Đề thi olympic Hùng vương lớp 10 THPT năm học: 2012 2013 môn thi: Hoá Học37918

- Số hạt không mang điện trong phi kim nhiều hơn trong kim loại là 70.. - Tỉ số giữa số hạt mang điện của kim loại so với của phi kim tương ứng là.. Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TUYÊN QUANG

ĐỀ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG LỚP 10 THPT

NĂM HỌC: 2012-2013 MÔN THI : HOÁ HỌC Thời gian : 150 phút (Không kể thời gian giao đề)

( Đề thi có 03 trang)

Câu 1: Cấu tạo nguyên tử (2,5 điểm)

1) Hợp chất ion A được cấu tạo từ kim loại M hoá trị II và phi kim X hoá trị I Trong A có:

- Tổng số hạt proton, electron, notron là 290

- Tổng số hạt không mang điện là 110 hạt

- Số hạt không mang điện trong phi kim nhiều hơn trong kim loại là 70

- Tỉ số giữa số hạt mang điện của kim loại so với của phi kim tương ứng là 2

7 Tìm công thức của hợp chất A

2): Giả sử đồng vị phóng xạ U phóng ra các hạt α, β với chu kì bán hủy là 5.10238 9

92 năm tạo thành Pb206

82

a Có bao nhiêu hạt α, β tạo thành từ 1 hạt U?238

92

b Một mẫu đá chứa 47,6 mg U và 30,9 mg Pb Tính tuổi của mẫu đá đó 238

92

206 82

Câu 2: Hình học phân tử (1 điểm)

1) Cho các phân tử BF3, NF3 và IF3

Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên

tử trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử Xác định xem phân tử nào là phân cực và không phân cực Giải thích kết quả đã chọn

2) Giả thiết ở một vũ trụ khác, bảng tuần hoàn được sắp xếp theo một trật tự khác

Cụ thể như sau:

- n = 1, 2, 3, 4, ……

- l = 0, 1, 2,… (n-1)

- ml - -2l, -2l + 1, …., -1, 0, +1, … , +2l

- ms có thể nhận hai giá trị ±1/2

a) Xây dựng 2 chu kì đầu của bảng tuần hoàn ở vũ trụ đó Để đơn giản hóa, dùng

kí hiệu nguyên tử các nguyên tố trùng với kí hiệu nguyên tử các nguyên tố có số hiệu nguyên tử tương ứng trong bảng tuần hoàn của chúng ta Viết cấu hình e của những nguyên tố đó

b) Giả định rằng trên thế giới đó quy tắc khí hiếm tương tự như quy tắc “bát tử” trên trái đất và quy tắc Hund vẫn đúng Xác định công thức phân tử giữa H và Ne, giữa H và Mg?

Câu 4: Nhiệt hóa học – cân bằng hóa học (2,5 điểm)

Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:

1) Entanpi sinh của BaCl tinh thể: - 859,41 kJ/mol

ĐỀ ĐỀ XUẤT

Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol

Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol

ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol

2) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol

Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol

Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn

Câu 5: Động hóa học (2,5 điểm)

1) Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1:

(CH3)2O  CH4 + CO + H2

Ở một nhiệt độ đã cho, với một lượng ete thì áp suất ban đầu là p0 = 300 mmHg

Sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 308,1 mmHg Hỏi sau bao nhiêu lâu thì áp suất của hỗn hợp là 608,1mmHg ?

2) Cho cân bằng trong pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k)  2 SO3 (k)

a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2 Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,26 atm Hãy tính % thể tích của oxi trong hỗn hợp cân bằng

b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên y mol khí SO3 Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2 Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ

Câu 6: Dung dịch (2,5 điểm)

Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M)

Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A không đổi)

Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc

Fe3+ ra khỏi dung dịch Cho biết, một ion được coi là kết tủa hoàn toàn nếu nồng độ cân bằng của ion đó < 10-6M

Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39

Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)

Cho sơ đồ pin điện hóa tại 25oC

Ag  dd bão hòa Ag2SO4  dd AgNO3 2M  Ag

Tính tích số tan của Ag2SO4ở 25oC biết sức điện động của pin ở 25oC bằng 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M bằng dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M thì sức điện động của pin là bao nhiêu?

Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31 10-8; Ln Lg

F

RT

0592 , 0



Câu 8: Halogen (2,5 điểm)

Cho hỗn hợp A gồm 3 muối MgCl2, NaBr và KI Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M Sau khi phản ứng kết thúc thu được dd D và kết tủa

B Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn F và dd E Cho F vào dd HCl dư tạo được 4,48 lít H2 (đktc) Cho dd NaOH

dư vào dd E thu được kết tủa, nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn

Hòa tan hỗn hợp A trên vào nước tạo dd X Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu được 66,2 gam chất rắn Tính khối lượng kết tủa B Tính V (đktc)

Sở giáo dục VÀ đào tạo

Tuyên Quang

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG

LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013

Môn THI : Hoá học.

Cõu 1: Cấu tạo nguyờn tử (1,25 điểm)

1) Hợp chất ion A được cấu tạo từ kim loại M hoỏ trị II và phi kim X hoỏ trị I Trong A cú:

- Tổng số hạt proton, electron, notron là 290

- Tổng số hạt khụng mang điện là 110 hạt

- Số hạt khụng mang điện trong phi kim nhiều hơn trong kim loại là 70

- Tỉ số giữa số hạt mang điện của kim loại so với của phi kim tương ứng là 2

7 Tỡm cụng thức của hợp chất A

Hướng dẫn giải:

Gọi cụng thức của chất A là MX2 (M là kim loại, X là phi kim)

Gọi số hạt proton, electron, notron của M là ZM, ZM, NM

Gọi số hạt proton, electron, notron của X là ZX, ZX, NX

Với số hạt proton bằng số hạt electron

Theo giả thiết ta cú hệ phương trỡnh

2ZM + NM + 2(2ZX +NX) = 290 (1)

NM + 2NX = 110 (2)

2NX - NM = 70 (3)

= (4)

X

M

Z

Z

4

2

7 2

Giải (1), (2), (3), (4) ta được: NM = 20, NX = 45

ZM = 20, ZX = 35

Số khối của M là: AM = ZM + NM = 40

Số khối của X là: AX = ZX + NX = 80

Cụng thức của hợp chất A là: CaBr2

2): Húa học hạt nhõn (1,25 điểm)

Giả sử đồng vị phúng xạ U phúng ra cỏc hạt α, β với chu kỡ bỏn hủy là 5.10238 9

92 năm tạo thành Pb206

82

a Cú bao nhiờu hạt α, tạo thành từ 1 hạt U?238

92

b Một mẫu đỏ chứa 47,6 mg U và 30,9 mg Pb Tớnh tuổi của mẫu đỏ đú 238

92

206 82

a Tớnh số hạt

Gọi x, y lần lượt là số hạt α ( He) và β ( e) 4

2

0 1



Ta có: 238U → Pb + x He + y e (1)

92

206 82

4 2

0 1



238 206 4x

92 82 2x y



   

x 8

y 6





 



b Tính tuổi mẫu đá

Số mol Pb tạo thành là

nPb = = 0,15.10-3 mol

3

30, 9.10

206



Ta có số mol U bị phân hủy = số mol Pb tạo thành = 0,15.10238 -3 mol

92

206 82 Khối lượng U bị phân hủy = 0,15.10-3.238

92 = 35,7.10-3 (g) = 35,7 (mg)

