aVẽ cấu tạo của các anion tương ứng trong phân tử các muối trung hòa của các axit sau: H3PO4, H3PO3, H3PO2.. a Vẽ tất cả các cấu trúc Lewis có thể có chỉ rõ các electron bằng dấu chấm củ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THỪA THIÊN-HUẾ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC HỌC
ĐỀ GIỚI THIỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2013 – 2014
MÔN HÓA HỌC LỚP 10
Thời gian: 180 phút
1.1 Giả thiết ở một vũ trụ khác, bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố lại được sắp xếp theo một trật tự khác Cụ thể như sau:
n là số nguyên dương (n > 0)
l nằm trong đoạn [0, n]
ml là số lẻ và nằm trong tập Z Với ml dương thì l m l 2l, với ml âm thì 2l ml l
ms có thể nhận hai giá trị
2
1
Vậy ứng với n = 4 bao nhiêu nguyên tố?
1.2 a) Hạt nhân có khối lượng m = 7,0160 (u) Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân Li Biết 7
3Li rằng mp = 1,00724(u), mn = 1,00862(u)
b) Đồng vị phóng xạ 13N có chu kì bán rã là 10 phút, thường được dùng để chụp các bộ phận trong
cơ thể Nếu tiêm một mẫu 13N có hoạt độ phóng xạ là 40 Ci vào cơ thể, hoạt độ phóng xạ của nó trong
cơ thể sau 25 phút sẽ còn lại bao nhiêu?
2.1 a)Vẽ cấu tạo của các anion tương ứng trong phân tử các muối trung hòa của các axit sau: H3PO4,
H3PO3, H3PO2
b) Đối với dãy axit trên, hãy so sánh: -Tính axit; -Góc hóa trị O-P-O
2.2 a) Vẽ tất cả các cấu trúc Lewis có thể có (chỉ rõ các electron bằng dấu chấm) của hiđro azotua HN3
và xiclotriazen HN3 Tính điện tích hình thức của các nguyên tử đối với mỗi cấu trúc
b) Vẽ các công thức cộng hưởng của hiđro azotua và chỉ ra hai công thức có đóng góp lớn nhất
Câu 3 ( 2 điểm) NHIỆT ĐỘNG HỌC
Tính sự biến thiên entanpi chuẩn ở 25C của phản ứng sau:
CO(NH2)2(r) + H2O(l) CO2(k) + 2NH3(k)
Biết rằng trong cùng điều kiện có sự biến thiên entanpi của các phản ứng sau:
CO(k) + H2O(h) CO2(k) + H2(k), 0 = -41,13 kJ
1
H
CO(k) + Cl2(k) COCl2(k), 0= -112,5 kJ
2
H
COCl2(k) + 2NH3(k) CO(NH2)(r) + HCl(k), H03 = -201,0 kJ
(HClk) = -92.30 kJ.mol-1, nhiệt hóa hơi của nước trong cùng điều kiện: = 44,01kJ.mol-1
0
s
,
298
H
4
H
Câu 4 ( 2 điểm) ĐỘNG HỌC
Xét phản ứng: 2A + B C + D Kết quả thu được qua 4 thí nghiệm như sau:
Nồng độ đầu (mol/l) Thí nghiệm
Tốc độ hình thành ban đầu của C
(mol.l-1.min-1)
1 Xác định bậc của phản ứng theo A, theo B và bậc chung của phản ứng
2 Tính hằng số tốc độ phản ứng (kèm theo đơn vị)
3 Tính tốc độ phân hủy ban đầu của A trong thí nghiệm 3
4 Có 3 cơ chế được đề nghị cho phản ứng trên, Cơ chế nào phù hợp? Giải thích
Cơ chế 1:
A + B C + M nhanh
M + A D chậm
Cơ chế 2:
B⇌ M nhanh
M + A C +X chậm A+ X D nhanh
Cơ chế 3:
A⇌ M nhanh
M + A CX +X chậm
X D nhanh
Trang 2Câu 5 ( 2 điểm) CÂN BẰNG HÓA HỌC
Ở 0 0C và dưới áp suất 1 atm, độ phân li của khí N2O4 thành NO2 bằng 11%
1.Hãy xác định Kp ?
