Xác định bậc của phản ứng theo A, theo B và hằng số tốc độ phản ứng ở 25oC.. Tính hệ số nhiệt của tốc độ phản ứng... Điện phân 100ml dung dịch A bằng điện cực Pt trơ với cường độ dòng đi
Trang 1Sở GD&ĐT Thừa Thiên - Huế ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ CHỌN HỌC SINH GIỎI Trường THPT Chuyên Quốc Học DUYÊN HẢI - ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
MÔN HÓA HỌC– LỚP 10
Thời gian: 180 phút
Câu 1 (2 điểm)
Cho bảng sau:
Năng lượng ion hoá I2
(eV)
11,87 12,80 13,58 14,15 16,50 15,64
Hãy giải thích sự biến đổi năng lượng ion hoá thứ hai của các nguyên tố trong bảng
Bài 2 (2 điểm).
Xét phản ứng : 2A + B C + D
Hằng số tốc độ phản ứng tính theo đơn vị : mol l–1 s–1
Kết quả một số thí nghiệm như sau :
TN
Nhiệt độ
(oC)
Nồng độ đầu của A
(mol.l–1 )
Nồng độ đầu của B
(mol.l–1 )
Tốc độ ban đầu của phản ứng
(mol.l–1.s–1)
2.1 Xác định bậc của phản ứng theo A, theo B và hằng số tốc độ phản ứng ở 25oC
2.2 Tính hệ số nhiệt của tốc độ phản ứng
Trang 2Bài 3 (2 điểm).
3.1 Cho một dung dịch A của hai axit trong nước : H2SO4 0,3M và HCl 0,4M Tính giá
trị pH của dung dịch A
3.2 Điện phân 100ml dung dịch A bằng điện cực Pt (trơ) với cường độ dòng điện 2,68
ampe trong thời gian t giờ
Lập hàm số mô tả sự phụ thuộc của pH vào thời gian điện phân t trong khoảng : 0 < t
< 1 giờ
Vẽ đồ thị hàm số trên
Cho biết : Hằng số Faraday = 26,8 ampe giờ
Thể tích dung dịch không đổi trong khi điện phân
Các giá trị logarit của x :
Câu 4: (2 điểm)
Nhỏ từ từ 0,2 lit dung dịch gồm NaOH 1M và Ba(OH)2 0,8M vào dung dịch gồm 0,048 mol FeCl3; 0,032 mol Al2(SO4)3 và 0,08 mol NH4HSO4 thu được m gam kết tủa Tìm giá trị của m (Cho H2SO4 phân li hoàn toàn)
Câu 5:
Cho hỗn hợp gồm 1,68g Fe và 1,19g Sn vào 200 ml dung dịch gồm AgNO3 0,5 M và Cu(NO3)2 0,2M Sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch X Tìm nồng độ mol các ion có trong dung dịch X
Cho: Ba = 137, Fe = 56, Al = 27, S = 32, O = 16, H = 1 , Sn = 119
Câu 6:
Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch SnCl2 0,100M và FeCl3 0,100M Xác định nồng độ các ion thiếc và sắt khi cân bằng ở 25oC Tính thế của các cặp oxy hóa - khử khi cân bằng
Trang 3Cho biết: Eo (Sn4+/Sn2+) = 0,15V; E o (Fe3+/Fe2+) = 0,77V
Câu 7:
Ở 820oC hằng số cân bằng của các phản ứng:
CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) (1) K1 = 0,2
C(r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k) (2) K2 = 2
7.1 Trong một bình chân không dung tích 22,4 lít ở 820oC, người ta cho 1 mol CaCO3
và 1 mol C Xác định số mol của CO và CO2 khi hệ ở trạng thái cân bằng
7.2 Phải tăng thể tích bình lên bao nhiêu thì sự phân hủy xảy ra hoàn toàn.
Câu 8:
Hỗn hợp X gồm Fe và một kim loại R có hoá trị không đổi Hoà tan hoàn toàn 3,3g X trong dung dịch HCl dư thu được 2,9568 lít khí ở 27,3oC, 1 atm Mặt khác cũng hoà tan hoàn toàn 3,3g x trong dung dịch HNO3 1M lấy dư 10% thu được 896ml hỗn hợp khí Y gồm N2O, NO(đktc) có tỉ khối so với hỗn hợp NO, C2H6 là 1,35 và một dung dịch Z Xác định R và tính % các kim loại trong X
Câu 9:
Ở 270C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng : N2O4 (khí) 2NO2(khí)
với độ phân huỷ là 20%
9.1 Tính hằng số cân bằng Kp
9.2 Tính Độ phân huỷ một mẫu N2O4 (khí) có khối lượng 69 gam, chứa trong một bình
có thể tích 20 (lít) ở 270C
Câu 10:
Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp FeS và FeCO3 trong HNO3 đặc, nóng thu được dung dịch (A), hỗn hợp khí gồm NO2 và CO2 Cho dung dịch (A) tác dụng với BaCl2 dư được kết tủa trắng và dung dịch (B) Cho dung dịch (B) tác dụng với NaOH được kết tủa nâu đỏ Viết các phương trình phản ứng dạng phân tử và dạng ion thu gọn
Trang 4Hướng dẫn chấm
Câu 1 (2 điểm)
Câu 1 Cấu hình electron của các nguyên tố:
Ca [Ar]4s2 ; Sc [Ar]3d14s2 ; Ti [Ar]3d24s2 ; V [Ar]3d34s2 ; Cr
[Ar]3d54s1 ; Mn [Ar]3d54s2
Năng lượng ion hoá thứ hai ứng với sự tách electron hoá trị thứ hai Từ Ca đến V đều là sự tách electron 4sthứ hai Do
sự tăng dần điện tích hạt nhân nên lực hút giữa hạt nhân và các
electron 4s tăng dần, do đó năng lượng ion hoá I2cũng tăng đều
đặn Đối với Cr, do cấu hình electron đặc biệt với sự chuyển 1
electron từ 4s về 3d để sớm đạt được phân lớp 3d5đầy một nửa,
electron thứ hai bị tách nằm trong cấu hình bền vững này cho
nên sự tách nó đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng hơn nên I2của
nguyên tố này cao hơn nhiều so với của V Cũng chính vì vậy
mà khi chuyển sang Mn, 2 electron bị tách nằm ở phân lớp 4s,
giá trị I2 của nó chỉ lớn hơn của V vừa phải, thậm chí còn nhỏ
hơn giá trị tương ứng của Cr
0,5đ
(1,5 đ)
Bài 2 (2 điểm).
Câu 2 2.1
Gọi x là bậc theo A, y là bậc theo B n = x + y là bậc của
phản ứng
Biểu thức tốc độ phản ứng : V = k y
B x
A C C
Đơn vị của V = đơn vị của k (đơn vị của C)n = mol–1 l s–1
moln.l–n = mol1 – n l1 – n s–1
So sánh với đơn vị của V cho trong bài mol l–1 s–1
n = 2 phản ứng có bậc bằng 2 x + y = 2
Trang 5Qua các TN 1 và 2 ở 25oC ta có :
V = k y
B x
A C C
y x
3
y x
4
) 75 , 0 ( ) 75 , 0 ( k 10 2 , 1 : 2 TN
) 75 , 0 ( ) 25 , 0 ( k 10 0 , 4 : 1 TN
Chia 2 vế cho nhau ta có : 3x = 3 x = 1 y = 1
k = = 2,13 10–3 mol–1 l.s–1
75 , 0 25 , 0
10 0 ,
4 4
2.2
Ở 55oC, tốc độ phản ứng có biểu thức : V’ = k’.CA.CB
k’ = = 1,7 10–2 = 8k
5 , 1 25 , 0
10 4 , 6 C C
'
B A
Áp dụng : 8 = = 3 = 23 = 2
10
t k
' k
10
25 55
(1 đ)
0,5đ
Bài 3 (2 điểm).
Câu 3 3.1 H2SO4 0,3M + HCl 0,4M [H+]= 1 pH = 0
3.2.
