Đề thi HSG môn hóa bảng a chính thức tỉnh gia lai 2015 2016

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIA LAI ĐỀ CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH LỚP 12 THPT, NĂM HỌC 2015-2016 Mơn: HĨA HỌC – Bảng A Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 13/11/2015 (Đề thi có 02 trang, gồm 08 câu) Ghi chú: Học sinh phép sử dụng bảng tuần hồn ngun tố hóa học máy tính cầm tay Câu (2,50 điểm) Hãy tính lượng nguyên tử Li (Z = 3) ion Li + Từ kết thu tính lượng ion hóa thứ I1 (kJ/mol) nguyên tử Li Cho: eV = 1,602.10-19J Dựa mô hình về đẩy các cặp electron hóa trị (mơ hình VSEPR), giải thích dạng hình học NH3, ClF3, XeF4, XeOF4 Áp dụng mơ hình “hộp chiều” tính lượng (kJ/mol) electron không định cư phân tử hexatrien Biết độ dài liên kết trung bình C – C mạch 1,4Å Câu (2,50 điểm) 1.a Tính sinh nhiệt chuẩn khí CO từ các kiện thực nghiệm sau: C(than chì) + O2(k) → CO2(k) ∆H 298 = - 94,05 kcal 2CO(k) + O2(k) → 2CO2(k) ∆H 298 = -135,28 kcal b Kết có phù hợp với cơng thức cấu tạo CO C=O không? Vì sao? Cho: - Nhiệt thăng hoa than chì 170 kcal.mol-1 - Năng lượng liên kết E(O =O ) oxi 118 kcal.mol-1 - Năng lượng liên kết E(C =O ) CO 168 kcal.mol-1 Khi nung nóng đến nhiệt độ cao PCl5 bị phân li theo phương trình: PCl5(k) ƒ PCl3(k) + Cl2(k) a Cho m gam PCl5 vào bình kín dung tích khơng đổi V lít, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy phản ứng phân li PCl5 Sau đạt tới cân áp suất khí bình p Hãy thiết lập biểu thức Kp theo độ phân li α áp suất p Thiết lập biểu thức Kc theo α, m, V b Cho 41,7 gam PCl5 vào bình kín dung tích khơng đổi V = lít, nhiệt độ T1 (K) Sau đạt tới cân đo áp suất 2,0 atm Hỗn hợp khí bình có tỉ khối so với hiđro 83,4 Tính α, Kp KC Câu (3,00 điểm) 2− Cho pin có cấu tạo sau: Zn ZnSO4 Hg SO4( r ) , SO4 Hg (l ) Tại 25oC sức điện động pin điều kiện tiêu chuẩn Eo = 1,42V a Viết phản ứng xảy pin quá trình pin hoạt động 0 b Tính tích số tan Hg2SO4 Cho: EZn2+ / Zn = -0,76V; EHg22+ / Hg = 0,792V Dung dịch A CaCl2 0,016M, dung dịch B Na2CO3 0,016M a Tính pH dung dịch B b Chuẩn độ 10 mL dung dịch B HCl 0,01M đến đổi màu metyl da cam (pH = 4,00) Tính pH tương đương thời điểm c Trộn 10 mL dung dịch A với 10 mL dung dịch B, điều chỉnh pH đến 10 thì có kết tủa Ca(OH) CaCO3 tách khơng? Nếu có CaCO3 thì tính độ tan CaCO3 dung dịch thu Cho: pKa1(H2O + CO2) = 6,35; pKa2(H2O + CO2) = 10,33 KS(Ca(OH)2) = 6,46.10-6; KS(CaCO3) = 3,31.10-9 Câu (2,50 điểm) Các kết nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, phản ứng phân hủy N2O5 thành NO2 O2 phản ứng bậc Chứng minh chế phản ứng sau phù hợp với kiện thực nghiệm nói k1  → NO2 + NO3 N2O5 ¬  k−1 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word k2 NO2 + NO3  → NO2 + NO + O2 k3 NO3 + NO  → 2NO2 Cho dòng điện chiều có cường độ dòng điện 0,2A qua 100 mL dung dịch điện phân gồm CuSO4 