Tính các đại lượng ΔHo, ΔGo và ΔSo của phản ứng hòa tan, coi ΔHo và ΔSo không thay đổi theo nhiệt độ.[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẮK LẮK ĐỀ CHÍNH THỨC đề) Ngày thi: 22/2/2011 (Thí sinh làm bài trực tiếp vào đề thi này) ( Đề thi có trang) ĐIỂM CỦA TOÀN BÀI THI Bằng số KỲ THI GIẢI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH CẦM TAY NĂM 2010-2011 MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian giao Các giám khảo (Họ, tên và chữ ký) SỐ PHÁCH (Do chủ tịch Hội đồng thi ghi ) Bằng chữ Câu (5 điểm) Nung 93,9 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 với Al môi trường không có không khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn, ta hỗn hợp Y Chia Y thành phần: - Phần tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,672 lít khí H2 - Phần tác dụng với dung dịch HCl dư thu 18,816 lít khí H2 Tính khối lượng các chất hỗn hợp X Biết thể tích các khí đo đktc CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM (2) Câu (5 điểm) Tính số tốc độ phản ứng: H2 + I2 → 2HI 556 K và áp suất atm, biết đường kính phân 0 tử H2 A , phân tử I2 A và lượng hoạt hóa phản ứng 170 kJ.mol-1 CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Câu (5 điểm) Hỗn hợp X gồm chất hữu A và B Trong phân tử chất có nhóm chức –OH – CHO Nếu cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO NH3 dư thì thu 21,6 gam Ag (không có khí thoát ra) Mặt khác cho hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với H (t0, Ni xúc tác) thấy có 4,48 lít khí H2 (ở đktc) tham gia phản ứng, còn đốt cháy hoàn toàn sản phẩm đó cho toàn sản phẩm đốt cháy hấp thụ vào 300 gam dung dịch KOH 28% thì sau thí nghiệm nồng độ KOH còn lại là 11,937% Biết X tác dụng với H2 ((t0, xúc tác) tạo Y, Y tác dụng với Na thu 2,24 lít H (ở đktc) ĐIỂM CÁCH GIẢI KẾT QUẢ Câu (5 điểm) Bằng thực nghiệm người ta đã xác định giá trị momen lưỡng cực phân tử H2S là 1,09 D và liên kết S – H là 2,61.10–30 C.m Hãy xác định: a Góc liên kết HSH b Độ ion liên kết S - H, biết độ dài liên kết S - H là 1,33 Å Cho D = 3,33 10–30C.m Giả sử cặp electron không chia S là không đáng kể CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM (3) Câu (5 điểm) Đối với mol khí lý tưởng phân tử có nguyên tử phân tử có nhiều nguyên tử thẳng hàng nhiệt dung đẳng tích CV tính theo phương trình: ( / T) exp( / T) R R [exp( / T) 1]2 CV = Trong đó là nhiệt độ đặc trưng phân tử Tính nhiệt dung đẳng áp mol oxi 500 K, biết nhiệt độ đặc trưng oxi là 2224 K CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Câu (5 điểm) Ở 813 K áp suất