Đang tải... (xem toàn văn)
Các đại lượng ΔHo, ΔSo và ΔGo dưới đây chỉ xét riêng cho quá trình nhiệt độ của cơ thể tăng từ t1 lên t2, không xét cho các phản ứng dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ đó và được tính trong đi[r]
(1)BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2017 Môn: HOÁ HỌC Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi thứ nhất: 05/01/2017 (Đề thi có 03 trang, gồm 06 câu) Cho biết: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; K = 39; Mn = 55; I = 127; T (K) = t (C) + 273,15; bar = 105 N·m–2; atm = 1,0132.105 N·m–2; nm = 10–9 m; Hằng số Avogađro, NA = 6,0221.1023 mol–1; Hằng số khí, R = 8,3145 J·K–1·mol–1 = 0,08205 atm·L·K–1·mol–1; Điện tích nguyên tố, e = 1,602.10–19 C; Hằng số điện, εo = 8,854.10–12 J–1·C2·m–1; Hằng số Planck, h = 6,6261.10–34 J·s; Tốc độ ánh sáng, c = 2,9979.108 m·s–1; Khối lượng proton, mp = 1,6726.10–27 kg; Khối lượng electron, me = –31 9,1094.10 kg; Khối lượng nơtron, mn = 1,6749.10–27 kg; năm = 365 ngày; Bq = phân rã/giây; 25C: 2,303 RT 0,0592 ; K: [Ar]4s1; Rb: [Kr]5s1; Cs: [Xe]6s1; Cu: [Ar]3d104s1; Ag: [Kr]4d105s1; Au: F [Xe]4f145d106s1 Câu I (2,5 điểm) Năng lượng En (J) electron trường lực hạt nhân tính biểu thức: e4 Z En (J) = 2 8 o h n Trong đó, e là điện tích nguyên tố; Z là điện tích hạt nhân; εo là số điện; h là số Planck; n là số lượng tử chính (n = 1, 2, 3, ); μ (kg) là khối lượng rút gọn hệ, tính biểu thức: μ = (mhạt nhân.melectron) : (mhạt nhân + melectron) a) Tính bước sóng λmax (nm) dãy phổ Lyman electron chuyển từ n = n = nguyên tử hiđro b) Tần số tương ứng với bước sóng λmax dãy Lyman có khác biệt nhỏ hiđro và đơteri (một đồng vị hiđro, hạt nhân có proton và nơtron) Hiệu ứng này gọi là chuyển dịch đồng vị Nguyên nhân là khác biệt khối lượng rút gọn đơteri và hiđro Tính khác biệt tần số Δν (Hz) photon phát xạ electron chuyển từ n = n = đơteri và hiđro c) Positroni là hệ gồm positron, là hạt có điện tích +1, và electron Khi electron chuyển từ n = n = 2, hệ xạ photon có bước sóng λ = 1312 nm Tính khối lượng m (kg) positron Câu II (4,0 điểm) Thực nghiệm cho biết, NH3 phản ứng với BF3 tạo chất rắn X nhất, có màu trắng a) Viết phương trình hóa học phản ứng Phản ứng này thuộc loại nào? Giải thích b) Viết công thức Lewis phân tử phản ứng trên Cho biết dạng hình học phân tử đó theo thuyết VSEPR (thuyết đẩy các cặp electron lớp vỏ hóa trị) c) Dự đoán giá trị góc liên kết phân tử chất X Gần đây, người ta tìm loại hợp chất mới, đầy hứa hẹn để làm nhiên liệu cho động tên lửa đẩy Hợp chất đó là NH4N(NO2)2 (amoni đinitroamit) a) Viết các công thức Lewis cho anion N(NO2 )2 và các dạng cộng hưởng bền nó Giả thiết các nguyên tử anion này nằm mặt phẳng b) Khi nổ, phân tử amoni đinitroamit bị phân hủy thành khí nitơ, nước và khí oxi Viết phương trình hóa học và tính hiệu ứng nhiệt phản ứng đó Cho biết: Liên kết N–H N–N N=N N–O N=O N N H–O O=O Năng lượng (kJ·mol–1) 391 160 418 201 607 941 467 495 Năng lượng ion hóa thứ mol Br2(khí) có giá trị 240,88 kJ Tính số sóng (cm–1) nhỏ photon để có thể tách electron đầu tiên khỏi phân tử Br2(khí) trang 1/3 DeThi.edu.vn (2) Cho biết loại liên kết các hạt nút mạng lưới loại tinh thể các chất rắn sau: bạc; canxi oxit; kim cương; than