2.Cũng tại 00C, khi giảm áp suất từ 1 atm xuống 0,8 atm thì độ phân li thay đổi như thế nào?
3.Cần phải nén đẳng nhiệt hỗn hợp khí tới áp suất nào để độ phân li là 8%?
Dung dịch A gồm H2C2O4 0,1M và axit HA
1 Để trung hòa hoàn toàn 10 ml dung dịch A cần 25 ml dung dịch NaOH 0,12M Tính nồng độ HA
2.Tính pKa(HA) biết độ điện li của HA trong dung dịch A bằng 3,34.10-2 %
3.Thêm 90 ml dung dịch NH3 0,04M vào 10 ml dung dịch A thì pH bằng bao nhiêu?
Cho H2C2O4 có pKa1 = 1,25 và pKa2 = 4,27 NH4+ có pKa = 9,24
Câu 7 ( 2 điểm) CÂN BẰNG HÒA TAN
Cho biết Fe2+ + 2e Fe có E10 = –0,440 V
Fe3+ + Fee 2+ có E02 = +0,775 V Tính :
1 0 của phản ứng Fe3+ + Fe
3
2 Tính hằng số cân bằng K của phản ứng: 3Fe2+ 2Fe3+ + Fe Có thể kết luận gì về độ bền của Fe2+ ? Khi oxi hoá Fe ta được ion gì trước (phản ứng xảy ra trong dung dịch)
3 Biết rằng tích số tan của Fe(OH)2 và Fe(OH)3 lần lượt bằng 10–15 và 10–37 Xác định pH bắt đầu có kết tủa Fe(OH)2 và Fe(OH)3, nồng độ 2 ion Fe2+ và Fe3+ đều bằng 10–6M Trong nước, hiđroxit sắt nào dễ kết tủa nhất ?
8.1 Hãy đánh giá khả năng hòa tan kim loại Cu trong môi trường axit có O2 hòa tan ở điều kiện chuẩn Biết 0 = +0,34V; = +1,23V
Cu
Cu2
O H H , O
2 2
8.2 Một dung dịch chứa 160,0 gam nước và 100,0 gam canxi nitrat được điện phân trong 12 giờ với dòng điện có cường độ 5,00 A, điện cực than chì Khi kết thúc điện phân, khối lượng dung dịch giảm 41,9 gam Tính lượng canxi nitrat tetrahiđrat (Ca(NO3)2.4H2O) tối đa có thể hòa tan được trong 100,0 gam nước ở nhiệt độ này
Câu 9 ( 1 điểm) TINH THỂ
Phân tử TlCl kết tinh trong mạng lưới lập phương đơn giản, đỉnh của tế bào là các đơn vị cấu trúc đồng nhất (hoặc là Tl+hoặc là Cl-) Thực nghiệm cho biết bán kính của Tl+ và Cl- lần lượt là 1,36 A0 và 1,81 Giả thiết mỗi ion đều có dạng cầu, hãy tính giá trị P = và cho biết ý nghĩa
0
tb
nV V
của trị số này (Vtb: thể tích của 1 tế bào sơ đẳng; VC: thể tích của 1 ion; n là số ion có thể tích VC
trong 1 tế bào sơ đẳng)
Theo lí thuyết khoáng pyrit có công thức FeS2, trong thực tế một phần ion 2 được thay thế bởi S2– và
2
S
công thức tổng quát của pyrit là FeS2 – x Như vậy, có thể coi pyrit như là hỗn hợp FeS2, FeS Khi xử lý một mẫu khoáng với Br2 trong KOH dư thì xảy ra phản ứng theo sơ đồ:
FeS2 + Br2 + KOH Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O FeS + Br2 + KOH Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O Sau khi lọc, được chất rắn A và dung dịch B
Nung chất rắn A đến khối lượng không đổi thu được 0,2g Fe2O3
Cho dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch B thu được 1,1087g kết tủa BaSO4
1 Xác định công thức tổng quát của pyrit
2 Cân bằng các phản ứng trên bằng phương pháp ion – electron
3 Tính lượng Br2 dùng để oxi hóa mẫu khoáng trên
*****
Trang 3ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂM
Câu 1
1.1.Với n = 4 thì: Không tồn tại nguyên tố l = 0, m l = 0 và ms =
2
1
Có 4 nguyên tố có l = 1, ml = ±1 và ms =
2
1
Có 4 nguyên tố có l = 2, m l = ±3 và ms =
2
1
Có 8 nguyên tố có l = 3, ml = ±3, ±5 và ms =
2
1
Có 8 nguyên tố có l = 4, m l = ±5, ±6 và ms =
2
1
Vậy tổng cộng có tất cả 24 nguyên tố.
