Tính lượng kết tủa thu được, biết rằng chỉ có 50% muối của kim loại Y kết tủa với dung dịch NaOH. 2.Từ các nguyên tố Na, O, S tạo ra được các muối A,B đều có 2 nguyên tử Na trong phân t[r]
(1)SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2011-2012
LÊ KHIẾT Ngày thi : 05/02/2012 Mơn :Hố học 10
Thời gian làm : 180 phút
Câu 1(4 điểm )
1 Cho nguyên tố X,Y,Z (ZX< ZY < ZZ) X,Y thuộc nhóm A chu kì liên tiếp
trong bảng tuần hoàn ; Y,Z nguyên tố kề cận chu kì Tổng số proton hạt nhân nguyên tử X,Y 24 Xác định số lượng tử elêctron sau nguyên tử nguyên tố X,Y,Z (Quy ước số lượng tử từ ml viết theo thứ tự tăng dần )
2 Natri kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm khối Tính khối lượng riêng natri theo g/cm3 biết bán kính hiệu dụng nguyên tử natri 0,189nm
3 Giải thích ion CO32- nhận thêm nguyên tử oxi để tao ion CO4
2-trong ion SO32- nhận thêm nguyên tử oxi để tạo thành ion SO42-? Giải
thích hai phân tử NO2 kết hợp với tạo phân tử N2O4,
hai phân tử CO2 khơng thể kết hợp với để tạo phân tử C2O4?
Câu (4 điểm )
1.Hoàn thành (nếu chưa đầy đủ) cân phương trình phản ứng oxi hoá -khử sau phương pháp thăng ion- electron:
(1)PbO2 + Mn2+ + H+ MnO4- + …
(2) Al + NO3- + OH- AlO2- + NH3 + …
(3) Zn[Hg(SCN)4] + IO3- + Cl- ICl + SO42- + HCN + Zn2+ + Hg2+
(4) I2 + Cr2O72- + H+ IO3- + Cr3+ +…
2 Cho số cân phản ứng
3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH- 250C K = 101,508
Hãy tính : E0( MnO
4-/MnO42-) biết E0(MnO4- , H+/ MnO2) = 1,695V Kw = 10-14
Câu 3: (4 điểm )
1 Khói mù quang hố tạo thành qua chuỗi phản ứng , ba phản ứng chuỗi cho Khói mù tạo thành O(k) tạo thành phản
ứng (3) phản ứng với hợp chất hữu
N2(k) + O2(k) 2NO(k) (1)
2NO(k) + O2(k) 2NO2(k) (2)
NO2(k) + hv NO(k) + O(k) (3)
a) Đối với phản ứng (1),cóH0 = +180,6 kJ/mol Tính lưọng phân li liên kết NO (k)
b) Tính biến thiên entropy phản ứng (1)
c) Các định nhiệt độ cực tiểu mà phản ứng (1) tự xảy
(2)Cho biết :
N-N N=N N≡N O-O O=O
Năng lượng liên kết ,kJ/mol 193 418 941 142 498 N2(k) O2(k) NO(k) NO2(k) O(k)
S0, J/mol.K 191,5 205,0 210,6 240,5 161,0
2 Khí N2O5 phân huỷ tạo thành nitơ đioxit khí oxi với tốc độ đầu 250C
cho bảng sau:
[N2O5],M 0,150 0,350 0,650
Tốc độ phân huỷ (mol.l-1.phút-1) 3,42.10-4 7,98 10-4 1,48 10-3
a)Viết biểu thức tính tốc độ phản ứng số tốc độ k cho phản ứng b)Tính thời gian cần thiết để nồng độ N2O5 giảm từ 0,15M đến 0,050M
c) Ở 400C, tốc độ đầu phản ứng với nồng độ 0,150M 2,37 10-3 mol.l-1.phút-1 Xác
định lưọng hoạt hoá cho phản ứng Câu : (4 điểm)
Có dung dịch CH3COOH ; Ka = 10-4,76.Hỏi :
1.Nếu thêm vào lít dung dịch CH3COOH 0,1M lượng HCl 0,05 mol( thể tích
dung dịch khơng biến đổi) pH dung dịch bao nhiêu? Nếu thêm 10-3 mol HCl
thì pH ?
2.Cần phải thêm mol CH3COOH vào lít dung dịch để axit giảm
một nửa(coi thể tích khơng biến đổi thêm CH3COOH) Tính pH dung dịch
này (Chấp nhận <<1 1- 1) Câu : (4 điểm )
Hỗn hợp kim loại X,Y,Z có tỉ lệ số mol tương ứng : 3: có tỉ lệ khối lượng nguyên tử tương ứng : : Hoà tan hết 3,28gam hỗn hợp kim loại dung dịch HCl dư thu 2,016 lít khí (ở đktc) dung dịch A
Xác định kim loại X, Y,Z biết chúng tác dụng với axit tạo muối kim loại có hố trị II
b) Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, đun nóng khơng khí cho phản ứng xảy hồn tồn Tính lượng kết tủa thu được, biết có 50% muối kim loại Y kết tủa với dung dịch NaOH
2.Từ nguyên tố Na, O, S tạo muối A,B có nguyên tử Na phân tử Trong thí nghiệm hố học người ta cho m1 gam muối A biến đổi thành m2 gam
muối B 6,16 lít khí Z 27,30C ; atm.Biết hai khối lượng khác 16,0
gam
a) Hãy viết phương trình hố học phản ứng xảy với công thức cụ thể A,B b) Tính m1,m2
HẾT
(3)Đáp án chi tiết
Ý NỘI DUNG
ĐIỂM Ta có :
ZX +ZY = 24 (1)
Z = 24
2 =12 ⇒ ZX < Z < ZY X,Y thuộc cùng1 nhóm A chu kì
liên tiếp bảng tuần hoàn ⇒ X ,Y thuộc chu kì 2,3.Do ZY – ZX
= 8(2)
Từ (1) (2) suy : ZX = ,ZY = 16 ⇒ X :O , Y: S
Y, Z nguyên tố kề cận chu kì ZZ = 17 ⇒ Z Cl
Cấu hình electron nguyên tử : O : 1s22s22p4
S : 1s22s22p63s23p4
Cl: 1s22s22p63s23p5
Bộ số lượng tử electron sau : O: n = ; l = 1: ml = -1 ; ms = -
2 S : n = ; l = ; ml = -1 ; ms = - 12 Cl : n = ; l = ; ml = ; ms = -
2
2
2 Số nguyên tử natri ô mạng sở : x 18 + =
Mặt khác ta có :
a √3 = 4r ⇒ a = 4r √3 Khối lượng riêng natri: D = m
V =
2mNa
a3 = ( x 23
6,02 1023 ) : (
4x0,189 10−7 √3 )
3 = 0,92 g/cm3
0,5
3 Trên nguyên tử cacbon CO32- khơng cịn electron tự nên khơng
có khả kết hợp thêm với nguyên tử oxi để tạo CO4
2-Trên nguyên tử lưu huỳnh cặp electron tự chưa liên kết , đo nguyên tử lưu huỳnh tạo liên kết với nguyên tử oxi thứ tư để tạo SO4
2-Cấu tạo CO2: O = C = O
Trên ngun tử cacbon khơng cịn electron tự nên hai phân tử CO2
không thể liên kết với để tạo C2O4
Cấu tạo NO2 :
(4)
N•
O O
Trên nguyên tử nitơ electron độc thân tự ,nên nguyên tử nitơ có khả tạo liên kết cộng hóa trị với nguyên tử nitơ phân tử thứ hai để tạo N2O4
Công thức cấu tạo N2O4 :
4
x PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O
x Mn2+ + 4H
2O → MnO4- + 8H+ + 5e
5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+ → 5Pb2+ + 2MnO4- + 2H2O
x Al + 4OH- → AlO
2- + 2H2O + 3e
x NO3- + 6H2O + 8e → NH3 + OH
8Al + 3NO3- + OH- + 2H2O → AlO2- + 3NH3
x Zn[Hg(SCN)4] +16H2O → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +28H+ + 24e
x IO3- + Cl- + 6H+ + 4e → ICl + 3H2O
Zn[Hg(SCN)4]+6 IO3- +6Cl- +8H+ → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +6ICl +
2H2O
3 x I2 + 6H2O → 2IO3- + 12H+ + 10e
5 x Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
3I2 + 5Cr2O72- + 34H+ → 6IO3- + 10 Cr3+ + 17H2O
2
5 Ta xét cân sau:
MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + H2O (1)K1 = 10
3 1,695 0,0592 H2O → H+ + OH- (2)K
2 = 10-14
MnO42- → MnO4- + 1e (3) K3 = 10
−1.E0
0,0592
3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH- (4) K = 101,508
Ta thấy cân (4) = (1) +4x(2) + 3x(3) Do : K = K1 K42 K33
Từ suy : 10,0592,695 - 4.14 - 3E
0,0592 = 1,508 Từ ta tính : Eo(MnO
4-/MnO42-) = 0,56 V
2
6 a)∆H0 = +180,6 = E
N≡N + EO=O – 2ENO 0,5
(5)Vậy :ENO = (941+498- 180,6 ) : = 629 kJ/mol
b) ∆SO = 2S
NO – SN2 – SO2 = 2.210,6 -191,5 – 205,0 = 24,7 J/mol
c) ∆GO = ∆H0 – T ∆SO =180,6 – T 0,0247
Nhiệt độ cực tiểu mà phản ứng (1) tự xảy ∆GO = ∆H0 – T ∆SO =180,6 – T 0,0247 =
Tính T= 7311,7K hay T = 7037,70C
0,5
7 a)* biểu thức tính tốc độ phản ứng :
Ta có tốc độ phân hủy : v = [N2O5]x ,ở nhiệt độ không đổi k số
Do : v1 v2
=
N2O5¿1x
¿
N2O5¿2x ¿ ¿ ¿
Từ bảng số liệu ta có :
-Cặp số liệu thứ : 7,98 10
−4 3,42 10−4 =
0,35¿x ¿
0,15¿x ¿ ¿ ¿
⇔ 2,33x = 2,33 Suy
ra x = Hoặc :
-Cặp số liệu thứ : 1,48 10
−3 3,42 10−4 =
0,65¿x ¿
0,150¿x ¿ ¿ ¿
⇔ 4,33x = 4,33.Suy
ra x =
Vậy phản ứng bậc , hay : v = k [ N2O5] *Tính số tốc độ:
v = 1,48.10-3 = k 0,650 suy k = 2,28 10-3phút-1
b) phương trình động học dạng tích phân phản ứng chiều, bậc : kt = ln C0
Ct
, Ct nồng độ thời điểm t , từ ta :
2,28 10-3t = ln 00,,150050 =ln suy : t = 481 phút c)Phương trình Arrhenius : ln kT2
kT1 = Ea
R (
1 T1−
1
T2) Theo đề ta có : -Ở 250C: k
T1 = k298 = 2,2,8.10-3 phút -1
-Ở 400C: k
T2 = k313
v
C0 = 2,37 10
−3
0,150 =1,58 10-2 phút -1 Thay vào phương trình Arrhenius ta :
ln 1,58 10
−2 2,28 10−3 =
Ea 8,314 (
1 298−
1 313) Suy : Ea = 1,00.105J/mol= 100kJ/mol
0,5
0,5
0,5
(6)8 Các trình xảy dung dịch : HCl → H+ + Cl-
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka
H2O ⇔ OH- + H+
Vì CHCl >> 10-7 ( Ka.C >> Kw ) nên bỏ qua điện li nước
Khi thêm 0,05mol HCl :
0,5
0,5
HCl → H+ + Cl
0,05 0,05
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 0,05 [ ] 0,1 – x x 0,05 + x Ta có : Ka = x.(0,05+x)
0,1− x = 10-4,76 ⇒ x = 3,5.10-5 [H+] = 0,05 + 3,5.10-5 0,05M ⇒ pH = 1,3
Khi thêm 10-3 mol HCl
HCl → H+ + Cl
-10-3 10-3
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 10-3
[ ] 0,1 – x x 10-3 + x
Ta có : Ka = x(10
−3 +x) 0,1− x = 10
-4,76 ⇒ x = 9.10-4
[H+] = 10-3 + 9.10-4 = 1,93.10-3M ⇒ pH 2,7
1
9 Các trình xảy dung dịch :
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka
H2O ⇔ OH- + H+ Kw
Vì Ka.C >> Kw nên bỏ qua điện li nước CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 10-3 [ ] (1- α)C αC αC Ta có : Ka = α
2C2 (1− α)C =
α2C 1− α Vì 1- α ⇒ α = √Ka
C = √ 10−4,76
0,1 = 1,3.10
-2 = 1,3%
Để α giảm nửa nghĩa α' = α Ta có : Ka = α2C = α'2C ' ⇒ C 'C = α
2
α '2 = α2
(α2)
2 = 4 ⇒ C’ =4C = 0,4M
Vậy cần phải thêm 0,3 mol CH3COOH vào lít dung dịch
Ta có : [H+] = α '2C ' = 0,65 10-2 0,4 = 2,6.10-3M ⇒ pH = 2,6
(7)ứng MX, MY,MZ
nH2 = 2,016
22,4 = 0,09 mol Phương trình hóa học :
X + 2HCl → XCl2 + H2 ↑ (1)
4x 4x 4x Y + 2HCl → YCl2 + H2 ↑ (2)
3x 3x 3x Z + 2HCl → ZCl2 + H2 ↑ (3)
2x 2x 2x
Từ (1),(2).(3) ta có : 4x + 3x + 2x =0,09 ⇒ x = 0,01 mol (a) Ta có : MY = 53 MX (b)
MZ =
3 MX (c )
Mặt khác ta có : MX.4x + MY.3x + MZ.2x = 3,28 ( d)
Từ (a),(b) ,(c) ,(d) suy :
MX ( 0,04 + 53 x0,03 + 73 x 0,02) = 3,28
⇒ MX = 24 X Mg
⇒ MY =
3 x 24 = 40.Y Ca ⇒ MZ = 73 x 24 = 56 Z Fe
Dung dịch (A) : MgCl2, CaCl2, FeCl2
Phương trình hóa học :
MgCl2 + 2NaOH → Mg(ỌH)2↓ + 2NaCl (4)
4x 4x
CaCl2 + NaOH → Ca(OH)2 ↓ + NaCl (5)
1,5x 1,5x (50% kết tủa )
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓ + NaCl (6)
2x 2x
4Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe(OH)3 (7)
Từ (4),(5),(6),(7) ⇒ 58.0,04 + 74.0,015 +107.0,02 = 5,5,7g
1
11 Đặt A Na2X ; B Na2Y, ta có sơ đồ
Na2X → Na2Y + Z
nA = nB = nC = 6,16 273
300,3 22,4 = 0,25(mol) Z H2S, SO2
Cứ 0,25 mol lượng A khác lượng B 16,0g
(8)Hay phân tử A khác phân tử B 64đvC A,B Na2S, Na2SO3, Na2SO4
So sánh cặp chất thấy A: Na2S , B: Na2SO4
Phương thình hóa học :
Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S ↑
b)Tính m1,m2:
m1 = 78.0,25 = 19,5 (g)