Đề thi chọn học sinh giỏi khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2013 Đề thi đề nghị môn: Hóa học, lớp 1038839

2 điểm 1.Trong các tinh thể Fe có cấu trúc lập phương tâm khối và có thể chứa các nguyên  tử cacbon chiếm các mặt của ô mạng cơ sở a.. Người ta đã tổng hợp được [NiSe4]2- , [ZnSe4]2- và

SỞ GD&ĐT QUẢNG NAM

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

NGUYỄN BỈNH KHIÊM

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: HÓA HỌC , LỚP 10

( Thời gian: 180 phút không kể thời gian giao đề)

Câu 1 (2 điểm)

1 Cho các góc liên kết 100,30; 97,80;101,50; 1020 và các góc liên kết IPI; FPF; ClPCl; BrPBr Hãy dựa vào độ âm điện, gán trị số cho mỗi góc liên kết và giải thích?

2.Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:

Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]

Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2]

Áp dụng phương pháp gần đúng Slater, tính năng lượng electron của Ni2+ với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV) Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?

Câu 2 (2 điểm)

1.Trong các tinh thể Fe có cấu trúc lập phương tâm khối và có thể chứa các nguyên 

tử cacbon chiếm các mặt của ô mạng cơ sở

a Nếu bán kính kim loại của sắt không có cacbon là 1,24 Tính độ dài cạnh a của ô o

A mạng cơ sở

b Nếu bán kính cộng hóa trị của cacbon là 0,77 Hỏi độ dài cạnh a sẽ tăng lên bao o

A nhiêu khi sắt có chứa cacbon so với cạnh a khi sắt nguyên chất ? 

2 Người ta đã tổng hợp được [NiSe4]2- , [ZnSe4]2- và xác định được rằng phức chất của Ni có dạng hình vuông phẳng, của Zn có dạng hình tứ diện đều Hãy đưa ra một cấu tạo hợp lí cho mỗi trường hợp trên và giải thích

Câu 3 (2 điểm)

1

a Có bao nhiêu hạt  , được phóng ra từ dãy biến đổi phóng xạ 238 thành A (trong

92U

A có e cuối cùng phân bố vào nguyên tử được đặc trưng bởi n=6, l= 1, m=0, ms = +1/2) Tỷ lệ giữa hạt không mang điện và hạt mang điện trong hạt nhân A là 1,5122?

b Tỷ lệ 3T so với tổng số nguyờn tử H trong 1 mẫu nước sụng là 8.10-18 3T phõn hủy phúng xạ với T1/2 =12,3 năm Cú bao nhiờu nguyờn tử ( T) trong 10 gam mẫu nước 3

T

sụng trờn sau 40 năm?

2 Phản ứng clo húa axit fomic trong pha khớ xảy ra theo cơ chế dõy chuyền sau:

- Sinh mạch: Cl2 k0 2Cl.

 

- Phỏt triển mạch: Cl. + HCOOH k1 HCl + .COOH



Cl2 + .COOH k2 HCl + CO2 + Cl.

 

- Ngắt mạch: Cl. + thành bỡnh k3 Cl (thành bỡnh)

  Hóy chứng tỏ phương trỡnh động học của phản ứng cú dạng:

d[Cl ] 2

- = k.[Cl ][HCOOH]2 dt

Cõu4 (2 điểm)

1 Tớnh nhiệt hỡnh thành của ion clorua (Cl-) dựa trờn cỏc dữ liệu:

Nhiệt hỡnh thành HCl (k):  H1o   92 , 2 kJ/mol

Nhiệt hỡnh thành ion hidro (H+):  Ho2  0 kJ/mol

HCl (k) + aq  H+ (aq) + Cl- (aq)  Ho3   75 , 13 kJ/mol

2.ở nhiệt độ cao amoni clorua bị phân huỷ cho 2 khí Để xác định những tính chất nhiệt động của phản ứng này ở một nhiệt độ xác định, người ta cho 53,5 gam NH4Cl (rắn) vào một bình chân không thể tích 5 lít rồi nung nóng lên 427o C Đo được áp suất trong bình là 608 kPa Nếu tiếp tục nung nóng đến 459o C thì áp suất đo được bằng

1115 kPa

Tính entanpi tiêu chuẩn, entropi tiêu chuẩn và entanpi tự do tiêu chuẩn của phản ứng ở 427o C Chấp nhận rằng Ho và So không phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng

400 - 500o C (N = 14 ; Cl = 35,5)

Cõu5 : (2,0 điểm)

Xột cõn bằng 2NOCl(k) 2NO(k) + Cl2 (k)

Cỏc số liệu nhiệt động cho ở bảng:

ΔH° (kJ.mol-1) 51,71 90,25 0 S° (J.mol-1.K-1) 26,4 21,1 22,3 Cho rằng ΔH, ΔS thay đổi theo nhiệt độ khụng đỏng kể

1 Tớnh Kp của phản ứng ở 298K

2 Tớnh K′p của phản ứng ở 475K

3 Một cách cẩn thận, cho 2,00 gam NOCl vào bình chân không có thể tích 2,00

lít Tính áp suất trong bình lúc cân bằng ở 298K và ở 475K

Câu 6. (2,0 điểm)

