b Xác định năng lượng của điện tử 1s, điện tử 2s, điện tử 2p và năng lượng điện tử của nguyên tử Cacbon ở trạng thái cơ bản.. Trong phân tử axetamit CH3CONH2, 3 liên kết với nguyên tử ni
Trang 1SỞ GD&ĐT QUẢNG NAM
TRƯỜNG THPT CHUYÊN
NGUYỄN BỈNH KHIÊM
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC DUYÊN HẢI & ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
LẦN THỨ VII, NĂM 2014
ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: HÓA 10
Câu 1 (2,0 điểm)
1 Phòng thí nghiệm có mẫu phóng xạ Au198 với cường độ 4,0 mCi/1g Au Sau 48 giờ người ta cần một dung dịch có độ phóng xạ 0,5 mCi/1g Au Hãy tính số gam dung môi không phóng xạ pha với 1g Au để có dung dịch nói trên Biết rằng Au198 có t1/2 = 2,7 ngày đêm
2 Xét nguyên tử Cacbon Áp dụng các quy tắc Slater, hãy:
a) Xác định hằng số chắn b của các điện tử khác đối với điện tử 1s, điện tử 2s, điện tử 2p b) Xác định năng lượng của điện tử 1s, điện tử 2s, điện tử 2p và năng lượng điện tử của nguyên tử Cacbon ở trạng thái cơ bản
Câu 2 (2,0 điểm)
1 Sử dụng mô hình về sự đẩy nhau của các cặp electron hóa trị (mô hình VSEPR), dự đoán dạng hình học của các ion và phân tử sau: BeH2, BCl3, NF3, SiF62-, NO2+, I3-
2 Trong phân tử axetamit (CH3CONH2), 3 liên kết với nguyên tử nitơ đều nằm trong cùng một mặt phẳng Vì sao?
3 Sự phá vỡ các liên kết Cl-Cl trong một mol clo đòi hỏi một năng lượng bằng 243 kJ (năng lượng này có thể sử dụng dưới dạng quang năng) Hãy tính bước sóng của photon cần
sử dụng để phá vỡ liên kết Cl-Cl của phân tử Cl2
Câu 3 (2,0 điểm)
1 Cho các dữ kiện sau:
thăng hoa của Na 108,68 liên kết của Cl2 242,60
ion hóa thứ nhất của Na 495,80 mạng lưới NaF 922,88
liên kết của F2 155,00 mạng lưới NaCl 767,00
Nhiệt hình thành của NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1
Nhiệt hình thành của NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1
Tính ái lực electron của F và Cl ; so sánh các kết quả thu được và giải thích
Trang 22 Biết giá trị nhiệt động của các chất sau ở điều kiện chuẩn là :
Chất Fe O2 FeO Fe2O3 Fe3O4
ΔH0
s(kcal.mol-1 0 0 -63,7 -169,5 -266,9
S0 (cal.mol-1.K-1) 6,5 49,0 14,0 20,9 36,2
a) Tính biến thiên năng lượng tự do Gibbs ( ΔG0) của sự tạo thành các oxit sắt từ các đơn chất ở điều kiện chuẩn
b) Cho biết ở điều kiện chuẩn oxit sắt nào bền nhất ?
Câu 4 (2,0 điểm)
1 Cho phản ứng phân huỷ axeton:
CH3COCH3 C2H4 + H2 + CO
t, ph 0 6,5 13,0 19,9
P, N.m2 41589,6 4386,6 65050,4 74914,6
Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng (V = const)
2 Với phản ứng ở pha khí A2 + B2= 2AB(*)
Cơ chế của phản ứng được xác định
(1) A2 <=> 2 A (nhanh)
(2) A + B2 <=> AB2 (nhanh) (3) A + AB2 <=> 2AB (chậm) Xác định biểu thức tốc độ phản ứng (*)
Câu 5 (2,0 điểm)
Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí 2 SO2 + O2 <=> 2 SO3:
1 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 được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng
2 Ở 250C, người ta chỉ cho vào bình trên khí SO3 Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2.Tính tỉ lệ SO3bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ
Câu 6 (2,0 điểm)
Một dung dịch monoaxit HA nồng độ 0,373% có khối lượng riêng bằng 1,000 g/ml và pH = 1,70 Khi pha loãng gấp đôi thì pH = 1,89
1 Xác định hằng số ion hóa Kacủa axit
2 Xác định khối lượng mol và công thức của axit này Thành phần nguyên tố của axit là:
hiđro bằng 1,46%, oxi bằng 46,72% và một nguyên tố chưa biết X (% còn lại).
