Kì thi học sinh giỏi là kì thi quan trọng đối với mỗi học sinh, dưới đây là Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia THPT năm học 2012-2013 môn Hóa học 12 vòng 1 - Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Tĩnh giúp các em kiểm tra lại đánh giá kiến thức của mình và có thêm thời gian chuẩn bị ôn tập cho kì thi sắp tới được tốt hơn.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi có 02 trang, gồm câu) KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 MƠN THI: HỐ HỌC – VÒNG I Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1: Nguyên tố X phi kim có tổng đại số số lợng tử electron viết sau 2,5 Đơn chất X trạng thái khí điều kiện thờng a Xác định cấu hình electron, vị trí X bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học b Viết công thức electron, công thức cấu tạo hợp chất X víi oxi (chÊt Y) c Ph©n tư chÊt Y cã phân cực không? Tại sao? d Chất Y có tác dụng đợc với S không, với Fe không? sao? Cho biết cấu trúc phân tử ion sau: NH 4+; PCl5; SF6; XeF2Cl2 (nêu giải thích trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm, mô tả hình dạng phân tử, vẽ hình phân tử) Câu 2: Một nguyên tố kim loại M có bán kính nguyên tử R = 143 pm đơn chất kết tinh theo cấu trúc lập phơng tâm diện, có khối lợng riêng D = 2,7 g/cm3 Xác định kim loại M Câu 3: Trong bình kín dung tích không đổi chứa hỗn hợp khí X gồm N 2, H2 xúc tác (thể tích không đáng kể), áp suất bình p 150C Sau nung nóng hỗn hợp đến 6630C hệ đạt trạng thái cân bằng, đợc hỗn hợp khí Y, áp suất bình lúc p (biết p2 = 3p1) Khối lợng riêng Y (điều kiện tiêu chuẩn) 0,399 gam/lít Tính sè c©n b»ng kN, kC (h»ng sè c©n b»ng theo theo nồng độ phần mol, theo nồng độ mol/lít) phản ứng 6630C Cho phản ứng N2 (khÝ) + 3H2 (khÝ) 2NH3 (khÝ) a TÝnh ®é biÕn thiên entanpi (H) phản ứng, biết lợng liên kÕt cđa mét sè liªn kÕt: Liªn kÕt N≡ N H-H N-H Năng lợng liên kết (kj/mol) 946 434 390 b Dựa vào kết phản ứng hÃy tính độ biến thiên entanpi (H) phản ứng: 4NH3 (khí) + 5O2 (khÝ) 4NO(khÝ) + 6H2O (khÝ) BiÕt nhiƯt t¹o thµnh cđa NO vµ H2O lµ: ChÊt NO (khÝ) H2O(khÝ) H tạo thành (kj/mol) 90 -242 Câu 4: Tính suất điện động E0, thiết lập sơ đồ pin viết phơng trình phản ứng xảy pin đợc ghép cặp CrO42-/CrO2- NO3-/NO điều kiện chuẩn Cho: Cr(OH)3 H+ + CrO2- + H2O K = 10-14 H2O H+ + OH- Kw =10-14 RT = 0,0592 F Để xác định số tạo phức (hằng số bỊn) cđa ion phøc [Zn(CN) 4]2-, ngêi ta lµm nh sau: Thêm 99,9 ml dung dịch KCN 1M vào 0,1 ml dung dịch ZnCl 0,1 M để thu đợc 100ml dung dÞch (dung dÞch A) ThiÕt lËp mét pin tạo cực dơng điện cực gồm Pt nhúng dung dịch chứa đồng thời Fe 3+ Fe2+ có nồng độ 1M cực âm ®iƯn cùc gåm kÏm tinh khiÕt nhóng vµo dung dịch A Thấy suất điện động pin 2,2113V HÃy xác định số tạo phức ion phức [Zn(CN) 