Khối lượng U ban đầu là : 35,7 + 47,6 = 83,3 (mg)238

92

Sự phân rã tương đương với phản ứng bậc 1, ta có

k = 1 N 0 và k =

ln

ln 2 t Hằng số phóng xạ: k = =

1/ 2

ln 2

0, 693 5.10

k = 1 N 0 t = =

ln

ln

k N

9 5.10 83, 3 ln

0, 693 47, 6

t = 4036774610 năm



Câu 2: Hình học phân tử (2,5 điểm)

1) Cho các phân tử BF3, NF3 và IF3

Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên

tử trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử Xác định xem phân tử nào là phân cực và không phân cực Giải thích kết quả đã chọn

Hướng dẫn giải:

S F F

F

N

F

I F F

F

Lai hóa sp2 Lai hóa sp3 Lai hóa sp3d Tam giác phẳng Tháp đáy tam giác Hình chữ T Không cực vì

momen lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu

Có cực vì lưỡng cực liên kết không triệt tiêu

Có cực vì lưỡng cực liên kết không triệt tiêu

2)

a) 2 chu kì đầu

n = 1

l = 0 → ml = 0 → ms = ±1/2 obitan s → 1s1→ 1s2 => có 2 nguyên tố

H: 1s1 và He 1s2

n = 2

l = 0, 1

Obitan s (l = 0 → ml = 0 → có 1 obitan s → 2s

ms = ±1/2: 2s1 – 2s2 => 2 nguyên tố

Obitan p (l = 1 → ml = -2, -1, 0, 1, 2 Vậy phân lớp p có 5 obitan

ms = ±1/2: 2s22p1 – 2s22p10 => 10 nguyên tố

1s2

2s1

1s2

2s2

1s22s

22p1

1s22s

22p2

1s22s

22p3

1s22s

22p4

1s22s

22p5

1s22s

22p6

1s22s

22p7

1s22s

22p8

1s22s

22p9

1s22s2

2p10

b) Công thức giữa H với Ne: H4Ne

Công thức giữa H với Me: H2Mg

Câu 3: Nhiệt hóa học – cân bằng hóa học (2,5 điểm)

Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:

1) Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol

Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol

Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol

Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol

ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol

2) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào  mol H2O là: -10,16kJ/mol Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol

Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol

Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn

Hướng dẫn giải:

Ba(r) + Cl2(k) BaCl2 (tt)

Ba(k) + 2Cl(k) I1(Ba) + I2(Ba)Ba2+ + 2Cl

-2 ACl

Uml = H - Hth (Ba) - H - I1(Ba)- I2(Ba)- 2ACl

= - 859,41 - 192,28 - 238,26 - 500,76 - 961,40 + 2 363,66

= - 2024,79 (kJ/mol)

HS(BaCl

2 , tt)

H pl(Cl2)

o



S(BaCl2, tt) pl(Cl2 )

- Uml + H2 O

H1 H

2

Ba2+ + 2Cl

-Hht(BaCl

2 )





Uml = H1 + H2 - H

= -1344 - 2.363 + 10,16 = -2059,84 (kJ/mol)

2 )

Kết quả 1) đáng tin cậy hơn, kết quả tính theo mô hình 2) chỉ là gần đúng do mô hình này không mô tả hết các quá trình diễn ra trong dung dịch, các ion nhất là cation ít nhiều còn có tương tác lẫn nhau hoặc tương tác với H2O

Câu 4: Động hóa học (2,5 điểm)

Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1:

(CH3)2O  CH4 + CO + H2

Ở một nhiệt độ đã cho, với một lượng ete thì áp suất ban đầu là p0 = 300 mmHg

Sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 308,1 mmHg Hỏi sau bao nhiêu lâu thì áp suất của hỗn hợp là 608,1mmHg ?