0,005M; ZnCl2 0,01M H2SO4 1M 25oC với catot điện cực platin, anot Ag a Viết các quá trình xảy điện cực phản ứng điện phân b Có khả tách hồn tồn ion thứ không? Biết nồng độ từ 10-6M trở xuống thì coi ion tách hồn tồn c Tính lượng sản phẩm tách anot sau thời gian phút Chấp nhận khơng tính quá thế, không −2 o o xét quá trình điện phân nước Cho: ECu 2+ / Cu = 0,337V ; EZn2+ / Zn = −0,76V ; PH = 1atm; K a ( HSO4− ) = 10 Câu (2,00 điểm) 1.a Cho các hợp chất đây: - meso – 2,3 – đibrombutan - threo – – (-N, N – đimetylamino) – 1, – điphenyletanol Sử dụng công thức Newman để vẽ cấu dạng xen kẽ, có cấu dạng bền giải thích b Hãy cho biết cấu trúc (1S), (3R) – xiclohexanđiol cho biết cấu dạng bền hợp chất Axit maleic axit fumaric có các pKa (1) pKa (2) sau: 1,85; 3,02; 4,32; 6,07 (không theo thứ tự) Xếp các giá trị pKa ứng với các nấc phân li tương ứng hai axit So sánh giải thích các cặp giá trị pKa tương ứng hai axit Câu (2,50 điểm) Hãy xác định cấu trúc các chất sơ đồ phản ứng sau: O 2, V 2O o 450 - 500 C A N H B B r2 N aN O C H 2S O N aO H D bazô t° E O F G H + t° H Từ H tổng hợp thuốc trừ sâu Sevin (K) theo sơ đồ sau: H C lC O C l C H 3N H I K Hãy viết công thức các chất I, K Câu (3,00 điểm) Viết chế tạo thành sản phẩm điol sau xử lí với axit H2SO4 OH C OH Ph Ph Viết chế giải thích tạo thành sản phẩm phản ứng sau O H H + 2CH2(COOEt)2 E tO N a H + C15H24O8 Viết chế giải thích tạo thành 3-metyl-4-nitrobenzoat natri O COONa O O H Me - Me NO NO Câu (2,00 điểm) Từ axit sucxinic các chất vô cần thiết, viết sơ đồ tổng hợp pirol Từ xiclopentanon các hợp chất 1C làm để để tổng hợp 2,2 – đimetylxiclohexanon http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ CHÍNH THỨC Mơn: Hóa học Hướng dẫn chấm Câu 1: (2,5 đ) Điểm - Đối với Li: 13, 6(3 − 0,3) 2 = - 198,288 eV 12 13, 6(3 − 0,85.2) E2 s = − = −5, 746 eV 22 ELi = - 198,288 – 5,746 = - 204,034 eV E1s = − 0,5 đ - Đối với ion Li+: ELi+ = E1s = - 198,288 eV 0,25đ - Năng lượng ion hóa thứ nhất: I1 = ELi+ - ELi = - 198,288 + 204,034 = 5,746 eV 0,25đ = 5,746.1,602.10-19.6,023.1023 = 554,4 kJ/mol - Cấu tạo NH3 cho thấy quanh nguyên tử N trung tâm có vùng khơng gian khu trú electron, có cặp electron tự (AB3E) nên phân tử NH3 có dạng tháp đáy tam giác với góc liên kết nhỏ 109o 28 ' (cặp electron tự đòi hỏi khoảng khơng gian khu trú lớn hơn) 0,25 đ Cấu trúc tháp đáy tam giác tâm nguyên tử N - Phân tử ClF3 cỏ khoảng không gian khu trú electron, có cặp electron tự (AB3E2) nên phân tử có dạng chữ T (Các electron tự chiếm vị trí xích đạo) - Phân tử XeF4 có vùng khơng gian khu trú electron, có hai cặp electron tự (AB4E2) nên có dạng vng phẳng (trong cấu trúc các cặp electron tự phân bố xa nhất) 0,25 đ - Phân tử XeOF4 có vùng khơng gian khu trú electron, có cặp 0,25 đ electron tự (AX5E) nên có dạng tháp đáy vng F O F F F Xe Xe F O F F F Năng lượng hạt “hộp