch H thu được bao nhiêu gam muối khan.
HẾT
Người ra đề
1 1,2,5 Nguyễn Thị Thanh Huyền 0984853888
2 3,6,7 Nguyễn Thị Bích Ngọc 0916948424
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC, LỚP: 10
Trang 4Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tối đa theo thang điểm đã định Câu 1 (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử, hạt nhân
1 a) Gọi p, n, e là số hạt cơ bản của X ( p, n, e nguyên dương)
Có: 2p + n = 52 n = 52 -2p
Ta luôn có p n 1,524p p 52-2p1,524p 14,75p17,33
Vì p nguyên p = 15, 16, 17
Cấu hình electron của X là: p = 15: 1s22s22p63s23p3
p = 16: 1s22s22p63s23p4
p = 17: 1s22s22p63s23p5
0,25
Trong hợp chất X có số oxi hóa bằng -1 => X là Cl hoặc S 0,25
Gọi p’; n’; e’ là số hạt cơ bản của M
Tương tự ta có n’ = 82-2p’ 3p’823,524p’
* Xét X là Cl:
Trong MXa có 77 hạt proton p’ + 17.a = 77 p’ = 77-17a 82 82
77 17
3,5 a3
2,92a3,16
Vì a nguyên a = 3 Vậy p’ = 26 Do đó M là Fe
* Xét X là S: Tính tương tự như trên không ra nghiệm thỏa mãn loại
0,25
2
a) 147N + 10n 146C + 11H
14
7N + 1n 3T + 126C
0,25x2
=0,5
b) N = No e t
Nếu N = 1/2No, t = t 1 / 2
Thì 1/2No = No e t 1 / 2
= 2,303 log 0,5/t1/2 = 0,693/t1/2 Cho C146 , = 0,693/5730 = 1,2 10 -4
Cũng có: A = Ao e t
10,2 = 16,5 1 2 10 4 t
e
và t = 4008 năm
0,25
0,25
3 Cl2 + hν 2Cl
3
19 23
c 243.10
λ 6, 022.10
7 19
h.c 6,625.10 3.10
0,25
0,25
Trang 50,5
Câu 2 (2,5 điểm) Hình học phân tử - Liên kết hóa học – Tinh thể - ĐLTH
Cấu tạo của phân tử NH3 cho thấy quanh N có 4 không gian electron hóa trị khu trú,
trong đó có 1 cặp electron tự do (AB3E) nên phân tử NH3 có dạng tháp đáy tam
giác với góc liên kết nhỏ hơn 109o28' (cặp electron tự do đòi hỏi một khoảng không
gian khu trú lớn hơn):
N
H
H
H
H
N
HH
0,5
Phân tử ClF3 có năm khoảng không gian electron hóa trị khu trú, trong đó có hai
cặp electron tự do (AB3E2) nên có dạng chữ T (các electron tự do chiếm vị trí
xích đạo):
Cl
F
F
F
F
0,5
Phân tử XeF4 có sáu khoảng không gian electron hóa trị khu trú, trong đó có hai
cặp electron tự do (AB4E2) nên có dạng vuông phẳng (các cặp electron tự do
phân bố xa nhau nhất):
Xe
F
F
F
F
F Xe
F
0,5
2 Các cấu trúc Lewis và điện tích hình thức:
0,2x5=1 ,0
Câu 3 (2,5 điểm) Nhiệt – Cân bằng hóa học
0
298 = S0
298(CaO) + S0
298(CO2) – S0
298(CaCO3) = 38,1 + 213,7 – 92,9 = 158,9 J.K1
0,25
H0
298 = H0
ht(CaO)+ H0
ht(CO2) - H0
ht(CaCO3) =178,3 kJ 0,25
G0
298= H0
298 TS0
298 = 178,3 – 298158,9 103= 130,9 kJ 0,25
Do G0
298 > 0 nên ở 250C phản ứng trên không xảy ra được 0,25
2) a) Ở 1500K, giả sử ban đầu có a mol FeO, 3a mol H2
FeO (r) + H2 (k) Fe (r) + H2O (k)
0,25
0 1
B
2
1
0
C
1
H N N N
0
1
0 1
A
N 0
H 0 D
1
0
N
1
H
0
D
Trang 6Phản ứng a a a a (mol) Cân bằng
b)
FeO (r) + H2 (k) Fe (r) + H2O (k)
Cân bằng
24
y 24
0,5
Tại thời điểm cân bằng:
n 72 24 48 (mol); n 24 (mol); n y 24 24 y 72 (mol)
48
%V 100% 66,6667%; % V 100 66, 6667 33,3333%.
