Đề thi + Đáp án olympic hóa học 10 trường THPT Chuyên Lê Quý ĐônTài liệu dạng doc có thể dễ dàng sửa đổi nếu muốn.Có kèm đáp án để có thể tự rèn luyện bài tập.TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔ – KHÁNH HÓACâu 1: (4 điểm)1.Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử nguyên tố X, Y, và Z có electron cuối cùng ddawsccj trưng bằng bốn số lượng tử:X: n = 2; Y: n = 2; Z: n = 3; a.Xác định nguyên tố X, Y, Z. Qui ước: số lượng tử từ nhận giá trị từ thấp đến cao.b.Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm cà dạng hình học của các phân tử, ion sau: c.Hãy giải thích các dữ kiện thực nghiệm sau:• có thể đime hóa thành , trong khi không có khả năng này•Các liên kết giữa nguyên tử Z và Y trong ion có độ dài lớn hơn độ dài liên kết Z = Y và nhỏ hơn độ dài liên kết Z – Y trong phân tử axit tương ứng.
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔ – KHÁNH HÓA Câu 1: (4 điểm) Ở trạng thái bản, nguyên tử nguyên tố X, Y, Z có electron cuối ddawsccj trưng bốn số lượng tử: X: n = 2; l = 1; ml = 1; ms = +1 / Y: n = 2; l = 1; ml = −1; ms = −1 / Z: n = 3; l = 1; ml = −1; ms = −1 / a Xác định nguyên tố X, Y, Z Qui ước: số lượng tử từ nhận giá trị từ thấp đến cao b Xác định trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm cà dạng hình học phân tử, 2− ion sau: XY2 ; ZY2 ; ZY4 c Hãy giải thích kiện thực nghiệm sau: • XY2 đime hóa thành X Y4 , ZY2 khả • Các liên kết nguyên tử Z Y ion ZY42− có độ dài lớn độ dài liên kết Z = Y nhỏ độ dài liên kết Z – Y phân tử axit tương ứng 32 − P phân rã β với chu kì bán hủy 14,28 ngày, điều chế phản ứng nơtron với hạt nhân 32 S a Viết phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế xạ 32 32 P biểu diễn phân rã phóng P b Có hai mẫu phóng xạ 32 P kí hiệu mẫu I mẫu II Mẫu I có hoạt động phóng xạ 20 mCi lưu giữ bình đặt buồng làm mát có nhiệt độ 10 0C Mẫu II có hoạt động phóng xạ µ Ci bắt đầu lưu giữ thời điểm với mẫu I nhiệt độ 20 0C Khi hoạt độ phóng xạ mẫu II 5.10−1 µ Ci lượng lưu huỳnh xuất bình chứa mẫu I gam? Trước lưu giữ, bình lưu huỳnh Cho Ci = 3,7.1010 Bq (1Bq = phân rã/giây); 23 −1 Số Avogađro N A = 6,02.10 mol ; hoạt động phóng xạ A = λ N ( λ số tốc dộ phân rã, N số hạt nhân phóng xạ thời điểm t) Câu 2: (4,0 điểm) Một nguyên tố kim loại M có bán kính nguyên tử R = 143 pm đơn chất kết tinh theo cấu trúc lập phương tâm diện, có khối riêng D = 2,7 g/cm3 Xác định kim loại M Có thể viết cấu hình electron Ni 2+ là: 2 6 Cách 1: Ni 2+ 1s s