đáp án đề thi olympic hóa học sinh viên toàn quốc 2016 bảng B

Dưới đây là đề thi oympic hóa học sinh viên toàn quốc 2016 mới nhất các bạn nhé. Bạn nào có nhu cầu mua tài liệu thì liên hệ anh nha. Các bạn có thể sử dụng tài liệu này như một cách để rèn luyện kiến thức.

Trang 1

HỘI HÓA HỌC - TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ

CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ IX (4/2016)

ĐÁP ÁN

BÀI THI LÝ THUYẾT

Bảng: B

Họ và tên thí sinh:

Ngày tháng năm sinh:

Số báo danh:

Đơn vị:

Số phách:

Bài thi lý thuyết - Bảng B

1

Trang 2

Bài làm lý thuyết của thí sinh

Bảng: B

KẾT QUẢ CHẤM BÀI THI LÝ THUYẾT

Tổng điểm bằng số

Tổng điểm bằng chữ

Điểm

Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2016

CÁN BỘ CHẤM THI 1 CÁN BỘ CHẤM THI 2 TRƯỞNG TIỂU BAN CHẤM THI BẢNG B

Hướng dẫn thí sinh khi làm bài thi

1 Thí sinh phải viết họ, tên, ngày tháng năm sinh và số báo danh vào tờ bìa của bài thi (Vì đây là phách của bài thi)

2 Các trang bên trong của bài thi không được viết bất cứ thông tin cá nhân nào, mà chỉ làm bài bằng bút xanh hoặc đen, không được dùng bút đỏ Tất cả các kết quả trả lời mỗi câu hỏi phải được viết trong khung quy định của bài thi Làm khác quy định sẽ không được chấm điểm

3 Bài thi gồm 08 câu, 17 trang Khi làm bài xong thí sinh phải nộp toàn bộ bài thi và ký xác nhận trước khi ra về

Bài Thi Lý Thuyết - Bảng B

Số phách

Trang 3

4 Thí sinh có 180 phút để làm bài thi.

5 Thí sinh không được sử dụng tài liệu tham khảo, chỉ được sử dụng máy tính không có thẻ nhớ

Các hằng số và công thức cần thiết

Số Avogadro: NA = 6,0221×10 23 mol –1 Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT

Hằng số khí: R = 8,314 JK–1mol–1

0,0820 atmLK –1 mol –1

62 400 mmHg.mL.K –1 mol –1 Năng lượng của photon: hc

E





Hằng số Faraday: F = 96485 Cmol–1 Năng lượng tự do Gibbs: G = H – TS

Hằng số Planck: h = 6,6261×10–34 Js

H = E + nRT

Vận tốc ánh sáng : c = 3,000×108 ms –1 Phương trình Faraday: Q = It

1 N = 1 kg.m -1 s -2 -2

1 eV = 1,602×10-19 J Kw = = 1,0×10 -14

1 atm = 760 torr = 1,01325×10 5 Pa = 760 mmHg Phương trình Nernst ở 298K E Eo 0,059log[Ox]

BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1

H

2 He 4.003 3

Li

6.941

4

Be

9.012

5 B 10.81

6 C 12.01

7 N 14.01

8 O 16.00

9 F 19.00

10 Ne 20.18 11

Na

22.99

12

Mg

13 Al 26.98

14 Si 28.09

15 P 30.97

16 S 32.07

17 Cl 35.45

18 Ar 39.95 19

K

39.10

20

Ca

40.08

21 Sc 44.96

22 Ti 47.87

23 V 50.94

24 Cr 52.00

25 Mn 54.94

26 Fe 55.85

27 Co 58.93

28 Ni 58.69

29 Cu 63.55

30 Zn 65.38

31 Ga 69.72

32 Ge 72.64

33 As 74.92

34 Se 78.96

35 Br 79.90

36 Kr 83.80 37

Rb

85.47

38

Sr

87.62

39 Y 88.91

40 Zr 91.22

41 Nb 92.91

42 Mo 95.96

43 Tc [98]

44 Ru 101.07

45 Rh 102.91

46 Pd 106.42

47 Ag 107.87

48 Cd 112.41

49 In 114.82

50 Sn 118.71

51 Sb 121.76

52 Te 127.60

53 I 126.90

54 Xe 131.29 55

Cs

132.91

56

Ba

137.33

57 La 138.91

72 Hf 178.49

73 Ta 180.95

74 W 183.84

75 Re 186.21

76 Os 190.23

77 Ir 192.22

78 Pt 195.08

79 Au 196.97

80 Hg 200.59

81 Tl 204.38

82 Pb 207.2

83 Bi 208.98

84 Po (209)

85 At (210)

86 Rn (222) 87

Fr

(223)

88

Ra

226.0

89 Ac (227)

104 Rf (261)

105 Ha (262) 58

Ce 140.12

59 Pr 140.91

60 Nd 144.24

61 Pm (145)

62 Sm 150.36

63 Eu 151.96

64 Gd 157.25

65 Tb 158.93

66 Dy 162.50

67 Ho 164.93

68 Er 167.26

69 Tm 168.93

70 Yb 173.05

71 Lu 174.97 90

Th 232.04

91 Pa 231.04

92 U 238.03

93 Np 237.05

94 Pu (244)

95 Am (243)

96 Cm (247)

97 Bk (247)

98 Cf (251)

99 Es (254)

100 Fm (257)

101 Md (256)

102 No (254)

103 Lr (257)

Số phách

Trang 4

Câu I:

1 (1,5 đ) (1,0 đ) 2 Tổng điểm (2,5 đ) Người chấm 1

Người chấm 2

1) Ion M3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d1:

a) Viết cấu hình electron của nguyên tử M

Khi nguyên tử của các nguyên tố chuyển tiếp bị ion hóa thì electron đầu tiên bị bứt ra khỏi

nguyên tử là electron ns:

M3+ + 3e → M

Vậy nguyên tử M phải có 2 phân lớp electron ngoài cùng là: 3d24s2.

M: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2

b) Xác định chu kỳ, nhóm và số thứ tự của M trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Chu kỳ 4, nhóm IV B, số thứ tự Z = 22

c) Electron 3d1 có thể ứng với giá trị nào của 4 số lượng tử?

n= 3, l =2,

ml = có thể là một trong các giá trị: -2; -1; 0; +1; +2

ms = +1

2 hoặc

-1 2

2)

Năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của Na và Mg theo eV (sắp xếp không theo thứ tự) là: 5,1; 7,6; 47,3; 15,0

Hãy điền các số liệu trên vào bảng sau và giải thích:

- Với mỗi nguyên tố, I

2

> I

1

vì I

1

tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa còn I

2

tách electron khỏi ion dương

Số phách

Trang 5

- I

1

(Na) < I

1

(M

g

) do điện tích hạt nhân tăng, lực hút của hạt nhân với electron trên cùng phân lớp tăng

- I

2

(Na) > I

2

(M

g

) vì bứt electron thứ 2 của Na trên phân lớp bão hòa 2p

6

, còn của Mg trên 3s

Câu 2:

1 (1,0 đ) (2,0đ) 2 Tổng điểm (3,0 đ) Người chấm 1

1) Dựa vào mô hình đẩy các cặp electron hóa trị (VSEPR) hãy biểu diễn cấu trúc các phân

tử ClF3 và BF3 Cho biết phân tử nào phân cực giải thích

ClF3: Công thức cấu trúc kiểu AX3E2; m+ n = 5 (chứa 2 cặp electron không liên kết); nguyên tử Cl lai hóa sp3d; cấu trúc hình học dạng chữ T

BF3: Công thức cấu trúc kiểu AX3E0; m+ n = 3; (không chứa electron không liên kết); nguyên tử B lai hóa sp2; cấu trúc hình học tam giác đều:

F

F Cl

F

F F

xứng)

0)