Trang 3Câu 7 (2,0 điểm)
Tích số tan của CaF2 là 3,4.10-11 và hằng số phân li của axit HF là 7,4.10-4
1 Tính độ tan của CaF2 trong dung dịch có pH = 3,3
2 Trong dung dịch hỗn hợp gồm Ca(NO3)2 0,03 M; HCl 0,8 M và NaF 0,1 M; CaF2 có kết tủa được không?
3 Nồng độ HCl ban đầuít nhất phải bằng bao nhiêu để trong dung dịch gồm Ca(NO3)2
0,3 M và NaF 0,1 M không có CaF2kết tủa?
Câu 8 (2,0 điểm)
Cho pin điện: (-)Ag/AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M//HCl 0,05M/AgCl,Ag(+)
Với Epin=0,345V, E0Ag+/Ag=0,8V
1 Viết phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi pin hoạt động
2 Tính E0Ag(S2O3)23-/Ag
3 Tính TAgCl
4 Thêm 1 ít KCN vào dd ở nửa trái của pin Epin sẽ thay đổi như thế nào?
Ag+ +( S2O3)22- [Ag(S2O3)23-] lgβ= 13,46
Ag+ +2CN- [Ag(CN)2]- lgβ= 21
(-)Ag | AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M | HCl 0,05M | AgCl, Ag(+)
Câu 9 (2,0 điểm)
Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất vận chuyển oxi chứa sắt) Máu của
một số động vật nhuyễn thể không có màu đỏ mà có màu khác vì chứa một kim loại khác (X) Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X (hình bên), có cạnh bằng 3,62.10-8 cm Khối
lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m3
1 Tính thể tích của các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử
2 Xác định nguyên tố X
Câu 10 (2,0 điểm)
Một hỗn hợp X gồm 3 muối halogenua của kim loại natri nặng 6,23g hòa tan hoàn toàn trong nước được dung dịch A Sục khí clo dư vào dung dịch A rồi cô cạn hoàn toàn dung dịch sau phản ứng được 3,0525g muối khan B Lấy một nửa lượng muối này hòa tan vào nước rồi cho phản ứng với dd AgNO3dư thì thu được 3,22875g kết tủa
1 Tìm công thức của các muối
2 Tính % theo khối lượng mỗi muối trong X
Trang 4HƯỚNG DẪN CHẤM HÓA10
1 - t = 48 h = 2 ngày đêm
- Áp dụng biểu thức tốc độ của phản ứng một chiều bậc một cho phản ứng phóng xạ, ta có: k= 0,693/t1/2;Với t1/2 = 2,7 ngày đêm, k = 0,257 (ngày đêm)-1
Từ pt động học p.ư một chiều bậc nhất, ta có:k =(1/t) ln N0/N
Vậy: N/N0 = e-kt = e-0,257 x 2 = 0,598
Như vậy, sau 48 giờ độ phóng xạ của mẫu ban đầu còn là:
0,598 x 4 = 2,392(mCi)
Do đó số gam dung môi trơ cần dùng là: (2,392 : 0,5) – 1,0 = 3,784 (g).
1,00 Câu 1
2 a) Đối với điện tử 1s: b = 0,30 => Z* = 6 – 0,30 = 5,70
Đối với điện tử 2s: b = 0,85.2 + 0,35.3 = 2,75 => Z* = 6 – 2,75 = 3,25
Đối với điện tử 2p (cùng nhóm): b = 2,75 => Z* = 3,25 b) E1s = –13,6.(5,7)2 = –441,8eV
E2s = E2p = –13,6.(3,25)2/4 = –35,9eV
EC = 2E1s + 2E2s + 2E2p = –1027,2eV
1,00
1 BeH2: dạng AL2E0 Phân tử có dạng thẳng: H−Be−H
BCl3: dạng AL3E0, trong đó có một “siêu cặp” của liên kết đôi
B=Cl Phân tử có dạng tam giác đều, phẳng
NF3: dạng AL3E1 Phân tử có dạng hình chóp đáy tam giác đều với N
nằm ở đỉnh chóp
Góc FNF nhỏ hơn 109o29’ do lực đẩy mạnh hơn của cặp electron không
liên kết
SiF62-: dạng AL6E0 Ion có dạng bát diện đều
NO2+: dạng AL2E0, trong đó có 2 “siêu cặp” ứng với 2 liên kết đôi N=O
([O=N=O]+) Ion có dạng đường thẳng
I3-: dạng AL2E3, lai hoá của I là dsp3, trong đó 2 liên kết I−I được ưu tiên nằm dọc theo trục thẳng đứng, 3 obitan lai hoá nằm trong mặt phẳng
xích đạo (vuông góc với trục) được dùng để chứa 3 cặp electron không
liên kết Ion có dạng đường thẳng
1,00 Câu 2.
2 Ba liên kết với nguyên tử nitơ đều nằm trong cùng một mặt phẳng, vì
liên kết giữa nitơ với cacbon mang một phần đặc điểm của liên kết đôi
H H
H
sp2
sp3
H H
H
O
O
0,50
Trang 5STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
3 Cl2 + h ν 2Cl
(J)
3
19 23
λ 6,022.10
(m) = 492,5 (nm).
19
h.c 6,625.10 3.10
0,50
1 Áp dụng định luật Hess vào chu trình
(r)
X2(k)
M(k)
M+(k) X-(k)
HTH
HML
HHT
+
+ AE
X(k)
I1
+
HLK
1 2
1 2
+
Ta được:
AE = ΔHHT - ΔHTH - I1 - ½ ΔHLK + ΔHML (*)
Thay số vào (*), AE (F) = -332,70 kJ.mol-1 và
AE (Cl) = -360 kJ.mol-1
AE (F) > AE (Cl) dù cho F có độ âm điện lớn hơn Cl nhiều Có thể giải
thích điều này như sau:
* Phân tử F2 ít bền hơn phân tử Cl2, do đó ΔHLK (F2) < ΔHpl (Cl2)
và dẫn đến AE (F) > AE (Cl)
* Cũng có thể giải thích: F và Cl là hai nguyên tố liền nhau trong nhóm VIIA F ở đầu nhóm Nguyên tử F có bán kính nhỏ bất thường và cản trở sự
xâm nhập của electron
1,00 Câu 3.
