(a) Cộng hóa trị của một nguyên tố bằng số liên kết mà nguyên tử nguyên tố đó tạo ra được với các nguyên tử khác trong phân tử.. Trong thuyết liên kết hóa trị, mỗi liên kết cộng hóa trị[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG HƯỚNG DẪN CHẤM KÌ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐNĂM HỌC 2004 - 2005 MƠN: HĨA HỌC LỚP 10
Thời gian: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Câu I (4 điểm)
1 Ngun tử ngun tố X có điện tích hạt nhân +41,652.10-19 C; nguyên tử nguyên tố Y
có khối lượng 1,8.10-22 gam Xác định X, Y dựa cấu hình electron, cho biết (có giải
thích) mức oxi hóa bền X Y hợp chất
2 (a) Hãy cho biết (có giải thích) theo thuyết liên kết hóa trị lưu huỳnh (S) có cộng hóa trị bao nhiêu?
(b) Cho biết cấu tạo đơn phân tử dạng hình học hợp chất với hiđro, oxit hiđroxit lưu huỳnh tương ứng với giá trị cộng hóa trị xác định câu (a)
3 Năng lượng ion hóa thứ (I1 - kJ/mol) nguyên tố chu kỳ có giá trị (khơng theo trật tự)
1402, 1314, 520, 899, 2081, 801, 1086, 1681 Gán giá trị cho nguyên tố tương ứng Giải thích
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1 ZX=41,652 10 −19
1,602 10−19 =26 , X sắt (Fe); mY=
1,793 10−22
1,6605 10−24=108u , Y bạc (Ag) Mức oxi hóa bền Fe +3, ứng với cấu hình bền cấu hình bán bão hịa phân lớp d (d5):
3+ ¿ (A r)3d5
Fe (Ar)3d6
4s2−3e →Fe ¿
Mức oxi hóa bền Ag +1, ứng với cấu hình bền cấu hình bão hịa phân lớp d (d10):
+ ¿ (A r)4d10
Ag
(Kr)4d105s1− e → Ag ¿
1,00
2 (a) Cộng hóa trị nguyên tố số liên kết mà nguyên tử nguyên tố tạo ra được với nguyên tử khác phân tử Trong thuyết liên kết hóa trị, liên kết cộng hóa trị lại hình thành xen phủ obitan mang electron độc thân Như nói cộng hóa trị nguyên tố số electron độc thân có của nguyên tử nguyên tố đó Vì có 2, electron độc thân nên lưu huỳnh có cộng hóa trị 2, 4, 6:
16S
3s 3p 3d
16S*
3s 3p 3d
16S*
3s 3p 3d
1,00
(b) Cấu tạo dạng hình học:
(2)H2S
S
H H
ch÷ V
SO2
S
O O
ch÷ V
SO3
S
O O
tam gi¸c
O
H2SO4
S
HO O
tø diÖn
OH
O
3 Giá trị lượng ion hóa tương ứng với nguyên tố:
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIII A
Li Be B C N O F Ne
2s1 2s2 2p1 2p2 2p3 2p4 2p5 2p6
I1 (kJ/mol) 520 899 801 1086 1402 1314 1681 2081
Nhìn chung từ trái qua phải chu kỳ lượng ion hóa I1 tăng dần, phù hợp
với biến thiên nhỏ dần bán kính nguyên tử Có hai biến thiên bất thường xảy là:
- Từ IIA qua IIIA, lượng I1 giảm có chuyển từ cấu hình bền ns2 qua cấu hình
kém bền ns2np1(electron p chịu ảnh hưởng chắn electron s nên liên kết với hạt nhân bền chặt hơn)
- Từ VA qua VIA, lượng I1 giảm có chuyển từ cấu hình bền ns2np3 qua cấu
hình bền ns2np4 (trong p3 có electron độc thân, p4 có cặp ghép đơi,
xuất lực đẩy electron)
1,00
Câu II (4 điểm)
1 Tính nhiệt hình thành ion clorua (Cl-) dựa liệu:
Nhiệt hình thành HCl (k): ΔH1o=−92,2 kJ/mol
Nhiệt hình thành ion hidro (H+): ΔH
o=0 kJ/mol HCl (k) + aq H+ (aq) + Cl- (aq) ΔH
3
o
=−75,13 kJ/mol Khí SO3 tổng hợp công nghiệp theo phản ứng:
SO2 (k) + 1/2O2 (k) SO3 (k) ΔH=¿ -192,5 kJ
Đề nghị biện pháp làm tăng hiệu suất trình tổng hợp SO3 Cho cân hóa học sau: N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k) (1)
Thực nghiệm cho biết khối lượng mol phân tử trung bình hai khí 35oC 72,45 g/mol
và 45oC 66,80 g/mol.
(a) Tính độ phân li N2O4 nhiệt độ trên?
(b) Tính số cân KP (1) nhiệt độ trên? Biết P = atm
(c) Cho biết theo chiều nghịch, phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt?