phân ly MgCO3 0,996.105 Pa, 843 K, áp suất này 1,786.105 Pa Tại nhiệt độ nào thì áp suất phân ly 1,013.105 Pa? CÁCH GIẢI Câu (5 điểm) Cho phản ứng phân hủy Xiclobutan thành etilen C4H8 C2H4 KẾT QUẢ ĐIỂM (4) Ở 4380C số tốc độ phản ứng là k = 2,48 10-4 s-1 C2 H Tìm thời gian để tỉ số mol C4 H8 đạt giá trị: a Bằng 1; b Bằng 100 CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Câu (5 điểm) Ở 1020K, hai cân sau cùng tồn bình kín: Cgr + Fe(tt) + CO2 (k) ⇌ CO2 (k) ⇌ 2CO(k) FeO(tt) + CO(k) Kp = 4,00 K’p = 1,25 a Tính áp suất riêng phần các khí lúc cân b Cho 1,00 mol Fe; 1,00 mol cacbon graphit; 1,20 mol CO2 vào bình kín chân không dung tích 20,0 lít 1020K Tính số mol các chất lúc cân CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM (5) Câu (5 điểm) Trộn 1,00 ml dung dịch MgCl2 0,0010 M với 1,00 ml dung dịch NH3 0,010M Có kết tủa Mg(OH)2 không? Tính pH dung dịch thu * T 10 10,9 pK a ( NH 4 ) 9, 24 lg MgOH 12,8 Cho Mg (OH )2 ; ; ; CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM (6) Câu 10 (5 điểm) Độ tan Mg(OH)2 nước 18oC là 9.10-3 g/l còn 100oC là 4.10-2 g/l a Tính tích số tan Mg(OH)2 hai nhiệt độ và pH các dung dịch bão hòa (7) b Tính các đại lượng ΔHo, ΔGo và ΔSo phản ứng hòa tan, coi ΔHo và ΔSo không thay đổi theo nhiệt độ CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM -HẾT SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẮK LẮK HƯỚNG DẪN CHẤM KỲ THI GIẢI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH CẦM TAY NĂM 2010-2011 MÔN HOÁ HỌC LỚP 12 – THPT (8) ĐỀ CHÍNH THỨC đề) ( HD chấm có trang) Thời gian thi: 150 phút (không kể thời gian giao Ngày thi: 22/2/2011 Câu (5 điểm) Nung 93,9 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 với Al môi trường không có không khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn, ta hỗn hợp Y Chia Y thành phần: - Phần tác dụng với dung dịch NaOH dư thu 0,672 lít khí H2 - Phần tác dụng với dung dịch HCl dư thu 18,816 lít khí H2 Tính khối lượng các chất hỗn hợp X Biết thể tích các khí đo đktc CÁCH GIẢI 8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe 8a/3 a 4a/3 3a Số mol Al dư = b – 8a/3 Thí nghiệm 1: Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2 Số mol H2 = 0,672/22,4 = 0,03 mol → Số mol Al dư = 0,02 mol Thí nghiệm 2: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Al + 3HCl → AlCl3 + 3/2 H2 0,02k 0,02k.3/2 (Số mol chất thí nghiệm k lần số mol chất tương ứng thí nghiệm 1) k 18 , 816 + ×0 , 02 k= =0 , 84 (1) Số mol H2 = a × k +1 22 , Mặt khác ta có: 232a + 27b = 93,9 (2) b− a (3) =0 , 02 k +1 Giải hệ ta k = 