Đề và đáp án kì thi chọn đội tuyển quốc gia môn hóa 2019

tài liệu bao gồm đề và đáp án chi tiết kì thi chọn đội tuyển tham gia học sinh giỏi quốc gia năm 2019 của ngày thi thứ nhất, thứ hai, thứ 3.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

HƯỚNG DẪN CHẤM THI LẬP ĐỘI TUYỂN HSG CỦA TỈNH

DỰ THI CHỌN HSG QUỐC GIA THPT NĂM 2019

Môn thi: HÓA HỌC Ngày thi: 9/10/2018

(Hướng dẫn này có 11 trang)

Cho: N A = 6,022.10 23 mol -1 ; h = 6,625.10 -34 J.s; c = 2,9979.10 8 m.s -1 ; F = 96485C; m e = 9,1094.10 -31 kg;

J.mol -1 K -1 ; 1 nm = 10 -9 m; 1 pm = 10 -12 m; 1 eV = 1,602.10 -19 J; ở 25 o C: RT/Fln =0,0592lg.

Bài 1 (3,0 điểm)

1 Đèn hồng ngoại được sử dụng để sưởi ấm, giữ nóng thức ăn, Có bao nhiêu photon được sinh ra

trong một giây bởi một đèn hồng ngoại tiêu thụ năng lượng 95W và hiệu suất chuyển hoá năng lượngnày thành bức xạ hồng ngoại là 14% ? Giả sử bức xạ hồng ngoại có bước sóng là 1525 nm

2 Có thể xem các electron π trong hem-sắt của một phân tử hemoglobin như một hệ các electron tự do

chuyển động trong một hộp thế hai chiều Theo mô hình này, năng lượng của electron được tính theobiểu thức:

với h là hằng số Plank; nx và ny là các số lượng tử chính; me là khối lượng electron; L là chiều dài hộp thế

a Xây dựng giản đồ năng lượng biểu diễn thứ tự tương đối của 17 obitan thấp nhất.

b Cho biết trong phân tử trên có 26 electron π Sự phân bố electron vào các MO-π cũng tuân theo các

nguyên lý và quy tắc như sự phân bố electron vào các obitan nguyên tử Hãy biểu diễn sự phân bốelectron trên các obitan ở trạng thái cơ bản, xác định số electron ở obitan có mức năng lượng cao nhất

bị chiếm (HOMO)

c Nếu chiều dài L của hộp thế hai chiều này là 1 nm thì độ dài sóng ánh sáng (theo nm) có thể dùng để

kích thích một electron π từ mức năng lượng bị chiếm cao nhất (HOMO) đến mức năng lượng không

bị chiếm thấp nhất (LUMO) bằng bao nhiêu ?

1 Năng lượng tiêu thụ trong một giây là: E = 95.1 = 95 J

Năng lượng bức xạ hồng ngoại: E’ = 95.0,14 = 13,30 J

Năng lượng của một photon: ε =

19 9

6,625.10 2,9979.10

1,302.101525.10

Ta có: E1,1 = 2Eo E1,4 = E4,1 = 17Eo

E1,2 = E2,1 = 5Eo E3,3 = 18Eo

E2,2 = 8Eo E2,4 = E4,2 = 20Eo

E1,3 = E3,1 = 10Eo E3,4 = E4,3 = 25Eo

E2,3 = E3,2 = 13Eo E1,5 = E5,1 = 26Eo với Eo = h 2 /8 mL2

0,5

b Sự phân bố electron vào các obitan:

Tổng số electron trên HOMO là 4

c Năng lượng kích thích electron từ HOMO lên LUMO là:

6, 625.10 2,9979.10

1,302.105.6,023.10

hc E

b Một mẫu đồng vị được để trong 178 ngày (gấp n lần thời gian bán rã t1/2 của 59Fe, n nguyên) thì tỉ số

mol của 59Co /59Fe là 15 : 1 Hãy tính thời gian bán rã t1/2 của 59Fe theo đơn vị ngày