1.2.a) Tính được Δm = 0,0402 u ΔE = 0,0402.931 = 37,4262 (MeV)
37, 4262 (MeV/nucleon)
5,3466 7
r
E E
A
D
b) A = dN = N0 et = N A0 = N0
dt
A = A0. et = A0 1 = 40 e 2,5.ln2 = 7,01 Ci
ln 2
.t t
e
0,5 0,5
0,5
0,5 Câu 2 2.1 a)
O-H
b) *Độ mạnh của axit giảm dần từ H3PO2 đến H3PO4: H 3 PO 2 > H 3 PO 3 > H 3 PO 4
Do một oxi trong mỗi tứ diện POn với nối đôi P=O hút lên một nhóm OH (trong
H3PO2)mạnh hơn 3 nhóm OH (trong H3PO4)
* Góc hóa trị O-P-O giảm theo thứ tự: H3 PO 2 > H 3 PO 3 > H 3 PO 4
Do: P-O phân cực mạnh hơn P- H nên các liên kết P- O đẩy mạnh hơn các liên kết
P-H Do đó khả năng đẩy tăng theo chiều: 1 P=O với 1 P-OH trong H3PO2, 1 P=O với
2 P-OH trong H3PO3, 1 P=O với 3 P-OH trong H3PO4
2.2 a) Các cấu trúc Lewis và điện tích hình thức:
b) Hai cấu trúc A và B
0,25
0,5
0,5
0,5
0,25 Câu 3
CO(NH2)2(r) + H2O(l) CO2(k) + 2NH3(k)
+ 2HCl(k) + 2HCl(k)
COCl2(k) + 2NH3(k) 2NH3(k) + Cl2(k)
+ H2O(l) CO2(k) + H2(k)
CO(k) + Cl2(k) CO(k)+ H2O (h)
+2NH (k) + HO (1) + Cl (k) + 2NH (k) 1
0 1
B
2
1
0
C
1
H N N N
0 1
0 1
A
N
0
H
0
D
1
N
1
H
0
D
Trang 4Theo định luật Hess ta có:
Ho289 = -H - H + H + H + 2Ho3 o2 o4 1o o289,s(HClk) = 201 + 112,5 + 44,01 –
Câu 4 a) Biểu thức động học của phản ứng trên: v = k x
A
C C B y
Từ TN1: 4,3.10-4 = k.(0,25)x(0,75)y (1)
Từ TN2: 1,3.10-3 = k.(0,75)x(0,75)y (2)
Từ TN3: 5,3.10-3 = k.(1,50)x(1,50)y (3)
Từ (1) và (2) 3x = 3 x = 1.Từ (2) và (3) 2x2y = 4, thay x = 1 y = 1 Vậy bậc chung của phản ứng là: x + y = 2
b) Xác định k: Từ (1) k = = 2,3.10-3 (mol-1.L.min-1)
75 , 0 25 , 0
10 3 ,
4 4 c) Tốc độ phân hủy ban đầu của A trong thí nghiệm 3:
v0= - = -2.v0 = -2.5,3.10-3 = -1,06.10-2 mol.L-1.min-1
2
1
dt
dC0A
dt
dC0A
(dấu (-) cho biết nồng độ A giảm theo thời gian) d) Xác định cơ chế phản ứng:
Nhận xét: Theo thực nghiệm, cho biết phản ứng này có bậc 1 đối với A và bậc 1 đối
với B Vậy cơ chế 2 phù hợp với phản ứng nhất
Giải thích: B⇌ M nhanh K = [M] = K.[B]
[B]
[M]
Giai đọan chậm quyết định tốc độ phản ứng , do đó giai đọan quyết định phản ứng là:
M + A C +X
v = k’.[M].[A]
Thay [M] = K.[B] ta cã: v =k’.K.[A][B]= k[A][B]
Với k = k’.K Phù hợp với điều kiện thực nghiệm Vậy phản ứng tuân theo cơ chế 2
0,5 0,5
0,5
0,5
Câu 5 5.1.Đặt số mol N2O4 có ban đầu là 1 mol
là độ phân li li của N2O4 ở toC
N2O4 ⇌ 2NO2
KP = = = Thay = 11%, p= 1atm => Kp = 0,049 atm
$ 2
2 2
O N
NO
P
P
P
P
1 1
) 1
2
P
2 2
1
4
5.2.cũng tại 00c nên Kp =0,049, thay p=0,8 atm => =0,123
5.3.Thay = 8% => P= 1,9 atm
1
0,5 0,5
Câu 6 6.1 H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O
HA + NaOH → NaA + H2O
10.0,1.2 + 10.CHA = 25.0,12 ↔ CHA = 0,1M.