4; a = 0,3; b = 0,9 Khối lượng Fe3O4 = 232.0,03 = 6,96 gam Khối lượng Al = 27.0,9 = 24,3 gam KẾT QUẢ ĐIỂM 2đ m Fe3O4 = 6,96 gam Al = 24,3 gam 3đ m Câu (5 điểm) Tính số tốc độ phản ứng: H2 + I2 → 2HI 556 K và áp suất atm, biết đường kính phân 0 tử H2 A , phân tử I2 A và lượng hoạt hóa phản ứng 170 kJ.mol-1 CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Biểu thức tính số tốc độ phản ứng trường hợp phân tử khác loại: 1 /2 − E /RT π RT( + )¿ e M A MB k=P N d AB ¿ Coi P = 1, thay các giá trị ta có: 2đ (9) 1/ , 14 , 314 556 10 ( + )¿ × 254 ¿ 10−10 +5 10 −10 ¿ ׿ ¿ k=6 ,023 1023 ¿ −170000/(¿ ,314 556) = 1,905.10-9 mol-1m3s-1 = 1,905.10-12 mol-1ls-1 e¿ 1,905.10-12 mol-1ls-1 3đ Câu (5 điểm) Hỗn hợp X gồm chất hữu A và B Trong phân tử chất có nhóm chức –OH – CHO Nếu cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch AgNO NH3 dư thì thu 21,6 gam Ag (không có khí thoát ra) Mặt khác cho hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với H (t0, Ni xúc tác) thấy có 4,48 lít khí H2 (ở đktc) tham gia phản ứng, còn đốt cháy hoàn toàn sản phẩm đó cho toàn sản phẩm đốt cháy hấp thụ vào 300 gam dung dịch KOH 28% thì sau thí nghiệm nồng độ KOH còn lại là 11,937% Biết X tác dụng với H2 ((t0, xúc tác) tạo Y, Y tác dụng với Na thu 2,24 lít H (ở đktc) ĐIỂM CÁCH GIẢI KẾT QUẢ Trường hợp 1: Hỗn hợp không có HCHO RCHO → 2Ag 21 , × =0,1 mol Số mol RCHO = ½ số mol Ag = 108 X sau cộng H2, chất có nhóm –OH nên: X + Na → ½ H2 2, 24 =0,2 mol Mặt khác: Số mol X = số mol H2 = 2× 22 , Số mol chất còn lại = 0,2 – 0,1 = 0,1 mol Giả thiết: 0,2 mol X + 0,2 mol H2 Trong X có chất chứa nối C=C Gọi CTPT ancol sinh cộng H2 là C n H n+1 OH C n H n+1 OH → n CO2 + ( n +1) H2O 0,2 0,2 n 0,2( n +1) CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O 0,2 n 0,4 n Khối lượng KOH dư = 84 – 56.0,4 n = 84 – 22,4 n gam 84 − 22, n =0 , 11937 C% KOH = 300+44 0,2 n+18 0,2(n+1) n =2 Gọi n (n≥2) là số nguyên tử C ancol anđehit tạo 2đ m là số nguyên tử C ancol còn lại Vì số mol ancol = 0,1 mol n+m=4 n = 2, m = → loại (không có nối C=C) n = 3, m = → CH2=CH-CHO và CH3OH Trường hợp 2: Hỗn hợp có HCHO N Z → loại CH2=CH-CHO và 3đ (10) CH3OH Câu (5 điểm) Bằng thực nghiệm người ta đã xác định giá trị momen lưỡng cực phân tử H2S là 1,09 D và liên kết S – H là 2,61.10–30 C.m Hãy xác định: a Góc liên kết HSH b Độ ion liên kết S - H, biết độ dài liên kết S - H là 1,33 Å Cho D = 3,33 10–30C.m Giả sử cặp electron không chia S là không đáng kể CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM H S S Vẽ hình 1đ H Giải: a) Phân tửH2S có cấu trúc góc nên: H S SH SH = + + SH SH cos = SH 2(1 + cos ) = SH 2.cos 2 H 2S = SH cos H2S 1, 09.3,33.10 30 30 Suy cos = SH = 2.2, 61.10 = 0,695 = 920 b) Độ ion củaliên kết S - H : 2, 61.10 30 t / n 10 19 (%) = l / t = 1,33.10 1, 6.10 100 = 12,265% Biểu thức 3đ = 920 1đ 12,3% Câu (5 điểm) Đối với mol khí lý tưởng phân tử có nguyên tử phân tử có nhiều nguyên tử thẳng hàng nhiệt dung đẳng tích CV tính theo phương trình: ( / T) exp( / T) R R [exp( / T) 1]2 CV = Trong đó là nhiệt độ đặc trưng phân tử Tính nhiệt dung đẳng áp mol oxi 500 K, biết nhiệt độ đặc trưng oxi là 2224 K CÁCH GIẢI Nhiệt dung đẳng áp CP tính: CP = C V + R ( / T) exp( / T) R R [exp( / T) 1]2 + R CP = KẾT QUẢ ĐIỂM (11) ( / T) exp( / T) R R [exp( / T) 1]2 CP = 2224 2224 ( ) exp( ) 500 500 8,314 8,314 2224 [exp( ) 1]2 500 = = 31,07 J/K 2đ 31,07 J/K 3đ Câu (5 điểm) Ở 813 K áp suất phân ly MgCO3 0,996.105 Pa, 843 K, áp suất này 1,786.105 Pa Tại nhiệt độ nào thì áp suất phân ly 1,013.105 Pa? CÁCH GIẢI Chấp nhận ∆H không phụ thuộc vào nhiệt độ, ta có: KT 1, 786.105 RT1.T2ln 8,314.813.843ln( ) K T1 0,996.105 T2 T1 843 813 ∆H = = = 110919,96 J Nhiệt độ T để áp suất phân ly 1,013.105 Pa là: T T1 RT1 ln(K T / K T1 ) T H T1 8,314.813ln(1, 013.105 / 0,996.105 ) T 110919,96 T = 814 K 1 KẾT QUẢ ĐIỂM 2đ T = 814 K 3đ Câu (5 điểm) Cho phản ứng phân hủy Xiclobutan thành etilen C4H8 C2H4 Ở 4380C số tốc độ phản ứng là k = 2,48 10-4 s-1 C2 H Tìm thời gian để tỉ số mol C4 H8 đạt giá trị: a Bằng 1; b Bằng 100 CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Câu : 1) C4H8 C2H4 1–x 2x 1đ (12) etylen 2x xiclobuta n = 1 x 2x a x =1; x = 1 1 0, 405 1 1 = k ln 1,5 = k t = k ln x = k ln 0, 405 4 t = 2, 48.10 =1633 s 2x b x = 100 ; x = 0,98 ; 3,91 ln 50 4 t = k ln 0, 02 = k = 2, 48.10 = 15766 s 1633 s 2đ 15766 s 2đ Câu (5 điểm) Ở 1020K, hai cân sau cùng tồn bình kín: Cgr + Fe(tt) + CO2 (k) ⇌ CO2 (k) ⇌ 2CO(k) FeO(tt) + CO(k) Kp = 4,00 K’p = 1,25 a Tính áp suất riêng phần các khí lúc cân b Cho 1,00 mol Fe; 1,00 mol cacbon graphit; 1,20 mol CO2 vào bình kín chân không dung tích 20,0 lít 1020K Tính số mol các chất lúc cân CÁCH GIẢI a P 2CO 4, 00 PCO2 ; KẾT QUẢ ĐIỂM PCO 1, 25 PCO2 K P CO PCO : p' PCO PCO2 PCO2 K p 4, 00 3, 20 atm 1, 25 3, 20 2,56 atm 1, 25 PCO 3,20 1đ PCO2 2,56 1đ b Gọi x,y là số mol C, Fe phản ứng Cgr + CO2 (k) ⇌ 2CO Lúc cân bằng: 1-x 1,2- x- y 2x + y Fe(tt) + CO2 (k) ⇌ FeO + CO Lúc cân bằng: 1-y 1,2- x- y y 2x + y Tổng số mol khí lúc cân : 1,2- x- y + 2x + y = 1,2 + x (3, 20 2,56).20, 1, 38 0, 082.1020 x 0,18 mol 1, x 1đ (13) 2,56.20, 0, 61 mol 0, 082.1020 3, 