CASIO HÓA HỌC

Môn hoá học I. Nội dung thi - Tất cả các kiến thức trong chơng trình trung học phổ thông - Các phép tính đợc sử dụng: 1. Phép tính cộng, trừ, nhân, chia thông thờng 2. Phép tính hàm lợng phần trăm 3. Phép tính cộng trừ các phân số 4. Phép tính bình phơng, số mũ, khai căn 5. Phép tính logarit (log; ln) và đối logarit 6. Giải phơng trình bậc nhất một ẩn 7. Phép tính các hàm số lợng giác sin, cos, tg, cotg 8. Giải hệ hai phơng trình bậc nhất một ẩn 9. Giải hệ ba phơng trình bậc nhất một ẩn 10. Giải phơng trình bậc hai một ẩn 11. Giải phơng trình bậc ba một ẩn 12. Các phép tính về vi phân, tích phân, đạo hàm II. Cấu trúc bản đề thi Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về nội dung hóa học Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phơng trình và tính toán Phần thứ ba: HS trình bày kết quả III. Hớng dẫn cách làm bài và tính điểm Để giải một bài toán Hoá học, thí sinh phải ghi tơng ứng tóm tắt lời giải về nội dung hóa học, cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phơng trình và tính toán kết quả vào các phần tơng ứng có sẵn trong bản đề thi. Mỗi bài toán đợc chấm điểm theo thang điểm 5. Điểm của một bài toán bằng tổng điểm của 3 phần trên. Điểm của bài thi là tổng điểm thí sinh làm đợc (không vi phạm qui chế thi) của 10 bài toán trong bài thi. IV. Ví dụ đề bài toán và cách trình bày bài giải Ví dụ 1: Hai nguyên tố hóa học X và Y ở điều kiện thờng đều là chất rắn. Số mol của X có trong 8,4 gam X nhiều hơn so với số mol của Y có trong 6,4 gam Y là 0,15 mol. Biết khối lợng mol nguyên tử của X nhỏ hơn khối lợng mol nguyên từ của Y là 8 gam. Xác định ký hiệu hóa học của X và Y? 1 Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Kí hiệu khối lợng mol nguyên tử của X và Y là x và y So sánh số mol: n A = 8,4 x ; n B = 6,4 y ta có phơng trình 8,4 x - 6,4 y = 0,15 Theo giả thiết: x + 8 = y Ghép hai phơng trình cho: 0,15x 2 - 0,8x - 67,2 = 0 Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải ph- ơng trình Bấm MODE hai lần màn hình máy tính hiện lên EQN 1 Bấm nút số 1 màn hình máy tính hiện lên Unknowns 2 3 Bấm nút chuyển sang phải màn hình máy tính hiện lên Degree? 2 3 Bấm 2 (để chọn PT bậc 2) màn hình máy tính hiện a? thì bấm 0,15 Bấm = màn hình máy tính hiện b ? thì bấm (-) 0,8 Bấm = màn hình máy tính hiện c ? thì bấm (-) 67,2 Bấm = màn hình máy tính hiện x 1 = 24 Bấm = màn hình máy tính hiện x 2 = - 18,6666 . Phần thứ ba: HS trình bày kết quả Theo điều kiện hóa học: x > 0 nên chỉ chọn x = x 1 = 24 X là Mg y = 24 + 8 = 32 Y là S Ví dụ 2: Hòa tan 15,8 gam hỗn hợp A gồm Na 2 CO 3 ; K 2 CO 3 và Na 2 O bằng dung dịch HCl thoát ra 1,68 lít CO 2 (đktc) và thu đợc dung dịch B. Cô cạn dung dịch B đợc 22,025 gam hỗn hợp chứa hai muối khan. Tính thành phần % hỗn hợp A. Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học 2 Theo đầu bài ta có các phơng trình hóa học: Na 2 O + 2HCl 2NaCl + H 2 O Na 2 CO 3 + 2HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O K 2 CO 3 + 2HCl 2KCl + CO 2 + H 2 O Hỗn hợp hai muối khan là NaCl và KCl Khí thoát ra là CO 2 = 1,68 22,4 = 0,075 (mol) Đặt số mol Na 2 O; Na 2 CO 3 và K 2 CO 3 lần lợt là x, y, z Ta có các phơng trình: * khối lợng A: 62x + 106y + 138z = 15,8 * khối lợng hai muối khan: 58,5(2x + 2y) + 74,5 x 2z = 22,025 hay 117x + 117y + 149z = 22,025 * số mol khí CO 2 : y + z = 0,075 Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phơng trình Bấm MODE hai lần màn hình máy tính hiện lên EQN 1 Bấm nút số 1 màn hình máy tính hiện lên Unknowns 2 3 Bấm 3 (để chọn hệ PT 3 ẩn) màn hình máy tính hiện a1? thì bấm 62 Bấm = màn hình máy tính hiện b 1 ? thì bấm 106 Bấm = màn hình máy tính hiện c 1 ? thì bấm 138 Bấm = màn hình máy tính hiện d 1 ? thì bấm 15,8 Bấm = màn hình máy tính hiện a 2 ? thì bấm 117 Bấm = màn hình máy tính hiện b 2 ? thì bấm 117 Bấm = màn hình máy tính hiện c 2 ? thì bấm 149 Bấm = màn hình máy tính hiện d 2 ? thì bấm 22,025 Bấm = màn hình máy tính hiện a 3 ? thì bấm 0 Bấm = màn hình máy tính hiện b 3 ? thì bấm 1 Bấm = màn hình máy tính hiện c 3 ? thì bấm 1 Bấm = màn hình máy tính hiện d 3 ? thì bấm 0,075 Bấm = màn hình máy tính hiện x = 0,1 Bấm = màn hình máy tính hiện y = 0,021 Bấm = màn hình máy tính hiện z = 0,054 Bấm 62 ì 0,1 : 15,8 SHIFT = (%) màn hình máy tính hiện 0,3924 Bấm 106 ì 0,024 : 15,8 SHIFT = (%) màn hình máy tính hiện 0,1360 Bấm 138 ì 0,054 : 15,8 SHIFT = (%) màn hình máy tính hiện 0,4716 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả 3 % Khối lợng Na 2 O = 39,24% % Khối lợng Na 2 CO 3 = 13,6% % Khối lợng K 2 CO 3 = 47,16% Ví dụ 3: Al(OH) 3 là một hidroxit lỡng tính có thể tồn tại 2 cân bằng sau: Al(OH) 3 Al 3+ + 3OH - t T (1) = 10 -33 Al(OH) 3 + OH - AlO 2 - + 2H 2 O t T (2) = 40 Viết biểu thức biểu thị độ tan toàn phần của Al(OH) 3 (S) = [Al 3+ ] + [AlO 2 ] dới dạng một hàm của [H 3 O + ]. ở pH bằng bao nhiêu thì S cực tiểu. Tính giá trị S cực tiểu. Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Xét 2 cân bằng: Al(OH) 3 Al 3+ + 3OH - T t(1) = [Al 3+ ].[OH - ] 3 =10 -33 Al(OH) 3 + OH - AlO 2 + 2H 2 O T t(2) = - 2 - AlO OH = 40 Từ T t(1) : [Al 3+ ] = -33 3 - 10 OH = 3 -33 + 3 -14 3 10 H O (10 ) = 10 9 [H 3 O + ] 3 ; và từ T t(2) : [AlO 2 ] = 40[OH - ] = 40 -14 + 3 10 H O Do đó S = [Al 3+ ] + [AlO 2 ] = 10 9 [H 3 O + ] 3 + 40 -14 + 3 10 H O S cực tiểu khi đạo hàm + 3 dS d H O = 3.10 9 [H 3 O + ] 2 - -13 2 + 3 4.10 H O = 0 [H 3 O + ] 4 = -13 9 4.10 3.10 [H 3 O + ] 4 = 133,33. 10 -24 [H 3 O + ] = ? pH = - lg[H 3 O + ] = ? pH = - (- 6) - lg3,4= ? Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phơng 4 trình Bấm 4 SHIFT 133,33 = 3,4 Bấm log 3,4 = 0,53 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả [H 3 O + ] = 3,4. 10 -6 pH = 5,47 S min = 10 9 .(3,4. 10 -6 ) + 40 13 6 4 10 3,4 10 ì ì = 1,5. 10 -7 mol/l Ví dụ 4: Hãy xác định khoảng cách giữa 2 nguyên tử iot trong 2 đồng phân hình học của C 2 H 2 I 2 với giả thiết 2 đồng phân này có cấu tạo phẳng. (Cho độ dài liên kết C I là 2,10 và C=C là 1,33 ). Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Đồng phân cis- : d cis = d C= C + 2 d C - I ì sin 30 0 . Đồng phân trans-: d trans = 2ì IO IO = 2 2 0 IC + CO - 2IC CO cos120 ì ì = 2 2 0 1,33 1,33 2,1 +( ) -2 x 2,1 x cos120 2 2 Phần thứ hai: HS trình bày cách sử dụng máy tính bỏ túi để giải phơng 5 H H C C I I 120 0 d C I I C O H H C C I I 120 0 d C I C I 30 0 trình Bấm MODE màn hình hiện COMP SD REG 1 2 3 Bấm 1 sin 30 = 0,5 Bấm 2,1 x 2 + 0,67 x 2 4,2 ì 0,67 cos 120 = 2,5 Phần thứ ba: HS trình bày kết quả d cis = d C = C + d C- I = 1,33 + 2,1 = 3,43 d trans = 2ì 2,5 = 5,0 V. Một số bài tập có hớng dẫn giải Bài 1. Cho năng lợng liên kết của: N - H O = O N N H - O N - O kJ/mol 389 493 942 460 627 Phản ứng nào dễ xảy ra hơn trong 2 phản ứng sau ? 2NH 3 + 3/2 O 2 N 2 + 3 H 2 O (1) 2NH 3 + 5/2 O 2 2NO + 3H 2 O (2) Hớng dẫn giải : Tính hiệu ứng nhiệt: E 1 = (6E N-H + 3 2 E O=O ) - (E N N + 6E O-H ) = 6ì 389 + 3 2 ì 493 - 942 - 6ì 460 = - 626,5 kJ E 2 = (6E N-H + 5 2 E O=O )- (2E N-O + 6E O-H ) = 6ì 389 + 5 2 ì 493 - 2ì 627 - 6ì 460 =- 447,5 kJ - Phản ứng (1) có H âm hơn nên p (1) dễ xảy ra hơn. Bài 2. Cho V lít khí CO qua ống sứ đựng 5,8 gam oxit sắt Fe x O y nóng đỏ một thời gian thì thu đợc hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với 6 axit HNO 3 loãng thu đợc dung dịch C và 0,784 lít khí NO. Cô cạn dung dịch C thì thu đợc 18,15 gam một muối sắt (III) khan. Nếu hòa tan B bằng axit HCl d thì thấy thoát ra 0,672 lít khí. (Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn). a) Xác định công thức của oxít sắt b) Tính % theo khối lợng các chất trong B. Hớng dẫn giải : a) Số mol Fe trong Fe x O y = số mol Fe trong Fe(NO 3 ) 3 = 0,075 số mol oxi trong Fe x O y = 5,8 0,075 56 16 ì = 0,1 Fe 0,075 3 O 0,1 4 = = Vậy công thức của B là Fe 3 O 4 . b) B có thể chứa Fe, FeO (a mol) và Fe 3 O 4 d (b mol) 3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 9Fe(NO 3 ) 3 + NO + H 2 O 3FeO + 10HNO 3 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 5H 2 O Fe + 4 HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 , 2 Fe H 0,672 n = n = = 0,03(mol) 22,4 ta có : 56.0,03 72a 232b 5,16 a 0 a b b 0,015 0,03 0,035 3 3 + + = = = + + = Fe 0,03.56 %m .100% 32,56% 5,16 = = và 3 4 Fe O %m 100% 32,56% 67,44% = = Bài 3. 226 88 Ra có chu kỳ bán huỷ là 1590 năm. Hãy tính khối lợng của một mẫu Ra có cờng độ phóng xạ = 1Curi (1 Ci = 3,7. 10 10 Bq)? Hớng dẫn giải : Theo biểu thức v = - dN dt = kN = 3,7.10 10 Bq (trong đó N là số nguyên tử Ra, còn k = 1 2 ln2 T N = 10 3,7.10 0,693 . T 1/2 ) và T 1/2 = 1590.365.24.60.60 = 5,014.10 10 m Ra = 23 226N 6,022.10 = 10 10 23 226.3,7.10 .5,014.10 0,693.6,022.10 = 1 gam Bài 4. Nung FeS 2 trong không khí, kết thúc phản ứng thu đợc một hỗn hợp khí có thành phần: 7% SO 2 ; 10% O 2 ; 83% N 2 theo số mol. Đun hỗn hợp khí 7 trong bình kín (có xúc tác) ở 800K, xảy ra phản ứng: 2SO 2 + O 2 ơ 2SO 3 Kp = 1,21.10 5 . a) Tính độ chuyển hoá (% số mol) SO 2 thành