Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn hóa 10 trường THPT chuyên CHU văn AN LẠNG sơn

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC TRƯỜNG THPT CHUYÊN CHU VĂN AN LỚP 10 TỈNH LẠNG SƠN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề có trang, gồm câu) Câu (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử, hạt nhân Tổng số hạt proton, nơtron, electron nguyên tử nguyên tố M X 82 52 M X tạo thành hợp chất MX a (a: nguyên dương, hợp chất MX a X có số oxi hóa -1), tổng số hạt proton phân tử hợp chất MX a 77 Xác định công thức phân tử MXa Người ta sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán điều trị y học, phân tích công nghiệp Một số đồng vị có tự nhiên C614 T13 (Triti) hình thành bắn phá nguyên tử nitơ N 714 khí hạt nơtron tia vũ trụ a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân cho hình thành C614 T13 bắn phá nguyên tử N 714 khí nơtron tia vũ trụ b) Có thể sử dụng đồng vị phóng xạ C614 làm tác nhân cho phương pháp xác định niên đại C614 Chu kì bán hủy t 1/ C614 5730 năm Cho biết tốc độ phân rã C614 động vật thực vật sống 16,5 Bq/1 gam Cacbon Sau sinh vật chết đi, tốc độ phân rã (Bq/1 gam 14 14 Cacbon) C6 thể sinh vật giảm dần theo thời gian Tốc độ phân rã C6 thuyền gỗ cổ phát 10,2 Bq/1 gam Cacbon Tính tuổi thuyền gỗ Sự phá vỡ liên kết Cl-Cl mol clo đòi hỏi lượng 243 kJ (năng lượng sử dụng dạng quang năng) Hãy tính bước sóng photon cần sử dụng để phá vỡ liên kết Cl-Cl phân tử Cl2 Câu (2,5 điểm) Hình học phân tử - Liên kết hóa học – Tinh thể - ĐLTH Dựa mô hình VSEPR, giải thích dạng hình học phân tử NH3, ClF3 XeF4 Vẽ tất cấu trúc Lewis có (chỉ rõ electron dấu chấm) hiđro azit HN xiclotriazen HN3 Tính điện tích hình thức nguyên tử cấu trúc Câu (2,5 điểm) Nhiệt – Cân hóa học Dùng tính toán thấy 250C phản ứng CaCO3 → CaO + CO2 không xảy Cho: CaCO3 CaO CO2 −1 −1206,9 −635,1 −393,5 ∆H ht (kJ.mol ) 92,9 38,1 213,7 S 298 (J.K −1.mol−1) Xét phản ứng khử FeO H2 bình kín không khí, 1500K FeO (rắn) + H2 (khí) ƒ Fe (rắn) + H2O (khí) a) Thực nghiệm cho biết: Cần lấy số mol khí H gấp lần số mol FeO để khử hết lượng FeO lấy Tính số cân phản ứng 1500K b) Nếu khử 30 mol FeO y mol H hệ đạt tới trạng thái cân thấy 80% lượng oxit ban đầu phản ứng Tính y thành phần % theo thể tích khí hỗn hợp sản phẩm Câu (2,5 điểm) Động hóa Phản ứng I- + OCl- → IO- + Cl-(*) có chế phản ứng sau: OCl- + H2O K1 → HOCl + OH- nhanh ¬  K −1 k2 HOCl + I-  → HOI + Cl- chậm → HOI + OH- ¬ H2O  K K3 + IO- nhanh −3 Viết biểu thức định