2 a) Sự tạo thành FeO từ các đơn chất Fe và oxit ở đkc:
2Fe+O2 → 2FeO (1)
ΔH0= -63700 cal.mol-1
ΔS0= S0
FeO – (S0
Fe + ½ S0o2 ) = -17 cal.mol-1.K-1
ΔG10 = ΔH0 –T.ΔS0= -58,634 kcal.mol-1
Sự tạo thành Fe2O3 từ các đơn chất Fe và oxi ở đkc:
2Fe + 3/2O2→ Fe2O3 (2)
ΔH0=-169500 cal.mol-1
ΔS0= ΔS0Fe2O3- (2S0
Fe + 3/2S0
O2)= -65,6 cal.mol-1.K-1
ΔG20 = ΔH0 – T.ΔS0 = -149,952 kcal.mol-1
Sự tạo thành Fe3O4 từ các đơn chất Fe và oxi ở đkc:
3Fe + 2O2 → Fe3O4
0,50
Trang 6STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
ΔH0=-266900 cal.mol-1
ΔS0= ΔS0Fe3O4- (3S0
Fe + 2S0
O2)= -81,3cal.mol-1.K-1
ΔG20 = ΔH0 – T.ΔS0 = -242,6726 kcal.mol -1
b) Xét quá trình: 2/3 Fe3O4 + 1/6 O2 <=> Fe2O3 ΔG3
ΔG30 = ΔG0
Fe2O3 – 2/3 ΔG0
Fe3O4 = 11,83 kcal.mol-1
Nên phản ứng xảy ra theo chiều nghịch hay ở đkc Fe3O4 bền hơn Fe2O3
Xét quá trình 2FeO + ½ O2 <=> Fe2O3ΔG4
ΔG40 = ΔG0
Fe2O3 – 2 ΔG0
FeO= -32,6832 kcal.mol-1 < 0 Nên phản ứng xảy ra theo chiều thuận hay ở đkc Fe2O3 bền hơn FeO
Vậy tính bền của các oxit tăng dần theo thứ tự:
FeO → Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4
0,50
1 CH3COCH3 C2H4 + H2 + CO
t = 0 Po
t = t Po x x x x
P = (Po x) + 3x = Po + 2x x =
2
P
P o
Po x = Po
2
P
P o
=
2
P P
Po o
=
2
P
Po
Giả sử phản ứng bậc 1: k =
t
303 , 2
lg
x a
a
= t
303 , 2
lg
x P
P 0
0
= t
303 , 2
lg
= t
303 , 2
lg
P P
P 0
0
2
3P0 P
P o
Thay số: k1 =
5 , 6
303 , 2
lg 3.415892.41589,654386,6 ,6 = 0,0256 ph 1
k2 =
13
303 , 2
lg 3.415892.41589,665050,6 ,4 = 0,0255 ph 1
k3 =
9 , 19
303 , 2
lg = 0,0257 ph 1
6 , 74914 6
, 41289 3
6 , 41589 2
1,00 Câu 4.
2 Với phản ứng A2 <=> 2A => k1 = => [A]2 = k1[A2]
2
2
A A
Tương tự A + B2 AB2 => k2 =
A B22
AB
Giai đoạn chậm là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng do vậy với
A + AB2 <=> 2AB => V = k’ [A][AB2]=k’k2[A]2[B2]
V = k’k2k1[A2][B2]= K[A2][B2] (K=k’k1k2)
1,00
Trang 7STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
Vậy phản ứng đã cho có bậc 1 theo A2 , bậc 1 theo B2 và bậc chung là 2
k =
3
k 3
1 i
= 0,0256 ph 1 Câu 5 1 2 SO2 + O2 <=> 2 SO3 (1)
ban đầu 0,15 0,20
lúc cbhh ( 0,15 + 2z) z (0,20 – 2z)
Tổng số mol khí lúc cbhh là n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = 0,35 + z
Từ pt trạng thái: P1V = n1RT → n1 = P1V / RT = 3,2.3/0,082.298 = 0,393
→ z = 0,043
Vậy x O2 = z / n1 = 0,043/ 0,393 = 0,1094 hay trong hỗn hợp cân bằng
oxi chiếm 10,94%
1,00
2. 2 SO2 + O2 <=> 2 SO3 (2)
ban đầu 0 0 y
lúc cbhh 2 0,105 0,105 (y – 2 0,105)
Trạng thái cbhh được xét đối với (1) và (2) như nhau về T (và cùng V) nên
ta có : K = const; vậy: n / (n n ) = const.2
3
SO
2 2
Theo (1) ta có:
n2 /(n n ) = (0,20 – 2 0,043)2 /(0,15 + 0,086)2.0,043 = 5,43
3
SO
2 2
Theo (2) ta có n2 / (n n ) = (y – 0,21)2/ (0,21)2.0,105 = 5,43
3
SO
2 2
Từ đó có phương trình y2 – 0,42 y + 0,019 = 0 Giải pt này ta được
y1 = 0,369; y2 = 0,0515 < 0,105 (loại bỏ nghiệm y2 này)
Do đó ban đầu có y = 0,369 mol SO3; phân li 0,21 mol nên tỉ lệ SO3 phân
li là 56,91%
Tại cbhh tổng số mol khí là 0,369 + 0, 105 = 0,474 nên:
SO3chiếm ( 0,159 / 0,474).100% = 33,54%;
SO2chiếm ( 0,21 / 0,474).100% = 44,30%;
O2chiếm 100% - 33,54% - 44,30% = 22,16%
Từ pt trạng thái: P2V = n2RT → P2 = n2 RT/ V = 0,474.0,082.298/3
→ P 2 = 3,86 atm.