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1 Từ giả thiết:
2 H2 (k) + 12 Cl2 (k) HCl (k) ΔH1
o
=−92,2 kJ/mol (1)
2 H2 (k) + aq H+ (aq) + e ΔH2o=0 kJ/mol (2)
HCl (k) + aq H+ (aq) + Cl- (aq) ΔH
o=−75,13 kJ/mol (3) Lấy (1) - (2) + (3) ta có:
1
2 Cl2 (k) + aq + e Cl- (aq) ΔHxo kJ/mol
ΔHxo=(−92,2 kJ/mol)−(0 kJ/mol)+(−75,13 kJ/mol)=¿ -167,33 kJ/mol
(3)2 - (Tăng áp suất),
- hạ nhiệt độ (450oC có xúc tác V 2O5),
- (tăng nồng độ SO2 O2),
- giảm nồng độ SO3
1,00 Xét cân bằng: N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k) (1)
(a) Gọi a số mol N2O4 có mol hỗn hợp ⇒ số mol NO2 mol hỗn
hợp (1 - a) mol
Ở 350 C có M = 72,45 g/mol = 92a + 46(1 - a)
⇒ a = 0,575 mol = nN2O4 nNO2 = 0,425 mol
N2O4 (k) ⇌ 2NO2 (k)
Ban đầu x Phản ứng 0,2125 0,425 Cân x - 0,2125 0,425
x - 0,2125 = 0,575 ⇒ x = 0,7875 mol , α=0,2125
0,7875×100 %=¿ 26,98%
0,50
Ở 450 C có M = 66,80 g/mol = 92a + 46(1 - a)
⇒ a = 0,4521mol = nN2O4 nNO2 = 0,5479 mol
N2O4(k) ⇌ 2NO2(k)
Ban đầu x Phản ứng 0,27395 0,5479 Cân x - 0,27395 0,5479
x - 0,27395 = 0,4521 ⇒ x = 0,72605 mol , α=0,27395
0,72605×100 %=¿ 37,73%
0,50
(b) PNO
2=
nNO2
nhh P , PN2O4=
nN2O4
nhh P P = atm
Ở 350 C
PNO2¿2
¿ 0,425¿2
¿ ¿ ¿ KP=¿
0,314
Ở 450 C
PNO2¿
¿ 0,5479¿2
¿ ¿ ¿ KP=¿
0,664
0,50
(c) Từ kết thực nghiệm ta thấy, nhiệt độ tăng từ 350C lên 450C thì α tăng Có
nghĩa nhiệt độ tăng cân dịch chuyển theo chiều thuận Vậy theo chiều thuận phản ứng thu nhiệt, nên theo chiều nghịch phản ứng tỏa nhiệt
0,50 Câu III (4 điểm)
(4)2 Để nhận biết ion sunfit, người ta cho vào ống nghiệm đến giọt dung dịch iot, đến giọt dung dịch A có chứa ion sunfit (1) Sau cho tiếp vào 2-3 giọt dung dịch HCl vài giọt dung dịch BaCl2 thấy xuất kết tủa B (2)
(a) Nêu tượng xảy giai đoạn 1, thí nghiệm viết phương trình hóa học để minh họa
(b) Cho biết thí nghiệm nhận biết ion sunfit nêu thường tiến hành mơi trường axit mơi trường trung hịa, không tiến hành môi trường bazơ?
3 Hòa tan 8,4 gam kim loại M dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, hay hịa tan 52,2 gam muối cacbonat kim loại dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, lượng khí sinh làm màu lượng brom dung dịch Viết phương trình hố học xác định kim loại M, công thức phân tử muối cacbonat
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1 2KI + Cl2 → I2 + 2KCl
Sau thời gian có xảy phản ứng: I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HCl
Sau phản ứng khơng có I2 tự nên hồ tinh bột không chuyển sang màu xanh
1,00 (a) Ở giai đoạn (1) màu đỏ nâu dung dịch iot nhạt dần xảy oxi hoá ion
sunfit thành ion sunfat theo phương trình: SO32- + I2 + H2O SO42- + 2H+ + 2I
-Ở giai đoan (2) xuất kết tủa màu trắng hình thành kết tủa BaSO4 khơng tan
trong axit:
SO42- + Ba2+ BaSO4
1,00
(b) Không thực môi trường kiềm mơi trường kiềm xảy phản
ứng tự oxi hoá khử I2: 3I2 + 6OH- 5I- + IO3- + 3H2O 0,50
3 Các phương trình phản ứng:
2M + 2mH2SO4 M2(SO4)m + mSO2 + 2mH2O (1) M2(CO3)n + (2m-n)H2SO4 M2(SO4)m + (m-n) SO2 + nCO2 + (2m-n)H2O (2) SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr (3)
1,25 Theo giả thiết nSO2(1)=nSO2(2)
8,4M ×m 2=
52,2
2M+60n×(m−n) M=
252 mn
43,8m −52,2n n = 1, m = M = 14,23 (loại)
n = 1, m = M = 9,5 (loại) n = 2, m = M = 56 (hợp lý)
Vậy M Fe công thức muối FeCO3
0,75
Câu IV (4 điểm)