luật tốc độ phản ứng (*) Khi [I-]0 nhỏ so với [ClO-]0 [OH-]0 thời gian để nồng độ I- lại 6,25% so với lúc ban đầu gấp lần thời gian cần thiết để 75% lượng I - ban đầu phản ứng (*)? Câu (2,5 điểm) Dung dịch ( axit- bazơ, kết tủa) Cho dung dịch X có chứa H3PO4 0,10M Tính pH dung dịch X Tính thể tích NaOH 0,10M cần thêm vào 100 ml dung dịch X để pH dung dịch sau phản ứng 7,21 Trộn 100 ml dung dịch X với 100 ml CaCl 0,01M hỗn hợp Y Phản ứng có xuất kết tủa không? Giải thích định lượng Cho: H3PO4: pKa = 2,15; 7,21; 12,32; pKs (CaHPO4) = 6,58; pKs (Ca3(PO4)2) = 28,92 Câu (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử Hoàn thành phương trình oxi hóa - khử sau: a) FexOy + H+ + SO42-→ Fe3+ + SO2 + S + H2O (với tỉ lệ mol SO2 S 1:1) b) Fe2+ + Br- + Cr2O72-+ H+ → Cr3+ + Fe3+ + Br2 + H2O (với tỉ lệ mol Fe2+ Br-là 1:2) o o Cho chuẩn điện cực: E Ag /Ag = 0, 799 V E AgBr/Ag = 0, 071 V Tính độ tan AgBr nước nguyên chất 25oC Câu (2,5 điểm) Halogen – oxi – lưu huỳnh Viết phương trình hóa học xảy trường hợp sau: a) Ion I- KI bị oxi hoá thành I2 FeCl3, O3 b) Ion Br- bị oxi hoá H2SO4 đặc, BrO3- (môi trường axit) Để xác định hàm lượng khí độc H2S không khí, người ta làm thí nghiệm sau: Cho 30 lít không khí nhiễm H2S (d=1,2g/l) cho 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 axit hóa toàn dung dịch chứa kết tủa bình hấp thụ cho toàn lượng H 2S thoát 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 phương trình phản ứng xảy tính thành phần % theo khối lượng H2S không khí Câu (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp Cho 39,84 gam hỗn hợp F gồm Fe3O4 kim loại M (có hóa trị không đổi) vào dung dịch HNO3 đun nóng, khuấy hỗn hợp để phản ứng hoàn toàn thu 4,48 lít khí NO sản phẩm khử (đktc), dung dịch G 3,84 gam kim loại M dư Cho 3,84 gam kim loại M vào 200ml dung dịch H2SO4 0,5M KNO3 0,5M khuấy đến phản ứng xảy hoàn + toàn thu dung dịch H, khí NO (sản phẩm khử nhất) Cho dung dịch NH dư vào dung dịch G thu kết tủa K Nung K không khí đến khối lượng không đổi thu 24 gam chất rắn R Xác định kim loại M Cô cạn cẩn thận dung dịch H thu gam muối khan HẾT Người đề STT Câu 1,2,5 3,6,7 4,8 Người đề Nguyễn Thị Thanh Huyền Nguyễn Thị Bích Ngọc Bùi Hương Giang Số điện thoại 0984853888 0916948424 0979895788 HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC, LỚP: 10 Chữ kí Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, cho điểm tối đa theo thang điểm định Câu (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử, hạt nhân ĐÁP ÁN a) Gọi