2 Tinh thể sắt (II) oxit có cấu trúc tương tự tinh thể NaCl, trong tinh thể FeO có hốc bát diện được tạo

thành bởi các nguyên tử oxi và nguyên tử Fe nằm ở tâm hốc Trong điều kiện thường, không tồn tại sắt(II) oxit tinh khiết mà thường có lẫn một lượng sắt (III) trong FeO, nên công thức của oxit sắt là FexO.Cho hằng số mạng của tinh thể FexO là a = 4,29Å và khối lượng riêng của FexO là 5,71 g/cm3

a Vẽ một ô mạng cơ sở của mạng tinh thể FeO.

b Tìm x biết nguyên tử khối của Fe là 55,85.

c Công thức oxit sắt trên có thể viết dưới dạng Fe(II)uFe(III)vO Xác định u, v và công thức oxit sắt.

N N

= - kt ⇔

ln(1/16) = - k.178 ⇒

k =

ln16178

1 Xét ion phức [Ru(SCN)2(CN)4]4- (kí hiệu là P) của ruteni Cho biết dạng lai hóa của ruteni trong P.

Mô tả sự hình thành ion phức theo thuyết VB Giải thích tại sao trong P, liên kết được hình thành giữa

Ru với N của phối tử SCN- mà không phải là giữa Ru với S Cho biết phức có tính thuận từ hay nghịch

từ, vì sao? Cho: ZRu = 44

2 Để xác định thành phần phức tạo bởi M và L (kí hiệu MaLb), người ta tiến hành các thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Chuẩn bị dung dịch 1 với nồng độ ion trung tâm M là 0,01 M còn nồng độ phối tử L

là 5,0.10-5M, và các điều kiện cần thiết khác Sau khi dung dịch đạt đến trạng thái cân bằng, tiến hành

đo mật độ quang của dung dịch thu được trong cuvet có bề dày 1 cm ở bước sóng l = 520 nm, kết quả:A1 = 0,061 Biết rằng, tại trạng thái cân bằng, nồng độ cân bằng của phối tử L là 2.10-8M

- Thí nghiệm 2: Chuẩn bị dung dịch 2 với nồng độ ion trung tâm M là 5,0.10-5 M còn nồng độ phối tử

L là 0,01 M và các điều kiện cần thiết khác như ở thí nghiệm 1 Sau khi dung dịch đạt đến trạng thái

cân bằng, tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức thu trong cuvet có bề dày 1 cm ở bước sóng l

= 520 nm, kết quả: A2 = 0,183

Biết rằng, tại bước sóng 520 nm thì cả ion M và phối tử L đều không hấp thụ ánh sáng Chỉ cóphức MaLb được tạo thành

a Xác định công thức của phức MaLb biết rằng b có giá trị nhỏ hơn 6.

b Xác định hệ số hấp thụ mol phân tử của phức trên ở bước sóng 520 nm.

c Xác định hằng số bền tạo phức của phức MaLb.

d Tính nồng độ cân bằng của các cấu tử trong dung dịch thu được nếu pha loãng dung dịch ở thí

nghiệm 1 gấp hai lần

1 - Ion Ru2+ có cấu hình electron [Kr]4d65s05p0; kiểu lai hóa d2sp3 (do CN- là phối tử trường mạnh,

Ru thuộc dãy thứ hai của kim loại chuyển tiếp), không có electron độc thân, nghịch từ (học sinh

biểu diễn sự hình thành liên kết của phức bằng liên kết phối trí của các phối tử với các AO trống

- So với S, N có độ âm điện lớn hơn và bán kính nguyên tử nhỏ hơn, do đó mật độ điện tích âm

trên nguyên tử N sẽ lớn hơn, ái lực phản ứng với ion dương Ru2+ lớn hơn, vì vậy trong phức chất

P, liên kết phức được hình thành giữa Ru và N mà không phải là giữa Ru và S

=

0,061 10,183 3=

(2)

