TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XI TRƯỜNG THPT CHUYÊN LAICHÂU ĐỀ THI MÔN : HÓA HỌC LỚP 10 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT (Đề thi có trang, gồm câu) Câu 1: (3,0 điểm) Phân tử MX3 có tổng số hạt 196; Trong số hạt mang điện nhiều số hạt không mang điện 60, số hạt mang điện M số hạt mang điện X 76 a Hãy xác định kí hiệu hóa học M, X MX3 b Xác định bốn số lượng tử electron cuối nguyên tử M, X? c Dựa vào phản ứng oxi hóa - khử phản ứng trao đổi, viết phương trình phản ứng điều chế MX3 (ghi rõ điều kiện có) Để tăng độ nhạy cho việc phân tích tuổi 0,01 mol metan mẫu đưa trực tiếp vào máy đếm Geiger để tăng độ nhạy Cho biết đồng vị 14C có thời gian bán huỷ t1/2 = 5730 năm Máy khởi động sau đưa mẫu vào máy 30 phút Trong vòng phút thiết bị ghi nhận 2000 phân rã a Tính số phân rã đồng vị 14C 30 phút trước khởi động máy b Tính số nguyên tử 14C mẫu % số mol 14CH4 mẫu metan thí nghiệm Câu 2: (3,0 điểm) Sắt monoxit FeO có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện (mặt) kiểu NaCl với thông số mạng a = 0,430 nm Hãy tính khối lượng riêng tinh thể sắt monoxit Viết công thức Lewis xác định dạng hình học phân tử ion sau: BCl3, CO2, NO2+, NO2, IF3 Tại bo triclorua tồn dạng monome (BCl3) nhôm triclorua lại tồn dạng đime (Al2Cl6)? Câu 3: ( 2,0 điểm) Công đoạn trình sản xuất silic có độ tinh khiết cao phục vụ cho công nghệ bán dẫn thực phản ứng: SiO2 (r) + 2C (r) ƒ Si (r) + 2CO (k) (1) Tính ∆S trình điều chế silic theo phản ứng (1), dựa vào giá trị entropi chuẩn đây: 0 SSiO = 41,8 J.K -1.mol-1 ; S0C(r) = 5,7 J.K -1.mol-1; SSi(r) = 18,8 J.K -1.mol-1; S0CO(k) = 197,6 J.K -1.mol-1 (r) Tính giá trị ∆G phản ứng 25 oC Biến thiên entanpi hình thành điều kiện tiêu chuẩn (ΔH 0f ) SiO2 CO có giá trị: ΔH 0f(SiO2 (r)) = -910,9 kJ.mol-1; ΔH f(CO(k)) = -110,5 kJ.mol-1 Phản ứng (1) diễn ưu theo chiều thuận nhiệt độ nào? (Coi phụ thuộc ΔS ΔH vào nhiệt độ không đáng kể) Câu 4: (2,5 điểm) a Xác định chất A, B, C, D, E, F, G viết phương trình thực chuyển hóa sau → C → A + D + A + B C + HCl → F → G D + E F + H2O → D + G + A Cho biết A đơn chất dùng để lưu hóa cao su: B C hai dạng muối tinh thể dùng để rửa ảnh; E đơn chất có không khí; G hợp chất A b Viết phương trình phản ứng minh họa cho ứng dụng C việc rửa ảnh Câu 5: (2 điểm) Dung dịch bão hòa H2S có nồng độ 0,100 M Hằng số axit H2S: K1 = 1,0 x 10-7 K2 = 1,3 x 10-13 Tính nồng độ ion sunfua dung dịch H2S 0,100 M điều chỉnh pH = 2,0 Câu 6: (2,5 điểm) Người ta nung nóng đến 8000C bình chân tích lít chứa 10,0 gam canxi cacbonat 5,6 gam canxi oxit Hãy tính số mol khí cacbonic có bình Muốn cho lượng canxi cacbonat ban đầu phân huỷ hết thể tích tối thiểu bình phải bao nhiêu? Biết nhiệt độ khí CO2 bình có áp suất 0,903 atm Tại 200C, phản ứng: H2 (k) + Br2 (lỏng) a) Hãy tính Kp phản ứng: H2 (k) + Br2 (k) suất PBr2(k) = 0,25 atm HBr (k) (1) Kp = 9,0 1016 HBr (k) (2) 200C áp b) Hãy cho biết chuyển dịch cân hoá học phản ứng (2) giảm thể tích bình phản ứng trường