chì (graphit) và iot Câu III (2,5 điểm) Một bệnh nhân nặng 60,0 kg bị sốt đột ngột Trong thời gian ngắn, nhiệt độ thể bệnh nhân tăng từ t1 = 36,5C lên t2 = 40,5C Một cách gần đúng thô, giả thiết, thể bệnh nhân tương đương với 60,0 kg nước tinh khiết không trao đổi nhiệt và chất với môi trường bên ngoài Các đại lượng ΔHo, ΔSo và ΔGo đây xét riêng cho quá trình nhiệt độ thể tăng từ t1 lên t2, không xét cho các phản ứng dẫn đến thay đổi nhiệt độ đó và tính điều kiện đẳng áp, p = const a) Khi sốt cao, thể nóng nhận nhiều nhiệt từ các phản ứng sinh hóa xảy thể Tính biến thiên entanpy ΔHo (kJ) nhiệt độ thể tăng từ t1 lên t2 Biết rằng, nhiệt dung mol đẳng áp nước, Cpo,m = 75,291 J·K–1·mol–1, coi là không đổi khoảng nhiệt độ từ t1 đến t2 b) Tính biến thiên entropy ΔSo (J·K–1) nhiệt độ thể tăng từ t1 lên t2 c) Tính biến thiên lượng tự Gibbs ΔGo (kJ) nhiệt độ thể tăng từ t1 lên t2 Biết rằng, entropy nước 36,5C, So = 72,6 J·K–1·mol–1 ΔGo trường hợp này tính theo công thức: ΔGo = ΔHo – Δ(TSo) = ΔHo – ΔT.So – T.ΔSo Nếu thí sinh không tính câu c, giả sử lấy ΔGo = –1,2.106 J để tính tiếp d) Khi sốt cao, thể lượng cách vô ích Giả sử với phần lượng đó, khỏe, người chạy quãng đường dài là bao nhiêu km? Biết rằng, lượng tiêu thụ chạy km là 200 kJ Một mẫu N2(khí) (coi N2 là khí lí tưởng) 350 K và 2,50 bar cho tăng thể tích lên gấp ba lần quá trình giãn nở đoạn nhiệt bất thuận nghịch chống lại áp suất bên ngoài không đổi, pngoài = 0,25 bar Tổng công giãn nở hệ là –873 J a) Tính các biến thiên entropy ΔS (J·K–1) hệ, môi trường xung quanh và hệ cô lập quá trình trên b) Đại lượng nào các đại lượng đã tính cho biết khả tự diễn biến hệ? Câu IV (3,5 điểm) Cacbon tự nhiên chứa đồng vị bền, 12C (98,9% khối lượng) và 13C (1,1% khối lượng) cùng lượng vết đồng vị phóng xạ 14C (phân rã β–, t1/2 = 5730 năm) Hoạt độ phóng xạ riêng cacbon thể sống là 230 Bq·kg–1 Năm 1983, người ta tìm thấy thuyền cổ chìm ngoài khơi Đại Tây Dương Cacbon gỗ thuyền này có hoạt độ phóng xạ riêng là 180 Bq·kg–1 a) Tỉ lệ số nguyên tử các đồng vị 13C/12C và 14C/12C thể sống là bao nhiêu? b) Cây để dùng làm gỗ đóng thuyền trên đốn hạ vào năm nào? c) Giả thiết, 180 Bq·kg–1 là trị số trung bình các giá trị đo được, còn sai số trung bình việc đo hoạt độ phóng xạ cacbon mẫu gỗ nói trên là ±1,3% Cho biết cây đốn hạ khoảng thời gian từ năm nào đến năm nào? Poli(etylen terephtalat), còn gọi là PET, là polime tổng hợp PET sử dụng rộng rãi công nghiệp dệt, bao bì và làm chai lọ PET tạo thành từ phản ứng trùng ngưng hai monome A và B a) Cho biết tên gọi và công thức cấu tạo hai monome trên b) Viết phương trình hóa học phản ứng tổng hợp PET từ hai monome trên c) Thực phản ứng tổng hợp PET với nồng độ ban đầu hai monome Sự phụ thuộc tổng nồng độ các monome còn lại theo thời gian cho bảng đây: t (phút) ([A] + [B]) (mol·L–1) 4,000 30 2,000 60 1,334 90 1,000 120 0,800 Tính số tốc độ phản ứng trùng ngưng và cho biết bậc tổng cộng phản ứng Giả thiết có phản ứng chuyển hóa C thành D và E hình bên Các k1 số tốc độ có giá trị: k1 = 1,2.10–2 giây–1; k–1 = 1,5.10–5 giây–1; k2 = 3,2.10–2 giây–1; k- k–2 = 1,1.10–4 giây–1 Tại thời điểm t = 0, nồng độ các chất sau: [C]o = M; C k2 [D]o = [E]o = k -2 a) Tính nồng độ các chất C, D và