0,25

0,25

Xét cân bằng: ML3 ƒ

M + 3L β-1 = 10 -20,32 (2,5.10-5/3 – x) (x + 599/120.000) 3x (M)

Giải ra ta được: x = 6,664.10 -9 M

Từ đó tính được: [M] = 4,99.10 -3 M; [ML3] = 8,326.10 -6 M; [L] = 1,999.10 -8 M

0,25 0,25

0,5

0,25

0,25

Bài 4 (3,0 điểm)

1 Khí ga hóa lỏng có thành phần chính là butan (M = 58,13 g/mol) được nén ở áp suất cao trong các

bình thép - sử dụng làm khí đốt cho các mục đích dân dụng Một bình ga có chứa 12,8 kg butan Giả

sử đốt cháy hoàn toàn lượng khí ga trên trong điều kiện đẳng áp bằng V lít không khí (vừa đủ) ở nhiệt

độ 298K để đun một bình nước lớn Lượng nhiệt sinh ra từ phản ứng (ở 298K) một phần làm nóng cácsản phẩm của phản ứng (giả thiết chỉ có CO2(k) và H2O(l) và lượng N2 có trong V lít không khí) lên450K; một phần làm nóng bình đun nước và nước trong bình; phần còn lại hao phí do bức xạ nhiệt ramôi trường xung quanh Biết lượng bức xạ nhiệt ra môi trường xung quanh bằng 1/10 lượng nhiệtđược nhận bởi bình đun và nước trong bình

a Tính nhiệt đốt cháy chuẩn, ∆c H o (kJ.mol-1), của khí butan ở 298K

b Tính nhiệt lượng (theo kJ) mà bình đun và nước trong bình nhận được khi đốt cháy toàn bộ lượng

butan trong bình thép trong điều kiện trên

c Tính khối lượng nước trong bình có thể đun nóng được (trong một lần đun) từ 25oC đến 78oC khiđốt cháy hết 2,4 kg khí butan trong điều kiện trên Giả thiết, nước trong bình bay hơi không đáng kểtrong điều kiện đã cho

a Tính số mol từng chất khi hệ đạt tới trạng thái cân bằng.

b Thể tích bình tối thiểu bằng bao nhiêu để cacbon tham gia phản ứng hết ?

với: Q2 =

110Q3Mà: Q1 = H O2

58,13

[(373 - 298).75,3.10-3 + 40,5 + (450 - 373).33,86.10-3]

+

312,8.104

58,13

(450 – 298).41,63.10-3 +

312,8.106,5.4

Q3 = 499321,685 kJ

c Nhiệt lượng mà bình đun và nước trong bình nhận được khi đốt cháy 2,4 kg butan

trong điều kiện trên là: Q3’ =

2,412,8 Q3 = Qnước + Qbình Lượng nước đun nóng được từ 25oC đến 78oC:

0,5 0,25

0,5

0,25

0,5

(1)

Fe(r) + CO2(k) ƒ

FeO(r) + CO(k) Kp2 =

25,1

(2)

Từ (1) và (2) ta có: PCO = 3,2 atm; PCO2 = 2,56 atm

Vậy tại thời điểm cân bằng có:

=

=

T R

V P

V P

2 2

0,624 mol

Bảo toàn nguyên tố C có: nC = 1 + 1,2 – 0,78 – 0,624 = 0,796 mol

Bảo toàn nguyên tố O có: nFeO = 1,2.2 – 0,78 – 0,624.2 = 0,372 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe có: nFe = 1 – 0,372 = 0,628 mol

b Xét thể tích bình là V (lít), bảo toàn nguyên tố C ta có:

nC = 1 + 1,2 –

1000.273

4,22

)

56,22,3

V P

V P

2 2

0,977808 molBảo toàn O có: nFeO = 1,2.2 – 1,22226 – 2.0,977808 = - 0,777876 < 0

Vậy không thiết lập được thể tích bình thỏa mãn điều kiện bài toán (hay C không thể

phản ứng hết trong điều kiện bài toán)

1 Thêm từ từ dung dịch HCl 0,10M vào 15,00 ml dung dịch X đến pH = 4,00 thì hết 15,30 ml dung

dịch HCl Tính C1, C2

2 Nếu chỉ dùng 6,63 ml HCl 0,10M cho vào 15,00 ml dung dịch X thì pH của hệ là bao nhiêu (chấp

nhận bỏ qua sự phân li của nước)?

