Hoa 10 ha giang

Từ một lượng đồng vị 64Cu ban đầu, sau 29 giờ 44 phút lấy hỗn hợp còn lại hoà tan vào dung dịch KOH dư thì phần chất rắn không tan có khối lượng bằng 50,4% khối lượng hỗn hợp.. Không cần

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI

TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ GIANG

Đề đề nghị

( Đề này có 08 câu 04 trang)

ĐỀ THI OLIMPIC HÙNG VƯƠNG LẦN XI

NĂM HỌC 2014-2015 MÔN HÓA HỌC –KHỐI 10

Thời gian làm bài: 180 phút;

Câu 1: (2,5 điểm) :

Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2].

mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV) Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?

2 Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính ion theo đơn vị A như sau: 1,71; 1,16; 1,19

dãy Số điện tích hạt nhân Z của các ion đó trong giới hạn 2 < Z < 18

Hãy gán đúng trị số bán kính cho từng ion và xếp theo thứ tự tăng của các trị số này

Câu 2: ( 2,5 điểm)

b)Tính độ dặc khít của mạng tinh thể CsI?

c) Tính khối lượng riêng của CsI?

Câu 3: (2,5 điểm)

Đồng vị phân rã phóng xạ đồng thời theo 2 phản ứng:

−

+

→

30

64

28

64

hoà tan vào dung dịch HCl dư thì còn 16 gam chất rắn không tan.

β

-β

Từ một lượng đồng vị 64Cu ban đầu, sau 29 giờ 44 phút lấy hỗn hợp còn lại hoà tan vào dung dịch KOH dư thì phần chất rắn không tan có khối lượng bằng 50,4% khối lượng hỗn hợp.

Câu 4 (2,5 điểm)

Công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất silic có độ tinh khiết cao phục vụ cho công nghệ bán dẫn được thực hiện bằng phản ứng:

1 Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về hàm entropi, hãy dự đoán sự thay đổi

(tăng hay giảm) entropi của hệ khi xảy ra phản ứng (1).

2 Tính ∆S0 của quá trình điều chế silic theo phản ứng (1), dựa vào các giá trị entropi chuẩn dưới đây:

2

S = 41,8 J.K mol ; S = 5,7 J.K mol ; S = 18,8 J.K mol ; S = 197,6 J.K mol

3 Tính giá trị ∆G0của phản ứng trên ở 25 oC Biến thiên entanpi hình thành ở điều kiện tiêu chuẩn

0

f

(ΔH )củaSiO2 vàCO có các giá trị: ΔH0f(SiO (r))2 = -910,9 kJ.mol ; ΔH-1 0f(CO(k))= -110,5 kJ.mol-1

4 Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào?

Câu 5 (2,5 điểm)

1 Tính khối lượng NaOH phải cho vào 500ml dung dịch HCOONa 0,01M để pH của

dung dịch thu được là 11,50 (bỏ qua sự thể tích trong quá trình hòa tan).

Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thì thu được kết tủa A và dung dịch B Xác định kết tủa A và pH của dung dịch B.

Cho biết:

Câu 6: (2,5 điểm)

1 Cân bằng các phương trình phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron.

4

0 MnO /Mn

b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin?

Câu 7: (2,5 điểm)

a Viết phương trình phản ứng.

phương trình phản ứng xảy ra.

2 Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S Khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M được dung dịch A, chứa 2 muối và có xút

lượng kết tủa này vào dung dịch HCl dư còn lại 3,495 gam chất rắn.

phản ứng

Câu 8: (2,5 điểm)

Nguyên tử của nguyên tố X có electron cuối cùng mang bốn số lượng tử như sau:

2

a) Xác định tên nguyên tố X, vị trí của X trong bảng hệ thống tuần hoàn (X không phải

là khí hiếm)

được 34,95 gam kết tủa trắng Lọc kết tủa, để trung hoà nước lọc cần V ml dung dịch KOH 2 M

Xác định V, công thức cấu tạo và tên của hợp chất A?

-Hết -Họ, tên thí sinh:

Số báo danh:

Số ĐT:0916535970 Số ĐT:0914920898

SỞ GD&ĐT HÀ GIANG

ĐỀ THI OLYMPIC TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI NĂM 2015

MÔN THI: HÓA HỌC KHỐI: 10 (Thời gian: 180’ không kể thời gian giao đề) (HDC gồm 8 câu, trong 10 trang)

Câu 1:

1 Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:

Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2]

Áp dụng phương pháp gần đúng Slater (Xlâytơ) tính năng lượng electron của Ni2+ với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV) Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?