chiều” tính theo cơng thức: h2 En = n 8mL2 Với L = (6 + 1).1,4 = 9,8Å http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,25 đ 0,25 đ 6, 625.10−34 ) ( h2 = 6,28.10-20 (J) k= = −31 −10 8mL 8.9,1.10 (9,8.10 ) Năng lượng điện tử: E = (2.1 + 2.4 + 2.9).k = 28.6,28.10-20 = 1,758.10-18 (J) = 1,758.10-18.6,023.1023 = 1058,84 kJ/mol 1.a C(than chì) + O2(k) → CO2(k) ∆H 298 = - 94,05 kcal 2CO(k) + O2(k) → 2CO2(k) ∆H 298 = - 135,28 kcal C(than chì) + O2(k) → CO(k) ∆H ( s ,298) (CO ) = -26,41 kcal/mol b Nếu chấp nhận công thức C = O thì: O2(k) → 2O(k); ∆H 298 = 118 kcal.mol-1 C(than chì) → C(k); ∆H 298 = 170 kcal.mol-1 CO(k) → C(k) + O(k); ∆H 298 = 168 kcal.mol-1 Câu 2: (2,5 đ) C(than chì) + O2(k) → CO(k); ∆H ( s ,298) (CO) = ? 118 − 168) = 61 kcal.mol-1 Sự không phù hợp qua lớn với thực tế chứng tỏ công thức cấu tạo C = O sai 2.a Thiết lập biểu thức cho Kp, Kc PCl5(k ƒ PCl3(k) + Cl2(k) Ban đầu a mol Cân a −x x x (mol) Tổng số mol khí lúc cân bằng: a + x = n m x α= với a = mol 208,5 a ∗ Tính Kp: Áp suất riêng phần lúc cân khí: a−x x PPCl5 = p PP Cl3 = PCl2 = P a+x a+ x x ( p) pCl2 pPCl x2 (a + x) a + x) Kp = = = p2 a−x pPCl5 (a − x) p ( ) p (a + x) a+x x2 2 x p x α2 a Kp = = p; Kp = p = ×p a x2 ( a + x) ( a − x) a − x 1−α − a2 a2 ∗ Tính Kc: a (1 − α) aα [PCl5] = ; [PCl3] = [Cl2] = V V [PCl ][Cl ] (aα) V aα mα × = = Kc = = [ PCl ] a (1 − α) V(1 − α) 208,5V (1 − α) V2 Hoặc: Kp = Kc (RT)∆ν với ∆νkhí = pV pV = Kp = Kc (RT) pV = nRT = (a + x) RT → RT = a + x a(1 + α ) 0,25 đ 0,25 đ 0,5 đ ∆H (0s ,298) (CO ) = (170 + http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,5 đ 0,5 đ pV pV α2 → × p = KC a+x a+x 1− α pV α a α (1 + α) KC Thay x = aα → = → × p K = × C a (1 + α ) V 1− α2 1− α2 a α (1 + α ) aα mα KC = = = V (1 + α )(1 − α ) V (1 − α ) 208,5V (1 − α ) 41, = 0, mol b nPCl5ban dau = a = 208,5 M hỗn hợp cân bằng: 83,4 × 2,0 = 166,8 g/mol Tổng số mol khí lúc cân bằng: n1 = a (1 + α1) = 41,7:166,8 = 0,250 mol n1 = a (1 + α) = 0,200 (1 + α) = 0,25 → α = 0,250 Kp = K C ( 0, 25) × = 0,133 α ×p= 1−α − (0, 25) mα 41, 7.0,1332 = = 4, 08.10 −3 * Tim KC nhiệt độ T1: K C = 208,5V (1 − α ) 208,5.1(1 − 0,133) 1.a - Catot (+): Hg2SO4 + 2e ƒ 2Hg + SO42- Anot (-): Zn ƒ Zn2+ + 2e - Phản ứng pin: Hg2SO4 + Zn ƒ 2Hg + SO42- + Zn2+ b Ta có: 0 E pin = EHg SO /2 Hg ,SO - EZn2+ / Zn = 1,42 = 1,42 – 0,76 = 0,66V → E0 ∗ Tìm Kp nhiệt độ T1: Kp = Câu 3: (3 đ) 2 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 2− 4 Hg SO4 / Hg , SO42− 0,25 đ Mặt khác: Hg 22+ + SO42- THg2 SO4 Hg2SO4 ƒ 2+ Hg + 2e ƒ Hg2SO4 + 2e ƒ → E0 Hg 2SO4 /2 Hg ,SO42− 10 0,059 → Tt ( Hg2 SO4 ) = = THg SO 2( E 2Hg E0 K = 10 2Hg + SO42- Hg 22+ / Hg 0,059 K ' = 10 EHg 2SO4 / Hg 0,059 E0 Hg22+ / Hg 10 0,059 − E0 ) Hg SO4 /2 Hg , SO42− Hg 22+ / Hg = 10-4,5 0,059 10 2.a Các quá trình xảy ra: CO32- + H2O ƒ HCO3- + OH- Kb1 = 10-3,67 (1) HCO3- + H2O