3 Tính thể tích dung dịch HCl 0,10M cần cho vào 15,00 ml dung dịch X để pHhệ = 7,02 (chấp nhận bỏ

qua sự phân li của nước)

4 Tính nồng độ của piperiđin (C5H11N) cần thêm vào 15,00 ml dung dịch X so cho độ điện ly của ion

S2- thay đổi 5% (coi thể tích dung dịch không đổi).

1

(10 )

1010

.[ ][ ]

3 Tính VHCl cần cho vào để pHhệ = 7,02 (bỏ qua cân bằng của H2O):

Tại pH = 7,02 = pKa1 của H2S nên [S2-] << [HS-] = [H2S];

7,02

4 7,02 3,75

0,25 0,5 4.

cầu muối (hình 1).

Hình 1 Pin Ganvanic

1 Ở 30,0oC tỉ số phản ứng (Q) của pin là 2,18.10-4 và sức điện động của pin là +0,450V Tính thế điệncực tiêu chuẩn của điện cực kim loại và xác định kim loại M Viết và cân bằng các phản ứng xảy ra tạicác điện cực và phản ứng tổng quát xảy ra trong pin

2 Nồng độ của ion M2+ trong pin (hình 1) được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot như sau: Lấy

25,00 ml dung dịch M2+ cho vào một bình tam giác và thêm tiếp một lượng dư KI Chuẩn độ hỗn hợpthu được đến điểm tương đương hết 25,05 ml dung dịch natri thiosunfat 0,800M Viết các phản ứngxảy ra trong phép chuẩn độ và tính nồng độ của dung dịch M2+

3 Trong pin Ganvani trên, ở 30,0oC nếu áp suất riêng phần của khí hiđro là 0,360 bar và điện cựcplatin được nhúng trong 500 cm3 dung dịch đệm gồm 0,050 mol axit lactic (HC3H5O3) và 0,025 molnatri lactat (C3H5O3Na), sức điện động của pin đo được là +0,534V Tính pH của dung dịch đệm vàhằng số phân li Ka của axit lactic ở 30,0oC

E

+

RTlnQnF

Ta có: +0,450 =

o pin

2. Phản ứng xảy ra trong phép chuẩn độ:

2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2

I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6

(Hoặc: 2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2

I2 + I - → I3

I3- + Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6 + I- )

Tại điểm tương đương:

E

+

+ +

2

2 2 H

Với dung dịch đệm trên ta có:

−

λ β

tại thời điểm t = 10 phút

2 Sự phân hủy H2O2 được thúc đẩy với sự có mặt của ion Fe2+ Cơ chế phản ứng được đề nghị như sau:

H2O + O2 + OH

• (3)

Fe2+ + OH

• →k 4

Fe3+ + OH- (4)Mặt khác, trong dung dịch nước tồn tại cân bằng: OH- + H+ ƒ

OH

• + H2O2 →k 2

2Fe2+ + 2H+ + 3H2O2 → 2Fe3+ + O2 + 2H2O

Không thể coi Fe2+ là chất xúc tác, vì Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+ sau phản ứng

k

H O k

= v1 + v2 + v3 = v1 + 2v2

=

+ 2

0,5 0,25

-SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

HƯỚNG DẪN CHẤM THI LẬP ĐỘI TUYỂN HSG CỦA TỈNH

DỰ THI CHỌN HSG QUỐC GIA THPT NĂM 2019

Môn thi: HÓA HỌC Ngày thi: 10/10/2018

(Hướng dẫn này có 06 trang)

Bài 1 (3,5 điểm)

