Tính số hạt α phát ra trong mỗi giờ của một chuông báo cháy mới sản xuất.. Mô tả hình dạng của phân tử XF 5 biết rằng nguyên tử X không nằm trong mặt phẳng tạo bởi 3 nguyên tử F bất kì.
Trang 1Trường THPT Chuyên Hùng Vương Tỉnh Phú Thọ
ĐỀ ĐỀ XUẤT THI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG HÓA 10
Năm học 2012-2013
Thời gian làm bài 180 phút
Câu 1: (2,5 điểm)
a Năng lượng tính theo eV (1 eV = 1,602 × 10-19 J) của hệ gồm 1 hạt nhân và 1 eletron
phụ thuộc vào số lượng tử n (nguyên dương) theo biểu thức: E n = -13,6 × (Z 2 /n 2 ) trong
đó Z là số đơn vị điện tích hạt nhân.
+ Một nguyên tử hiđro ở trạng thái kích thích ứng với n = 6 Tính bước sóng dài nhất và ngắn nhất (theo nm) có thể phát ra từ nguyên tử hiđro đó? Có thể có bao nhiêu
bước sóng khác nhau phát ra khi nguyên tử hiđro đó mất năng lượng
+ Một nguyên tử hiđro khi chuyển từ trạng thái kích thích n =5 về n = 2 phát ra
ánh sáng màu xanh Một ion He+ trong điều kiện nào sẽ phát ra ánh sáng màu xanh giống như vậy?
Cho: Hằng số Plank h = 6,626×10-34 J.s; Vận tốc ánh sáng trong chân không: c = 3×108
m/s
b Am-241 có phân rã phóng xạ kiểu α với chu kì bán hủy là 433 năm Chuông báo cháy
thường chứa khoảng 0,3 μg Am-241 Khi hoạt độ phóng xạ của Am-241 bên trong giảm đi
3% thì chuông không còn khả năng hoạt động
Tính số hạt α phát ra trong mỗi giờ của một chuông báo cháy mới sản xuất
Tính tuổi thọ của chuông báo cháy?
Câu 2: (2,5 điểm)
a Hợp chất XF 5chứa 42,81% flo về khối lượng
Tìm nguyên tố X X có thể có các số oxy hóa nào? Mô tả sự tạo thành liên kết
trong XF 5
Mô tả hình dạng của phân tử XF 5 biết rằng nguyên tử X không nằm trong mặt
phẳng tạo bởi 3 nguyên tử F bất kì Vì sao XF5 là hợp chất cộng hóa trị nhưng ở thể lỏng lại có độ dẫn điện riêng khá cao?
Trang 2b Spinel là một loại quặng chứa 37,9% Al về khối lượng và có khối lượng riêng bằng 3,57 g/cm3 Độ dài cạnh ô mạng lập phương của spinel là 809 pm Tìm số lượng các ion trong một ô mạng đơn vị của spinel biết quặng spinel chỉ chứa các nguyên tố Al, Mg, O
Cho: F =19,00; Cl = 35,45; Br =79,90; I =126,90; P =30,97; Al =26,98; Mg =24,30; O
=16,00
Câu 3: (2,5 điểm)
Một trong những phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp hiđro ở quy mô công
nghiệp là sử dụng phản ứng: CH 4 (k) + H 2 O (k) 3 H 2 (k) + CO (k)
a Hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 298 K là KP, 298K=1,45×10-25; ở 1580 K là KP, 1580K =2,66×104 Coi entropy và entapy không phụ thuộc vào nhiệt độ, tìm ΔHo và ΔSo
của phản ứng
b Nạp vào bình phản ứng 1 mol CH4 và 1 mol H2O rồi nâng nhiệt độ lên 1100 K Khi cân bằng hình thành thì thấy áp suất trong bình phản ứng là 1,6 atm Tính hiệu suất chuyển hóa của CH4
c Nạp vào bình phản ứng có thể tích không đổi 1 mol CH4 và 1 mol H2O ở 400 K thì thấy áp suất ban đầu (khi chưa xuất hiện H2) là 1,6 atm Sau đó nâng nhiệt độ của bình lên 1100 K Tính áp suất của mỗi khí trong bình khi cân bằng hình thành
Câu 4: (2,5 điểm)
Sự có mặt của clo nguyên tử ở tầng bình lưu của khí quyển trái đất dẫn đến sự bào mòn lớp ozon Quá trình này được mô tả một cách đơn giản hóa như sau:
Cl2 2 Cl
k1
→
Cl + O3 ClO + O2
k2
→
ClO + O3 Cl + 2 O2
k3
→
2 Cl Cl2
k4
→
a Có thể áp dụng gần đúng trạng thái ổn định cho những tiểu phân nào? Tại sao?
b Tìm biểu thức mô tả tốc độ mất đi của ozon Bậc riêng phần của Cl2 trong biểu thức bằng bao nhiêu?