2 Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính ion theo đơn vị A như sau: 1,71; 1,16; 1,19 ; 0,68 ; 1,26 ; 0,85 Mỗi ion trong dãy này có cùng tổng sốelectronnhư ion khác trong dãy Số điện tích hạt nhân Z của các ion đó trong giới hạn 2 < Z < 18

Hãy gán đúng trị số bán kính cho từng ion và xếp theo thứ tự tăng của các trị số này Cần trình bày

rõ về cơ sở cấu tạo nguyên tử và cấu hìnhelectron của sự gán đúng đó.

Câu 1

1 Năng lượng của một electron ở phân lớp l có số lượng tử chính hiệu dụng n* được

tính theo biểu thức Slater:

ε1 = -13,6 x (Z – b)2 /n* (theo eV)

Hằng số chắn b và số lượng tử n* được tính theo quy tắc Slater Áp dụng cho Ni2+

(Z=28, có 26e) ta có:

Với cách viết 1 [Ar]3d8 :

ε1s = -13,6 x (28 – 0,3)2/12 = -10435,1 eV

ε2s,2p = -13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7)2/ 22 = 1934,0

ε3s,3p = -13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7)2/32 = 424,0

ε3d = - 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x – 0,35x7)2/32 = - 86,1 -

E1 = 2ε 1s + 8ε2s,2p + 8ε 3s,3p + 8ε3d = - 40423,2 eV

Với cách viết 2 [Ar]sd6 4s 2 :

ε1s, ε2s,2p, ε3s,3p có kết quả như trên Ngoài ra:

ε3d = -13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5)2/32 = - 102,9

eV

ε4s = - 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35)2/3,72 = 32,8

Do đó E2 = - 40417,2 eV

b) E1 thấp (âm) hơn E2, do đó cách viết 1 ứng với trạng thái bền hơn Kết quả thu

được phù hợp với thực tế là ở trạng thái cơ bản ion Ni2+ có cấu hình electron [Ar]3d8

0,25

0,25 0,25

0,25 0,25

2 Theo điều kiện 2 < Z < 18 (a)

các ion được xét thuộc các nguyên tố chu kì 2 (từ Li đến Ne) (b);

chu kì 3 (từ Na đến Ar) (c) 0,25

+) Xét (b): Các nguyên tố đầu chu kì: Li, Be, B, C với số e hoá trị ít nên chúng có khuynh hướng chủ yếu là mất e trở thành ion dương (+); hay góp chung e tạo liên kết cộng hoá trị Do đó ta chú ý tới các nguyên tố cuối chu kì là F, O, N Nguyên tử có nhiều e hoá trị hơn nên chúng có nhiều khả năng hơn trong việc thu e

để trở thành ion âm (-) Đó là các ion âm F-(có 10 e ); O2-(có 10 e ); N3- (có 10 e)

+) Xét (b): Các nguyên tố đầu chu kì: Na, Mg, Al có ít e hoá trị nên chúng đều là kim loại hoạt động, dễ tạo thành ion dương (+): Na+ (có10 e); Mg2+ (có 10 e); Al3+ (có

10 e) Các nguyên tố cuối chu kì này là các phi kim dễ tạo thành ion âm (-) đều có 18

e như Cl- ; S2- ; P3-

+) Đầu bài cho 6 trị số bán kính ion Kết quả vừa xét trên cho 6 ion, mỗi ion này đều

có 10 e với cấu hình 1s22s22p6 Các ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z nhỏ hơn các

ion dương (+) Các ion âm có lực hút tác dụng lên các electron ngoài (trong cấu hình

trên) yếu hơn các ion dương Vậy các ion âm (-) có bán kính lớn hơn

•) 3 ion âm (-) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự F-(9); O2-(8); N3- (7)

(d).Dãy (d) này đã được xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính các ion âm (-)

•) 3 iondương (+) có số điện tích hạt nhân Z giảm theo thứ tự Al3+ (13); Mg2+ (12);

Na+ (11) (e)