hợp: Trong bình Br2 (lỏng)? Câu 7: (2,5 điểm) Cho hỗn hợp A gồm muối MgCl 2, NaBr KI Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M Sau phản ứng kết thúc thu dd D kết tủa B Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D Sau phản ứng xong thu chất rắn F dd E Cho F vào dd HCl dư tạo 4,48 lít H (đktc) Cho dd NaOH dư vào dd E thu kết tủa, nung kết tủa không khí đến khối lượng không đổi thu 24 gam chất rắn Hòa tan hỗn hợp A vào nước tạo dd X Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu 66,2 gam chất rắn Tính khối lượng kết tủa B Tính V (đktc) Câu 8: (2,5 điểm) Biết oxi hoá - khử tiêu chuẩn: Eo Cu2+/Cu+ = +0,16 V Eo Fe3+/Fe2+ = +0,77 V Eo Cu+/Cu = +0,52 V Eo Fe2+/Fe = -0,44 V Hãy cho biết tượng xảy trường hợp sau: a) Cho bột sắt vào dung dịch Fe2(SO4)3 0,5M b) Cho bột đồng vào dung dịch CuSO4 1M Điện phân 50 ml dung dịch HNO3 có pH = 5,0 với điện cực than chì 30 giờ, dòng điện 1A a) Viết nửa phản ứng điện cực phương trình phản ứng chung b) Tính pH dung dịch sau điện phân Coi khối lượng riêng dung dịch HNO3 loãng g/ml Thí sinh sử dụng Bảng tuần hoàn Hết -2 Người thẩm định Người đề HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN XI- NĂM 2015 MÔN: HÓA HỌC LỚP 10 Câu Ý Câu Hướng dẫn giải a) Gọi số hạt mang proton M X ZM, ZX số hạt mang notron M X NM, NX Theo đề ta có: ZM + ZX + NM + NX = 196 (1) ZM + ZX − NM − NX = 60 (2) ZX − ZM = 76 (3) Cộng (1) với (2) nhân (3) với 2, ta có: ZM + 12 ZX = 256 (a) 12 ZX − 4ZM = 152 (b) ⇒ ZX = 17 ; ZM = 13 Vậy M nhôm (Al) ; X clo (Cl) ; MX3 AlCl3 b) Cấu hình electron: Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ⇒ n = 3; l = 1; m = -1; ms = +1/2 Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 ⇒ n = 3; l = 1; m = 0; ms = -1/2 Điểm 0,25 0,25 0,25 0,25 Học sinh chọn tùy ý phương trình, phương trình 0,5 đúng: 0,25 điểm Một số VD: to 2Al + Cl2 → AlCl3 to 2Al + CuCl2 → AlCl3 + Cu Al2O3 + HCl → AlCl3+ H2O Al(OH)3 + HCl → AlCl3 + H2O Al2S3 + HCl → AlCl3+ H2S NaAlO2 + HCl → AlCl3 + NaCl + H2O Al2(SO4)3+ BaCl2 → AlCl3+3 BaSO4 ↓ a Thời gian tiến hành phép đo không đáng kể so với chu kỳ bán huỷ 14C nên tốc độ phân rã xem số Có nghĩa số phân rã 30 phút (2000/5) 30 = 12000 phân rã 0,5 b Hằng số phân rã k = ln2/t1/2 = 2,3.10-10 phút-1 Số phân rã phút = 2000/5 = 400 Số nguyên tử 14C mẫu : 400/(2,3.10-10) = 1,74.1012 nguyên tử 0,5 số mol 14C mẫu = 1,74.1012 / 6,02.1023 1, 74.1012 100% = 2,9.10−8% % số mol CH4 : 23 6, 02.10 0, 01 14 0,5 Đối với tinh thể lập phương tâm diện ( mặt), ô mạng sở có số đơn vị cấu trúc Câu 1 x8 + x6 = ( Thí sinh vẽ hình tính số đơn vị cấu trúc ) Vậy khối lượng riêng tinh thể là: d= 0,25 4(55,8 + 16) ( 0,432.10 ) −7 6,022.10 23 0,75 = 5,91(g / cm ) a Công thức Lewis: BCl3 : Cl : : B Cl .Cl : Cl : :: B Cl Cl NO2+ CO2 O : : C : : O : Cl : : B Cl Cl NO2 + O : : N : : O N O .O IF3 N .O O F : I : F .F b Dạng hình học: BCl3: dạng tam giác CO2: có dạng thẳng 0,5 1đ NO+: dạng thẳng NO2: dạng chữ V (hay gấp khúc) IF3: Xung quanh I có cặp electron, I