Đề thi chính thức trại hè Hùng Vương năm 2013

Câu 1: 2,5 điểm cấu hình electron của X, Y hãy cho biết có giải thích mức oxi hóa bền nhất của X và Y trong hợp chất.. Tính nhiệt hình thành của ion clorua Cl- dd dựa trên các dữ liệu: 1

SỞ GD&ĐT HÒA BÌNH

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

HOÀNG VĂN THỤ

ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG

LẦN THỨ IX MÔN: HÓA HỌC LỚP: 10 Ngày thi: 02 tháng 08 năm 2013

Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)

Đề thi gồm: 3 trang.

Câu 1: (2,5 điểm)

cấu hình electron của X, Y hãy cho biết (có giải thích) mức oxi hóa bền nhất của X và Y trong hợp chất

sự phóng xạ của thoriđioxit, người ta biết chu kì bán hủy của 232Th là 1,39.1010 năm Hãy tính

số hạt α bị bức xạ trong 1 giây cho 1 gam thoriđioxit tinh khiết.

Câu 2: (2,5 điểm)

1 Dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion sau (có giải thích): SO2, SO3, SO42-, SCN- và cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm?

2 Cu ở trạng thái rắn kết tinh theo kiểu lập phương tâm diện

a Hãy vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của tinh thể Cu

c Tính khối lượng riêng d của Cu theo g/cm3 (cho MCu =63,54)

Câu 3: (2,5 điểm)

CO2(k) + H2(k)  CO(k) + H2O(l)

0

298

H

0

298

S

298

H

∆ , 0

298

S

∆ , 0

298

G

phản ứng trên có xảy ra theo chiều thuận hay không?

298

H

∆ , 0

298

S

trên có thể tự xảy ra theo chiều thuận

2 Tính nhiệt hình thành của ion clorua (Cl- (dd)) dựa trên các dữ liệu:

1

H

2

H

ĐỀ CHÍNH THỨC

Quá trình trong nước HCl (k) → H+ (aq) + Cl- (aq) 0

3

H

Câu 4: (2,5 điểm)

H2O2 (dd)  →xt H2O(l) +

2

1

O2(k)

6,18 cm3 O2 (đktc) Ở các thời điểm trung gian, thể tích khí O2 thu được như sau:

2

O

Xác định bậc của phản ứng và tính hằng số tốc độ phản ứng

ứng: N2O4 (k)  2NO2 (k) (1)

a Tính áp suất riêng phần của các chất ở trạng thái cân bằng

b Tính hằng số cân bằng Kp và Kc của phản ứng ở nhiệt độ trên

Câu 5: (2,5 điểm)

dung dịch A có pH = 1,5

1 Tính nồng độ mol/l của H3PO4 trong dung dịch H3PO4 trước khi trộn

gam Na2CO3 đã dùng ( cho rằng khí CO2 tạo thành thoát ra hết)

Cho biết H3PO4 có pK a1 = 2 , 15 ;pK a2 = 7 , 21 ;pK a3 = 12 , 32

2

Câu 6: (2,5 điểm)

với cường độ dòng điện I= 9,65A và điện cực trơ, hiệu suất dòng điện phân là 100% Ngắt dòng điện, để nguyên bình điện phân cho đến khi khối lượng dung dịch không thay đổi (dung dịch B)

a Tính thể tích khí thu được (ở đktc) và khối lượng kim loại thu được ở catot bình điện phân Cho biết khi điện phân ionclorua bị oxihoa thành khí clo, khi ion nitrat bị khử thành khí NO

b Tính tổng khối lượng các chất tan trong dung dịch B

2 Cho cân bằng sau: Cu(r) + Cu2+

(dd) + 2Cl

-(dd)  2CuCl(r) (1) Cho TCuCl = 1,0.10-7 ; 0

/

2 + Cu+

Cu

/ Cu

Cu

a Hỏi ở 250c phản ứng tự xảy ra theo chiều nào? Giải thích

độ các ion Cu2+, Cl- khi phản ứng (1) đạt trạng thái cân bằng ở 25oC

Câu 7: (2,5 điểm)