p 3s p 3d 2 6 Cách 2: Ni 2+ 1s s p 3s p 3d s Áp dụng phương pháp gần Slater (Xlâytơ) tính lượng electron Ni 2+ với cách viết (theo đơn vị eV) Cách viết phù hợp với thực tế? Tại sao? Câu 3: (4,0 điểm) Nghiêu cứu động học phản ứng dẫn đến thông tin quan trọng chi tiết phản ứng hóa học Sau xem xét hình thành NO phản ứng với oxy Sự hình thành NO xảy theo phản ứng sau: → NO( k ) + Cl2( k ) NOCl(k) ¬ Hằng số tố độ phản ứng cho bảng: (Hằng số khí R = 8,314 J mol−1 K −1 T(K) 300 400 ( −1 −1 K L.mol s ) 2,6.10-8 4,9.10-4 a) Áp dụng phương trình Arrhenius tính lượng hoạt hóa phản ứng b) Phản ứng NO O2 xảy theo phương trình: → NO2( k ) NO(k) + O2( k ) ¬ Đối với phản ứng người ta đề nghị chế sau: k NO(k) + O2( k ) ‡ˆ ˆˆk 1ˆ† ˆˆ NO3( k ) −1 NO3(k) + NO(k) → NO2( k ) k2 Dựa vào chế viết biểu thức tốc độ phản ứng: Trong công nghiệp NH3 tổng hợp theo phản ứng sau: N 2(k) + 3H € NH 3(k) ∆Η < a Dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân Lơ Satơliê, cho biết điều kiện thực phản ứng công nghiệp để tăng hiệu suất tổng hợp NH3 Giải thích b Dùng hỗn hợp ban đầu theo tỉ lệ số mol N2 : H2 = : để thực phản ứng: * Đặt a = PNH , PNH áp suất riêng phần NH3 P áp P suất hỗn hợp trạng thái cân Thiết lập công thức tính liên hệ a, P KP * Tính a 5000C P = 300 atm, biết nhiệt độ KP = 1,5.10-5 Từ tính hiệu suất chuyển hóa N2 (hoặc H2) thành NH3 cân Câu 4: (4,0 điểm) o Tính ECrO42 − / CrO2− Thiết lập hồ sơ đồ pin viết phương trình phản ứng 2− − − xảy pin ghép cặp CrO4 / CrO2 NO3 / NO điều kiện tiêu chuẩn Cho biết: Cr (OH )3 ↓ € Cr (OH )3 ↓ € Cr 3+ + 3OH − K S = 10 −29,8 − H + + CrO2 + H2O K = 10−14 o ECrO = −0,13V ; 2− / Cr ( OH ) ,OH − o ENO = 0,96V ;2,303 − ,H + / N O RT = 0,0592 250C; KW = 10-14 F 4.2 Hãy tính pH dung dịch A gồm KCN 0,120M; NH3 0,150M + KOH 0,005M Cho biết pKa HCN 9,35; NH 9,24 Câu 5: (4 điểm) Chất A để bóng tối mùi, để ánh sáng có mùi nhẹ, chiếu sáng mạnh A chuyển thành chất rắn B khí C có màu vàng Chất B hòa tan dd đậm đặc D tạo ddE khí G Bằng tác dụng khí H (có mùi xốc, có tính axit) ddE chuyển thành ddD Khí H tạo cho khí C tác dụng với Hidro Khí C tác dụng ddE lại tạo chất A Trộn khí C với khí G nước tạo dd có chất D H Hãy xác định CTHH chất A → H pthh phản ứng xảy Hình vẽ sau mô tả cách lắp dụng cụ điều chế oxi phòng thí nghiệm a Tìm điểm lắp dụng cụ sai hình vẽ Giải thích nêu cách lắp dụng cụ b Phương pháp thu khí dựa vào tính chất oxi? c Khi kết thúc thí nghiệm, phải tháo ống dẫn khí trước tắt đèn cồn? d Nếu khí