Dãy (e) này cũng đã được xếp theo thứ tự tăng độ dài bán kính các ion dương

Kết hợp (d) với (e) trên ta có dãy 6 ion theo thứ tự tăng độ dài bán kính như sau: Ion: Al3+ (13); Mg2+ (12); Na+ (11) F- (9); O2- (8); N3- (7)

Bán kính: 0,68 0,85 1,16 1,19 1,26 1,71

Ghi chú: Thực tế các ion O2- và N3- kém bền, khó tồn tại

0,25

0,25

0,25

0,25

Câu 2: Tinh thể CsI có cấu trúc kiểu CsCl với cạnh a = 0,445nm Bán kính của ion Cs+ là 0,169 nm Khối lượng mol của CsI là 2,59,8 g.mol- Hãy tính:

a) Bán kính của ion I-?

b)Tính độ dặc khít của mạng tinh thể CsI?

c) Tính khối lượng riêng của CsI?

Cs Cl

1,0

c) nCs+= 1 (ion); nI- = 8.1/8=1 Trong một ô đơn vị có một phân tử CsI Khối lượng riêng của CsI là:

0,5

Câu 3:

Đồng vị phân rã phóng xạ đồng thời theo 2 phản ứng:

Cu→k 64Zn+β−

30

64

29 1 và Cu→k 64Ni+β+

28

64

Thực nghiệm cho biết từ 1 mol 64Cu ban đầu, sau 25 giờ 36 phút lấy hỗn hợp còn lại hoà tan vào dung dịch HCl dư thì còn 16 gam chất rắn không tan

Từ một lượng đồng vị 64Cu ban đầu, sau 29 giờ 44 phút lấy hỗn hợp còn lại hoà tan vào dung dịch KOH dư thì phần chất rắn không tan có khối lượng bằng 50,4% khối lượng hỗn hợp

1 Tính các hằng số phóng xạ k1, k2 và chu kì bán rã của 64Cu

2 Tính thời gian để 64Cu còn lại 10%

3 Tính thời gian để khối lượng 64Zn chiếm 30% khối lượng hỗn hợp

Phương trình

t

k dt

dn

Zn

Cu Cu

Zn Cu

1

) 0 ( ln )

1 (

=

→

=

t dt

dn

Nin

Cu Cu

Ni Cu

2

) 0 ( ln )

2 (

=

→

=

- =

dt

dnCu (k1 + k2)t = kt →

) (

) 0 ( ln

t

n

n

Cu

Cu

= kt (3) Khi hoà tan hỗn hợp vào dung dịch HCl dư, Zn và Ni tan hết còn lại 16 gam Cu

0,5

β

-β

-Câu 3

- Tại t =25 giờ 36 phút = 1536 phút, nCu(0) = 1 mol; nCu(t) = 0,25 mol

1536 4

ln 25 , 0

1 ln ) (

) 0 (

t

n

n

Cu

k = 9,025x 10-4ph-1

768 025

, 9

693 , 0 2

ln

1 4 2

/ 1

=

ph

T

x

* Tại t = 29 giờ 44 phút = 1784 phút khi hoà tan hỗn hợp vào NaOH dư thì kẽm tan hết, còn lại Cu và Ni Từ 1 mol Cu ban đầu sau 1784 phút nCu + nNi = 0,504 mol nZn = 1 - 0,504 = 0,496 mol

* Theo (3) ln (1784(0) )

n nCu

Cu

= 9,025 x10-4ph-1x1784 ph = 1,61006

(17841 ) =5,003

nCu

nCu(1784) = 0,19988 ≈ 0,20 mol

nCu(đã phân rã) = 1 - 0,2 = 0,80 mol

nCu(đã phân rã ở phản ứng (1)) = nZn (1) = 0,496 mol

nCu(đã phân rã ở phản ứng (2)) = 0,800 - 0,496 = 0,304 mol = nNi (2)