1 a Xác định các chất A, B, C, D, E, F, G và viết phương trình thực hiện chuyển hóa sau:

A + B → C

C + HCl → A + D + +

F + H2O → G

G + A → D +

Biết A là đơn chất được dùng để lưu hóa cao su; B và C là hai dạng muối tinh thể dùng

để rửa ảnh; E là đơn chất có trong không khí; G là hợp chất của A

b Viết phương trình phản ứng minh họa cho ứng dụng của C trong việc rửa ảnh

2 Hãy hoàn thành các phương trình phản ứng có thể được sử dụng để điều chế clo trong phòng thí nghiệm:

(1) + → KCl + + Cl2

(2) + → PbCl2 + + Cl2

(3) + → + + + Cl2

(4) + →t o + + + Cl2

(5) + + →t o + MnSO4 + + + Cl2

Câu 8: (2,5 điểm)

không đổi, thu được 12,885 gam chất rắn

1 Tính % khối lượng mỗi chất trong A

2 Tính m

Cho nguyên tử khối của các nguyên tố :

Th = 232; Fe = 56; S = 32; Ba = 137; O = 16; H = 1; Cu = 64; N = 14; Na = 13; Ag = 108

.Hết

(Giám thị coi thi không giải thích gì thêm)

Họ tên thí sinh: SBD:

Giám thị 1:

Giám thị 2:

SỞ GD&ĐT HÒA BÌNH

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

HOÀNG VĂN THỤ

ĐÁP ÁN THI HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG

VƯƠNG LẦN THỨ IX MÔN: HÓA HỌC LỚP: 10 Ngày thi: 02 tháng 08 năm 2013

10 602 , 1

10 652 , 41

19

19

là: Fe

Do 1u = 1,6605.10-27Kg = 1,6605.10-24g

10 6605 , 1

10 793 , 1

24

22

=

Y là: Ag

Fe có cấu hình: [Ar]3d64s2 do đó mức oxi hóa bền nhất của Fe là + 3 Vì

cấu hình Fe3+ là cấu hình bán bão hòa phân lớp d bền (d5)

Fe → Fe3+ + 3e

[Ar]3d64s2 [Ar]3d5

cấu hình Ag+ là cấu hình bão hòa phân lớp d bền (d10)

Ag → Ag+ + e

[Kr]4d105s1 [Ar]4d10

0,25

0,25 0,25 0,25

0,25

2 Phương trình phóng xạ của Th:

90Th232 → 88Ra228 + 2He4

Vì Thoriđioxit phân hủy phóng xạ theo phản ứng bậc 1 nên chu kì bán

hủy được tính theo biểu thức:

k

t1/2 =0,693 hay

2 / 1

693 , 0

t

k=

3600 24 365 10 39 , 1

693 ,

10

−

−

=

k

Trong 264g ThO2 tinh khiết chứa 6,022.1023 nguyên tử 232Th

264

10 022 ,

232Th

kN

dt

dN

Do vậy số hạt α bị bức xạ trong 1 giây bởi 1 gam thori đioxit tinh khiết

0,25 0,25 0,25

bằng số nguyên tử Th phân rã và sẽ là:

) ( 10 6 , 3 10 28 , 2 10 58 ,

=

−

dt

dN v

0,25

cấu trúc

Dạng lai hóa của NTTT

Dạng hình học của phân tử

O

S O

O

S O

O

O

0,25 0,25

0,25

0,25

2 a Tinh thể lập phương tâm mặt Có cấu trúc ô mạng cơ sở như sau:

a

a

a 2 = 4.r

b Trong mạng lập phương tâm mặt các nguyên tử mặt bên của

tinh thể tiếp xúc với nhau do đó ta có:

2

Khoảng cách ngắn nhất giữa hai tâm của hai nguyên tử Cu trong mạng

2r = 1,28.2= 2,56A0

c Số nguyên tử Cu trong mạng tinh thể lập phương tâm mặt

2

1 6 8

1

3 8 23

) 10 62 , 3 ( 10 02 , 6

54 , 63 4

4

cm g cm

g a

M V

0,5

0,25

0,25 0,25 0,25

a) Ta có: ∆H0298 pư = ∆H0298 (CO) + ∆H0298 (H2O)- ∆H0298 (CO2 )- ∆H0298 (H2 )

= - 110,5 – 241,8 – (-393,5) = 41,2 KJ

298 0

S

) ( 298

0 ) ( 298

0 ) ( 298

0 ) (

= 197,9 + 188,7 – 213,6 – 131 = 42 J

298 0

G

∆ pư = ∆H0298 pư - T∆S0298 pư

0,25 0,25 0,25

= 41200 – 298.42 = 28684 J

Vì ∆G0298 pư > 0 nên phản ứng không tự xảy ra theo chiều thuận ở 25oC

b) Để phản ứng tự xảy ra theo chiều thuận thì :

C C

t

K S

H T

S T H G

o o

T

95 , 707 273 95 , 980

95 , 980 42

41200 0

0 0

0 0

0

=

−

=

⇒

=

=

∆

∆

>

⇒

<

∆

−

∆

=

∆

0,25

0,5

2 Từ giả thiết:

2

1 ) ( 2

1

2

1

H -92,20 kJ/mol (1)

H (k) +aq→H+ (aq) +e

2

1

2

H 0,00 kJ/mol (2) HCl (k) + aq → H+ (aq) + Cl- (aq) ∆ 0 =

3

H -75,13 kJ/mol (3) Lấy (1) – (2) + (3) ta có:

) ( )

( 2

1

x

H

∆ kJ/mol

0

x

H

0,25 0,25 0,5

thời điểm khác nhau ứng với thể tích O2 thu được thì thể tích H2O2 phản

ứng là:

2

2O H

Giả sử phản ứng trên là phản ứng bậc 1 có:

k t a a x t V V o x

−

=

−

=

0

ln

1 ln

1

Với V0 =V H2O2 ban đầu = 15cm3, x = V H2O2 bị phân hủy ở các thời điểm

khác nhau

3 15

15 ln 2

1

−

=

73 , 5 15

15 ln 4

1

−

=

15 , 8 15

15 ln 6

1

−

=

66 , 9 15

15 ln 8

1

−

=

69 , 12 15

15 ln 14

1

−

=

0,25

0,25

0,5

Vậy phản ứng trên là phản ứng bậc 1 với

k = (k1+ k2+ k3+ k4+ k5)/ 5 = 0,125 (phút-1)

0,25

2

a) N2O4(k)  2NO2(k)

bđ 0,03 0 (mol)

pư

100

63 03 , 0

100

63 03 , 0 2

cb 0,0111 0,0378 (mol)

nsau = 0,0111+ 0,0378 = 0,0489 (mol)

) ( 55 , 2 5

, 0

318 082 , 0 ).

0378 , 0 011 , 0 (

atm V

RT n

Áp suất riêng phần của

) ( 9712 , 1 55 , 2 0489 , 0

0378 , 0

0489 , 0

0378 , 0

) ( 5788 , 0 55 , 2 0489 , 0

0111 , 0

0489 , 0

0111 , 0

2

4 2

atm P

P

atm P

P

sau NO

sau O

N

=

=

=

=

=

=

b)

2574 , 0 ) 318 082 , 0 (

713 , 6 )

( )

(

713 , 6 5788 , 0

) 9712 , 1 (

1

2 2

4 2 2

=

=

=

⇒

=

=

=

=

∆

∆

n

p c

n c

p

O N

NO p

RT

K K

RT K K P

P K

0,25 0,25 0,25 0,25

0,25

Các quá trình xảy ra trong dung dịch A:

H3PO4  H+ + H2PO−

4 K a1= 10-2,15 (1)

CH3COOH  CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76

(2)

H2PO−

4  H+ + HPO2 −

4 K a2= 10-7,21 (3) HPO2 −

4  H+ + PO3 −

4 K a3= 10-12,32 (4)

Vì K a1 >> Ka >> K a2>> K a3 nên pHA được tính theo (1):

H3PO4  H+ + H2PO−

4 K a1= 10-2,15

[ ] 0,5C-10-1,5 10-1,5 10-1,5

1

a

K = 10-2,15 = 1,5

2 5 , 1

10 5 , 0

) 10 (

−

−

−

C

0,25

0,25 0,25

2 CH3COOH  H+ + CH3COO- Ka = 10-4,76

0,01-x 10-1,5 x

Ka = 10-4,76

x

x

−

= −

1 , 0

.