SO 3 ở 800K, biết áp suất trong bình lúc này là 1 atm, số mol hỗn hợp khí ban đầu (khi cha đun nóng) là 100 mol. b) Nếu tăng áp suất lên 2 lần, tính độ chuyển hoá SO 2 thành SO 3 , nhận xét về sự chuyển dịch cân bằng. Hớng dẫn giải : a) Cân bằng: 2SO 2 + O 2 ơ 2SO 3 Ban đầu: 7 10 0 (mol) lúc cân bằng: (7-x) (10 - 0,5x) x (x: số mol SO 2 đã phản ứng). Tổng số mol các khí lúc cân bằng: 100 - 0,5x = n. áp suất riêng của các khí: 2 SO P = (7-x). p n ; 2 O P = (10 - 0,5x). p n ; 3 SO P = x . p n Kp = 3 2 2 2 SO 2 SO O (P ) (P ) .P = 2 2 x (100 - 0,5x) (7 - x) .(10 - 0,5x) = 1,21. 10 5 do K >> x 7 Ta có : 2 49.96,5 (7 x) .6,5 = 1,21. 10 5 Giải đợc x = 6,9225. Vậy độ chuyển hóa SO 2 SO 3 : 6,9225.100% 7 = 98,89%. b) Nếu áp suất tăng 2 lần tơng tự có: 7- x= -2 0,300 . 5 . 10 = 0,0548 x = 6,9452. độ chuyển hoá SO 2 SO 3 : (6,9452 . 100)/7 = 99,21% Kết quả phù hợp nguyên lý Lơsatơlie: tăng áp suất phản ứng chuyển theo chiều về phía có số phân tử khí ít hơn. Bài 5. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S. Khí thu đợc cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M đợc dung dịch A, chứa 2 muối và có xút d. Cho khí Cl 2 (d) sục vào dung dịch A, sau khi phản ứng xong thu đợc dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl 2 d thu đợc a gam kết tủa, nếu hoà tan lợng kết tủa này vào dung dịch HCl d còn lại 3,495 gam chất rắn. a) Tính % khối lợng C; S trong mẫu than, tính a. b) Tính nồng độ mol/lít các chất trong dung dịch A, thể tích khí Cl 2 (đktc) đã tham gia phản ứng. 8 Hớng dẫn giải : a) Phơng trình phản ứng: C + O 2 CO 2 (1) x x S + O 2 SO 2 (2) y y Gọi số mol C trong mẫu than là x, số mol S trong mẫu than là y 12x + 32y = 3. Khi cho CO 2 ; SO 2 vào dung dịch NaOH d: CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O (3) SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O (4) Cho khí Cl 2 vào dung dịch A (Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 3 ; NaOH d) Cl 2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H 2 O (5) (d) 2NaOH + Cl 2 + Na 2 SO 3 = Na 2 SO 4 + 2NaCl + H 2 O (6) Trong dung dịch B có: Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 4 ; NaCl; NaClO. Khi cho BaCl 2 vào ta có: BaCl 2 + Na 2 CO 3 = BaCO 3 + 2NaCl (7) x x BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl (8) y y Hoà tan kết tủa vào dung dịch HCl có phản ứng, BaCO 3 tan. Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2 + H 2 O Vậy : BaSO 4 = 3,495 g = 0,015mol Vậy y = 0,015 mol m S = 0,48 g %S = 16% m C = 2,52 g %C = 84% a gam kết tủa = 3,495 + 12 52,2 (137 + 60) = 41,37 g b) Dung dịch A gồm: Na 2 CO 3 ; Na 2 SO 3 ; NaOH(d) [ Na 2 CO 3 ] = 0,21: 0,5 = 0,12M [ Na 2 SO 3 ] = 0,015: 0,5 = 0,03M [ NaOH ] = 0,75 - (2 . 0,21 + 2 . 0,015) 0,5 = 0,6M Thể tích Cl 2 (đktc) tham gia phản ứng: M 2 Cl = 1 . 0,3/2 V 2 Cl = 0,3 . 