Oxi có lẫn nước, dùng chất sau để làm khô khí Oxi? A Al2O3 B.H2SO4 đặc C Dd Ca(OH)2 D.dd HCl e Nếu chất KMnO4 KClO3 có khối lượng chọn chất điều chế oxi nhiều Hãy giải thích cách tính toán sở PTHH (Mn = 55; K= 39; Cl= 35,5; O = 16) TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN – KHÁNH HÒA Câu 1: (4,0 điểm) 1.a X: có phân lớp 2p3(N) Y: có phân lớp 2p4(O) Z: có phân lớp 3p4(S) b XY2: NO2: nguyên tử N lai hóa sp2, phân tử có dạng chữ V (dạng góc) ZY2: SO2: nguyên tử S lai hóa sp2, phân tử có dạng chữ V (dạng góc) ZY42− : SO42− : nguyên tử S lai hóa sp2, ion có dạng tứ diện c NO2 đime hóa thành N2O4 nguyên tử N electron độc thân O O O O O O O + O Trong đó, với SO2, nguyên tử S cặp electron nên khả đime hóa 2− Trong ion SO , electron π giải tỏa liên kết làm cho liên kết trở thành trung 2− gian liên kết đôi S=O liên kết đơn S-O Do đó, độ dài liên kết SO4 lớn liên kết S=O nhỏ liên kết S-O H2SO4 2- O S O O O a Phương trình phản ứng hạt nhân điều chế 32P: 32 32 16 S + n → 15 P + p Và phân rã phóng xạ 32 32 P : 32 15 P → 16 S + β t/t A ×10−1 µCi 1/2 = = = ÷ → t / t1/2 = → t = × t1/2 A0 2µCi 2 Vậy thời gian lưu giữ chu kỳ bán hủy Tốc độ phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào nồng đầu nhiệt độ, nên sau thời gian lượng 32P mẫu I lại ¼ so với lúc đâu → độ giảm hoạt độ phóng xạ mẫu I là: 20µCi = 15µCi = 15 ×10 −3 × 3, ×1010 Bq = 15 × 3, ×10 Bq • Số hạt nhân biến đổi phóng xạ là: b A A × t1/2 × 3, ×107 × 14, 28 × 24 × 3600 = = = 9,9 ×1014 nguyên tử λ ln 0, 693 32 Khối lượng P phân rã là: N= 32 × 9,9 × 1014 = 5,3 ×10−8 (g) = 5,3 ×10−2 (µg) 6, 02 ×1023 Khi bỏ qua hụt khối phân rã phóng xạ, khối lượng 32S tạo thành khối lượng 32P phân rã: m (32S) = 5,3.10-2µg Câu 2: (4 điểm) Trong số mạng sở lập phương tâm diện, số nguyên tử bằng: 1 1 Z = × ÷+ × ÷ = 8 2 Gọi a độ dài cạnh ô mạng sở Khoảng cách ngắn nguyên tử đường chéo mặt nên: m32p = a × 143 ⇒a= = 404pm M Từ m × Z NA × Z d= = V a3 d × a × N A (2, g/ cm3 ) × (404.10 −10 cm)3 × (6, 02.10 23 mol−1 ) ⇒M= = Z ⇒ M = 26, 79g / mol Vậy M Al Với cách viết [Ar]3d8: ε1s = −13, × (28 − 0,3) /12 = − 10435,1 eV R= ε1s = −13, × (28 − 0,85 × − 0,35 × 7) / 2 = −1934, − ε3s,3p = −13, × (28 − 1× − 0,85 × − 0,35 × 7) / 32 = −424, − ε3d = −13, × (28 − 1×18 − 0,35 × −0,35 × 7) / 32 = −86,1 − E1 = 2ε1s + 8ε 2s,2p + 8ε3s,3p + 8ε3d = −40423, eV Với cách viết [Ar]3d64s2: ε1s , ε2s,2p ε3s,3d có kết Ngoài ra: ε3d = −13, × (28 − 1×18 − 0,35 × 5) / 32 ε 4s = −13, × (28 − 1×10 − 0,85 ×14 − 0,35) / 3, = −32,8 Do E2 = -40417,2 eV E1 thấp (âm) E2, cách viết ứng với trạng thái bền Kết thu phù hợp với thực tế trạng thái ion Ni2+ có cấu hình eletron [Ar]3d8 Câu 3: (4,0 điểm) 1.a Phương trình Arrhenius có dạng: lgk = lgA – Ea/2,3RT Ta có: lgk1 = lgA - Ea/2,3RT1 (1) lgk2 = lgA - Ea/2,3RT2 (2) Trừ (1) cho (2) ta được: lgk1 − lgk = − 1 k1 Ea 1 − ÷⇒ E a = −2,3R − ÷lg 2,3R T1 T2 T1 T2 k Thay số vào ta tính Ea = 98,225kJ.mol-1 b Giai đoạn chậm định tốc độ, giai đoạn thứ hai: d [ NO2 ] = k2 [ NO3 ] [ NO ] dt [ NO3 ] ⇒ NO = K NO O k K= = [ 3] [ ] [ 2] k−1 [ NO ] [ O2 ] Thay biểu thức [ NO3 ] vào biểu thức tốc độ phản ứng ta thu được: v = k2.K[NO]2[O2] 2.a Phản ứng tổng hợp NH3 công nghiệp: N 2(k) + 3H 2(k ) € 2NH 3(k) ÄH < (1) Các điều kiện cần thiết phản ứng (1) là: t ; 500 C; P ; 300 atm; có bột Fe làm xúc tác, tỉ lệ mol N2:H2 = 1:3 - P cao phù hợp với nguyên lí Lơ Satơliê làm cân chuyển dịch theo chiều thuận, chiều thuận chiều làm giảm số mol khí - Nhiệt độ cao cân chuyển dịch theo chiều nghịch (chiều làm giảm hiệu suất) ÄH < 0, theo nguyên lý Lơ Satơliê không thuận lợi cho việc tổng hợp NH3, tốc độ phản ứng chậm (hoặc không phản ứng) nhiệt độ thấp, nên cần tăng nhiệt độ dùng chất xúc tác Tỉ lệ mol N2:H2 = 1:3 để chuyển N2 H2 thành NH3 lớn b Theo cho ta có: * PNH3 = a.P; PH2 = 3PN2 ; mà PH + PN2 + PNH3 = P 0 P(1 − a) 3.P(1 − a) ; PH2 = 4 Theo (1) kết ta có công thức liên hệ a, P Kp là: → 4PN2 + aP = P → PN2 = KP = PNH PN PH32 ( aP ) P ( − a ) 3P ( − a ) = Hay a P ( 1− a) = 0,325 K P = 256a 27 P (1 − a) 43 (1) *Theo đbài cho kết ta có: +Nếu P = 300 atm a = 0,226 + Nếu P = 600 atm a = 0,334 Xét cân sau, gọi số mol N2, H2 tương ứng mol , mol (vì cân lượng chất theo tỉ lượng): N 2(k) + 3H 2(k ) € 2NH 3(k ) ÄH < (2) Câu bằng: 1-α 3(1-α) 2α Từ (2), ta có: Tổng số mol khí lúc cân n = (4-2 α)mol Theo biểu thức Pi = xi.P (áp suất riêng phần phần mol chất nhân với áp suất hệ 2α α 2a P= P = aP → α = − 2α −α 1+ a Nếu a = 0,226 → α % = 36,87% Nếu a = 0,334 → α % = 50,07% Vậy qua kết tính cho thấy P tăng α tăng, điều phù hợp với nguyên lí Lơ Satơliê Nhưng áp suất mà cao không đảm bảo sản xuất an toàn Mặt khác trình sản xuất NH3 ngưng tụ tách khỏi môi trường phản ứng Câu 4: (4,0 điểm) PNH = 2− − 2.1 CrO + 4H O + e € Cr(OH)3 ↓ + OH Cr(OH)3 ↓ € K1 = 10 H + + CrO 2− + H 2O 3.