72
0,5
Câu 4 (2,5 điểm) Động hóa
4.1
(1,25đ)
Tốc độ phản ứng quyết định bởi giai đoạn chậm, nên:
0,25 Dựa vào cân bằng nhanh của giai đoạn 1, ta rút ra:
[HClO] = 1
1
k
k [ClO-][H2O][OH-]-1 (2)
0,25
Thay (2) vào (1) và với [H2O] = const, ta có:
V = k2 1
1
k
k [H2O][ClO-][I-][OH-]-1 (3)
0,25
Đặt k2 1
1
k
k [H2O] = k (3) trở thành: V = k[ClO-][I-][OH-]-1
0, 5
4.2
(1,25đ)
Khi [I-]0 [ClO-]0 và [OH-]0, phản ứng (a) có thể xem là phản ứng bậc
nhất Trong phản ứng bậc nhất, thời gian hản ứng bán phần không phụ
thuộc vào nồng độ đầu
0,5
- Thời gian để 75% I- tham gia phản ứng bằng 2 lần thời gian phản ứng
bán phần: t1 = 2t1/2
0,25
- Thời gian để 6,25% I- còn lại là: t2 = 4t1/2 t2 = 2t1 0,5
Câu 5 (2,5 điểm) Dung dịch ( axit- bazơ, kết tủa)
1 pH của dung dịch X
Do Ka1 Ka2 Ka3 > Kw nên quá trình phân li nấc 1 là chủ yếu
H3PO4 H+ + H2PO4- Ka1 = 10-2,15
0,1
0,1-x1 x1 x1
0,25
0,25
Trang 7
2
2,15
10 0,1
x
x
→ x2 + 10-2,15x - 10-3,15 = 0
→ x = [H+] = [H2PO4-] = 0,0233 M → pH = 1,63
0,25
2 Thể tích NaOH 0,10M
pH của dung dịch sau phản ứng bằng 7,21 = pKa2 → dung dịch NaOH trung hòa hết nấc
1 và ½ nấc 2
H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O
V 0,1 = 100 (1+ 0,5) 0,1 → V dung dịch NaOH = 150 ml
0,25
0,25
0,25
3
H3PO4 H+ + H2PO4- Ka2 = 10-2,15
0,050M
0,050-x1 x1 x1
x1 = [H+] = [H2PO4-] = 0,0156 M
H2PO4- H+ + HPO42- Ka1 = 10-7,21
[HPO42-] =
H
PO
4
2 10-7,21 = 10-7,21 Điều kiện kết tủa:
2 2
2
10
2
Ca HPO
C C
< Ks (CaHPO4) = 10-6,58
Không có kết tủa CaHPO4
H2PO4- 2H+ + PO43- Ka = 10-12,32.10-7,21 = 10-19,53
3
10
a
K
H PO
→ 3
19,53
17,72
10
10 0,0156
PO
C
2
2 4
3
2
Ca H PO
C C
< Ks (Ca3(PO4)2) = 10-28,92
Không có kết tủa Ca3(PO4)2
0,25
0,25
0,25
0,25 Câu 6 (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử
1) 1) a) 8Fe
xOy + (36x – 8y) H+ + (6x – 4y)SO42- 8x Fe3+ + (3x – 2y) SO2 + (3x – 2y) S + (18x – 4y) H2O 0,5 b)2Fe2+ + 4Br- + Cr2O72-+ 14H+ 2Cr3+ + 2Fe3+ + 2Br2 + 7H2O 0,5
Trang 8o 3
0,5
AgBr/Ag Ag /Ag
13
nF(E E ) 1.96500.(0,071 0,799)
ln Ks =
Ks 4,8473.10
0,5
AgBr Ag+ +Br
S S
2
Ks S
S Ks 4,8473.10 6,9623.10 (mol / l)
0,5
Câu 7 (2,5 điểm) Halogen – oxi – lưu huỳnh
1)
a) 2KI + 2FeCl3 2FeCl2 + 2KCl + I2