100ml dung dịch A
mol 03 , 0 : SO H
mol 04 , 0 : HCl
4 2
Số mol electron : (h) ( h )
t 1 , 0 8 , 26
It
Phương trình điện phân :
2HCl df H2 + Cl2
0,5đ
Trang 6H2O H 2 SO 4 H2 + O2
2
1
Ở catot : 2H+ + 2e H2
0,04mol 0,04mol e Thời gian điện phân hết HCl : 0,1t = 0,04 t = 0,4 giờ
0h 0,4h số mol H+bị điện phân : 0,1t
Số mol H+ còn lại : 0,1 – 0,1t
CHcòn : = 1 – t
1 , 0
t 1 , 0 1 ,
0
Biểu thức : pH = –lg(1 – t)
t = 0 pH = 0; t = 0,4 pH = 0,22
Sau đó điện phân C không đổi nhưng V dung dịch giảm dần.H
Do điện phân H2O nên [H+] tăng dần ,pH giảm dần
0,5đ
(1 đ)
Câu 4: (2 điểm)
Câu 4 = 0,2.1 + 0,2.0,8.2 = 0,52 (mol) ; = 0,176 (mol)
OH
4
SO
n
2 = 0,2.0,8 = 0,16 (mol) = 0,048 (mol);
Ba
Fe n
pH
0,222
t (h)
Trang 7= 0,064 (mol); = 0,08 (mol); = 0,08 (mol);
3
Al
4
NH
OH- + H+ → H2O (1)
mol 0,08 0,08
OH- + NH4+ → NH3↑ + H2O (2)
mol 0.08 0,08
3OH- + Fe3+ → Fe(OH)3↓ (3)
mol 3.0,048 0,048 0,048
3OH- + Al3+ → Al(OH)3↓ (4)
mol 3.0,064 0,064 0,064
OH- + Al(OH)3 → AlO2- + 2H2O (5)
mol 0,024 0,024
= 0,52 – (0,08 + 0,08 + 0,048.3 + 0,064.3) = 0,024 (mol) )
5 /(
OH n
n Al (OH)3 = 0,064 – 0,024 = 0,04 (mol)
SO42- + Ba2+ → BaSO4↓ (6)
mol 0,16 0,16 0,16
Vậy: m = 0,048 107 + 0,04 78 + 0,16.233 = 45,536 (gam)
0,5đ
0,5đ
(1 đ)
Câu 5:
Câu 5 n Fe = 0,03 (mol); n Sn = 0,01 (mol);
Trang 8nAg = 0,1 (mol); 2 = 0,04 (mol); = 0,18 (mol)
Cu
3
NO n
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag↓ (1)
mol 0,03 0,06 0,03
Sn + 2Ag+ → Sn2+ + 2Ag↓ (2)
mol 0,01 0,02 0,01
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓ (3)
mol 0,02 0,02 0,02
n Fe2 dư = 0,03 – 0,02 = 0,01 (mol)
Vậy nồng độ mol các ion trong dung dịch X là:
[Fe 2+ ] = = 0,05M ; [Sn 2+ ] = = 0,05M ;
2 , 0
01 , 0
2 , 0
01 , 0
[Cu 2+ ] = 0,2M ; [Fe 3+ ] = = 0,1M ; [NO 3 - ] = = 0,9M
2 , 0
02 , 0
2 , 0
18 , 0
0,5 đ
0,5đ
(1 đ)
Câu 6:
Câu 6 Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+
Nđcb: 0,05- x 0,05 – 2x x 2x
lgK = = 20,946 K = 1020,946
0592 , 0
) 15 , 0 77 , 0 (
K rất lớn và nồng độ Fe3+phản ứng nhỏ hơn nhiều so với Sn2+
pứng gần như hoàn toàn: 2x 0,05
(1 đ)
Trang 9[Fe 2+ ] = 0,05M; [Sn 4+ ] = 0,025M; [Sn 2+ ] = 0,025M; [Fe3+] = xM
x x
12 3
2 946
, 20 2
2
10 68 , 1 0025
, 0 10
025 , 0
) 05 , 0 (
025 ,
Khi cân bằng: Ecb = 0,77 + 0,0592 lg
05 , 0
10 68 ,
1 12
0 , 15V
025 , 0
025 , 0 lg 2
0592 , 0 15 ,
Câu 7:
Câu 7 7.1 Gọi x là số mol CaCO3 bị phân huỷ ; y là số mol C tham gia
phản ứng
Ta có:
CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) K1 = 0,2 (1)
C(r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k) K2 = 2 (2)
Số mol của hỗn hợp khí: (x + y) mol
Từ (1) ⟹ K1 = P = 0,2 (atm) = (x – y)
2
CO
V RT
= (x – y)
4 , 22
) 820 273 (
082 ,
Trang 10⟹ x – y = = 0,05 (3)
4
2 , 0
Từ (2) ⟹ K2 = = 2 ⟹ PCO = = 0,632 (atm)
2
CO
2 CO
P
P
4 , 0 P
2
2
CO
⟹ 2y = ⟹ y = = 0,079 (mol)
V
RT
4 , 0
4 2
4 , 0
Vậy: n = (x – y) = 0,05 (mol) ; nCO = 2y = 0,158 (mol)CO2
7.2 (1 điểm) Để sự phân huỷ CaCO3 xảy ra hoàn toàn ⟹ x = 1
Ở thời điểm ban đầu: PCO = 0,632 atm và P = 0,2 atm
2
CO
Gọi z là số mol C đã tham gia phản ứng ⟹ (1 – z) = 0,2 (I)
V RT
.2z = 0,632 (II)
V RT
Lấy (II) chia cho (I) ⟹ = 3,16 ⟹ z = 0,612 (mol)
z 1
z 2
Thay z vào (II): V = = 173,6 (lít)
632 , 0
612 , 0 2 ).