Câu 5: (2,5 điểm)
Trang 3Dung dịch X là hỗn hợp của H3PO4 và KHSO4 0,010 M.
a Để xác định nồng độ của H3PO4, người ta tiến hành chuẩn độ dung dịch X bằng dung dịch NaOH Có thể chọn chất nào làm chỉ thị cho phép chuẩn độ trên trong số các chỉ thị metyl da cam (pT = 4,0), Clorophenol đỏ (pT = 4,8), metyl đỏ ( pT = 5,0), phenol đỏ (pT
= 6,4), phenolphtalein (pT = 8,0), thimolphtalein (pT = 9,4)
b Sử dụng máy đo pH thì xác định được dung dịch X có pHX = 2,03 Tính nồng độ mol của H3PO4
Cho: H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; HSO4- có pKa = 1,99
Câu 6: (2,5 điểm)
Có dung dịch X gồm: Cu(NO3)2 1M, NaCl 1M
a Cần phải đặt vào hai điện cực của bình điện phân nhúng trong dung dịch X với điện
thế tối thiểu là bao nhiêu để bắt đầu có các quá trình oxi hóa – khử Chấp nhận bỏ qua
hết các quá trình phụ và quá thế của điện cực
b Điện phân 500ml X trong thời gian 8000s ở cường độ dòng điện là 9,65A và điện cực
trơ, sự phóng điện là hoàn toàn có ích cho điện phân Sau 8000s để nguyên bình điện phân để dung dịch không thay đổi khối lượng Tính thể tích khí và khối lượng kim loại thu được Biết sự oxi hóa ion clorua thu được khí clo và sự khử ion nitrat thu được khí nitơ oxit
Cho: Eo
(Cu2+/Cu) = 0,34V; Eo(Cl2/2Cl-) = 1,36V
Câu 7: (2,5 điểm)
Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol đơn chất A (ở thể rắn tại nhiệt độ thường và gần như không màu) trong oxi dư thu được chất X X tác dụng với 400ml dung dịch NaOH 2M sau khi phản ứng kết thúc chỉ thu được 483,2 gam dung dịch Y chứa một chất tan duy nhất Z với nồng độ 17,219%
a Xác định công thức phân tử và vẽ ctct của A?
b Cho Z tác dụng với luợng vừa đủ dung dịch KOH thu được dung dịch đặc M Dung dịch M tác dụng lần lượt và riêng biệt với các chất và dung dịch sau: Cl2, FeCl3, S,
Câu 8: (2,5 điểm)
Trang 4Hợp chất Sunfat A và B có công thức cấu tạo giống nhau là X2SO4 và Y2SO4 Nhưng phân
tử của chúng lại chứa số nguyên tử khác nhau Hàm lượng lưu huỳnh trong chất A là 22,654% và trong chất B là 25,4%
A là chất rắn vô hại
B là một chất lỏng gây ung thư rất độc
Khi cho B tác dụng một chất C thì lúc đầu tạo ra chất D nhưng nếu thêm dư C vào thì lại được chất A Cả 2 trường hợp này đều tạo ra chất E Dung dịch nước của E trung tính Chất E tác dụng với kim loại F tạo ra chất G có thể thủy phân tạo ra chất C và E Xác định A, B, C, D, E, F, G và viết các phương trình phản ứng
Trang 5Đáp án đề đề xuất thi trại hè Hùng Vương 2013
Môn Hóa học- Lớp 10
Thời gian làm bài 180 phút
Bước sóng dài nhất:
λmax = hc/ (E6 – E5) = 7465 nm
Bước sóng ngắn nhất:
λmin = hc/ (E6 – E1) = 93,84 nm
Có thể có 15 bước sóng khác nhau
0,5 0,25
0,25
Ta có
- 13,6 (1/25 – 1/4) = -13,6 × 4 (1/nt2 - 1/ns2) 0,25 a
Hay 1/25 – 1/4 = 1/(nt/2)2 - 1/(ns/2)2
→ nt/2 = 5 và ns/2 = 2 → He+chuyển từ n = 10 về n = 4 0,25
Số hạt α phát ra trong mỗi giờ:
N= ( 0,3x10-6x 6,022x1023:241) x(433x 365,25x24)-1xln2
= 1,37x108hạt α
0,5 1
b
Tuổi thọ của chuông:
ln(1/0,9) = (ln2/433)xt t = 19 năm 0,5 MX = 19 × 5 (1-0,4281)/0,4281 = 126,90 X là I 0,5 2
a
Số oxy hóa: -1, -1/3, 0, +1, +3, +5, +7
Giải thích
I : 5s25p5
lai hóa sp3d2 kích thích
Nguyên tử I từ trạng thái cơ bản 5s25p5 chuyển lên trạng thái kích thích
5s25p35d2 có 5 electron độc thân Sau đó, sẽ xảy ra sự lai hóa ngoài sp3d2
tạo thành 6 obitan lai hóa hướng về 6 đỉnh của một bát diện, I dùng 5
obitan lai hóa sp3d2chứa electron độc thân xen phủ trục với các obitan p
chứa electron độc thân của 5 nguyên tử F tạo thành 5 liên kết σI-F
0,25
Trang 6b Cấu trúc chóp đáy vuông song do cặp e tự do chiếm không gian lớn,
ép góc làm nguyên tử I lệch khỏi mặt phẳng đáy
I F
F
2b Khối lượng 1 ô mạng: 1,89 10-21 gam
Khối lượng Al trong 1 ô mạng: 7,16 10-22 gam → số Al trong ô mạng:
16
Số Mg trong 1 ô mạng: x; số O trong ô mạng: y
Ô mạng trung hòa điện: 2 x + 16 3 = 2 y
24,03 x + 16 y = 706,8
→ x = 8 và y =32
0,25 0,25
0,25 0,25 0,25
a
kJ kJ
H
H
T T R
H T
K
T K
1580 298
314 , 8 10 45 , 1
10 66 , 2
ln
) (
) ( ln
1 1
25 4
1 2 1 1 1
2
K J S
S
S
S T H K RT
93 , 214 298
141700 205750
298 205750 )
10 45 , 1 ln(
298 314 ,
8
ln
25
1,0 3
b
kJ G
G
R
R
7 , 30
30673 93
, 214 1100 205750
1100
1100
6 , 28
6 , 28
1100
1100 314 , 8 30673
1100
P
K
e K
CH 4 (k) + H 2 O (k) 3 H 2 (k) + CO (k)
n cb 1-a 1-a 3a a Σn = 2(1+a)
P cb p
a
a
) 1 ( 2
1
p ) a 1 ( 2
a 1
p ) a 1 ( 2
a 3
a
0,75
Trang 72 P
2 2 2
4 P
2 3
3
3 P
a 1
a 27
K 4 p
1 p
) a 1 ( ) a 1 ( 4
a 27 K
p ) a 1 ( ) a 1 ( ) a 1 ( 2 ) a 1 ( 2
) a 1 ( 2 ) a 1 ( 2 a ) a 3 ( K
K = 28,6; p = 1,6 atm → a = 0,7501→ Hiệu suất 75,01%
c
p 1 T 1 = p 2 T 2 p G = (1100/400).1,6 p = 4,40 atm
p(CH 4 ) = p(H 2 O) = ½p = 2,20 atm
CH 4 (k) + H 2 O (k) 3 H 2 (k) + CO (k)
p cb 2,2-b 2,2-b 3b b p = 4.4+2b
b b b
b
K P
2 , 2
27 6
, 28
) 2 , 2 ( 27
2 2 4
b = 1,08 atm
p = 6,56 atm
p(CH 4 ) = p(H 2 O) = 1,12 atm
p(CO) = 1,08 atm
p(H 2 ) = 3,23 atm
0,75
A
Có thể áp dụng nguyên lý trạng thái tĩnh cho Cl và ClO vì chúng là các
gốc tự do rất hoạt động → khả năng phản ứng cao → tốc độ sinh ra
chậm hơn nhiều tốc độ tạo thành → nồng độ ít đổi 1,0
�[��]
�� = 0 =�1 [ �� 2 ] ‒ � 2 [ ��] [ � 3 ] + � 3 [ ���] [ � 3 ] ‒ � 4 [ ��] 2
⇒
�[���]
�� = 0 = �2 [ ��] [ � 3 ] ‒ � 3 [ ���] [ � 3 ] [ ���] =��2
3
[ ��]
⇒
0 = � 1 [ �� 2 ] ‒ � 2 [ ��] [ � 3 ] + � 3
� 2
� 3
[ ��] [ � 3 ] ‒ � 4 [ ��] 2
[ ��] = ��1
4
[ �� 2 ]
0,5
‒�[���3]= � 2 [ ��] [ � 3 ] + � 3 [ ���][� 3 ]
‒�[���3]= � 2
� 1
� 4
[ �� 2 ] [ � 3 ] + � 3
� 2
� 3
� 1
� 4
[ �� 2 ][ � 3 ]
v = 2 � 2
� 1
� 4
[ �� 2 ] 0.5
[ � 3 ]
0,5
4
b
5 a Chuẩn độ nấc 1:
HSO4- + OH- → SO42- + H2O
H3PO4 + OH- → H2PO4-
pHTĐ1≈ (pKa1 + pKa2)/2 = 4,68 gần bằng 4,8
Vậy để có thể chọn chỉ thị Clorophenol đỏ (pT = 4,8), màu dung dịch
Trang 8chuyển từ vàng sang đỏ.