1 trans-Xicloocten có một mặt phẳng đối xứng và có hàng rào năng lượng cao trong phản ứng

raxemic hóa Liên kết đôi của trans-xicloocten bị xoắn lại làm cho phân tử biểu hiện tính chất bất

thường trong các phản ứng đóng vòng

Vào năm 2011, Fox và các cộng sự phát triển phản ứng tổng hợp quang hóa trên một loạt dẫn

xuất trans-xicloocten Quá trình tổng hợp không kiểm soát lập thể được cho dưới đây:

Vẽ tất cả các đồng phân lập thể có thể có của chất 3 có thể tạo thành từ phản ứng khử hóa

chất 2 (không cần gán cấu hình R, S).

2 Hãy cho biết chất nào sau đây có tính axit mạnh nhất? Giải thích.

(A) (B) (C) (D)

3 So sánh lực bazơ của các chất sau: (NH2)2C=NH, (NH2)2C=O, (NH2)2C= S, MeNH2C=NH.

4 Cho biết chất nào sau đây có tính bazơ mạnh nhất? Giải thích.

2 Hợp chất B có tính axit mạnh nhất vì trạng thái anion thơm, bền 0,5

3 Tính bazơ giảm dần: (NH2)2C=NH > MeNH2C=NH > (NH2)2C=O > (NH2)2C= S 1,0

4 Hợp chất có tính bazơ mạnh nhất là chất (3): N,N-đimetyl-2,6-đimetylanilin

Ở đây tương tác +C giữa cặp e của N với vòng benzen nhỏ nhất do tương tác đẩy giữa hai

nhóm metyl ở vòng benzen với nhóm NMe2 khiến cho khả năng xen phủ của cặp electron

p trên N với các obitan π của vòng thơm trở nên kém hơn hẳn so với ba chất còn lại

mạch thu được muối của axit (1S,3R)-3-(cacboxymetyl)-2,2-dimetylxyclopropancacboxylic Xác định

cấu trúc của A, B, C, D và cho biết cơ chế của quá trình chuyển hóa đồng phân hóa B thành D

Limonen là một monotecpen → phân tử có 10C

X có 9C, hơn nữa limonen là hidrocacbon → Phân tử limonen phải có 1 nối đôi trong

vòng 6 cạnh và 1 nối đôi đầu mạch

- Xét các cấu trúc khả dĩ của limonen từ X1:

0,25

0,25

Cả 3 cấu trúc từ X1 đều không thỏa mãn điều kiện của sản phẩm hidro hóa limonen không

quang hoạt

- Xét các cấu trúc khả dĩ của limonen từ X2:

Chỉ có cấu trúc đầu tiên thỏa mãn điều kiện của sản phẩm hidro hóa limonen không

quang hoạt

- Xét các cấu trúc khả dĩ của limonen từ X3:

Cả 3 cấu trúc từ X3 đều không thỏa mãn điều kiện của sản phẩm hidro hóa limonen không

* Cơ chế của quá trình chuyển hóa đồng phân hóa B thành D: 0,8

Bài 5 (1,5 điểm)

Sục khí (A) vào dung dịch (B) có màu nâu vàng thu được chất rắn (C) màu vàng và dung dịch (D) Khí (X) có màu vàng lục tác dụng với khí (A) tạo ra (C) và (F) Nếu (X) tác dụng với khí (A) trong nước tạo ra (Y) và (F), rồi thêm BaCl2 vào dung dịch thì có kết tủa trắng Khí (A) tác dụng với dung dịch chất (G) là muối nitrat kim loại tạo ra kết tủa (H) màu đen Đốt cháy (H) bởi oxi ta được chất lỏng (I) màu trắng bạc Xác định (A), (B), (C), (F), (G), (H), (I), (X), (Y) và viết phương trình

hóa học của các phản ứng xảy ra

(A): H2S; (B): FeCl3; (C): S;

(F): HCl; (G): Hg(NO3)2; (H): HgS;