E thời điểm t = 30 giây D E trang 2/3 DeThi.edu.vn (3) b) Tính nồng độ các chất C, D và E thời điểm t = ∞ Câu V (3,0 điểm) Tiến hành thí nghiệm dung dịch chứa 0,166 g KI các môi trường khác với dung dịch KMnO4 nồng độ C (mol·L–1) Các kết sau: Thí nghiệm 1: dung dịch KI phản ứng vừa đủ với 4,00 mL dung dịch KMnO4 Thí nghiệm 2: dung dịch KI phản ứng vừa đủ với 40,00 mL dung dịch KMnO4 Thí nghiệm 3: dung dịch KI phản ứng vừa đủ với 160,00 mL dung dịch KMnO4 a) Biện luận để viết phương trình hóa học xảy thí nghiệm, biết Thí nghiệm có mặt Ba(NO3)2 dư b) Tính nồng độ C (mol·L–1) dung dịch KMnO4 đã dùng c) Thêm 5,00 mL dung dịch CuSO4 0,02 M vào dung dịch chứa 0,166 g KI điều chỉnh môi trường Thí nghiệm 1, thu hỗn hợp X Tính thể tích dung dịch V (mL) KMnO4 nồng độ C (mol·L–1) trên để phản ứng vừa đủ với hỗn hợp X Ở trạng thái hơi, các nguyên tử các nguyên tố kim loại nhóm IA và nhóm IB có khả hình thành phân tử hai nguyên tử với các lượng liên kết sau: Phân tử Cu2 Ag2 Au2 K2 Rb2 Cs2 Năng lượng liên kết (kJ·mol–1) 174,3 157,5 210 50,2 46,0 41,8 a) So sánh và giải thích độ bền liên kết các phân tử kim loại nhóm IB với độ bền liên kết các phân tử kim loại nhóm IA b) Giải thích khác quy luật biến đổi các lượng liên kết dãy phân tử sau: Cu2 – Ag2 – Au2 và K2 – Rb2 – Cs2 Câu VI (4,5 điểm) Tính khử chuẩn cặp Fe3+/Fe2+ môi trường axit và khử chuẩn cặp Fe(OH)3/Fe(OH)2 môi trường kiềm Khả khử Fe(II) môi trường nào mạnh hơn? o o 0, 440 V; EFe 0,036 V ; pKs(Fe(OH)2) = 14,78; pKs(Fe(OH)3) = 37,42 Cho biết: EFe 2+ 3+ /Fe /Fe Thêm V (mL) dung dịch K2Cr2O7 0,02 M vào 100 mL dung dịch FeSO4 0,12 M (tại pH = và không đổi suốt quá trình phản ứng), thu dung dịch A Tính khử cặp Fe3+/Fe2+ dung dịch A trường hợp sau đây: i) V = 50 mL; ii) V = 100 mL; iii) V = 101 mL o 0,771 V; ECro O2 ,H /2Cr3+ 1,330 V Cho biết: EFe 3+ /Fe2+ Một bài tập hóa phân tích có đầu bài sau: “Trộn 15,00 mL dung dịch HCl nồng độ C (mol·L–1) với 5,00 mL dung dịch Na2C2O4 0,100 M, thu dung dịch X có pH = 1,25 Tính nồng độ C (mol·L–1).” Để tính nồng độ C (mol·L–1) đó, học sinh lập luận sau: “Vì pH = pKa1 = 1,25, suy [H C O ] = [HC O 4 ] >> [C O24 ] , nên hệ thu là hệ đệm Như vậy, lượng axit cho vào trung hòa hết nấc và trung hòa hết nửa nấc C O24 , tức là trung hòa hết 1,5 nấc C O24 1,5.0,100.5,00 0,050 (mol·L–1).” Do đó, C 15,00 a) Bằng các lập luận và tính toán, cho biết học sinh đó giải đúng hay sai b) Tính nồng độ C (mol·L–1) dung dịch HCl đã cho Nếu thí sinh không tính ý b, giả sử dung dịch X chứa H2C2O4 0,016 M để tính tiếp c) Trộn 5,00 mL dung dịch X với 5,00 mL dung dịch gồm Ca2+ 0,01 M và Sr2+ 0,01 M Khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng, cho biết có kết tủa nào tách Giả thiết không có cộng kết d) Thiết lập sơ đồ pin ghép điện cực Pt(H2) nhúng dung dịch X với điện cực Pt(H2) nhúng dung dịch Y chứa (NH4)2S 0,02 M Áp suất H2 hai điện cực atm Viết nửa phản ứng hóa học xảy điện cực và phản ứng tổng cộng pin hoạt động Cho biết: pKa1(H2C2O4) = 1,25; pKa2(H2C2O4) = 4,27; pKs(CaC2O4) = 8,75; pKs(SrC2O4) = 6,40; pKa1(H2S) = 7,02; pKa2(H2S) = 12,90; pKa (NH 4 ) = 9,24; pKw(H2O) = 14 HẾT -* Thí sinh không sử dụng tài liệu; * Cán coi thi không giải thích gì thêm trang 3/3 DeThi.edu.vn (4)