p, n, e số hạt X ( p, n, e nguyên dương) Có: 2p + n = 52 ⇒ n = 52 -2p Ta có p ≤ n ≤ 1,524p ⇒ p ≤ 52-2p ≤ 1,524p ⇒ 14,75 ≤ p ≤ 17,33 Vì p nguyên ⇒ p = 15, 16, 17 Cấu hình electron X là: p = 15: 1s22s22p63s23p3 p = 16: 1s22s22p63s23p4 p = 17: 1s22s22p63s23p5 Trong hợp chất X có số oxi hóa -1 => X Cl S Gọi p’; n’; e’ số hạt M Tương tự ta có n’ = 82-2p’ ⇒ 3p’ ≤ 82 ≤ 3,524p’ * Xét X Cl: Trong MXa có 77 hạt proton ⇒ p’ + 17.a = 77 ⇒ p’ = 77-17a ⇒ 82 82 ≤ 77 − 17.a ≤ 3,5 ĐIỂM 0,25 0,25 0,25 ⇒ 2,92 ≤ a ≤ 3,16 Vì a nguyên ⇒ a = Vậy p’ = 26 Do M Fe * Xét X S: Tính tương tự không nghiệm thỏa mãn ⇒ loại Công thức hợp chất FeCl3 a) 14 N + 0n → 14 N + 0n → 1T + N = No e −λt b) Nếu 14 12 C N = 1/2No, t = λ t Thì λ C + 1H 0,25 0,25x2 =0,5 1/ 1/2No = No e −λt 1/ 0,25 = 2,303 log 0,5/t1/2 = 0,693/t1/2 14 -4 Cho C6 , λ = 0,693/5730 = 1,2 × 10 Cũng có: A = Ao e −λt 10,2 = 16,5 e −1.2×10 −4 t t = 4008 năm 0,25 Cl2 + h ν → 2Cl c 243.103 ε = hν = h = = 4, 035.10−19 (J/phân tử) 23 λ 6, 022.10 → λ= h.c 6,625.10-34 3.108 = = 4,925.10−7 (m) = 492,5 (nm) −19 ε 4, 035.10 0,25 0,25 0,5 Câu (2,5 điểm) Hình học phân tử - Liên kết hóa học – Tinh thể - ĐLTH ĐÁP ÁN ĐIỂM 0,5 Cấu tạo phân tử NH3 cho thấy quanh N có không gian electron hóa trị khu trú, có cặp electron tự (AB3E) nên phân tử NH3 có dạng tháp đáy tam giác với góc liên kết nhỏ 109o28' (cặp electron tự đòi hỏi khoảng không gian khu trú lớn hơn): H N H H N H H H 0,5 Phân tử ClF3 có năm khoảng không gian electron hóa trị khu trú, có hai cặp electron tự (AB3E2) nên có dạng chữ T (các electron tự chiếm vị trí xích đạo): F F Cl F F Cl F F 0,5 Phân tử XeF4 có sáu khoảng không gian electron hóa trị 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 Các cấu trúc Lewis điện tích hình thức: −1 +1 0 +1 −1 +1 +1 −2 H N N N H N N N H N N N A B N0 N −1 N0 N N +1 H 0,2x5=1 ,0 C N H D D Câu (2,5 điểm) Nhiệt – Cân hóa học Câu Nội dung 0 0 ∆S 298 = S 298 (CaO) + S 298 (CO2) – S 298 (CaCO3) 1) = 38,1 + 213,7 – 92,9 = 158,9 J.K−1 0 0 ∆H 298 = ∆H ht (CaO)+ ∆H ht (CO2) - ∆H ht (CaCO3) =178,3 kJ ∆G 298 = ∆H 298 − T∆S 298 Điểm 0,25 0,25 0,25 = 178,3 – 298×158,9 10−3= 130,9 kJ 0,25 298 2) Do ∆G > nên 250C phản ứng không xảy a) Ở 1500K, giả sử ban đầu có a mol FeO, 3a mol H2 FeO (r) + H2 (k) ƒ Fe (r) + H2O (k) Ban đầu a 3a 0 0,25 (mol) Phản ứng a Cân Kp = PH2O PH2 = n H2 O n H2 = a a a (mol) 2a a a (mol) 0,25 a = 0,5 2a b) 0,5 FeO (r) + H2 (k) ƒ Fe (r) + H2O (k) Ban đầu 30 y 0 (mol) Phản ứng 30.0,8=24 24 24 24 (mol) y - 24 24 24 (mol) Cân