(I): Hg; (X): Cl2; (Y): H2SO4

Phương trình hóa học của các phản ứng

+ 2HNO3 (5) HgS + O2  →t 0

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

HƯỚNG DẪN CHẤM THI LẬP ĐỘI TUYỂN HSG CỦA TỈNH

DỰ THI CHỌN HSG QUỐC GIA THPT NĂM 2019 Môn thi: HÓA HỌC (Phương án thực hành)

Ngày thi: 10/10/2018

(Hướng dẫn này có 02 trang)

Bài 1 (1,5 điểm)

Trong phân tích thể tích, chất gốc dùng để pha dung dịch chuẩn phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Phải tinh khiết về mặt hóa học, tạp chất không lớn hơn 0,05 – 0,1%, có thể kết tinh lại được

và sấy khô ở một nhiệt độ nhất định

- Thành phần hóa học phải đúng với công thức hóa học.

- Chất gốc và dung dịch chuẩn phải bền trong thời gian giữ gìn và nồng độ phải không thay đổitheo thời gian

- Mol đương lượng của chất gốc càng lớn càng tốt để tăng độ chính xác khi xác định nồng độcác chất khác

Axit oxalic (H2 C 2 O 4 2H 2 O; M = 126,12) là một trong những chất gốc trong chuẩn độ axit - bazơ.

1 Tính khối lượng axit oxalic cần dùng để pha chế 100 ml dung dịch chuẩn nồng độ 0,05M?

2 Trong phòng thí nghiệm với các dụng cụ có sẵn gồm: cốc cân loại 100ml, đũa thủy tinh, cân phân

tích (độ chính xác 10-4), bình định mức 100ml, bình tia đựng nước cất, phễu thủy tinh Hãy trình bàycác bước để pha chế được dung dịch chuẩn axit oxalic 0,05M?

2 Cách pha 100 ml dung dịch axit oxaclic chuẩn 0,05 M từ chất gốc:

- Bước 1: Cân chính xác 0,6306 gam axit oxalic trên cân phân tích bằng cốc cân loại 100ml

sạch, khô (cho cốc cân lên trước, trừ bì, rồi cho axit oxalic vào theo đúng lượng cân)

- Bước 2: Lấy cốc cân ra, thêm khoảng 30 – 40 ml nước cất đã loại CO2 (nước cất đun sôi

10 phút, để trong bình kín và nguội đến nhiệt độ phòng), dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan

- Bước 3: Chuyển vào bình định mức 100 ml theo đũa thủy tinh qua phễu, dùng nước cất

tráng cốc ít nhất 3 lần, mỗi lần khoảng 10ml, dùng bình tia rửa sạch đũa thủy tinh và phễu

rồi chuyển toàn bộ vào bình định mức, định mức đến vạch mức

- Bước 4: Đậy nắp bình định mức, đảo ngược bình 4 – 5 lần (chỉ đảo chậm, nhẹ chứ

không xốc mạnh bình; giữ nắp bình định mức)

0,25

0,25 0,25

0,25

Bài 2 (2,5 điểm)

Quy trình chu n đ dung d ch ẩ ộ ị A g m Naồ 2CO3 0,040M và NaHCO3 0,040M nh sau:ư

L y 10,0ml dung d ch trên cho vào bình nón, thêm vài gi t ch t ch th ấ ị ọ ấ ỉ ị X và chu n đẩ ộ

b ng dung d ch HCl 0,040M đ n khi dung d ch đ i màu thì d ng l i Thêm ti p vài gi t ch t chằ ị ế ị ổ ừ ạ ế ọ ấ ỉ

th ịY vào dung d ch thu đị ượ ởc trên Chu n đ ti p b ng dung d ch HCl 0,040M đ n khi dungẩ ộ ế ằ ị ế

1 Hãy tính pH t i đi m tạ ể ương đương th nh t và th hai, t đó ch n ch t ch th ứ ấ ứ ừ ọ ấ ỉ ị X, Y thích

h p ợ t nh ng ch t ch th cho dừ ữ ấ ỉ ị ưới đây: