đề và đáp án thi chọn đội tuyển quốc gia môn hóa

đề và đáp án chi tiết ngày thi thứ nhất, thứ hai, thứ 3 kì thi chọn học sinh giỏi quốc gia môn hóa học.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH QUẢNG NINH HƯỚNG DẪN CHẤM THI LẬP ĐỘI TUYỂN DỰ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2018 Mơn thi: HĨA HỌC Ngày thi: 10/10/2017 ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Hướng dẫn có 10 trang) Cho: NA = 6,022.1023 mol-1; h = 6,6261.10-34 J.s; c = 2,9979.108 m.s-1; F = 96485 C; me = 9,1094.10-31 kg; bar  atm = 760 mmHg = 1,013.105 Pa; 0oC = 273K; R = 8,314 J.mol-1.K-1; 1nm = 10-9m; 1pm = 10-12m; 1eV = 1,602.10-19J; 25oC: ln = 0,0592lg; C = 12; O = 16; Sr = 87,5 Bài (3,5 điểm): Một phân tử H2 trạng thái bản, phân li thành nguyên tử sau hấp thụ photon có bước sóng 77,0 nm Biết lượng phân tử H2 trạng thái -31,675 eV Hãy xác định tất tổ hợp trạng thái electron có hai nguyên tử H tạo thành sau phân li Trong trường hợp xác định tổng động (theo eV) nguyên tử hiđro Xét hiđrocacbon đa vịng thơm thẳng hàng (PAHs thẳng hàng), vịng benzen xếp liên tục thành chuỗi có độ dài khác nhau, ví dụ như: benzen, anthraxen pentaxen (hình vẽ) Tính chất vật lí hóa học hợp chất phụ thuộc vào mức độ không định chỗ (giải tỏa) electron π tồn phân tử Chiều rộng vịng benzen d = 240pm a Giả định cách đơn giản rằng, electron π PAHs thẳng hàng chuyển động tự hộp hai chiều Năng lượng electron hộp hai chiều tính theo công thức:  n2 E = h  nx2  y2  8me  Lx Ly  Trong đó: nx, ny số lượng tử, độc lập (ni = 1, 2, 3, ); h số Planck; me khối lượng electron; Lx Ly kích thước hộp Hãy thiết lập cơng thức tính lượng tổng quát PAHs thẳng hàng theo số lượng tử nx, ny; độ dài d; số vòng benzen chuỗi w số h, me b Giản đồ mức lượng pentaxen mơ tả cách định tính mức lượng số lượng tử nx, ny cho tất mức lượng bị chiếm với electron có spin ngược dấu mức lượng khơng bị chiếm thấp khơng có electron Các mức lượng mô tả số lượng tử nx, ny; electron có spin ngược dấu biểu diễn mũi tên ngược Hãy điền electron π giá trị nx, ny tương ứng vào chỗ trống ngoặc đơn giản đồ lượng anthraxen mô tả bên (chú ý trạng thái có suy biến lượng) c Tính bước sóng photon cần dùng để kích thích electron π từ mức lượng cao có electron (HOMO) lên mức lượng thấp khơng có electron (LUMO) anthraxen pentaxen Ý Hướng dẫn chấm Điểm Năng lượng photon: Ephoton = hc  Sự phân li: 6,6261.1034.2,9979.108 = 2,58.10-18J = 16,1 eV 9 77,0.10 = H2 + hν → H + n = 1 2 0,25 H’ 2 Để phân tử H2 phân li thành nguyên tử ta có: ∆E = EH + EH’ – EH2 = - 13,6 13,6 + 31,675 < 16,1 eV n2 n '2 0,5 Tổng động hai nguyên tử hiđro: Eđ = Ephoton - ∆E ∆E = - Với n = n’ = 1: 13,6 13,6 - + 31,675 = 4,475 eV; Eđ = 16,1 – 4,475 = 11,6 eV 12 Với n = n’ = n = n’ = 1: ∆E = - 13,6 13,6 - + 31,675 = 14,675 eV; Eđ = 16,1 – 14,675 = 1,4 eV 22 Với n = n’ = 2: ∆E = - 13,6 13,6 - + 31,675 = 24,875 eV > 16,1 eV 22 Vậy trường hợp có là: H2 + hν → H + H’ n = 1 2  2 2hóa chất H hiđro với xúc tác Pd cho chất I (C16H26O3) Oxi hóa chất I PCC cho anđehit A Viết công thức cấu tạo urushiol chất từ A đến I Ý Hướng dẫn chấm Điểm 3,0 (từ A đến I, chất 0,25 điểm, cấu tạo urushiol 0,75 điểm) 15 Bài (2,0 điểm): Cho ion phức sau: [NiSe4]2- (A); [ZnSe4]2- (B) ; [CoCl3(CN)3]3- (C) Xác định trạng thái lai hóa ion trung tâm phức chất vẽ cấu trúc chúng (kể đồng phân lập thể, có) Biết A có cấu trúc vng phẳng, B có cấu trúc tứ diện Phức chất [PtCl2(NH3)2] xác định đồng phân trans- Nó phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu X) Phức chất X không phản ứng với etylenđiamin (en) tỉ lệ mol phức chất X : en = 1:1 Hãy giải thích kiện vẽ cấu tạo phức chất X Ý Cho số hiệu nguyên tử: Co (Z = 27), Ni (Z = 28), Zn (Z = 30), Pt (Z = 78) Hướng dẫn chấm Trạng thái lai hóa Phức chất Cấu trúc ion phức ion trung tâm Se Se A Điểm 0,25 Ni dsp2 Se Se vuông phẳng Se B 0,25 Zn sp3 Se Se Se tứ diện CN Cl NC C d2sp3 Cl Co CN Cl CN NC Cl Co Cl Cl 0,5 CN Bát diện [PtCl2(NH3)2] đồng phân trans-  phức chất có cấu tạo vng phẳng Cl │ H3N — Pt — NH3 (1) │ Cl Phản ứng (1) với Ag2O: trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + 2OHEtylenđiamin phối tử hai mạch ngắn Khi phối trí với ion kim loại, chiếm vị trí phối trí cạnh (vị trí cis) [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ không phản ứng với en theo phản ứng: [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + en → [PtCl2(NH3)2(H2O)2en]2+ + 2H2O chứng tỏ phân tử H2O nằm vị trí trans với Vậy công thức cấu tạo X là: 0,25 0,25 0,25 0,25 Bát diện Hết 16 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH QUẢNG NINH HƯỚNG DẪN CHẤM THI LẬP ĐỘI TUYỂN DỰ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2017 Mơn thi : HĨA HỌC (Phương án thực hành) Ngày thi : 11/10/2017 ĐỀ THI CHÍNH THỨC (Hướng dẫn có 02 trang) Bài (2,0 điểm): Chuẩn độ 20 ml dung dịch HCl 0,10 M dung dịch NaOH 0,10 M Tính pH dung dịch thời điểm: a Trước chuẩn độ b Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 19,98 ml c Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 20 ml d Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 20,02 ml Có thể chọn metyl da cam (pT = 4,40), metyl đỏ (pT = 6,20) phenolphtalein (pT = 9,00) làm thị thích hợp cho phép chuẩn độ không ? Chất thị cho kết sai số chuẩn độ nhỏ ? Ý Hướng dẫn chấm Điểm Phương trình chuẩn độ: H+ + OH-  H2O 0,25 a Trước chuẩn độ: dung dịch HCl 0,1M + pH = - lg[H ] = - lg0,1 = b Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 19,98mL (trước điểm tương đương): dung dịch gồm NaCl HCl dư 0,25 pH = - lg[H+] = - lg 0,1 20 - 0,1 19,98 = 4,3 20 + 19,98 c Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 20mL (tại điểm tương đương): dung dịch chứa NaCl pH = 0,25 d Thể tích dung dịch NaOH tiêu thụ 20,2mL (sau điểm tương đương): dung dịch gồm có NaCl NaOH dư 0,25 pH = 14 – pOH = 14 + lg 0,1 20,02 - 0,1 20 = 9,7 20,02 + 20 VTĐ = VNaOH = 20,00 ml - Chỉ thị metyl da cam (pT = 4,40): sau trung hòa CH+(dư) = [H+] = 10-4,40M 0,1.20 - 0,1VOH= 10-4,40  V - = 19,984 (ml) ≈ VTĐ OH 20 + V - 0,25 OH  Có thể dùng thị metyl da cam - Chỉ thị phenolphtalein (pT = 9,00): sau trung hòa COH-(dư) = [OH-] = 10-5M 0,1VOH-  0,1.20 = 10-5  V - = 20,004 (ml) ≈ VTĐ OH 20 + V OH  Có thể dùng thị phenolphtalein - Chỉ metyl đỏ (pT = 6,20 ≈ 7,00): lượng dư axit điểm cuối chuẩn độ, phải kể đến lượng H+ nước phân li H2O ⇌ OH- + H+ + -6,20 [H ] = 10 = CH+(dư)+ [OH-] 0,1.20  0,1VOH 107,80  106,20  V -  19,9998 (ml) ≈ VTĐ  OH 20  VOHVậy sử dụng ba chất thị cho phép chuẩn độ, thị metyl đỏ cho 17 0,25 0,25 0,25 sai số chuẩn độ nhỏ Bài (2,0 điểm): Một số học sinh làm thực hành tốc độ phản ứng phịng thí nghiệm, làm xong vô ý không đậy nắp không để vào vị trí bảo quản quy định lọ hóa chất A Trên nhãn lọ hóa chất A có ghi “bảo quản điều kiện tối” Sau thời gian, hóa chất lọ biến đổi tạo thành ba hợp chất B, C D Hợp chất A dùng để làm tăng độ tan hợp chất C dung dịch nước nhờ tạo thành D Nếu trộn dung dịch đậm đặc A B với sau cho phản ứng với khí F màu vàng lục tạo hai muối G H Trong môi trường axit, muối G phản ứng với A tạo thành dung dịch màu nâu xỉn có chứa C Trong thành phần muối G, oxi chiếm 22,43% khối lượng Khí F phản ứng với hiđro điều kiện chiếu sáng tạo axit J Mặt khác, G tác dụng với J tạo C, F H Xác định công thức phân tử chất viết phương trình hóa học phản ứng xảy dạng ion thu gọn Ý Hướng dẫn chấm Điểm A: KI; B: KOH; C: I2; D: KI3; F: Cl2; G: KIO3; J: HCl; H: KCl 1,0 Phương trình phản ứng:  4OH- + 2I2 4I- + 2H2O + O2   I3I- + I2  1,0 6OH- + I- + 3Cl2   IO3- + 6Cl- + 3H2O IO3- + 5I- + 6H+   3I2 + 3H2O as H2 + Cl2  2HCl 2IO3- + 12H+ + 10Cl-   I2 + 5Cl2 + 6H2O Hết 18 ... Ephoton - ∆E ∆E = - Với n = n’ = 1: 13 ,6 13 ,6 - + 31, 675 = 4,475 eV; Eđ = 16 ,1 – 4,475 = 11 ,6 eV 12 Với n = n’ = n = n’ = 1: ∆E = - 13 ,6 13 ,6 - + 31, 675 = 14 ,675 eV; Eđ = 16 ,1 – 14 ,675 = 1, 4 eV... 6,62 61. 1034.2,9979 .10 8 = 2,58 .10 -1 8 J = 16 ,1 eV 9 77,0 .10 = H2 + hν → H + n = 1 2 0,25 H’ 2 Để phân tử H2 phân li thành nguyên tử ta có: ∆E = EH + EH’ – EH2 = - 13 ,6 13 ,6 + 31, 675 < 16 ,1 eV... = 14 – pOH = 14 + lg 0 ,1 20,02 - 0 ,1 20 = 9,7 20,02 + 20 VTĐ = VNaOH = 20,00 ml - Chỉ thị metyl da cam (pT = 4,40): sau trung hòa CH+(dư) = [H+] = 10 -4 ,40M 0 ,1. 20 - 0,1VOH= 10 -4 ,40  V - = 19 ,984