6.2 [A-] = CHA αHA = 0,1.3,34.10-4 = 3,34.10-5M
[HA] = CHA - [A-] ≈ 0,1M nên HA phân li không đáng kể
Trong dung dịch có các cân bằng:
H2C2O4 H+ + HC2O4- (1) Ka1 = 10-1,25
HC2O4- H+ + C2O42- (2) Ka2 = 10-4,27
HA H+ + A- (3) KHA
H2O H+ + OH- KH2O
Ka1 >> Ka2 >> KH2O nên tính theo cân bằng (1), ta được [H+] = 0,052M
5
10 1
, 0
10 34 , 3 052 , 0 ]
[
] ][
HA
A H
0,5
0,5
Trang 56.3 Thêm NH3 vào dung dịch A
CNH3 = 0,04.90/100 = 0,036M; CHA = CH2C2O4 = 0,1.10/100 = 0,01M
Các phản ứng xảy ra:
NH3 + H2C2O4 → NH4+ + HC2O4- K1 = 107,99 >> 102: phản ứng hoàn toàn
NH3 + HC2O4- → NH4+ + C2O42- K2 = 104,97 >> 102:phản ứng hoàn toàn
NH3 + HA → NH4+ + A- K3 = 104,48 >> 102: phản ứng hoàn toàn
Dung dịch sau phản ứng: NH4+ 0,03M; NH3 0,006M; A- 0,01M; C2O42- 0,01M
Có các cân bằng sau:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+ (1) Ka (NH4+) = 10-9,24
NH3 + H2O NH4+ + OH- (2) Kb (NH3) = 10-4,76
A- + H2O HA + OH- (3) Kb (A-) = 10-9,24
C2O42- + H2O HC2O4- + OH- (4) Kb1 = 10-9,73
So sánh các hằng số K, ta thấy cân bằng chiếm ưu thế trong dung dịch là cân bằng
(2) Do đó có thể xem dung dịch thu được như một dung dịch đệm gồm NH3 0,006M
và NH4+ 0,03M
Câu 7 a) E30 =1/3( 2E10 + E02 )= –0,035V
b)
G4 = G1+ G5 = –2FE10+ 2FE02 = –2F(–0,440 –0,775) = F.2,430
40 06
, 0
430 , 2 430 , 2 RT 3 , 2
F RT
3 , 2
3 2
2 3
10 ] Fe [
] Fe
K rất bé vậy Fe2+ trong dung dịch rất bền Do đó khi oxi hoá Fe từ từ trong dung dịch
ta được Fe2+ trước
c) Với [Fe2+] = 10–6 [OH–] = 156 = 10–4,5 pH = 9,5
10
10
TFe(OH)3 = [Fe3+][OH–] = 10–37 [OH–] = 376 = 10–10,3 pH = 3,7
10
10
0,5
0,5
0,5 0,5
Câu 8 8.1 Xét cân bằng: 2Cu + O2 + 4H+ 2Cu2+ + 2H2O
Hằng số cân bằng K = 0 , 059 Với E0 = 1,23 – 0,34 = 0,89V K = 1060,33
0 E n
0 E n
10
K rất lớn, thực tế Cu tan tốt trong dung dịch axit có hòa tan O2
8.2.
