Đang tải... (xem toàn văn)
Sử dụng mô hình vi hạt chuyển động tự do trong hộp thế một chiều cho hệ electron π của phân tử liên hợp mạch hở Octatetraen, hãy: a Tính các giá trị năng lượng En n= 1÷5 theo J.. Biểu di[r]
(1)BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ THI CHÍNH THỨC KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2013 Môn: HOÁ HỌC Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi thứ nhất: 11/01/2013 (Đề thi có 03 trang, gồm 05 câu) Cho: NA = 6,022.1023mol-1; h = 6,625.10-34J.s; 1eV= 1,602.10-19J; O = 16; Na = 23; K = 39; Rb = 85; Mg = 24; Ca = 40; Ba = 137 Câu (4,5 điểm) Kết tính Hoá học lượng tử cho biết ion Li2+ có lượng electron các mức En (n là số lượng tử chính) sau: E1= -122,400eV; E2= -30,600eV; E3= -13,600eV; E4= -7,650eV a) Tính các giá trị lượng trên theo kJ/mol (có trình bày chi tiết đơn vị tính) b) Hãy giải thích tăng dần lượng từ E1 đến E4 ion Li2+ c) Tính lượng ion hoá ion Li2+ (theo eV) và giải thích Chuyển động electron π dọc theo mạch cacbon hệ liên hợp mạch hở coi là chuyển động tự vi hạt hộp chiều Năng lượng vi hạt hộp n 2h chiều tính theo hệ thức: E n = , đó n= 1,2,3 ; h là số Planck; m là khối 8ma lượng electron, m= 9,1.10-31 kg; a là chiều dài hộp Đối với hệ liên hợp, a là chiều dài mạch cacbon và tính theo công thức: a= (N+1).ℓC-C , đây N là số nguyên tử C; ℓC-C là độ dài trung bình liên kết C-C Ứng với mức lượng En nêu trên, người ta xác định obitan phân tử (viết tắt là MO-π) tương ứng, Sự phân bố electron π vào các MO-π tuân theo các nguyên lý và quy tắc phân bố electron vào các obitan nguyên tử Sử dụng mô hình vi hạt chuyển động tự hộp chiều cho hệ electron π phân tử liên hợp mạch hở Octatetraen, hãy: a) Tính các giá trị lượng En (n= 1÷5) theo J Biểu diễn phân bố các electron π trên các MO-π giản đồ các mức lượng và tính tổng lượng các electron π thuộc Octatetraen theo kJ/mol Cho biết phân tử Octatetraen có ℓC-C = 1,4Å b) Xác định số sóng ν (cm-1) ánh sáng cần thiết để kích thích electron từ mức lượng cao có electron (HOMO) lên mức lượng thấp không có electron (LUMO) Câu (4,0 điểm) Bảng tuần hoàn có 118 nguyên tố Nguyên tố X (Z=118) hình thành bắn 249 48 phá hạt nhân nguyên tố Californi ( 98 Cf ) hạt nhân Canxi ( 20 Ca ) Biết nguyên tố X phân rã α và có số khối là A= 294 a) Viết phương trình phản ứng tổng hợp và phân rã α nguyên tố X b) Viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố X Từ đó suy vị trí X bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học Cho M là kim loại hoạt động Oxit M có cấu trúc mạng lưới lập phương với cạnh ô mạng sở là a= 5,555Å Trong ô mạng sở, ion O2- chiếm đỉnh và tâm các mặt hình lập phương, còn ion kim loại chiếm các hốc tứ diện (tâm các hình lập phương với cạnh là a/2 ô mạng) Khối lượng riêng oxit là 2,400 g/cm3 a) Tính số ion kim loại và ion O2- ô mạng sở b) Xác định kim loại M và công thức oxit M c) Tính bán kính ion kim loại M (theo nm) biết bán kính ion O2- là 0,140 nm d) Nêu cách điều chế oxit M trang 1/3 DeThi.edu.vn (2) Câu (3,5 điểm) Nêu tượng và viết phương trình hoá học phản ứng xảy các thí nghiệm sau: a) Sục từ từ khí clo (đến dư) vào dung dịch NaBr b) Cho ít bột MnO2 vào dung dịch H2O2 c) Cho dung dịch SnCl2 vào dung dịch FeCl3, sau đó cho thêm K3[Fe(CN)6] d) Cho dung dịch