22,4/2 = 3,36 lít 9 Bài 6. Cho 23,52g hỗn hợp 3 kim loại Mg, Fe, Cu vào 200ml dung dịch HNO 3 3,4M khuấy đều thấy thoát ra một khí duy nhất hơi nặng hơn không khí, trong dung dịch còn d một kim loại cha tan hết, đổ tiếp từ từ dung dịch H 2 SO 4 5M vào, chất khí trên lại thoát ra cho đến khi kim loại vừa tan hết thì mất đúng 44ml, thu đợc dd A. Lấy 1/2 dd A, cho dd NaOH cho đến d vào, lọc kết tủa, rửa rồi nung ngoài không khí đến khối lợng không đổi thu đợc chất rắn B nặng 15,6g. a) Tính % số mol mỗi kim loại trong hỗn hợp. b) Tính nồng độ các ion (trừ ion H +- , OH - ) trong dung dịch A. Hớng dẫn giải : a) Gọi x, y, z là số mol Mg, Fe, Cu trong hỗn hợp, ta có : 24x + 56y + 64z = 23,52 3x + 7y + 8z = 2,94 (a) Đồng còn d có các phản ứng: Cho e: Nhận e: Mg - 2e = Mg 2+ (1) NO 3 - + 3e + 4H + = NO + 2H 2 O (4) Fe - 3e = Fe 3+ (2) Cu + 2Fe 3+ = Cu 2+ + 2Fe 2+ (5) Cu - 2e = Cu 2+ (3) Phơng trình phản ứng hoà tan Cu d: 3Cu + 4H 2 SO 4 + 2NO 3 - = 3CuSO 4 + SO 4 2- + 2NO + H 2 O (6) Từ Pt (6) tính đợc số mol Cu d: = 0,044.5.3 4 = 0,165 mol Theo các phơng trình (1), (2), (3), (4), (5): số mol e cho bằng số mol e nhận: 2(x + y + z - 0,165) = [3,4.0,2 - 2(x + y + z - 0,165)].3 x + y + z = 0,255 + 0,165 = 0,42 (b) Từ khối lợng các oxit MgO; Fe 2 O 3 ; CuO, có phơng trình: x 2 .40 + y 4 .160 + z 2 . 80 = 15,6 (c) Hệ phơng trình rút ra từ (a), (b), (c): 3x + 7y + 8z = 2,94 x + y + z = 0,42 x + 2y + 2z = 0,78 Giải đợc: x = 0,06; y = 0,12; z = 0,24. % lợng Mg = 6,12%; % lợng Fe = 28,57%; % lợng Cu = 65,31% b) Tính nồng độ các ion trong dd A (trừ H + , OH - ) 10 [...]... đợc nối với nhau bằng một ống có khóa K dung tích ống không đáng kể Lúc đầu khóa K đóng Bình A chứa H2, CO, HCl (khô); bình B chứa H 2, CO và NH3; số mol H2 trong A bằng số mol CO trong B, số mol H 2 trong B bằng số mol CO trong A Khối lợng khí trong B lớn hơn trong A là 1,125 gam Nhiệt độ ở 2 bình đều bằng 27,3oC; áp suất khí trong A là 1,32 atm, trong B là 2,2 atm Mở khóa K cho khí ở 2 bình khuếch tán... -205,6 kcal mol-1 Nhiệt thăng hoa của Ba(rắn): + 46,0 kcal.mol-1 Năng lợng liên kết của Cl2: + 57,0 kcal.mol-1 ái lực electron của clo: - 87,0 kcal.mol-1 23 Năng lợng ion hóa lần thứ nhất của Ba: + 119,8 kcal.mol-1 Năng lợng ion hóa lần thứ hai của Ba: + 230,0 kcal mol-1 Đáp số: - 484,4 KCal/mol 5 Khí N2O4 kém bền, bị phân ly một phần theo phơng trình: N2O4 2NO2 (1) Thực nghiệm cho biết các số liệu... thứ 3 sau dấu phẩy) Đáp số: a) 27% & 33,7%; b) Kp= 0,315 và 0,513 6 Đốt cháy 0,6 gam hợp chất hữu cơ A thu đợc 0,88 gam CO2 và 0,36 gam H2O Cho 0,6 gam A tác dụng với Na thu đợc 112 ml H2 (đktc) Hiđro hóa A (có xúc tác), thu đợc hợp chất B; đốt cháy 1,24 gam chất B thu đợc 1,76 gam CO2; còn khi cho 1,24 gam B tác dụng với Na thì thu đợc 448 ml H2 (đktc) Viết các phơng trình phản ứng xảy ra và gọi tên . nguyên từ của Y là 8 gam. Xác định ký hiệu hóa học của X và Y? 1 Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học Kí hiệu khối lợng mol nguyên tử của X. hỗn hợp A. Phần thứ nhất: HS trình bày lời giải về hóa học 2 Theo đầu bài ta có các phơng trình hóa học: Na 2 O + 2HCl 2NaCl + H 2 O Na 2 CO 3 + 2HCl