Kp = 24 = 0,5 ⇒ y = 72 (mol) y − 24 Tại thời điểm cân bằng: 0,5 n H2 = 72 − 24 = 48 (mol); n H2 O = 24 (mol); n hh = y − 24 + 24 = y = 72 (mol) %VH2 = 48 100% = 66, 6667%; % VH2 O = 100 − 66, 6667 = 33, 3333% 72 Câu (2,5 điểm) Động hóa Câu Nội dung 4.1 Tốc độ phản ứng định giai đoạn chậm, nên: (1,25đ) V = V2 = k2[HClO][I-] Dựa vào cân nhanh giai đoạn 1, ta rút ra: [HClO] = k1 k −1 [ClO-][H2O][OH-]-1 Điểm 0,25 (1) 0,25 (2) Thay (2) vào (1) với [H2O] = const, ta có: V= k1 k2 k −1 [H2O][ClO-][I-][OH-]-1 0,25 (3) k Đặt k2 k [H2O] = k → (3) trở thành: V = k[ClO-][I-][OH-]-1 −1 4.2 (1,25đ) - - - Khi [I ]0 = [ClO ]0 [OH ]0, phản ứng (a) xem phản ứng bậc Trong phản ứng bậc nhất, thời gian hản ứng bán phần không phụ thuộc vào nồng độ đầu - Thời gian để 75% I- tham gia phản ứng lần thời gian phản ứng bán phần: t1 = 2t1/2 - Thời gian để 6,25% I- lại là: t2 = 4t1/2 → t2 = 2t1 Câu (2,5 điểm) Dung dịch ( axit- bazơ, kết tủa) ĐÁP ÁN pH dung dịch X Do Ka1 ? Ka2 ? Ka3 > Kw nên trình phân li nấc chủ yếu ƒ H3PO4 H+ + H2PO4Ka1 = 10-2,15 0,1 0,1-x1 x1 x1 0, 0,5 0,25 0,5 ĐIỂM 0,25 ⇒ 0,25 x2 = 10−2,15 → x2 + 10-2,15x - 10-3,15 = 0,1 − x → x = [H+] = [H2PO4-] = 0,0233 M → pH = 1,63 0,25 Thể tích NaOH 0,10M pH dung dịch sau phản ứng 7,21 = pKa2 → dung dịch NaOH trung hòa hết nấc ½ nấc H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O + NaOH → Na2HPO4 NaH2PO4 0,25 0,25 + H2O V 0,1 = 100 (1+ 0,5) 0,1 → V dung dịch NaOH = 150 ml 0,25 ƒ H3PO4 H+ + H2PO40,050M 0,050-x1 x1 x1 + ⇒ x1 = [H ] = [H2PO4 ] = 0,0156 M ƒ H2PO4- H+ + HPO42- [H 2- [HPO4 ] = Ka2 = 10-2,15 Ka1 = 10-7,21 ] 0,25 PO42− 10-7,21 = 10-7,21 + H [ ] Điều kiện kết tủa: CCa2+ CHPO 2− = 10−2 10−7,21 = 10−9,51 < Ks (CaHPO4) = 10-6,58 ⇒ Không có kết tủa CaHPO4 ƒ H2PO42H+ + PO43- 0,25 Ka = 10-12,32.10-7,21 = 10-19,53  H +   PO43−  10−19,53 −19,53 = 10−17,72 Ka3 = = 10 → CPO43− = − 0, 0156  H PO4  C Ca 2+ C H PO4−  10−2  −17,72 = ÷ 10   ( ) = 10−42,34 < Ks (Ca3(PO4)2) = 10-28,92 0,25 ⇒ Không có kết tủa Ca3(PO4)2 0,25 Câu (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử Câu Nội dung + 1) a) 8FexOy + (36x – 8y) H + (6x – 4y)SO42-→ 1) 8x Fe3+ + (3x – 2y) SO2 + (3x – 2y) S + (18x – 4y) H2O b)2Fe2+ + 4Br- + Cr2O72-+ 14H+ → 2Cr3+ + 2Fe3+ + 2Br2 + 7H2O Điểm 0,5 0,5 2) (1) Ag + + 1e → Ag ∆G1o = −nFE oAg+ /Ag (2) AgBr + 1e → Ag + Br − o ∆G o2 = −nFE AgBr/Ag (3) AgBr ƒ Ag + + Br − 0,5 ∆G 3o = −RT ln Ks 0,5 ∆G 3o = ∆G o2 − ∆G1o ⇔ −RT ln Ks = − nFE oAgBr/Ag − (− nFE oAg + /Ag ) ⇔ ln Ks = nF(E oAgBr/Ag − E oAg+ /Ag ) RT = 1.96500.