( −0,13) 0,0592 K = 10−14 H + + OH − € H O K −w1 = 1014 CrO 24− + H O + e € CrO 2− + OH − K = 10 0,0592 3.Ex −1 2− − +Ta có: K = K1.K K w ⇒ E CrO / CrO = −0,13V o − 2− − − + Do E x = −0,13 V < E NO3 / NO = 0,96 V ⇒ cặp CrO / CrO anot cặp NO3 / NO catot + Sơ đồ pin: (−)Pt | CrO 24− 1M;CrO −2 1M;OH −1M | NO 3− 1M; H + 1M | NO, p NO = 1atm ( + ) + Phản ứng xảy pin: NO3− + 4H + + 3e € Tại catot: NO ↑ + 2H 2O CrO −2 + 4OH − € CrO 42− + 2H 2O + 3e Tại anot: 4× HOH € H + + OH − NO3− + CrO −2 € CrO 24− + NO ↑ → HCN + OH − CN − + H O ¬ → NH 4+ + OH − NH + H O ¬ → H + + OH − H 2O ¬ K b1 = 10−4,65 (1) K b2 = 10−4,76 (2) K W = 10−14 (3) So sánh (1) → (3), tính pH theo ĐKP áp dụng cho (1) (2): OH − = C KOH + [ HCN ] + NH +4 Đặt OH − = x → x = 5.10−3 + K b1 CN − x + K b2 [ NH ] x → x − 5.10 x − (K b1 CN + K b2 [ NH ] ) = −3 − − Chấp nhận [CN ]=CCN − = 0,12M; [NH ]=C NH3− = 0,15M → Ta có: x − 5.10−3 x − 5, 29.10−6 = → x = [OH − ]=5,9.10−3 M=10−2,23M → H + = 10−11,77 M 10−9,35 Kiểm tra: CN − = 0,12 −9,35 ≈ 0,12M; 10 + 10−11,77 10−9,24 [ NH3 ] = 0,15 −9,24 −11,77 ≈ 0,15M; 10 + 10 Vậy cách giải gần chấp nhận → pH = 11,77 Câu 5: (4,0 điểm) A phải chất dễ bị ánh sáng phân tích tạo khí có mùi, có màu vàng (halogen) → A AgCl; (B Ag; C Cl2) - D HNO3 đặc → G NO2 ↑ → E AgNO3 Hoặc H2SO4 đặc → G SO2 ↑ → E Ag2SO4 (loại không tan dd đậm đặc) - Khí H HCl as 2AgCl → 2Ag + Cl Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3 Cl2 + 2H20+2NO2 → 2HNO3 + 2HCl Cl2 + AgNO3 + H2O → AgCl↓ + HNO3 +HclO 2.a Điểm sai cách lắp dụng cụ điều chế oxi ống nghiệp đựng KMnO4 hướng lên Ống nghiệm chứa KMnO4 kẹp giá phải chúc miệng xuống để trách tượng đun KMnO4 ẩm, nước bay lên đọng lại thành ống nghiệm chảy xuống đáy làm vỡ ống b Phương pháp thu khí dựa vào tính chất oxi tan nước c Khi kết thúc thí nghiệm, phải tháo ống dẫn khí trước tắt đèn cồn để tránh tượng nước chảy ngược từ chậu sang ống nghiệm nóng làm vỡ ống nghiệm d B(H2SO4 đặc háo nước không tác dụng với oxi) e Nếu dùng khối lượng KMnO4 KClO3 KClO3 điều chế oxi nhiều ... c NO2 đime hóa thành N2O4 nguyên tử N electron độc thân O O O O O O O + O Trong đó, với SO2, nguyên tử S cặp electron nên khả đime hóa 2− Trong ion SO , electron π giải tỏa liên kết làm cho liên... liên kết trở thành trung 2− gian liên kết đôi S=O liên kết đơn S-O Do đó, độ dài liên kết SO4 lớn liên kết S=O nhỏ liên kết S-O H2SO4 2- O S O O O a Phương trình phản ứng hạt nhân điều chế 32P: 32... theo tỉ lượng): N 2(k) + 3H 2(k ) € 2NH 3(k ) ÄH < (2) Câu bằng: 1- 3( 1- ) 2α Từ (2), ta có: Tổng số mol khí lúc cân n = ( 4-2 α)mol Theo biểu thức Pi = xi.P (áp suất riêng phần phần mol chất