304 , 0

496 , 0 ) 2 (

) 1 ( 2

n n

Zn

do đó k1 = 1,6316 k2

Mặt khác k1 + k2 = 0,0009025 k2 + 1,6316k2 = 0,0009205

Từ đó k2 = 3,4295.10-4≈ 3,43.10-4 k1 = 5,5955 10-4≈ 5,56.10-4

2 Từ 1 mol 64Cu ban đầu, thời gian để còn lại 0,1 mol 64Cu :

t

x10 4 025 , 9 1 , 0

1

t = 2551 phút

3 Từ 1 mol 64Cu ban đầu,sau t phút tạo thành nZn = 0,30 mol

x

x xn

k

k

10 5955 , 5

10 4295 , 3

4 4 1

nZn + nNi = 0,30 + 0,184 = 0,484 mol

nCu = 1,000 - 0,484 = 0,516 mol

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Câu 4: Công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất silic có độ tinh khiết cao phục vụ cho công nghệ bán

dẫn được thực hiện bằng phản ứng:

SiO2 (r) + 2C (r) Si (r) + 2CO (k) (1)

1 Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về hàm entropi, hãy dự đoán sự thay đổi (tăng hay

giảm) entropi của hệ khi xảy ra phản ứng (1)

2 Tính ∆S0 của quá trình điều chế silic theo phản ứng (1), dựa vào các giá trị entropi chuẩn dưới đây: 2

S = 41,8 J.K mol ; S = 5,7 J.K mol ; S = 18,8 J.K mol ; S = 197,6 J.K mol

3 Tính giá trị ∆G0của phản ứng trên ở 25 oC Biến thiên entanpi hình thành ở điều kiện tiêu chuẩn 0

f

(ΔH ) của SiO2 và CO có các giá trị: ΔH0f(SiO (r))2 = -910,9 kJ.mol ; ΔH-1 0f(CO(k))= -110,5 kJ.mol -1

4 Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào?

(Coi sự phụ thuộc của ΔS và ΔH vào nhiệt độ là không đáng kể).

Câu 4 1 Theo chiều thuận, phản ứng (1) tăng 2 mol khí Trạng thái khí có mức độ hỗn

loạn cao hơn trạng thái rắn, tức là có entropi lớn hơn Vậy khi phản ứng xảy ra

theo chiều thuận thì entropi của hệ tăng

2 ΔS = 20 S0CO(k)+ S0Si(r)- 2S0C(r)- S0SiO2(r) = 2.197,6 + 18,8 - 2.5,7 - 41,8 = 360,8

JK-1

f(Si ) f(CO ) f(C ) f(SiO )

0

ΔH = 2.(-110,5) + 910,9 = 689,9 (kJ) → ∆G0= ΔH - T0 ΔS = 689,9 - 298 360,8.100 -3 = 582,4 (kJ)

4 Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận khi ΔG bắt đầu có giá trị âm:

ΔG = ΔH - T0 ΔS = 689,9 - T 360,8.100 -3 = 0 → T = 1912 oK

Vậy từ nhiệt độ lớn hơn 1912 oK, cân bằng (1) sẽ diễn ra ưu tiên theo chiều thuận

0,5 0,5

0,5 0,5 0,5

Câu 5:

1 Tính khối lượng NaOH phải cho vào 500ml dung dịch HCOONa 0,01M để pH của dung dịch thu được là 11,50 (bỏ qua sự thể tích trong quá trình hòa tan)

Cho biết pKa ( HCOOH) = 3,75; Kw (H2O) = 10-14

2.Một dung dịch X chứa HClO4 0,005M, Fe(ClO4)3 0,03M, MgCl2 0,01M

Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thì thu được kết tủa A và dung dịch B Xác định kết tủa A và pH của dung dịch B

Cho biết:

NH4+ (pKa = 9,24); Mg(OH)2 (pKS = 11); Fe(OH)3 (pKS = 37)

Fe3+ + H2O ⇔ Fe(OH)2+ + H+ K1 = 10-2,17

Mg2+ + H2O ⇔Mg(OH)2+ + H+ K2 = 10-12,8

Đáp án

1 HCOO - + H2O HCOOH + OH- Kb = Ka-1 KW = 10-10,25

C 0,01 x

[ ] 0,01-y y x + y

Theo bài ra ta có pH = 11,5 [ H+] = 10-11,5 [OH-] = 10-2,5 = x + y

Theo ĐLTDKL 10 10,25

01 , 0

* )

−

+

y

y y x

giải được y = 1,78.10-10 và x = 3,16 10-3 (mol/l)