4]2- Biết oxi hoá 0 khử tiêu chn cđa mét sè cỈp: EZn 2+ / Zn = −0,7628V ; EFe3+ / Fe2+ = 0,7700V 0 ECrO 2− − = −0,13V ; E NO3− ,H + / NO = 0,96V / Cr ( OH )3 ,OH ; 250C 2,303 Câu 5: Dung dịch b·o hoµ canxi cacbonat níc cã pH = 9,95 BiÕt h»ng sè axit cđa axit cacbonic lµ : k = 4,5.10−7 mol/l vµ k2 = 4,7.10−11 mol/l a HÃy tính độ tan (mol/lít) tích số tan canxi cacbonat níc b H·y tÝnh nång ®é tèi ®a cđa ion canxi dung dÞch CaCO3 víi pH = 7,40 C HCO3 =0,022 mol/l (nồng độ cân b»ng) NÕu cho tÝch sè tan TCaCO3 = 5,2.10−9 (mol/l)2 Cho từ từ HCl vào dung dịch chứa Na 2CO3 0,001M Na2SO3 0,003M đến nồng độ 0,006M Tính pH dung dịch thu đợc, biết độ tan CO2 SO2 dung dịch bảo hòa lần lợt lµ 3.10-2M vµ 1,1M BiÕt: H2CO3 pKa1= 6,35 ; pKa2 = 10,33 H2SO3 pKa1 = 2,00 ; pKa2 = 7,00 Câu 6: HÃy viết phơng trình phản ứng nêu tợng xảy khi: a Sục SO2 đến d vào dung dịch FeCl3 b Sục H2S đến d vào dung dịch Pb(CH3COO)2 c Hòa tan CrO3 vào dung dịch KOH d d Cho dung dịch KOH 20% vào K3[Fe(CN)6] Điện phân dung dịch NaCl thời gian đợc dung dịch A khí thoát có V lít H2 (điều kiện tiêu chuẩn) Cho dung dịch A vào dung dịch H 2S, lắc kỹ để dung dịch A phản ứng vừa đủ với H 2S đợc 0,16 gam chất rắn màu vàng dung dịch B (không có khí thoát ra) Cho từ từ dung dịch Br 0,1M vào dung dịch B đến màu brom thấy hết 50 ml dung dịch đợc dung dịch C Cho dung dịch BaCl2 d vào dung dịch C đợc 2,33 gam kết tủa a Viết phơng trình phản ứng, xác định thành phần cña A, B, C b TÝnh V -HẾT - - Thí sinh không đợc sử dụng tài liệu (kể bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học) - Cán coi thi giải thích thêm - Họ tên thí sinh: danh: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH HƯỚNG DẪN CHẤM CHÍNH THỨC Sè b¸o KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2012-2013 MƠN THI: HỐ HỌC – VỊNG I C©u 1: Nguyên tố X phi kim có tổng đại số số lợng tử electron viết sau 2,5 Đơn chất X trạng thái khí điều kiện thờng a Xác định cấu hình electron, vị trí X bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hóa học b Viết công thức electron, công thức cấu tạo hợp chất X với oxi (chÊt Y) c Ph©n tư chÊt Y cã ph©n cực không? Tại sao? d Chất Y có tác dụng đợc với S không, với Fe không? sao? Cho biết cấu trúc phân tử ion sau: NH 4+; PCl5; SF6; XeF2Cl2 (nêu giải thích trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm, mô tả hình dạng phân tử, vẽ hình phân tử) Nội dung Điểm a - Vì X phi kim nên có số lợng tử phụ l=1 m có giá trị +1;0;-1 n ≥2 ⇒ Cã nghuyªn tè thâa m·n n=3 l=1 m=-1 s=-(1/2) 1s 22s22p63s23p4 lµ Lu huúnh S n=2 l=1 m=0 s=-(1/2) 1s 22s22p5 lµ Flo F n=2 l=1 m=-1 s=1/2 1s 22s22p1 Bo điểm B - Vì đơn chất X chất khí nên X F X thc chu kú II v× cã líp electron, thuọc nhóm 7A X nguyên tố p có electron lớp ngòai b Công