phải có laihoá sp d Như phân tử IF cú cấu tạo dạng chữ T Nếu kể đến đẩy cặp electron không liên kết, phân tử có dạng chữ T cụp C O O N + O .O O N Cl .O Cl Cl B .F I .F .F BCl3: B có electron hóa trị Khi tạo thành liên kết với nguyên tử Cl, nguyên tử B có electron, phân tử không bền Để có bát tử nguyên tử B sử dụng obitan p không laihoá để tạo liên kết ð với nguyên tử Cl Kết tạo thành phân tử BCl có 0,25 dạng tam giác AlCl3: AlCl3 thiếu electron BCl 3, Al khả tạo thành liên kết ð kiểu pð-pð B Để có đủ bát tử, 0,25 obitan laihoá sp3 nguyên tử Al nhận cặp electron Câu không liên kết từ nguyên tử Cl phân tử AlCl bên cạnh ngược lại Kết tạo thành đime 0 ΔS0 = S0CO(k) + SSi(r) - S0C(r) - SSiO2(r) = 2.197,6 + 18,8 - 2.5,7 - 41,8 = 360,8 JK-1 ∆G = ΔH - T ΔS0 , 0 0 Trong ΔH = ΔH f(Si(r) ) + 2ΔH f(CO(k) ) - 2ΔH f(C(r) ) - ΔH f(SiO2(r) ) ΔH = 2.(-110,5) + 910,9 = 689,9 (kJ) → ∆G = ΔH - T ΔS0 = 689,9 - 298 360,8.10-3 = 582,4 (kJ) Phản ứng (1) diễn ưu theo chiều thuận ΔG bắt đầu có giá trị âm: ΔG = ΔH - T ΔS0 = 689,9 - T 360,8.10-3 = → T = 1912 oK Vậy từ nhiệt độ lớn 1912 oK, cân (1) diễn ưu tiên theo chiều thuận a A đơn chất dùng để lưu hóa cao su nên A lưu huỳnh Theo đề => A: Lưu huỳnh B: Na2SO3 C: Na2S2O3 D: SO2 E: O2 F: SO3 G: H2SO4 → Na2S2O3 S + Na2SO3 (A) (B) (C) → S + SO2 + 2NaCl + H2O Na2S2O3 + 2HCl (C) (A) (D) V O ,t C → 2SO3 2SO2 + O2 ¬ (D) (E) (F) → H2SO4 SO3 + H2O (F) (G) → 3SO2 + 2H2O S + 2H2SO4(đ) (A ) (G) (D) b.Ptpư dùng để định hình hình C rửa ảnh → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr AgBr + Na2S2O3 (Tan) 2– Tính nồng độ ion S dung dịch H2S 0,100 M; pH = 2,0 CH2S = [H2S] = 0,1 M [H2S] = 10-1 [H+] = 10-2 Câu Câu H2S (k) ⇋ H2S (aq) H2S (aq) ⇋ H + HS + HS– ⇋ H+ + S2- – K1 = 1,0 x 10 -7 K2 = 1,3 x 10-13 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 ⇒ H2S (aq) ⇋ 2H + S + ⇒ [S ] = 1,3 x 10 2- -20 x 2- [ H2 S ] H + H + S − K= = Kl K2 [ H2 S ] = 1,3 x 10 -20 x 10 −1 ( 10 ) −2 0,5 = 1,3 x 10-17 (M) 1 Với điều kiện cho bình có phản ứng: CaCO3 CaO + CO2 (k) (*) Trong bình có khí CO2.Giả thiết khí lí tưởng, ta có: n = PV / RT = 0,903×1,0 / (0,082054× 1073,15) = 0,01 mol Vậy nCO2 = 0,01 mol 0,25 Nhận xét: Theo đề bài, lượng CaCO3 cho vào bình chân không nCaCO3 = 10 / 100 = 0,1 mol Lượng CaCO bị phân tích 0,01 mol Sự có mặt 5,6 gam CaO không ảnh hưởng tới phản ứng (*) trạng thái rắn chiếm thể tích không đáng kể 0,25 lượng CaCO3 bị phân tích - Giả thiết lượng CaCO3 cho vào bình chân không bị phân tích hết ,áp suất khí CO2 0,903 atm (vì phản ứng (*) đạt tới cân hoá học ) Câu Do đó: Vmin = n RT / P = 0,1 × 0,082054 × 1073,15 / 0,903 = 9,75 (lít) 0,5 a) Phản ứng H2 (k) + Br2 (lỏng) HBr (k) (1) 0,25 có (Kp)1 = p2HBr / p H2 phản ứng: H2 (k) + Br2(k) HBr (k) (a) (2) có (Kp)2 = p2HBr / p H2 × p Br2 (b) Xét cân Br2 (lỏng) Br2 (k) 0,25 0,25 (3) có (Kp)3 = pBr2 (k) (c) Khi tổ hợp (1) với (3) ta có cân (2): H2 (k) + Br2 (lỏng) HBr (k) Br2(l) Br2 (k) H2(k) + Br2 (k) HBr (k) (1) 0,25 (3) (2) Vậy (Kp)2 = (Kp)1 / (Kp)3 