KI vào dung dịch FeCl3 Canxi xyanamit điều chế theo phản ứng (1) và (2), nó phản ứng với nước và với axit sunfuric theo phản ứng (3) và (4) đây: (1) CaO + 3C → CaC2 + CO CaC2 + N2 → CaCN2 + C (2) CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 (3) CaCN2 + H2SO4 → CaSO4 + H2N-CN (4) a) Hãy trình bày ngắn gọn ảnh hưởng áp suất và nhiệt độ đến chiều diễn biến phản ứng (1) và (2) b) Dựa vào các phản ứng đã cho, hãy giải thích và viết cấu tạo hoá học (có ghi đầy đủ các electron hoá trị) CaCN2 c) Hãy viết chế phản ứng để giải thích tạo thành NH3 phản ứng (3) và H2N-CN (xyanamit) phản ứng (4) d) Viết công thức Liuyt các đồng phân ứng với công thức phân tử CH2N2 Câu (4,0 điểm) Để xác định hàm lượng oxi nước sông, người ta sử dụng phương pháp Winkler cách dùng Mn2+ cố định oxi dạng hợp chất Mn(IV) môi trường kiềm Sau đó, dùng KI để khử Mn(IV) môi trường axit và chuẩn độ hỗn hợp dung dịch Na2S2O3 Cụ thể: Hút 150,00 ml nước sông vào chai cố định oxi Thêm MnSO4 đủ dư, sau đó thêm tiếp dung dịch kiềm iođua (gồm NaOH và KI dư), đậy nút bình cẩn thận để tránh bọt khí và để yên cho kết tủa lắng xuống Axit hóa hỗn hợp H2SO4 đặc Đậy nút chai và lắc kỹ kết tủa tan hoàn toàn Chuẩn độ dung dịch thu dung dịch Na2S2O3 8,0.10-3M hết 20,53 ml Na2S2O3 a) Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy thí nghiệm trên b) Tính E o MnO(OH)2 /Mn 2+ ,OH - ; E oO /OH - c) Giải thích sao: - Giai đoạn cố định oxi phải thực môi trường kiềm; - Để khử Mn(IV) KI phải tiến hành môi trường axit; - Sau axit hoá dung dịch cần chuẩn độ d) Tính hàm lượng oxi nước theo mg/l Cho: K w(H 2O) = 10-14; 25oC: 2,303.RT = 0, 0592 F o E MnO o + 2+ , H /Mn =1,23V; E O + , H /H 2O =1,23V; EIo- /I- =0,5355V Cân 0,432 gam axit yếu HA, pha thành 50,00 ml dung dịch A Tiến hành chuẩn độ dung dịch A dung dịch chuẩn NaOH 0,100M Khi thêm 50,77 ml dung dịch NaOH vào dung dịch A thì dung dịch thu có pH = 5,0 Còn thêm 60,00 ml dung dịch NaOH vào dung dịch A thì đạt tới điểm tương đương a) Tính khối lượng mol axit HA b) Tính số Ka axit HA Câu (4,0 điểm) Nghiên cứu động học phản ứng oxi hoá khử dung dịch nước: 2Fe3+ (aq) + Sn2+(aq) → 2Fe2+(aq) + Sn4+(aq) (1) trang 2/3 DeThi.edu.vn (3) Khi nồng độ ion Fe2+ lớn so với nồng độ ion Fe3+, thực nghiệm xác định biểu thức tính tốc độ phản ứng sau: v = k.[Fe3+]2 [Sn2+]/ [Fe2+] (2) a) Chứng minh chế phản ứng đây là phù hợp với thực nghiệm: k X Fe3+ + Sn2+ ZZZ Fe + Sn 2+ 3+ YZZZ (3) k−1 k Fe3+ + Sn3+ ⎯⎯ → Fe2+ + Sn4+ (4) Giả định giá trị số tốc độ k2 là nhỏ b) Có thể tính k2 theo k (thực nghiệm) và số cân K phản ứng (3) không? Xét quá trình hoá mol nước lỏng 25oC và 1atm Cho biết nhiệt hoá nước, nhiệt dung đẳng áp nước và nước lỏng là: ∆Hhh (100oC, 1atm) = 40,668kJ/mol Cp,H 2O(A) = 75,31J K-1.mol-1; Cp,H 2O(k) = 33,47 J K-1.mol-1 Các kiện trên coi có giá trị không đổi khoảng nhiệt độ khảo sát a) Tính ∆H, ∆S, ∆G hệ quá trình hoá nói trên? b) Dựa vào kết thu được, hãy cho biết quá trình hoá nước có thể tự diễn hay không? Vì sao? Cho biết, quá trình đẳng áp có nhiệt độ biến đổi từ T1 đến T2, biến thiên entropy T tính theo hệ thức: ∆S = Cp ln T1 HẾT -* Thí sinh không sử dụng tài liệu, kể bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học; * Giám thị không giải thích gì thêm trang 3/3 DeThi.edu.vn (4)