2)

a) Vẽ giản đồ năng lượng các MO cho phân tử CO Viết cấu hình electron, cho biết từ tính

và số liên kết (chỉ rõ số liên kết σ và số liên kết π)) của phân tử này

C (Z = 6): 1s2 2s2 2p2

O (Z = 8): 1s2 2s2 2p4, và O > C

Số phách

Trang 6

Trong phân tử CO có 10 e hoá trị tham gia trực tiếp tạo thành các MO như sau:

- Cấu hình electron của CO:

~ s2

s

2 x

2 y

2 z

2

    

- CO không có e lectron độc thân nên nghịch từ

- Số liên kết bằng 3, trong đó có 1 liên kết σ và 2 liên kết π)

b) So sánh năng lượng ion hóa của nguyên tử C, nguyên tử O và phân tử CO

Electron ngoài cùng bị tách trên các obitan tương ứng 2p(c) : 2p(O) : σz(CO)

Từ giản đồ có : Ez E2pO E2pC

Nên: IC< IO < ICO

c) Cho biết tên của obitan HOMO và LUMO của phân tử CO Biểu diễn hình dáng của các obitan này

HOMO: z; LUMO: *

x

 (hoặc *y)

Hình dáng các obitan:

*

C O

 z

C O

 x**

Số phách

Trang 7

Câu 3:

1 (1,0 đ)

2 (0,5 đ)

3 (0,5 đ)

4 (0,5 đ)

5 (0,5 đ)

Tổng điểm (3,0 đ) Người chấm 1

Xét cân bằng: N2O4(k) ⇌ 2NO2(k)

1) Một lượng khí N2O4 được đặt trong một xilanh ở nhiệt độ T1 = 25oC Sau khi cân bằng được thiết lập, áp suất chung của hệ là 1,5 atm và có 16% số mol của N2O4 bị phân hủy thành NO2

Tính áp suất ban đầu của N2O4 và Kp của phản ứng phân hủy ở 25 oC

1) N2O4(k) ⇌ 2NO2(k) α = 0,16

Bd P0 0 (atm)

Cb 0,84P0 0,32P0 Pc = 1,16P0 = 1,5 atm

P 0 = 1,5/1,16 = 1,293 atm

Ở cùng nhiệt độ và thể tích, tỉ lệ mol các khí bằng tỉ lệ P nên:

2 2

NO 0

NO c

2 4

N O 0

N O c

K p = 2

2 4

2 NO

N O

P

2

(0, 414) 1,086 = 0,158

2) Nếu nhiệt độ vẫn giữ ở 25oC nhưng tăng dần thể tích của xilanh cho tới khi áp suất chung của hệ bằng 1 atm Tính áp suất cân bằng của NO2 và N2O4 trong điều kiện này Coi như thực hiện phản ứng ở thể tích mà áp suất cân bằng là 1 atm

N2O4(k) ⇌ 2NO2(k)

Bd P0 0 (atm)

Cb 1- x x (atm)

Kp = 2

2 4

2 NO

N O

P

2

x

1 x = 0,158

x2 + 0,158x – 0,158 = 0

x = PNO2= 0,326 atm và PN O2 4 = 0,674 atm

Số phách

Trang 8

3) Tính phần trăm mol của N2O4 đã bị phân hủy ở trạng thái cân bằng mới (áp suất chung bằng 1 atm, nhiệt độ 25oC)

- Áp suất N2O4 đã phân hủy là bằng 1 NO2

P

0,326

0,163 atm

- Áp suất ban đầu của N2O4 bằng áp suất cân bằng của nó cộng với áp suất đã phân hủy:

P0 = 0,674 + 0,163 = 0,837 atm

- Vậy, tỉ lệ phân hủy: α’ = 0,163

100 0,837 = 19,47%

4) Cho sinh nhiệt tiêu chuẩn ở 298K của N2O4(k) bằng 9,2 kJ/mol và của NO2(k) bằng 33,2 kJ/mol Tính ∆S0

pư và nhiệt độ T2 để phản ứng phân hủy N2O4 có hằng số cân bằng Kp

bằng 1 Coi ∆H0

pư và ∆S0

pư không phụ thuộc nhiệt độ

∆H0

pư =

2 2 4

∆G0

298,pư = - 8,314.298ln0.158 = 4571,5 J

298,pu 298,pu 0

pu

S

298

Hằng số Kp = 1 khi G0T,pu  RT ln Kp 0

G0T H0T  T S 0T 0

Vì ∆H0

pư và ∆S0

pư không phụ thuộc nhiệt độ nên:

T =

0 0

H S



=

0 0

H S



= 323,9K ≈ 324K

5) Nếu lúc đầu cho 0,1 mol N2O4 vào xilanh rồi giữ ở nhiệt độ T2 và áp suất cân bằng là 1 atm thì thể tích của hệ khi cân bằng là bao nhiêu?

N2O4(k) ⇌ 2NO2(k)

Bd 0,1 0 (mol)

Cb 0,1-y 2y (mol) nc = 0,1+y

Kp = 2

2 4

2 NO

N O

P

2 2 C 2 C

4y

P (0,1 y) 0,1 y

P 0,1 y







=

2 C

2 2

4y

P

Thay PC = 1 được:

5y2 = 0,01 → y = 0,04472

nc = 0,1 + 0,04472 = 0,14472 mol

Số phách

Trang 9

nRT 0,14472.0,082.323,9

Câu 4:

1 (0,5 đ) (0,5 đ) 2 (0,5 đ) 3 (0,5 đ) 4 Tổng điểm (2,0 đ) Người chấm 1

Hiđroasenua AsH3 là một chất khí, khi nóng bị phân hủy theo phản ứng bậc một thành đihiđro và asen Để nghiên cứu phản ứng này người ta cho khí hiđroasenua vào một bình chân không, thể tích không đổi, ở nhiệt độ thích hợp xác định Khi đó áp suất trên áp kế là

1) Chấp nhận rằng trong thí nghiệm trên được thực hiện tại nhiệt độ mà asen ở trạng thái rắn và không tác dụng với đihidro Giải thích tại sao áp suất trong bình lại tăng lên theo thời gian? Áp suất trong bình sẽ tăng tới giới hạn bằng bao nhiêu?

Phương trình phản ứng:

AsH3(r) → 3

2H2(k) + As(r)

- Ở điều kiện V và T không đổi, theo thời gian phản ứng số mol khí tăng nên áp suất trong bình tăng

- Áp suất đạt giới hạn khi toàn bộ lượng khí AsH3 phân hủy hết

Pmax = 3

2P0 = 1140 mmHg.

2) Lập biểu thức tính hằng số tốc độ phản ứng theo thời gian t, áp suất tổng cộng P và áp suất ban đầu P0 Từ đó tính hằng số tốc độ phản ứng khi thời gian biểu thị bằng phút

AsH3(k) → 1,5H2(k) + As(r)

t=0 p0 0

t P0 –x 1,5x

P = P0 + 0,5x → x = P P0

0,5



Phản ứng bậc 1:

0

P 1

ln

t P  x =

0 0 0

P 1

ln

(P P )

0,5



0

0,5P 1

ln

0

P 1

ln

t 3P  2P

Số phách

Trang 10

Thay: t = 180 phút; P0 = 760 mmHg; P = 874 mmHg

ln

180 (3.760 2.874)  = 1,98.10-3 phút-1

3) Sau bao lâu thì một nửa lượng ban đầu của AsH3 bị phân hủy? Khi đó áp suất chung của hỗn hợp khí trong bình là bao nhiêu?

t

k 1,98.10

P(t1/2) = P0 + 0,5P0

2 =

0

2,5P

4) Trong thí nghiệm thứ hai, người ta thực hiện phản ứng ở nhiệt độ rất cao và coi rằng

áp kế chỉ là 1330 mmHg Giả thiết rằng tại nhiệt độ này, H2 chưa bị phân li thành hidro nguyên tử mà chỉ có As rắn bị hóa thành hơi ở dạng phân tử Asn Xác định n