Nếu chuẩn độ tiếp nấc 2:
H2PO4- + OH- → HPO42- + H2O
pHTĐ2≈ (pKa2 + pKa3)/2 = 9,764 gần bằng 9,4
Như vậy có thể chọn chỉ thị thimolphtalein (pT = 9,4) để làm chỉ thị Tại
điểm cuối chuẩn độ, dung dịch chuyển từ không màu sang màu xanh
b
HSO4 H+ + SO42– ; Ka =10-2 (1)
H3PO4 H+ + H2PO4 ; Ka1 =10-2,15 (2)
H2PO4– H+ + HPO42– ; Ka2 =10-7,21 (3)
HPO4– H+ + PO43– ; Ka3 =10-12,32 (4)
Vì pH = 2,03 → bỏ qua sự phân li của nước
Ka1 >> Ka2 >> Ka3 → quá trình (1) và (2) quyết định pH của hệ
+
H PO
K K
Ta có: [H ] = [SO ] + [H PO ] = C + C
→ H PO
HSO 4
a1
→ H PO
HSO 4
K + [H+]
K + [H+]a K
a1
-2 -2,15 2,03 2,03
-2 2,03 -2,15
H PO4 3
10
0,5
0,5
0,5 0,5
0,5
6 Tại cực âm: (Catot) Cu2+ + 2e → Cu
E- = E0= + 0,34V ( vì ở đkc)
Tại cực dương:( Anot) 2Cl-→Cl2 + 2e
E+ = + 1,36 v
Vậy phải đặt một điện thế tối thiểu là: E = E+- E-=1,36 – 0,34 = 1,02 V
0,25 0,25 0,5
Trang 9Mol electron trao đổi là: It/F = 9,65.8000/96500 = 0,8 mol.
Mol Cu2+ = 0,5mol; Cl-= 0,5mol
Ở cực âm:
Cu2+ + 2e → Cu
0,4 0,8 0,4 mol
Ở cực dương:
2Cl - → Cl2+ 2e
0,5 0,25 0,5mol
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
0,3 0,075 0,3mol
Sau 8000s Cu2+ dư, Cl- hết và H2O trên anot điện phân
Dung dịch ngay sau khi dừng điện phân có: Cu2+ 0,1 mol; H+ 0,3mol;
NO3- 1mol, Na+ 0,5 mol
Cu ở catot bị hòa tan:
3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ +2NO + 4H2O
0,1125 0,3 0,075 mol → 0,075 mol
Vậy Cu bị tan đi 0,1125 mol, khí NO thu được 0,075 mol
Tổng mol khí ( Cl2 + O2 + NO) = 0,25 + 0,075 + 0,075 = 0,4 mol
Vkhí = 8,96 lít
Khối lượng kim loại Cu = 64 ( 0,4 – 0,1125) = 18,4 gam
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
a
A là S8 và vẽ đúng cấu tạo vòng tám cạnh 0,75 7
b 4 phản ứng
0,25x 4= 1,0
8 X2SO4 là Na2SO4 và Y2SO4 là (CH3)2SO4 1,0
Trang 10Ptpư
(CH3)2SO4 + NaOH CH3OH + Na(CH3)SO4
E D
(CH3)2SO4 +2 NaOHdư 2CH3OH + Na2SO4
CH3OH + Na CH3ONa + 1/2H2
G
CH3ONa + H2O CH3OH + NaOH
0,25
0,25 0,5 0,5