2
H 5.12.3600
2
2 96485 1
mO2 = 5.12.3600 = 17,91 gam
2
32 96485 1
Khối lượng giảm do nước bị điện phân: 2,24 + 17,91 = 20,15 gam < 41,9g
Khối lượng giảm do canxi tetrahiđrat kết tinh: 41,9 – 20,15 = 21,75 gam (0,092mol)
Sau khi điện phân có dung dịch bão hòa gồm 160 – 20,15 – 0,092.4.18 = 133,23 gam
H2O hòa tan tối đa được 100 – 0,092.164 = 84,91 gam hay 0,518 mol Ca(NO3)2
Dung dịch bão hòa như thế được điều chế từ 0,518 mol Ca(NO3)2.4H2O (hay 122,248 g) trong 133,23 – 0,518.4.18 = 95,934 gam H2O
Vậy 100 gam nước có thể hòa tan tối đa = 127,43 gam Ca(NO 3 ) 2 4H 2 O
934 , 95
248 , 122 100
0,5
0,5
1
) l ( O
H2 điện phân dung dịch
Ca(NO 3 ) 2
) k ( O 2 1 ) k (
Trang 6Câu 9 Mỗi tế bào sơ đẳng của TlCl có 1 phân tử TlCl tạo bởi 1 ion Tl+ và 1 ion Cl
Gọi và lần lượt là bán kính của ion Tlr r + và ion Cl, a là cạnh tế bào sơ đẳng
= r + r = 1,36 + 1,81
a
0
a 3,66 A
Vtb = a3 = 49,044 (A0 3)
n.Vc = [(r4 +)3 + (r )3] = (1,363 + 1,813) 35,375 ( 3)
3
4 3
0
A
P = C = = 0,7213
tb
n.V
V 49,044
375 , 35
thể tích của một tế bào sơ đẳng P < 1 cho thấy cấu trúc của tế bào sơ đẳng
có các khoảng trống
0,5
0,5 Câu 10
a) Số mol Fe = 2 số mol Fe2O3 = 2 = 0,00250 mol
160
2 , 0
Số mol S = số mol BaSO4 = = 0,00475 mol
233
087 , 1
Tỉ lệ số mol S với số mol Fe trong công thức tổng pyrit = 1,9
00250 , 0
00475 , 0
Vậy công thức tổng quát của mẫu khoáng pyrit FeS 1,9
b) FeS2 + 19OH– Fe(OH)3 + 2 2 + 8H2O + 15e
4
SO
Br2 + 2e 2Br 2FeS2 + 38OH– + 15Br2 2Fe(OH)3 + 4 2 + 16H2O
4
SO
2FeS2 + 38KOH + 15Br2 2Fe(OH)3 + 4K2SO4 + 30KBr + 16H2O
FeS + 11 OH– Fe(OH)3 + 2 2 + 8H2O + 9e
4
SO
Br2 + 2e 2Br 2FeS + 22OH– + 9Br2 2Fe(OH)3 + 2 2 + 8H2O
4
SO
2FeS + 22KOH + 9Br2 2Fe(OH)3 + 2K2SO4 + 18KBr + 8H2O
c) Công thức tổng của pyrit FeS2 – x = FeS1,9 2 – x = 1,9
vậy x = 0,1 nghĩa là FeS2 chiếm 90%, FeS chiếm 10%
Số mol Fe = số mol FeS1,9 = 0,0025
Số mol mỗi chất trong mẫu khoáng pyrit:
Số mol FeS2: 0,9.0,0025 = 0,00225 mol
Số mol FeS: 0,1.0,0025 = 0,00025 mol Khối lượng Br2 dùng để oxi hóa mẫu khoáng trên là:
0,00225 .160 + 0,00025 .160 = 0,288(gam).
2
15
2 9
0,5
0,5
1
Cl
a 3
a