thức electron công thức cấu tạo hợpchất F với O điểm Y OF2 O O F F c Phân tử Y có phân cực O laiFhóa sp nên F phân tử có dạng góc liên kết O với F phân cực d OF2 có tác dụng đợc với S với Fe OF cã tÝnh oxi hãa m¹nh OF2 chứa oxi có số oxi hóa +2 phân tử kÐm bỊn a NH4+: N lai hãa sp3 v× xung quanh N có vùng electron nên phân tử có hình tứ diện N+ b PCl5: P lai hóa sp3d xung quanh nguyên tử P có vùng electron nên phân tử có hình lỡng chóp tam giác c SF6: P lai hãa sp3d2 v× xung quanh nguyên tử S có vùng electron nên phân tử có hình bát diện (lỡng chóp tứ giác) d XeF2Cl2: Xe lai hóa sp3d2 xung quanh nguyên tử Xe cã vïng electron; phèi tư nªn phân tử có hình vuông phẳng Nhđiểm ng phân tử tồn dạng cis tran Cl Cl F Cl F F Cl F cis Trans điểm Câu 2: Một nguyên tố kim loại M có bán kính nguyên tử R = 143 pm đơn chất kết tinh theo cấu trúc lập phơng tâm diện, có khối lợng riêng D = 2,7 g/cm3 Xác định kim loại M Nội dung Điểm Trong ô mạng cở lập phơng tâm diện, số nguyên tử : 1 Z = × 8 + × 6 = 8 Gäi a độ dài cạnh ô mạng sở Khoảng cách ngắn nguyên tử đờng chéo mặt nên : a ì 143 R= ⇒a= = 404pm M ×Z Tõ m × Z NA d= = V a3 d × a × N A (2,7g / cm ) × (404.10 −10 cm) × (6,02.10 23 mol −1 ) ⇒M= = Z ®iĨm ⇒ M = 26,79g / mol Vậy M Al Câu 3: Trong bình kín dung tích không đổi chứa hỗn hợp khí X gồm N 2, H2 xúc tác (thể tích không đáng kể), áp suất bình p 150C Sau nung nóng hỗn hợp đến 6630C hệ đạt trạng thái cân bằng, đợc hỗn hợp khí Y, áp suất bình lúc p (biết p2 = 3p1) Khối lợng riêng Y (điều kiện tiêu chuẩn) 0,399 gam/lít Tính số cân kN, kC (hằng số cân theo theo nồng độ phần mol, theo nồng độ mol/lít) phản ứng 6630C Cho ph¶n øng N2 (khÝ) + 3H2 (khÝ) 2NH3 (khí) a Tính độ biến thiên entanpi (H) phản ứng, biết lợng liên kết số liên kết: Liên kết N N H-H N-H b Dựa Năng lợng liên kết (kj/mol) vào kết 946 434 390 phản ứng hÃy tính độ biến thiên entanpi (H) cđa ph¶n øng: 4NH3 (khÝ) + 5O2 (khÝ) 4NO(khÝ) + 6H2O (khí) Biết nhiệt tạo thành NO H2O là: Chất NO (khí) H2O(khí) H tạo thành (kj/mol) 90 -242 Nội dung Điểm Vì số cân phản ứng phụ thuộc nhiệt độ nên ta chọn: Nếu hỗn hợp đầu tích 22,4 lÝt vµ p 1=1atm ⇒ p2=3 atm n1=22,4/[(22,4/273)*(273+15)]= 0,948 n2= 22,4*3/[(22,4/273)*(273+663)]= 0,875 nN2 = 0,0365 mol p mhỗn hợp đầu=mhỗn hợp sau=0,875*22,4*0,399 điểm Gọi số mol N2 H2 ban đầu lần lợt a b ta cã a+b=0,948 28a+2b=0,875*22,4*0,399 ⇒a= 0,2279 b=0,7201 ⇒ H2 d Y chøa nNH3=0,073 nN2 d=0,1914 nH2 d=0,6106 2 0,073 0,875 = 0,094 kN = 0,1914 0,6106 × 0,875 0,875 kC=kP/(RT)∆n = 61,27 (mol/lÝt)-2 a N2 + 3H2 2NH3 ∆H tt=-6*390+3*434+946= -92 (kj) b H(tạo thành) NH3= -92/2=-46 (kj/mol) 4NH3 (khí)+5O2 (khí) 4NO(khí) + 6H2O (khÝ) ∆H=6*(-242)+4*90 - 4*(-46)= -908 (kj) ®iĨm điểm Câu 4: Tính suất điện động E0, thiết lập sơ đồ pin viết phơng trình phản ứng xảy pin đợc ghép cặp CrO42-/CrO2- NO3-/NO điều kiện chuẩn Cho: Cr(OH)3 H+ + CrO2- + H2O K = 10-14 H2O H+ + OH- Kw =10-14 RT 0 ECrO 2− − = −0,13V 2,303 = 0,0592 ; E NO3− ,H + / NO = 0,96V ; ë 250C / Cr ( OH )3 ,OH F Để xác định số tạo phøc (h»ng sè bỊn) cđa ion phøc [Zn(CN) 4]2-, ngêi ta làm nh sau: Thêm 99,9 ml dung dịch KCN 1M vào 0,1 ml dung dịch ZnCl 0,1 M để thu đợc 100ml dung dịch (dung dịch A) Thiết lập pin tạo cực dơng điện cực gồm Pt nhúng dung dịch chứa đồng thời Fe 3+ Fe2+ có nồng độ 1M cực âm điện cực gồm kẽm tinh khiết nhúng vào dung dịch A Thấy suất điện động pin 2,2113V HÃy xác định số tạo phức cđa ion phøc [Zn(CN) 4]2- BiÕt thÕ oxi ho¸ 0 khử tiêu chuẩn số cặp: EZn 2+ / Zn = −0,7628V ; EFe3+ / Fe2+ = 0,7700V Néi dung §iĨm Ta cã CrO42- + H2O + 3e Cr(OH)3↓ + 5OH¯ K1 = nE CrO42 − / Cr ( OH )3 ,OH − 10 , 0592 H+ + CrO2¯ + H2O H2O CrO2- + 4OH(3) , 0592 lg K E30 = K3 = K1 K2 Kw-1 ⇒ n ⇒ E30 = -0,13 V < E NO3− ,H + / NO = 0,96V K2 = 10-14 Kw-1 =1014 K3 = Cr(OH)3↓ H+ + OH¯ CrO42- + H2O + e 1 điểm Vậy cặp CrO42-/CrO22- anot cặp NO3-/NO catot * Suất điện động pin E0=0,96 - (-0,13) = 1,09 (V) * Sơ đồ pin: (-) Pt CrO42- (1M) ; CrO2- (1M) ; OH- 1M NO3- (1M) ; H+ (1M) (Pt) NO, pNO = 1atm (+) Phản ứng xảy pin: Tại catot: NO3- + H+ + e T¹i anot: 3e CrO2- + OH4× CrO42- + H2O + HOH NO NO + H2O H+ + CrO + CrO4 OH2- + NO điểm Phản ứng tạo phức: Zn2+ + CN- [Zn(CN)4]2[[ Zn(CN ) ]2− ] H»ng số tạo phức * = (1) [ Zn 2+ ] ì [CN ]4 Mặt khác Epin=E(catot)-E(anot)= EFe3+ / Fe2+ - EZn2+ / Zn ⇒ EZn 2+ / Zn = EFe3+ / Fe2+ - Epin=-1,4413V Víi ph¶n øng: Zn2+ + 2e Zn 0,0592 lg[ Zn 2+ ] ⇒ [Zn2+]=10-22,68 (M) E= EZn 2+ / Zn + n 10 −4 Thay vµo (1) ta cã β * = −22,68 = 10 −18, 68 (1) 10 điểm điểm Câu 5: Dung dịch bÃo hoà canxi cacbonat níc cã pH = 9,95 BiÕt h»ng sè axit cđa axit cacbonic lµ : k = 4,5.10−7 mol/l vµ k2 = 4,7.10−11 mol/l a H·y tÝnh ®é tan (mol/lÝt) vµ tÝch sè tan cđa canxi cacbonat níc b H·y tÝnh nång ®é tèi ®a cđa ion canxi dung dÞch CaCO3 víi pH = 7,40 C HCO3 =0,022 mol/l (nồng độ cân bằng) Nếu cho tÝch sè tan TCaCO3 = 5,2.10−9 (mol/l)2 Cho từ từ HCl vào dung dịch chứa Na 2CO3 0,001M Na2SO3 0,003M đến nồng độ 0,006M Tính pH dung dịch thu đợc, biết độ tan CO2 SO2 dung dịch bảo hòa lần lợt 3.10-2M vµ 1,1M BiÕt: H2CO3 pKa1= 6,35 ; pKa2 = 10,33 H2SO3 pKa1 = 2,00 ; pKa2 = 7,00 Néi dung a Dung dịch bảo hòa CaCO3 có CaCO3 Ca2+ + CO32(1) CO32- + H2O HCO3- + OHβ2=10-14/k2= -4 2,13*10 (2) HCO3- + H2O H2CO3 + OHβ2=10-14/k1= 2,22*10-8 (3) H2O H+ + OHk n=10-14 (4) ⇒ pH coi nh phụ thuộc vào (2) Gọi nồng độ CO32- cha thuỷ phân C (10 4,05 ) β2= = 2,13 *10 −4 ⇒ C=1,26*10-4 (M) C − 10 4,05 Độ tan CaCO3 1,26*10-4 mol/lít; TÝch sè tan cña CaCO3 b»ng 1,26*10-4(1,26*10-4-10-4,05)= 4,65*10-9 (mol/lÝt)2 [HCO 3− ] * [OH − ] b Theo (2) ⇒ C CO32− = =2,6*10-5 β2 Ta cã : TCaCO3 = 5,2.109 = 2,6*10-5*[Ca2+] [Ca2+]=2,00*10-4 (mol/lít) Điểm điểm điểm Tính số phản ứng sau ph¶n øng kÕt thóc [CO2]=0,001M; [HSO3-] 0,002M; [SO32-]=0,001M ⇒ pH nên tính theo cặp dung dịch đệm SO2 HSO3điểm pH=2+lg(0,002/0,001)=2,3 Câu 6: HÃy viết phơng trình phản ứng nêu tợng xảy khi: a Sục SO2 đến d vào dung dịch FeCl3 b Sục H2S đến d vào dung dịch Pb(CH3COO)2 c Hòa tan CrO3 vào dung dịch KOH d d Cho dung dịch KOH 20% vào K3[Fe(CN)6] Điện phân dung dịch NaCl thời gian đợc dung dịch A khí thoát có V lít H2 (điều kiện tiêu chuẩn) Cho dung dịch A vào dung dịch H 2S, lắc kỹ để dung dịch A phản ứng vừa đủ với H 2S đợc 0,16 gam chất rắn màu vàng dung dịch B (không có khí thoát ra) Cho từ từ dung dịch Br 0,1M vào dung dịch B đến màu brom thấy hết 50 ml dung dịch đợc dung dịch C Cho dung dịch BaCl2 d vào dung dịch C đợc 2,33 gam kết tủa a Viết phơng trình phản ứng, xác định thành phần A, B, C b Tính V Nội dung §iĨm a SO2 + 2FeCl3 + 2H2O 2FeCl2 + H2SO4 + 2HCl dung dịch chuyển từ màu nâu đỏ sang màu lục nhạt b H2S + Pb(CH3COO)2 PbS + 2CH3COOH Cã kÕt tđa ®en xt hiƯn c CrO3 + 2KOH K2CrO4 + H2O Chất rắn màu đỏ thẩm bị tan tạo thành dung dịch màu vàng d 4KOH + 4K3[Fe(CN)6] 4K4[Fe(CN)6] + 2H2O + O2 Dung dịch màu đỏ chuyển sang màu xanh có khí không điểm màu thoát a Các phơng trình phản øng: NaCl + H2O NaClO + H2 NaClO + H2S NaCl + H2O + S 3NaClO + H2S 3NaCl + H2SO3 4NaClO + H2S 4NaCl + H2SO4 Br2 + H2SO3 + H2O 2HBr + H2SO4 H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl Thành phần của: A: NaCl, NaClO B: H2SO4, H2SO3, NaCl C: NaCl, HBr, H2SO4 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 0,16 = 0,005(mol) ; nBaSO4=0,01 32 Sè mol cña brom lµ: nbrom= 0,1.0,05= 0,005mol b Sè mol cđa S là: nS= điểm nS2- ban đầu=0,015 Khi bÞ oxi hãa bëi NaClO n S=0,005; nSO2=0,005 nS+6=0,005 ⇒ nClO-= (0,005*2+0,005*6+0,005*8)/2 = 0,04 (mol) Theo (1) ta cã sè mol cña H2 b»ng sè mol cña NaClO = 0,04 mol V = 0,04x 22,4 = 0,896 lÝt ®iĨm Học sinh giải cách khác mà kết cho ®iĨm tèi ®a -HẾT - ... danh: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ TĨNH HƯỚNG DẪN CHẤM CHÍNH THỨC Sè b¸o KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2 012 - 2 013 MƠN THI: HỐ HỌC VềNG I Câu 1: Nguyên... lµ 1, 26 *10 -4 mol/lÝt; TÝch sè tan cđa CaCO3 b»ng 1, 26 *10 -4 (1, 26 *10 -4 -1 0 -4 ,05)= 4,65 *10 -9 (mol/lÝt)2 [HCO 3− ] * [OH − ] b Theo (2) ⇒ C CO32− = =2,6 *10 -5 β2 Ta cã : TCaCO3 = 5,2 .10 −9 = 2,6 *10 -5 *[Ca2+]... K2 = 10 -1 4 Kw -1 =10 14 K3 = Cr(OH)3↓ H+ + OH¯ CrO4 2- + H2O + e 1 điểm Vậy cặp CrO4 2-/ CrO2 2- anot cặp NO 3-/ NO catot * Suất điện động cđa pin lµ E0=0,96 - (-0 ,13 ) = 1, 09 (V) * Sơ đồ pin: (-) Pt