1,00
Câu 6.
1. HA → H+ + A- (1) (2)
+ -a
[H ][A ]
K =
[HA]
Bỏ qua sự phân li của nước, ta có: [H+] [A-]
và c (nồng độ mol của axit) = [A-] + [HA]
1,00
Trang 8STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
Thay [H+] = [A-] và [HA] = c - [H+] vào (2), ta được (3)
+ 2
[H ]
K =
c - [H ] Khi pH = 1,70 thì [H+] 10 -1,70 0,0200;
Khi pH = 1,89 thì [H+] 10 -1,89 0,0129
Thay các kết quả này vào (3) ta được hệ phương trình:
2 a
0,02
K =
c - 0,02
2 a
0,0129
K = c
- 0,0129 2
Giải hệ phương trình ta được c = 0,0545 và Ka = 0,0116.
Vậy c = 0,0545 mol/l và K a = 0,0116
2 Trong 1 lít dung dịch có 0,0545 mol axit và khối lượng của nó là:
1000ml × 1,000g/ml × 0,00373 = 3,73g Khối lượng mol của axit là: M = 3,73g 68,4 g/mol
0,0545mol Khối lượng hiđro trong 1 mol axit: m(H) = 0,0146 × 68,4g = 1,00 g (1
mol)
Khối lượng oxi trong 1 mol axit: m(O) = 0,4672 × 68,6g = 32,05 g (2
mol) Khối lượng nguyên tố X chưa biết trong 1 mol axit:
m(X) = 68,4g – m(H) – m(O) = 68,4g – 1,00g – 32,05g = 35,6 g
Một mol axit có thể chứa n mol nguyên tố X
Khối lượng mol nguyên tố X là 35,6/n g/mol
Nếu n = 1 thì M(X) = 35,6 g/mol (X là Cl);
n = 2: M(X) = 17,8 g/mol (không có nguyên tố tương ứng);
n = 3: M(X) = 11,9 g/moL (C);
n = 4: M(X) = 8,9 g/moL (Be);
n = 5: M(X) = 7,1 g/moL (Li)
Hợp chất duy nhất có thể chấp nhận là HClO2 Các axit HC3O2, HBe4O2
và HLi5O2 không có Vậy 68,6 g/mol ứng với công thức HClO 2
1,00
Câu 7. Xét các quá trình:
CaF2 ⇌ Ca2+ + 2F- Ks = 3,4.10-11 (1)
H+ + F- ⇌ HF Ka-1 = 1,35.103 (2) Trong môi trường axit yếu (pH = 3,3) và Ka-1 không quá lớn nên F- do
CaF2 điện ly ra tồn tại ở cả 2 dạng HF và F-,do đó, không thể tổ hợp hai
Trang 9STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
cân bằng (1) và (2) để tính toán Gọi độ tan của CaF2 trong dung dịch axit
là s (M) Ta có:
CF- = 2s = [F-] + [HF]
2 a
2 a 2
11 2
2 S
a a a a
10 4 , 3 ) H K (
K s 4 s
10 4 , 3 F Ca K
H K
K s 2 F
K
H K F s 2
K
H F F s 2
a
Thay Ka = 7,4.10-4 và [H+] = 10-3,3 ta tính được s = 2,88.10 -4 M
0,75
Giả sử không có Ca(NO3)2 trong dung dịch hỗn hợp
HCl H+ + Cl
-0,8 M -0,8 M NaF Na+ + F
-0,1 M 0,1 M
C 0,8M 0,1M [ ] 0,7+x x 0,1-x
(1)
4
4 a
10 4 , 7 x 1 , 0
x ) x 7 , 0 (
10 4 , 7 HF
F H K
Giả sử x << 0,1 Từ (1) suy ra:
(thỏa mãn giả thiết)
1 , 0 10 06 , 1 7
, 0
1 , 0 10 4 , 7
4
Khi có mặt Ca(NO3)2 0,03 M Ca(NO3)2 Ca2+ + 2NO3
-0,03 M 0,03 M
CCa2+ (CF-)2 = 3,37.10-10 > 3,4.10-11
Vậy có kết tủa CaF 2 xuất hiện.