(0, 071 − 0, 799) 8,314.298 −13 Ks = 4,8473.10 AgBr ƒ Ag+ +Br- S Ks = S 0,5 S ⇒ S = Ks = 4,8473.10−13 = 6,9623.10−7 (mol / l) Câu (2,5 điểm) Halogen – oxi – lưu huỳnh Câu Nội dung a) 2KI + 2FeCl3 → 2FeCl2 + 2KCl + I2 1) 2KI + O3 + H2O → 2KOH + O2 + I2 b) 2Br- + 4H+ + SO42-( đặc) → Br2 + SO2 + 2H2O 5Br- + BrO3- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O Phương trình phản ứng hấp thụ H2S mẫu không khí: H2S + Cd2+ → CdS↓ + 2H+(1) Phương trình phản ứng axit hóa bình hấp thụ: CdS +2H+ → Cd2+ + H2S (2) Phương trình phản ứng oxi hóa H2S lượng dư dung dịch I2: H2S+ I2 → S↓+ 2I– + 2H+(3) Phương trình phản ứng xác định lượng I2 dư: I2 + 2S2O32– → 2I– + S4O62–(4) Theo đề phương trình phản ứng (1)(2)(3)(4) ta có: 0,01285 0,01344 n H S = n I = 0,010 0,0107 − = 2,0648.10 − mol Khối lượng mẫu không khí:30 1,2 = 36 gam Điểm 0,25 x = 1,0 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Hàm lượng H2S theo ppm là: 2,0648 10 – 0,25 34 100 = 1,95.10-3% 36 Câu (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp Câu Nội dung Điểm 8.1 Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O (1) 3ptx0,25 (1,5đ =0,75 M + 2nHNO3 → M(NO3)n + n NO2↑ + n H2O (2) ) M + n Fe (NO3)3→ n Fe(NO3)2 + M(NO3)n (3) Nếu M(OH)n ↓ không tan dung dịch NH chất rắn R gồm Fe 2O3 M2On 0,25 lúc đó: 2Fe3O4→ 3Fe2O3 2M → M2On mR>(39,84 – 3,84)= 36g mR = 24g < 36gam Vậy M(OH)n tan dung dịch NH3 ⇒ Kết tủa có Fe2O3, n Fe O = 24 = 0,15 mol ⇒ mol Fe3O4 = 0,1mol 160 Khối lượng kim loại M phản ứng = 39,84 - 23,2 - 3,84= 12,8 gam + n NO 0,25 0,25 4,48 = = 0,2 mol Khối lượng F tan HNO3 36 gam 22,4 Trường hợp 1: Không có phản ứng (3) Fe(NO3)3 + NH3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + NH4NO3 t0 2O3 + H2O Fe(OH)3→ Fe n Fe3O = 0,1 mol ⇒ 0,25 (4) (5) n NO (1) sinh 0,1mol ⇒ n NO (2) sinh 0,1mol ⇒ M = 128n ⇒ loại Trường hợp 2: Có phản ứng (3) lúc (4), (5) mà có phản ứng: Fe(NO3)2 + NH3 0+ 2H2O → Fe(OH)2 + NH4NO3 (6) t Fe(OH)2 + O2→ Fe2O3 + H2O (7) 0,25 0,1 mol n 0, Mol M phản ứng (3) mol n 0,4 ⇒Mol M phản ứng (2), (3) mol n Mol M phản ứng (2) Suy M = 32n Cặp nghiệm hóa học n = 2;M = 64⇒M Cu 8.2 (1,0đ ) − 0,25 Cu + H+ + NO → Cu2+ + 2NO + 4H2O n H + = 0,2.0,5.2 = 0,2 (mol); nCu = 0,06(mol); − n NO − = 0,5.0,2 = 0,1 (mol) Cu : 0,06mol; NO : 0,06 mol; H : 0,04 mol; K : 0,1 mol; SO 24 − : 0,1 mol 2+ + + Dung dịch sau phản ứng gồm: Khi cô cạn 0,04 mol HNO3 phân hủy mH= M Cu 2+ + mK + + mNO3− + mSO42− = 0,06.64 + 0,10.39 + 0,02.62 + 0,1.96 = 18,58 (gam) .HẾT 0,25