Thay số ta có (Kp)2 = 9,0 × 1016 atm / 0,25 atm 0,25 (Kp)2 = 3,6 1017 b Không có brom lỏng bình: Phản ứng (2) có tổng số mol khí trước sau phản ứng (∆n = 0) nên thay đổi áp suất không dẫn tới chuyển dịch cân (2) 0,25 Gọi số mol MgCl2, NaBr KI x, y, z Câu Số mol AgNO3 1,4 mol MgCl2 + 2AgNO3 2AgCl ↓+ Mg(NO3)2 x 2x 2x x NaBr + AgNO3 AgBr ↓+ NaNO3 y y y y KI + AgNO3 AgI ↓ + KNO3 z z z z (mol) Kết tủa B gồm AgCl, AgBr, AgI 0,5 Dung dịch D gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, AgNO3 dư Cho bột Fe vào dd D thấy có phản ứng xảy chứng tỏ D có AgNO3 dư Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag t/2 t t/2 t (mol) Rắn F gồm Fe dư Ag F tác dụng với HCl dư: Fe + 2HCl FeCl2 + H2 0,2 0,2 Dung dịch E gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, Fe(NO3)2, 0,5 Chất rắn thu sau nung MgO Fe2O3 Theo có phương trình: 95 x + 103y + 166z = 93,4 2x + y + z + t = 1,4 t/2 + 0,2 = 22,4/56 = 0,4 40x + 160t/4 = 24 Từ có: x = 0,2; y = 0,4; z = 0,2; t = 0,4 0,5 khối lượng kết tủa B 143,5 2x + 188y + 235z = 179,6gam Cho khí clo sục vào dung dịch X có phản ứng: Phương trình phản ứng: Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 (1) Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 (2) Khi phản ứng (1) xảy hoàn toàn khối lượng muối giảm: 0,2(127 – 35,5) = 18,3 gam Khi hai phản ứng (1) (2) xảy hoàn toàn khối lượng muối giảm: 0,5 0,2(127 – 35,5) + 0,4(80 – 35,5) = 36,1 gam Theo đề ta có khối lượng muối giảm: 93,4 – 66,2 = 27,2 gam Nhận thấy: 18,3 < 27,2 < 36,1 chứng tỏ:(1) xảy hoàn toàn (2) xảy phần 0,5 Đặt số mol NaBr phản ứng a khối lượng muối giảm: 18,3 + a (80 – 35,5) = 27,2 → a = 0,2 mol Vậy nCl2 = (0, + 0, 2) = 0, 2mol ; VCl2 = 22, 4.0, = 4, 48lit Câu o 3+ 2+ a) E Fe /Fe = +0,77 V > Eo Fe2+/Fe = -0,44 V nên: Tính oxi hoá: Fe3+ mạnh Fe2+ Tính khử: Fe mạnh Fe2+ Do phản ứng xảy cặp là: 2Fe3+ + Fe → Fe2+ Như Fe tan dung dịch Fe2(SO4)3 tạo thành muối FeSO4, làm nhạt màu vàng ( đỏ nâu) ion Fe 3+ cuối làm màu dung dịch Fe3+ b) Eo Cu+/Cu = + 0,52 V > Eo Cu2+/Cu+ = + 0,16 V nên: Tính oxi hóa: Cu+ mạnh Cu2+ Tính khử: Cu+ mạnh Cu Do dó phản ứng xảy cặp là: Cu+ + Cu+ → Cu2+ + Cu Phản úng nghịch (Cu2+ phản ứng với Cu tạo thành ion Cu+) không xảy Do cho bột đồng vào dung dịch CuSO4 không xảy phản ứng quan sát không thấy tượng 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Câu a) Nửa phản ứng oxi hoá anot: H2O - 2e → 2H+ + 2H+ + e → H2 Nửa phản ứng khử catot: H2O → H2 + O2 O2 0,25 b) Định luật Faraday: → nH2 = It 1.30.60.60 = = 0, 559 ≈ 0, 56 mol nF 2.96500 Số mol nước bị điện phân 0,56 mol Khối lượng nước bị điện phân: 0,56 mol x 18 g/mol = 10,073 g Khối lượng dung dịch trước điện phân 50 ml 1g/ml = 50g Khối lượng dung dịch sau điện phân 50 - 10,073 = 39,927 (g) ~ 40 g 40 g Thể tích dung dịch sau điện phân là: V = g/mL = 40 ml = 0,04 lit -5 -7 Số mol HNO3 = 0,05 x 10 = 10 (mol) 0,25 0,25 5.10 −7 mol Nồng độ HNO3 = [H ] = = 1,25 10-5 M 0, 04 L + + -5 pH = – lg [H ] = – lg (1,25 10 ) = 4,903 ~ 4,9 10 0,25