0,75
Để không có kết tủa xuất hiện thì:
[F-]2 3,4.10-11 / 0,3 = 1,133.10-10; [F-] 1,06.10-5
Xét [F-] = 1,06.10-5 M
Trang 10STT câu ĐÁP ÁN ĐIỂM
H HF 6 , 98 0 , 1 7 , 08 M C
M 98 , 6 H
10 4 , 7 HF
F H Ka
M 1 , 0 F C HF
H
4 F
Vậy nồng độ ban đầu của dung dịch HCl ít nhất là 7,08 M để không có
kết tủa xuất hiện
0,50
1 Viết PTPƯ xảy ra khi pin hoạt động
Ag+ + 2S2O32- [Ag(S2O3)2]3- β = 1013.46
10-3 1 [ ] 0 0,098 10-3
Do Epin > 0, nên ta có pin với 2 cực như sau:
(-)Ag | AgNO3 0,001M, Na2S2O3 0,1M//HCl 0,05M | AgCl, Ag (+)
Khi pin hoạt động:
Anot(-): Ag + 2S2O3-2 [Ag(S2O3)2]3- + e Catot(+): AgCl + eAg + Cl
-PTHH: AgCl + 2S2O32- [Ag(S2O3)2]3- + Cl
-0,50 Câu 8.
2 Tính 0
/ ) (S2O3 3 Ag Ag
Ag+ + eAg K1 = 0 , 059
8 , 0
10
[Ag(S2O3)2]3- Ag+ + 2S2O32- β-1 = 10-13.46
[Ag(S2O3)2]3- + e Ag + 2S2O3-2 K2 = 0 , 059= K1 β-1
0
10
E
→ E0 = 0 = 5,86.10 -3 (V)
/ ) (S2O3 3 Ag Ag
0,50
3 Tính TAgCl
Eanot = E Ag S O Ag = + 0,059 lg
/ ) ( 2 3 3
0
/ ) (S2O3 3 Ag Ag
2 2 3 2
3 2 3 2
] [
] ) ( [
O S
O S Ag
= 5,86.10-3 + 0,059lg 2 = -0,052V
3
098 0
10
Epin = Ecatot – Eanot = 0,345(V)
→ Ecatot = 0,293(V) = E Ag Ag= + 0,059lg[Ag+]
/
/ Ag
Ag
E
→ [Ag+] → TAgCl = [Ag+][Cl-] = 10-8,59.0,05 = 10-9,89 = 1,29.10 -10
0,50
4 Thêm ít dd KCN vào dd ở nửa trái của pin: Epin?
[Ag(S2O3)2]3- Ag+ + 2S2O32- β-1 = 10-13.46
Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]- β = 1021
[Ag(S2O3)2]3- + 2CN- [Ag(CN)2]- + 2S2O3
2-K = 10-13,46.1021 = 107,54
Ta thấy, phức Ag(CN)2]- bền hơn phức [Ag(S2O3)2]
3-0,50