10 1 , 5

% 055 , 0

% 100 01 , 0

10 49 ,

=

=

148 , 0 ] [

] [

] [

10

10 ] [ ] [

] [

] [

] [

10 10

10 ] [ ] [

] [

986 , 0 ] [

] [

] [

10

10 ] [ ] [

] [

3 3

3 0

, 4

76 , 4 3

3

4 2

2 4 21

, 3 0

, 4

21 , 7 4

2

2 4

4 2 4 3

4 2 4

15 , 2 4

3

4 2

2 1

= +

⇒

=

=

<<

⇒

=

=

=

= +

⇒

=

=

−

−

−

− +

−

−

−

−

−

− +

−

−

−

−

− +

−

COOH CH

COO CH

COO CH H

K COOH

CH

COO CH

PO H HPO

H

K PO

H

HPO

PO H PO H

PO H H

K PO

H

PO H

a a

a

Tương tự:

] [ ] [

1 10

10 ] [

] [

] [

] [ 1 10

10 ] [

] [

2 3

4

35 , 6 2

2 3

3

2 3 4

33 , 10 3

2 3

CO HCO

CO HCO

HCO CO

HCO CO

<<

⇒

<<

=

<<

⇒

<<

=

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

98,6% nấc 1 của H3PO4 bị trung hòa còn bản thân Na2CO3 phản ứng với

H+ của hai axit tạo thành CO2

2H3PO4 + CO2 −

4 + CO2 + H2O

3 → 2CH3COO- + CO2 + H2O Vậy n CO2 − = 0,5(14,8% n CH3COOH + 98,6% n H3PO4)

= 0,5.20.10-3 (14,8%.0,01 + 98,6% 0,173)

⇒ n CO2 − = 1,72.10-3 (mol)

⇒ m Na2CO3 = 1,72.10-3 106= 0,182 (gam)

0,5 0,25 0,25

0,25

Cu2+ : 0,5 mol ; NO3- : 1 mol ; Na+ : 0,5 mol ; Cl- : 0,5 mol

F

It

8 , 0 96500

8000 65 ,

=

Các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực:

Ở cực âm: Cu2+ + 2e → Cu

0,4 0,8 0,4 mol

Ở cực dương: 2Cl- → Cl2 + 2e

0,5 0,25 0,5 mol

2H2O → 4H+ + O2 + 4e

0,3 0,075 0,3 mol

Sau 8000s Cu2+ dư, Cl- hết và H2Ođiện phân ở anot

−

3

NO : 1 mol; Na+: 0,5 mol

Để yên dung dịch đến khối lượng không đổi Cu ở catot bị hòa tan theo

phương trình:

3Cu + 8H+ + 2 −

3

NO → 3Cu2+ + 2NO + 4H2O

0,25

0,25

bđ 0,4 0,3 1(mol)

pư 0,1125 0,3 0,075 0,1125 0,075 (mol)

sau pư 0,2875 0,0 0,925 0,1125 0,075(mol)

Vậy Cu bị tan đi 0,1125 mol, lượng khí NO thu được 0,075 mol

Vkhí = 0,4 22,4 = 8,96 lít

Khối lượng kim loại Cu = 64(0,4 – 0,1125) = 18,4 gam

b Dung dịch B chứa các ion với số mol là:

Cu2+ = 0,1+ 0,1125= 0,2125 mol; Na+ = 0,5mol; NO3- = 0,925mol

Khối lượng chất tan trong dung dịch B là:

m= 0,2125.64 + 0,5.23 + 0,925.62= 82,84 gam

0,25 0,25

0,5

2 a Ta có các quá trình:

52 , 0 15 , 0 059

, 0

0 / 0

/ 2

−

−

−

=

=

=

+

−

Cu E E

K

2 / Cu+ + Cl- → CuCl (rắn) K2 = (T-1)2 = 1014

Cu + Cu2+ + 2Cl- → 2CuCl (rắn) K = K1.K2 = 5,35.107

Hằng số cân bằng K của phản ứng rất lớn nên phản ứng gần như hoàn

toàn theo chiều thuận

b Xét cân bằng : Cu + Cu2+ + 2Cl-  2CuCl K = 5,35.107

Co 0,10 0,20

[ ] 0,10 – x 0,20 – 2x

3 2

7

) 1 , 0 ( 4

1 )

2 20 , 0 )(

10 , 0 (

1 10

35 , 5

x x

x

K

−

=

−

−

=

=

⇒ (0,1 – x) = [Cu2+] = 1,67.10-3M

[Cl-] = 2(0,10 – x) = 3,34.10-3M

0,5

0,25

0,25

Theo đề bài suy ra:

S + Na2SO3 → Na2S2O3

(A) (B) (C)

Na2S2O3 + 2HCl → S + SO2 + 2NaCl + H2O

(C) (A) (D)

SO2 + O2 ←V2O5 ,t o C→ 2SO3

(D) (E) (F)

SO3 + H2O → H2SO4

(F) (G)

S + 2H2SO4 đặc → 3SO2 + 2H2O

(A) (G) (D)

b Phương trình phản ứng dùng để định hình và hiệu hình của C trong rửa

ảnh

AgBr + 2Na2S2O3 → Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

0,5

Tan

2 (1) KClO3 (rắn) + 6HCl(đặc) → KCl + 3H2O + 3Cl2

(2) PbO2 + 4HCl(đặc) → PbCl2 + 2H2O + Cl2

(3) 2KMnO4 (rắn) + 16HCl(đặc) → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2

(4) K2Cr2O7(rắn) + 14HCl(đặc) →t o 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O + 3Cl2

(5) 2NaCl + MnO2 + 3H2SO4  →t o 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O + Cl2

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

A là số mol của khí trong bình trước khi nung

Khi nung : 4FeS + 7O2  →t o 2Fe2O3 + 4SO2 ↑

x 1,75x 0,5x x

4FeS2 + 11O2 →t o 2Fe2O3 + 8SO2 ↑

y 2,75y 0,5y 2y

2

Số mol các khí sau nung :

) ( 75 , 2 75 , 1 2 , 0 );

)(

2 ( );

( 8 , 0

2 2

100

77 , 84 ) ( 75 , 0

8 , 0

%

y x a

a

+

−

y x

a y

x a

y x

100

6 , 10 ) ( 75 , 0

2

+

−

+

Từ (1) và (2) ⇒ 13,33(x + y) = 10,184x + 19,618y ⇒ y x = 12

% 54 , 40

% 46 , 59

% 100

%

% 46 , 59

% 100 120 88 2

88 2

%

⇒

= +

=

⇒

FeS

FeS

m m

0,25

0,25 0,25 0,25

0,25 0,25

2 Chất rắn B là Fe2O3 có số mol 0,5(x + y)

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

0,5(x+y) 0,5(x+y)

Fe2(SO4)3 + 3Ba(OH)2 → 2Fe(OH)3 ↓ + 3BaSO4 ↓

0,5(x+y) x+y 1,5(x+y)

Nung ↓BaSO4 →t o không đổi

1,5(x+y)

2Fe2(OH)3 →t o Fe2O3 + 3H2O

x+y 0,5(x+y)

Nên: 233.1,5(x+y) + 160.0,5(x+y) = 12,885

⇒x + y = 0,03 và x = 2y

x = 0,02 ; y = 0,01

m = 88.0,02 + 120.0,01 = 2,96 (gam)

0,5 0,25 0,25