Ở nhiệt độ cao, AsH3(k) phân hủy hết, As ở dạng hơi

AsH3(k) → 1,5H2(k) + Asn(k)

Trước pư P0 0 0

Sau pư: 0 1,5P0 P0

n

P = 1,5P0 + P0

Thay P0 = 760 mmHg: giải ra n = 4

Câu 5:

1 (0,5 đ)

2 (0,5 đ)

3 (1,0 đ)

4 (1,0 đ)

1) Tính độ tan (theo mol/L) của SrF2 trong nước khi bỏ qua tính bazơ của F- Cho

2

10 SrF

T 7,9.10



Cân bằng hòa tan:

SrF2 ⇌ Sr2+ + 2F

s s 2s

2

10 SrF

T  7,9.10 = [Sr2+][F-]2 = 4s3

Số phách

Trang 11

s = 5,82.10 -4 mol/L

2) Độ tan thực của SrF2 sẽ lớn hơn hay bé hơn giá trị tính được ở câu 1? Giải thích

Thực tế F- bị thủy phân

F- + H2O ⇌ HF + OH- với Kb = H O2

a

K

K (HF) = 1,39.10

-11

Làm cho cân bằng hòa tan của SrF2 bị chuyển dịch sang phải và do đó độ tan của SrF2

lớn hơn

3) Tính độ tan của SrF2 trong dung dịch đệm có pH = 2 Cho Ka(HF) = 7,2.10-4

SrF2 ⇌ Sr2+ + 2F-

2

10 SrF

T 7,9.10



F- + H+ ⇌ HF với Ka(HF) = [H ][F ]

[HF]

= 7,2.10-4

Phương trình bảo toàn nồng độ:

s = [Sr2+] = 1

2( F

- + HF) = 1

2F

-{1 +

a

[H ]

K (HF)



}

s = 1

SrF

T

[H ]

K (HF)



}

s3 = TSrF 2

[H ]

K (HF)



}2 ( *)

Thay

2

10 SrF

T 7,9.10

s = 3,52.10-3 mol/L

4) Cho 10-3 mol SrF2 vào 1 lít nước Cần phải đưa pH của dung dịch đến giá trị nào để hòa tan hết lượng muối SrF2 trên Coi thể tích dung dịch không đổi

Thay s = 10-3 mol/L vào (*) nếu tính [H+] như sau:

{1 +

a

[H ]

K (HF)



(10 ) 7,9.10



 = 5,063

{1 +

a

[H ]

K (HF)



} = 2,25

[H+] = 1,25.7,2.10-4 = 9.10-4 M

pH = -lg(9.10-4) = 3,045 ≈ 3,1

Số phách

Trang 12

Câu 6:

1 (0,5 đ)

2 (0,5 đ)

3 (0,5 đ)

4 (0,5 đ)

5 (0,5 đ)

6 (0,5 đ)

Một pin Cu – Zn được thiết lập theo sơ đồ sau:

Zn│Zn2+(0,10 M) ║ Cu2+ (2,50 M) │Cu

Khối lượng của mỗi thanh điện cực kim loại đều là 200 g và thể tích mỗi dung dịch đều là

1 lít Cho: o 2

Cu / Cu

Zn / Zn

1) Viết các quá trình xảy ra ở 2 điện cực và phản ứng chung trong pin khi pin làm việc

- Ở diện cực dương, quá trình khử: Cu2+ + 2e ⇌ Cu

- Ở diện cực âm, quá trình oxi hóa: Zn ⇌ Zn2+ + 2e

- Phản ưng chung trong pin: Cu2+ + Zn ⇌ Cu + Zn2+

2) Tính hằng số cân bằng của phản ứng trong pin ở 250C

logK =

o pin

nE

0, 059 =

2[0,34 ( 0,76)]

0,059

 

≈ 37, 29

K ≈ 1037,29

3) Tính sức điện động của pin khi bắt đầu đóng mạch

Epin = Eo

pin +

2 2

log



Epin = 1,10 + 0,059 2,50

log

4) Tính sức điện động của pin sau khi pin đã làm việc 10 giờ với dòng 10,0 A

- Số mol Cu2+ bị khử thành Cu:

nCu =

e

It

n F =

10.10.60.60 2.96485 = 1,866 mol

- Số mol Zn bị oxi hóa thành Zn2+ cũng bằng 1,866 mol

- Nồng độ các ion còn lại trong dung dịch là:

[Cu2+] = 2,50 – 1,866 = 0,634 M

Số phách

Trang 13

[Zn2+] = 0,10 + 1,866 = 1,966 M

Epin = 1,10 + 0,059 0,634

log

2 1,966 ≈ 1,086 V

5) Tính khối lượng của mỗi thanh điện cực kim loại sau 10 giờ

Khối lượng thanh đồng: 200 + 1,866.63,55 = 318,58 g

Khối lượng thanh kẽm: 200 - 1,866.65,38 = 78,00 g

6) Tính thời gian (theo giờ) pin có thể hoạt động với dòng 10 A

Pin ngừng làm việc do 1 trong 3 khả năng sau xảy ra trước:

a) Kẽm tan hết

b) Cu2+ bị khử kết

c) Phản ứng trong pin đạt cân bằng

Pin bắt đầu làm việc,

- Trong dung dịch có 2,5 mol Cu2+

- Thanh kẽm là 200 : 65,38 ≈ 3,06 mol Zn

Chứng tỏ, Cu2+ sẽ bị khử hết trước khi Zn tan hết

Khi toàn bộ Cu2+ bị khử cần thời gian:

nCu2 n Fe

t

I



 2,5.2.96485

10

Với hằng số cân bằng của phản ứng:

2+

[Zn ]

[Cu ] 10

37,29 = 1,68.1037 là rất lớn,

thực tế toàn bộ lượng Cu2+ phải bị khử hết khi phản ứng đạt cân bằng

Vậy, thời gian pin có thể làm việc là: 13,4 h

Câu 7

1 (1,0 đ) (1,0đ) 2 Tổng điểm (2,0 đ) Người chấm 1

Số phách

Trang 14

Đun nóng chảy 0,935 g quặng cromit (chứa Cr2O3) với Na2O2 để oxy hóa crom thành CrO42- Hòa tan toàn bộ sản phẩm thu được vào nước rồi đun sôi lâu để phân hủy hết

Na2O2 Lọc bỏ phần không tan Axit hóa dung dịch bằng lượng dư axit H2SO4 loãng và thêm vào đó 50,00 ml dung dịch FeSO4 0,08 M Chuẩn độ lượng sắt(II) dư hết 14,85 ml dung dịch KMnO4 loãng

Biết rằng để chuẩn độ 10,00 ml dung dịch H2C2O4 0,0125 M trong môi trường axit H2SO4

loãng người ta phải dùng hết 12,5 ml dung dịch KMnO4 nói trên

1) Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra dưới dạng phân tử

- Đun nóng chảy:

Cr2O3 + 3Na2O2 t o

  2Na2CrO4 + Na2O (1)

- Phản ứng hòa tan:

2Na2O2 + 2H2O t o

  4NaOH + O2↑ (2) 2Na2O + 2H2O t o

  4NaOH (3)

- Axit hóa dung dịch:

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O (4)

2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O (5)

- Khi thêm FeSO4;

Na2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + 7H2O + Na2SO4 (6)

- Chuẩn độ Fe2+ dư:

2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O (7)

- Xác định nồng độ dung dịch KMnO4

2KMnO4 + 5H2C2O4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O (8)

2) Tính hàm lượng % của Cr2O3 có trong mẫu quặng

- Xác định nồng độ KMnO 4

CM(KMnO4) =

3 3

2 10.10 0,0125

5 12,5.10



 = 4.10-3 M

- Số mol Fe2+ dư:

nFe (du ) 2+ = 5.14,85.4.10 3

1000



= 0,297.10-3 mol

- Số mol Fe2+ đã phản ứng với Cr2O72- ở (5) là:

Số phách

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	652 KB