2KI + O3 + H2O 2KOH + O2 + I2
b) 2Br- + 4H+ + SO42-( đặc) Br2 + SO2 + 2H2O
5Br- + BrO3- + 6H+ 3Br2 + 3H2O
0,25 x
4 = 1,0
2 Phương trình phản ứng hấp thụ H
2S trong mẫu không khí:
Phương trình phản ứng khi axit hóa bình hấp thụ:
CdS +2H+ Cd2+ + H2S (2)
0,25
Phương trình phản ứng oxi hóa H2S bằng lượng dư dung dịch I2:
Phương trình phản ứng xác định lượng I2 còn dư:
Theo đề và các phương trình phản ứng (1)(2)(3)(4) ta có:
mol n
2
01344 , 0 01285 , 0 0107 , 0 010 , 0
2 2
0,25
Khối lượng mẫu không khí:30 1,2 = 36 gam
Hàm lượng H2S theo ppm là: 2,0648 10 – 5
36
34
.100 = 1,95.10-3%
0,25
Câu 8 (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp
8.1
(1,5đ
)
Fe3O4 + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O (1)
M + 2nHNO3 M(NO3)n + n NO2 + n H2O (2)
M + n Fe (NO3)3 n Fe(NO3)2 + M(NO3)n (3)
3ptx0,25
=0,75
Nếu M(OH)n ¯ không tan trong dung dịch NH3 thì chất rắn R gồm Fe2O3 và M2On
lúc đó:
2Fe3O4 3Fe2O3 2M M2On thì mR>(39,84 – 3,84)= 36g nhưng mR = 24g < 36gam
Vậy M(OH)n tan trong dung dịch NH3
0,25
Trang 9 Kết tủa chỉ có Fe2O3, 0 , 15
160
24 n
3
2 O
Fe mol mol Fe3O4 = 0,1mol 0,25
Khối lượng kim loại M phản ứng = 39,84 - 23,2 - 3,84= 12,8 gam
4 , 22
48 , 4
nNO2 mol Khối lượng F tan trong HNO3 là 36 gam
0,25
Trường hợp 1: Không có phản ứng (3)
Fe(NO3)3 + 3 NH3 + 3H2O Fe(OH)3¯ + 3 NH4NO3 (4)
2 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O (5)
4
3 O
Fe
n = 0,1 mol n NO 2do (1) sinh ra là 0,1mol
n NO 2do (2) sinh ra là 0,1mol
M = 128n loại
0,25
Trường hợp 2: Có phản ứng (3) lúc đó không có (4), (5) mà có phản ứng:
Fe(NO3)2 + 2 NH3 + 2H2O Fe(OH)2 + 2 NH4NO3 (6)
4 Fe(OH)2 + O2 2 Fe2O3 + 4 H2O (7) Mol M phản ứng (2) là 0,1
Mol M phản ứng (3) là 0,3
Mol M phản ứng (2), (3) là 0n,4mol
Suy ra M = 32n Cặp nghiệm hóa học duy nhất là n = 2;M = 64M là Cu
0,25
8.2
(1,0đ
)
3 Cu + 8 H+ + 2
3
NO 3 Cu2+ + 2NO + 4H2O
H
n = 0,2.0,5.2 = 0,2 (mol); nCu = 0,06(mol);
3 NO
n = 0,5.0,2 = 0,1 (mol)
Cu2+: 0,06mol;
3
NO : 0,06 mol; H+: 0,04 mol; K+: 0,1 mol; 2
4
SO : 0,1 mol
0,25
Dung dịch sau phản ứng gồm: Khi cô cạn 0,04 mol HNO3 phân hủy
3 4 0,06.64 0,10.39 0,02.62 0,1.96
M m m m = 18,58 (gam)
0,25
HẾT
t0
t0