ƒ H2CO3 Kb2 = 10-7,63 (2) H2O ƒ H+ + OH- Kw = 10-14 (3) Vì Kb1 >> Kb2 >> Kw nên pH dung dịch B đươc tính theo (1) CO32- + H2O ƒ HCO3- + OH- Kb1 = 10-3,67 C: 0,016 [ ]: 0,016 – x x x x K b1 = = 10-3,67 0, 016 − x → x = [OH-] = 1,85.10-3M → pH = 14 + lg[OH-] = 11,24 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ b Tính pHTĐ  HCO3−   H +  = = 106,33 >> 2− K a2 CO3  → [HCO3-] >> [CO32-] nên chuẩn độ hết CO32[ H 2CO3 ] =  H +  = 102,35 >> K a1  HCO3−  2→ [H2CO3] >> [HCO3 ] >> [CO3 ] nên sản phẩm metyl da cam chuyển màu trung hòa hết nấc bazơ 0,25 đ CO32+ 2H+ → H2CO3 -4 -4 → 1,6.10 mol 3,2.10 mol 1,6.10 mol −4 3, 2.10 VHCl = = 3,2.10-2 lít 0, 01 1, 6.10−4 CM ( H 2CO3 ) = = 3,8.10-3M −3 42.10 −6,35 0,25 đ H2CO3 ƒ H+ + HCO3- K a1 = 10 [ ]: 3,8.10-3 – h h h h = 10−6,35 −3 3,8.10 − h → h = [H+] = 4,1.10-5M → pHTĐ = 4,39 0,25 đ 0 −3 c CCa 2+ = CCO32− = 8.10 M , pH = 10 - Ở pH = 10: CCa 2+ × OH −  = 8.10−11 < KS(Ca(OH)2) = 6,46.10-6 M Vậy khơng có kết tủa Ca(OH)2 tách - Xét khả tạo kết tủa CaCO3 −3,67 >> K b2 CO32- + H2O ƒ HCO3- + OH- K b1 = 10 -3 -4 [ ]: 8.10 – x x 10 − -3 → x =  HCO3  = 5,45.10 M -3 → CO32−  = 2,55.10 M Ta có: ' −3 −3 CCa 2+ CCO 2− = 8.10 2,55.10 = 20,4.10-6 > K s (CaCO3 ) = 3,31.10-9 Nên có CaCO3 kết tủa - Tính độ tan CaCO3 CaCO3 ƒ Ca2+ + CO32[ ]: S S Xét các quá trình: −3,67 >> K b2 CO32- + H2O ƒ HCO3- + OH- K b1 = 10 Ta có: S = [Ca2+] S = CCO32− = [CO32-] + [HCO3-] K b1 K b1 K S ( CaCO3 ) = [CO32-].(1 + ) = (1 + ) OH −  OH −  [Ca 2+ ] −3,67 → S2 = K S (CaCO3 ) (1 + 10 −4 ) 10 → S = 1,02.10-4 (M) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ 0,25 đ Câu 4: (2,5 đ) v= d [ O2 ] = k2[NO2][NO3] (*) dt Áp dụng phương pháp gần (trạng thái dừng) cho NO3 NO ta Tốc độ tạo thành NO3 là: d [ NO3 ] = k1[N2O5] – k-1[NO2][NO3] – k2[NO2][NO3] - k3[NO3][NO] = (1) dt Tốc độ tạo thành NO là: d [ NO ] = k2[NO2][NO3] - k3[NO3][NO] = (2) dt Từ (1) (2): k1[N2O5] – k-1[NO2][NO3] – 2k2[NO2][NO3] = k1[N 2O5 ] → [ NO3 ] = (k−1 + 2k2 )[NO ] Thay vào (*) ta được: d [ O2 ] k1k [N O5 ] 0,5 đ = = k[N2O5] (phù hợp với thực nghiệm) v= ( k−1 + 2k2 ) dt Lưu ý: Học sinh chứng minh cách khác đạt điểm tối đa (nếu đúng) 2.a Catot: Cu2+, Zn2+, H+ 0, 059 2+ lg(0, 005) = 0, 269V - ECu 2+ / Cu = E + lg[Cu ] = 0,337 + - E2 H + / H : HSO4- ƒ H+ + SO42- Ka = 10-2 [ ]: – x + x x + 0,005 ( x + 0, 005).( x + 1) = 10-2 1− x → x = 9,85.10-3M → [H+] = 1,00985M E2 H + / H = E20H + / H + lg  H +  = 0, 059.lg(1, 00985) = 2,5.10−4V 2 0, 059 0, 059 lg[ Zn + ] = −0, 76 + lg(0, 01) = −0,819V 2 Thứ tự các quá trình xảy ra: Cu2+ + 2e ƒ Cu 2H+ + 2e ƒ H2 Zn2+ + 2e ƒ Zn Anot: Ag + Cl- → AgCl + 1e Phản ứng xảy ra: Cu2+ + 2Ag + 2Cl- → Cu + 2AgCl - EZn2+ / Zn = E + 0,5 đ 0,25 đ 0,25 đ + b Khi ion thứ hai [H ] bắt đầu điện phân thì: ' E2 H + / H = ECu 2+ / Cu 0, 059 lg[Cu + ]' = 2,5.10 −4 → [Cu2+]’ = 3,8.10-12M