Hướng dẫn giải:

Ta có phương trình động học của phản ứng bậc 1 là

k t = ln (p0/p)

(CH3)2O  CH4 + CO + H2

Bân đầu p0

Phản ứng x x x x

Sau phản ứng p0-x x x x

Ta có p0-x +3x = 308,1

Từ đó x = 4,05 và p0- x = 295,95

Thay vào biểu thức của k ta có

k = (ln(300/295,95))/10 = 1,359 10-3

Khi áp suất cuả hỗn hợp bằng 608,1mmHg ta có

p0 - x’ + 3x’ = 608,1 => x’ = 154,05

p0- x’ = 145,95

từ đó t = (ln(300/145,95))/ 1,359 10-3 = 530 s

2) Cho cân bằng trong pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k)  2 SO3 (k)

a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2 Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,26 atm Hãy tính % thể tích của oxi trong hỗn hợp cân bằng

b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên y mol khí SO3 Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2 Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ

Hướng dẫn giải

Xét cân bằng:

2SO3 (k)  2SO2 (k) + O2 (k)

no 0,2 0,15

n -2x 2x x

n 0,2 - 2x 0,15+2x x

Khi cbhh thiết thập tổng số mol khí

= 0,2 – 2x +0,15+2x+x = 0,35+x =

n

RT  22, 4 / 273x(25 273)

 = 0,4(mol) → x= 0,05 (mol)

2

O

x  0, 35 2SO3 (k)  2SO2 (k) + O2 (k)

no y

n -2a 2a a

n y – 2a 2a a

3

2 2

SO O

n n [SO ] [O ]

K

[SO ] n V

  0, 25 0, 0522 5

0,1 3  48 Mặt khác: Kc= (2a) a2 2 5

(y 2a) 3  48



Vì n O2= 0,105 mol = a → y = 0,332 mol Tổng số mol khí tại cân bằng:

n=y + a = 0,437(mol) → áp suất hệ: P nRT=3,56 atm

V

 % SO3bị phân hủy = 2a/y.100% = 2x0,105/0,332.100%= 63,3%

Thành phần hỗn hợp: SO3: 0,122 mol

SO2: 0,21 mol

O2: 0,105 mol

Câu 5: Dung dịch (2,5 điểm)

Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M)

Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A không đổi)

Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc

Fe3+ ra khỏi dung dịch Cho biết, một ion được coi là kết tủa hoàn toàn nếu nồng độ cân bằng của ion đó < 10-6M

Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39

Hướng dẫn giải:

MgCl2  Mg2+ + 2Cl – và Mg2+ + 2OH –  Mg(OH)2 (1)

FeCl3  Fe3+ + 3Cl – và Fe3+ + 3OH –  Fe(OH)3 (2)

Để tạo  Fe(OH)3 thì OH –  3 = 10-12 M (I)

3 39 10

10





Để tạo  Mg(OH)2  OH –  3 = 10-4 M (II)

11 10

10





So sánh (I) < (II) thấy   Fe(OH)3 tạo ra trước

Để tạo  Mg(OH)2: OH – = 10-4  H+ = 10-10  pH = 10 (nếu pH < 10 thì không )

Để tạo  Fe(OH)3 hoàn toàn:

Fe3+ > 10-6  OH –3 < 10-33  H+ > 10-3  pH > 3

Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd: 3 < pH < 10

Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)

Cho sơ đồ pin điện hóa tại 25oC

Ag  dd bão hòa Ag2SO4  dd AgNO3 2M  Ag

Tính tích số tan của Ag2SO4 ở 25oC biết sức điện động của pin ở 25oC bằng 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M bằng dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M thì sức điện động của pin là bao nhiêu?

Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31 10-8; Ln Lg

F

RT

0592 , 0



Hướng dẫn giải:

AgNO3 + 1e  Ag (r) + NO3- G0

1= -F E0

Ag2SO4 (r)  2Ag+ + SO42-

G0 = -RT ln TAg2SO4

SO42- + 2Ag  Ag2SO4 (r) + 2e G0

3

 2AgNO3 + SO42-  Ag2SO4 (r) + 2 NO3-

Suất điện động của pin E = 0,0592lg (2/[Ag+]) (*)

với [Ag+] là nồng độ của ion Ag+ trong dung dịch bão hòa Ag2SO4

TAg2SO4 = [Ag+]2 [SO42-] = x2 x/2 = x3/2

Thay x = [Ag+] vào (*) có E = 0,0592lg (2/x)

 0,11 = 0,0592lg (2/x)  x = 2,72 10-2

TAg2SO4 = 1,04.10-5

[Ag(NH3)2]+  Ag+ + 2NH3

Ban đầu 0,01 0 0

Cân bằng 0,01 – a a 2a (mol/l)

Kkb [Ag(NH3)2]+

= ([Ag+] [NH3]2)/ [Ag(NH3)2]+ = 4a3/(0,01 –a) = 9,31 10-8

Gỉa thiết a<<0,01 => a = 6,15.10-4 < x

Điện cực (+): Ag  dd bão hòa Ag2SO4

Điện cực (-): Ag  dd [Ag(NH3)2]+

E = 0,0592lg (2,72.10-2 /6,15.10-4 ) = 0,097 V

Câu 8: Halogen (2,5 điểm)

Cho hỗn hợp A gồm 3 muối MgCl2, NaBr và KI Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M Sau khi phản ứng kết thúc thu được dd D và kết tủa B Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn F và dd E Cho F vào dd HCl dư tạo được 4,48 lít H2 (đktc) Cho dd NaOH dư vào dd E thu được kết tủa, nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn

Hòa tan hỗn hợp A trên vào nước tạo dd X Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu được 66,2 gam chất rắn Tính khối lượng kết tủa B Tính V (đktc)

Hướng dẫn giải:

Gọi số mol của MgCl2, NaBr và KI lần lượt là x, y, z

Số mol AgNO3 là 1,4 mol

MgCl2 + 2AgNO3  2AgCl ↓+ Mg(NO3)2

x 2x 2x x

NaBr + AgNO3  AgBr ↓+ NaNO3

y y y y

KI + AgNO3  AgI ↓ + KNO3

z z z z (mol)

Kết tủa B gồm AgCl, AgBr, AgI

Dung dịch D gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, AgNO3 dư

Cho bột Fe vào dd D thấy có phản ứng xảy ra chứng tỏ trong D có AgNO3 dư

Fe + 2AgNO3  Fe(NO3)2 + 2Ag

t/2 t t/2 t (mol)

Rắn F gồm Fe dư và Ag

F tác dụng với HCl dư: Fe + 2HCl  FeCl2 + H2

0,2 0,2

Dung dịch E gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, Fe(NO3)2,

Chất rắn thu được sau khi nung là MgO và Fe2O3

Theo bài ra có các phương trình:

95 x + 103y + 166z = 93,4

2x + y + z + t = 1,4

t/2 + 0,2 = 22,4/56 = 0,4

40x + 160t/4 = 24

Từ đó có: x = 0,2; y = 0,4; z = 0,2; t = 0,4

khối lượng kết tủa B là 143,5 2x + 188y + 235z = 179,6gam.

Cho khí clo sục vào dung dịch X có phản ứng:

Phương trình phản ứng: Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 (1)

Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 (2)

Khi phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm:

0,2(127 – 35,5) = 18,3 gam

Khi cả hai phản ứng (1) và (2) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm:

0,2(127 – 35,5) + 0,4(80 – 35,5) = 36,1 gam

Theo đề bài ta có khối lượng muối giảm:

93,4 – 66,2 = 27,2 gam

Ta thấy: 18,3 < 27,2 < 36,1 chứng tỏ:(1) xảy ra hoàn toàn và (2) xảy ra 1 phần Đặt số mol NaBr phảnứng là a thì khối lượng muối giảm:

18,3 + a (80 – 35,5) = 27,2 → a = 0,2 mol

2

1 (0, 2 0, 2) 0, 2 2

Cl

n    mol

2 22, 4.0, 2 4, 48