20.20, nCO 0, 77 mol 0, 082.1020 2x + y y 0, 77 2.0,18 0, 41 mol nCO2 nCO 2đ nC 1, 00 0,18 0,82 mol nFe 1, 00 0, 41 0,59 mol Câu (5 điểm) Trộn 1,00 ml dung dịch MgCl2 0,0010 M với 1,00 ml dung dịch NH3 0,010M Có kết tủa Mg(OH)2 không? Tính pH dung dịch thu * TMg (OH )2 10 10,9 pK a ( NH 4 ) 9, 24 lg MgOH 12,8 Cho ; ; ; CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM 0, 0010 5, 0.10 M 0, 010 5, 0.10 M CMg 2 C NH Cân bằng: NH3 + H2O NH4+ + OH- Kb = 10-4,76 C’ 5.10-3 C 5.10-3 – x x x x 10 4,76 3 5.10 x x2 + 1,74.10-5x – 8,7.10-8 = 1đ x = [OH- ] = 2,86.10-4 M lg* MgOH 12,8 Vì nhỏ nên bỏ qua tạo phức hiđroxo ion Mg2+ CMg 2 COH Xét tích số ion: = 5.10-4 (2,86.10-4)2 = 10-10,39 > T Vậy Mg(OH)2 bắt đầu kết tủa theo phương trình phản ứng sau: Mg2+ + 2NH3 + 2H2O Mg(OH)2 + 2NH4+ K = 101,38 C: 5.10-4 5.10-3 -4 [ ]: 5.10 – x 5.10-3 – 2x 2x (2 x) 101,38 -4 3 (5.10 x)(5.10 x) ; giải phương trình bậc ta x = 1,96.10-4 Vậy [NH4+] = 2x = 3,92.10-4 M; [NH3] = 4,61.10-3 M; [Mg2+] = 3,04.10-4 M * 10 12,8 MgOH Vì NH4+ - NH3: nhỏ nên pH hệ định hệ đệm 4, 61.10 10,31 3,92.10 [H+] = 10-10,31, [OH- ] = 10-3,6 pH 9, 24 lg 10-10,39 > T 1đ (14) 1đ - -3,69 -4 [OH ] = 10 Ca = 3,92.10 nên giá trị pH tính theo công thức trên không thỏa mãn Để đánh giá chính xác pH hệ, chúng ta tính theo ĐLTDKL áp dụng cho cân bằng: NH3 + H2O NH4+ + C 4,61.10-3 3,92.10-4 -3 [ ] 4,61.10 – x 3,92.10-4 + x OH- Kb = 10-4,76 pH = 10,16 2đ x (3,92.10 x) x 10 4,76 3 (4, 61.10 x) [OH- ] = x = 10-3,84 pH = 10,16 Câu 10 (5 điểm) Độ tan Mg(OH)2 nước 18oC là 9.10-3 g/l còn 100oC là 4.10-2 g/l a Tính tích số tan Mg(OH)2 hai nhiệt độ và pH các dung dịch bão hòa b Tính các đại lượng ΔHo, ΔGo và ΔSo phản ứng hòa tan, coi ΔHo và ΔSo không thay đổi theo nhiệt độ CÁCH GIẢI a Mg(OH)2 Mg2+ + 2OHT=[Mg2+][OH-]2 = 4s3 s s 2s Ở 291K: 9.10 3 ( ) T291=4 58 = (1,552.10-4)3 = 1,495.10-11 [OH-] = 2.1,552.10-4 M pH = 14 – pOH = 14 + lg(2.1,552.10-4) = 10,49 Ở 373K : 4.10 ( ) T373=4 58 = (6,897.10-4)3 = 1,312.10-9 pH = 14 – pOH = 14 + lg(2.6,897.10-4) = 11,14 b T RT2T1 ln 373 ΔHo = T2 T1 T291 9 8,314.373.291 1, 312.10 ln 1, 495.10 11 = 373 291 = 49243,8 J/mol - Trước hết tính độ tan Mg(OH)2 298K: T298 H o 1 49243,8 1 ln ( ) ( ) T291 R 298 291 8,314 298 291 , thay T291=1,495.10-11 vào từ đó tính T298 = 2,41.10-11, Từ biểu thức: o G298 = -RTlnT298 = -8,314.298.ln2,41.10-11 = 60573,7J/mol = 60,5737 kJ/mol o G298 = ΔHo - 298ΔSo , KẾT QUẢ ĐIỂM 1đ pH= 10,49 1đ pH =11,14 ΔHo = 1đ 49243,8 J/mol o G298 = 60573,7J/mol 1đ ΔSo= -38,02J/mol.K 1đ (15) H G 298 ΔSo = = -38,02J/mol.K -HẾT - (16)