Khối lượng NaOH cần thêm = 3,16.10-3 * 0,5 * 40 = 0,0632 gam

1 điểm

2 Tính lại nồng độ sau khi trộn:

3

NH

C = 0,05M; C Mg2 += 0,005M; C Fe3 += 0,015M; C H+ (HClO4)= 0,0025M

Có các quá trình sau:

3NH3 + 3H2O + Fe3+ ⇔Fe(OH)3 + 3NH4+ K3 = 1022,72 (3)

2NH3 + 2H2O + Mg2+ ⇔Mg(OH)2 + 2NH4+ K4 = 101,48 (4)

NH3 + H+ ⇔NH4+ K5 = 109,24 (5)

Do K3, K5 >> nên coi như phản ứng (3), (5) xảy ra hoàn toàn

3NH3 + 3H2O + Fe3+→ Fe(OH)3 + 3NH4+

0,05M 0,015M

0,005M - 0,045M

NH3 + H+ → NH4+

0,005M 0,0025M 0,045M

0,0025M - 0,0475M

TPGH gồm: NH3 (0,0025M); NH4+ (0,0475M); Mg2+ (0,005M); H2O

Tính gần đúng pH của dung dịch B theo hệ đệm:

0,0025

0,0475

b a

a

C

C

Hoặc tính theo cân bằng:

NH3 + H2O ⇔NH4+ + OH- Kb = 10-4,76

Mặt khác [Mg2+].[OH-]2 = 4,16.10-15 < K S Mg OH( ( ) )2 nên không có kết tủa Mg(OH)2 Vậy kết

tủa A là Fe(OH)3

0,25

0,5

0,5

0,25

Câu 6:

2 Cân bằng các phương trình phản ứng sau đây theo phương pháp thăng bằng electron

c Cr2S3 + Mn(NO3)2 + Na2CO3 Na2CrO4 + Na2SO4 + Na2MnO4 + NO +

CO2

d K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O

2 Cho pin sau : H2(Pt), P =1atmH / H+: 1M // MnO−4: 1M, Mn2+: 1M, H+: 1M / Pt

Biết rằng sức điện động của pin ở 250 C là 1,5V.

a) Hãy cho biết phản ứng thực tế xảy ra trong pin và tính - 2+

4

0 MnO /Mn

b) Sức điện động của pin thay đổi như thế nào khi thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin?

Câu 6 1 a.Cr2S3 + 15Mn(NO3)2 + 20Na2CO3 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 +

15Na2MnO4 + 30NO + 20CO2

Cr2S3 2Cr+6 + 3S+6 +30e x 1

Mn(NO3)2 +2e MnO42- +2NO x 15

b 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O

S+4 S+6 + 2e x 5

Mn+7 + 5e Mn+2 x 2

0,5

0,5

2

a Phản ứng thực tế xảy ra trong pin:

Do Epin = 1,5 V > 0 nên cực Pt - (phải) là catot, cực hiđro - (trái) là anot do đó phản

ứng thực tế xảy ra trong pin sẽ trùng với phản ứng qui ước:

- Catot: MnO−4+ 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

- Anot: H2 2H+ + 2e

=> phản ứng trong pin: 2MnO−4+ 6H+ + 5H2 2Mn2+ + 8H2O

* E0pin = E0 / 2

4 − Mn+

MnO - E02H+/H2= 1,5 V

4 − Mn+

MnO = 1,5 V

b).Nếu thêm một ít NaHCO3 vào nửa trái của pin sẽ xảy ra pư:

HCO3- + H+→ H2O + CO2

⇒ [ ]H giảm nên E+ 2H+/H2= [ ]

2 lg 2

059 , 0

H

P

H+

giảm , do đó:

Epin = (E − 2 +

4/ Mn MnO - E2H+/H2) sẽ tăng

0,5

0,5

0,5

Câu 7: 1 Khi sục khí Cl2 qua dung dịch Ca(OH)2, tuỳ điều kiện phản ứng có thể cho muối CaOCl2 hay Ca(ClO)2

a Viết phương trình phản ứng

b Sục khí CO2 từ từ tới dư qua dung dịch CaOCl2 và dung dịch Ca(ClO).Viết các phương trình phản ứng xảy ra

2 Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S Khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M được dung dịch A, chứa 2 muối và có xút dư Cho khí Cl2 (dư) sục vào dung dịch A, sau khi phản ứng xong thu được dung dịch B, cho dung dịch B