273 820 (
082 ,
⟹ Để CaCO3 phân huỷ hoàn toàn thì thể tích bình phải lấy là:
V ≥ 173,76 lít
(1 đ)
(1 đ)
Câu 8:
2 n
a
2 an
Trang 11Gọi a, b là số mol R, Fe trong 3,3 gam hỗn hợp
2
H
2
an
) 3 , 27 273 ( 273
4 , 22
1 9568 , 2
Khi tác dụng với HNO3 :
b 3b
a an
2NO3 + 8e + 10H+ = N2O + 5H2O (5)
0,24 0,03
3
NO
Gọi x là số mol N2O; y là số mol NO trong hỗn hợp Y
nhỗn hợp Y = x + y = = 0,04 (mol) (1)
22400 896
= 30g
6 2 2
6
2
H C , NO h H
C
NO
M g
30 M
g 30 M
Mhỗn hợp Y = 44x + 30y = 30 0,04 1,35 = 1,62g (2)
Giai (1) va(2) ta co: x = 0,03 ; y = 0,04 – 0,03 = 0,01
(3, 4) số mol e do R, Fe nhường = an + 3b (mol)
(5, 6) số mol e do nhận = 0,24 + 0,03 = 0,27 (mol)
3
NO
Suy ra : an + 3b = 0,27
giải hệ : an + 3b = 0,27 b = 0,03
an + 2b = 0,24 an = 0,18
(1 đ)
Trang 12mFe trong 3,3g hỗn hợp X = 0,03 56 = 1,68(g)
mR trong 3,3g hỗn hợp X = 3,3 – 1,68 = 1,62(g)
n
18 , 0
18 , 0
62 , 4
Chỉ có nghiệm n = 3, MR = 27g ứng với R : Al hợp lý
%m(Al) = 100 % ; %m(Fe) =
3 , 3
62 , 1
% 100 3 , 3
62 , 1
(1 đ)
Câu 9:
Câu 9 9.1
Gọi độ phân huỷ của N2O4ở 270C, 1 atm là , số mol của
N2O4 ban đầu là n
Phản ứng: N2O4 (k) 2NO2 (k)
Ban đầu: n 0
Phân ly: n 2n
Cân bằng n(1- ) 2n
Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n’ = n(1+ )
Nên áp suất riêng phần của các khí trong hỗn hợp lúc cân
bằng:
P
p N O
1
1 4
1
2
2
4 2 2
2
O N
NO P
P
P
K
P
P
1 1 1
P
2 2
1
4
với P = 1atm, = 20% hay = 0,2 K P = 1/6 atm (1 đ)
Trang 13
9.2 nN2O4 = 69/92 = 0,75mol
Gọi độ phân huỷ của N2O4 trong điều kiện mới là ’
Phản ứng: N2O4 (k 2NO2(k)
Ban đầu: 0,75 0
Phân ly: 0,75 ’ 1,5 ’
Cân bằng 0,75(1- ’) 1,5 ’
Tổng số mol hỗn hợp lúc cân bằng: n” = 0,75(1+ ’)
Áp suất hỗn hợp khí lúc cân bằng:
= = 0,9225(1+α’)
V
RT n P
'' '
20
300 082 , 0 ).
1 ( 75 ,
0 '
KP = '2 P’ = 1/6
2 '
1
4
Vì KP = const nên: 0,9225(1 ) 1/6 ’ 0,19
1
2 '
2 '
(1 đ)
Câu 10:
Câu 10 1 Phương trình phản ứng :
FeS + 12HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O (1) FeCO3 + 4HNO3 Fe(NO3)3 + CO2 + NO2 + 2H2O (2)
Dung dịch (A)
4 2
3 3 3
SO H
) NO ( Fe HNO
Dung dịch (A) + BaCl2 dư : H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl (3)
Trang 14Dung dịch (B)
3 3 2 3
) NO ( Fe BaCl HCl HNO
Dung dịch (B) + NaOH
HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O (4)
HCl + NaOH NaCl + H2O (5)
Fe(NO3)3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaNO3 (6)
Phương trình ion thu gọn :
FeS + 9NO3+ 10H+ Fe3+ + 2 + 9NO2 + 5H2O (1)
4
FeCO3 + NO3+ 4H+ Fe3+ + CO2 + NO2 + 2H2O (2)
Ba2+ + SO24 BaSO4 (3)
H+ + OH– H2O (4)
H+ + OH– H2O (5)
Fe3+ + 3OH– Fe(OH)3
1đ
1đ