1. Vẽ hình (có thích đầy đủ) mơ tả thí nghiệm điều chế Cl2 khô từ MnO2 dung dịch HCl
(5)(a) Viết phương trình hóa học xảy phương pháp điều chế kali clorat
(b) Tính khối lượng kali clorua điện lượng (theo A.giờ) cần để tạo 100g kali clorat theo phương pháp
3. Trong công nghiệp, brom điều chế từ nước biển theo quy trình sau: Cho lượng dung dịch H2SO4 vào lượng nước biển, sục khí clo vào dung dịch thu (1), sau dùng khơng khí lơi brom vào dung dịch Na2CO3 tới bão hòa brom (2) Cuối cho H2SO4 vào dung dịch bão hòa brom (3), thu brom hóa lỏng
(a) Hãy viết phương trình hóa học xảy trình (1), (2), (3) (b) Nhận xét mối quan hệ phản ứng xảy (2) (3)
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1 Hình vẽ mơ tả thí nghiệm điều chế khí Cl2 khơ
1,00
2 (a) Phương trình phản ứng:
Phương pháp 1: 6Cl2 + 6Ca(OH)2 Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O
Ca(ClO3)2 + 2KCl 2KClO3 + CaCl2
0,50
Phương pháp 2:
2H2O+2 KCl→ H2+2 KOH+Cl2¿ Cl2+6 KOH→5 KCl+KClO3+3H2O
KCl+3H2O⃗dpdd KClO3+3H2¿
0,50 (b) mKCl=
100×74,5
122,5 =60,82 gam Q=It=m
M×nF= 100
122,5 ×6×26,8=¿ 131,26 (A.giờ)
0,50 (a) Các phương trình phản ứng:
Cl2 + 2NaBr H
+¿
⃗
¿ 2NaCl + Br2 (1)
3Br2 + 3Na2CO3 5NaBr + NaBrO3 + 3CO2 (2)
5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O (3)
1,25 (b) (2) (3) phản ứng thuận nghịch cân bằng:
3Br2+ 6OH- OH 5Br- + BrO3- + 3H2O
-H+
0,25
Câu V(4 điểm)
(6)2 Hỗn hợp A gồm bột S Mg Đun nóng A điều kiện khơng có khơng khí, sau làm nguội cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu 2,987 L khí B có tỉ khối so với khơng khí 0,8966 Đốt cháy hết khí B, sau cho tồn sản phẩm vào 100ml H2O2 5% (D =
1g/mL) thu dung dịch D Xác định % khối lượng chất A nồng độ % chất tạo dung dịch D Cho thể tích chất khí đo điều kiện tiêu chuẩn
3 Hàm lượng cho phép tạp chất lưu huỳnh nhiên liệu 0,30% Người ta đốt cháy hoàn toàn 100,0 gam loại nhiên liệu dẫn sản phẩm cháy (giả thiết có CO2, SO2 nước) qua
dung dịch KMnO4 5,0.10-3M H2SO4 thấy thể tích dung dịch KMnO4 phản ứng vừa hết
với lượng sản phẩm cháy 625 mL Hãy tính tốn xác định xem nhiên liệu có phép sử dụng hay không?
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1 (a) Vẩn đục vàng kết tủa lưu huỳnh: H2S + 1/2O2 H2O + S↓
(b) Dung dịch có màu vàng nhạt: 1/2O2 + 2HBr H2O + Br2
(c) Thốt khí O2 nồng độ giảm dần
NaClO + H2O + CO2 NaHCO3 + HClO
HClO HCl + 1/2O2
(d) Có màu đen sự than hóa chất bẩn hữu có khơng khí Cn(H2O)m ⃗H2SO4 nC + mH2O
1,00
2 Phương trình phản ứng:
S + Mg MgS (1)
MgS + 2HCl MgCl2 + H2S (2)
Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (3)
0,50 MB=0,8966×29=26 B chứa H2S H2 [Mg có dư sau phản ứng (1)]
Gọi x y số mol khí H2S H2, ta có {
x+y=2,987 22,4 34x+2y
x+y =26 Giải ta có x = 0,1 ; y = 0,1
3 Từ (1), (2), (3) ta có: %m(S)= 0,1×32
(0,1+0,1
3 )×24+(0,1×32)
×100 %=¿
50%, %m(Mg)=¿ 50%
0,50
H2S + 32 O2 SO2 + H2O
0,1 0,1 0,1 H2 + 12 O2 H2O
0,033 0,033 SO2 + H2O2 H2SO4
0,1 0,147
0 0,047 0,1
0,50
m(dung dịch) = 100+(0,1×64)+ (0,133×18)=108,8 gam
C%(H2SO4) = 1080,1 98,8 ×100 %=¿ 9%; C%(H2O2) = 1080,047 34,8 =¿ 1,47% 0,50 Phương trình phản ứng:
S + O2 → SO2 (1)
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4(2)
(7)Từ (1) (2) nS=nSO2=
5
2nKMnO4=
5
2×0,625×0,005=7,8125 10 −3
mol %mS=7,8125 10
−3×32
100 ×100 %=¿ 0,25% < 0,30% Vậy nhiên liệu phép sử dụng