Dung dịch X gồm Na2S 0,010M, KI 0,060M, Na2SO4 0,050M

Giá trị pKa của H2S lần lượt là 7,02 và 12,9

Giá trị pKa của HSO4- là 2

Tích số tan của PbS, PbI2, PbSO4lần lượt là : 10-26; 10-7,6; 10 7,8

a.Tính pH của dung dịch X

b.Thêm dần Pb(NO3)2 vào dung dịch X cho đến nồng độ 0,090M thì thu được kết

tủa A và dung dịch B

b1 Cho biết thành phần hoá học của kết tủa A và dung dịch B

b2 Tính nồng độ các ion trong dung dịch B (không kể sự thuỷ phân của các ion,

coi thể tích dung dịch không thay đổi khi thêm Pb(NO3)2)

b3 Nhận biết các chất có trong kết tủa A bằng phương pháp hoá học, viết các

phương trình phản ứng (nếu có)

Câu 7 (2,0 điểm)

Điện phân 500 ml dung dịch Y gồm: AgNO3 0,1M, Ni(NO3)2 0,5M, HNO3 0,1M ở

250C

1 Cho biết thứ tự điện phân ở catot

2. Tính điện thế phù hợp cần đặt vào catot để quá trình điện phân có thể xảy ra

3. Tính khoảng thế đặt ở catot phù hợp để tách ion Ag+ ra khỏi dung dịch Coi

một ion được tách hoàn toàn khi nồng độ ion đó trong dung dịch nhỏ hơn 10-6M

4. Dùng dòng điện có hiệu thế đủ lớn, có I = 5A điện phân dung dịch Y trong

thời gian 1,8228 giờ thu được dung dịch X Tính thế của điện cực khi nhúng thanh Ni

vào X, coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể và bỏ qua sự tạo phức hiđroxo

của Ni2+

Cho:

Eo(Cu2+/Cu) = 0,337 (V) Eo(Ag+/Ag) = 0,799 (V) Eo(Ni2+/Ni) = -0,233 (V)

Eo(2H+/H2) = 0,000 (V) 2,302 RT/F = 0,0592 F = 96500 C/mol

Câu 8:(2 điểm)

1 Hòa tan hoàn toàn 2 gam một hỗn hợp chứa Na2S.9H2O, Na2S2O3.5H2O và tạp chất

trơ vào H2O, rồi pha loãng thành 250 ml dung dịch (dd A) Thêm tiếp 25 ml dung dịch

iot 0,0525M vào 25 ml dung dịch A Axit hóa bằng H2SO4 rồi chuẩn độ iot dư hết

12,9 ml dung dịch Na2S2O3 0,101M Mặt khác cho ZnSO4 dư vào 50 ml dung dịch A

Lọc bỏ kết tủa, chuẩn độ dung dịch nước lọc hết 11,5 ml dung dịch iot 0,0101M Tính

% khối lượng các chất trong hỗn hợp rắn ban đầu

2 Phát hiện và sửa lỗi trong các phương trình sau ( nếu có)

a FeCl2 + H2SO4( đặc, dư) FeSO 4 + FeCl3 + SO2 + H2O

b HF + NaOH NaF + H2O

c Cl2 + KI (dư) KCl + I 2

d.Cl2(dư) + FeI2 FeCl2 + I2

Câu 9.( 2 điểm)

1 Dung dịch chứa 2,423 gam lưu huỳnh trong 100 gam naphtalen nóng chảy ở

79,5590C

- Dung dịch chứa 2,192 gam iốt trong 100 gam naphtalen nóng chảy ở

79,6050C

- Nhiệt nóng chảy của naphtalen là 35,5 cal/mol

- Nhiệt độ nóng chảy của naphtalen là 80,20C

- Xác định độ liên hợp phân tử của lưu huỳnh và iôt trong dung dịch đã cho? 2.Lập giản đồ MO của O2; O2-; O2+; qua đó cho biết từ tính và sắp xếp chiều tăng dần khoảng cách các phân tử trên

Câu 10 (2 điểm)

1 Hỗn hợp A gồm Fe, Al có tỉ lệ khối lượng mFe: mAl = 7:3 Lấy m gam hỗn hợp A cho phản ứng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng Sau một thời gian thì làm lạnh dung dịch, đến khi phản ứng kết thúc, thấy lượng axit tham gia phản ứng là 68,6gam H2SO4

và thu được 0,75m gam chất rắn (không chứa lưu huỳnh đơn chất), dung dịch B và 5,6lít (đktc) hỗn hợp khí gồm SO2 và H2S Tính m?

2 Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion-electron

a H2S + KMnO4 + H2SO4   S +? +? +H2O

b H2O2 + KMnO4 + H2SO4  O2 +? +? +?

c K2Cr2O7 + H2O + S  SO2 + KOH + Cr2O3

ĐÁP ÁN

Câu 1 (2 điểm)

1 Cho các góc liên kết 100,30; 97,80;101,50; 1020 và các góc liên kết IPI; FPF; ClPCl; BrPBr Hãy dựa vào độ âm điện, gán trị số cho mỗi góc liên kết và giải thích?

2.Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:

Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]

Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2]

Áp dụng phương pháp gần đúng Slater, tính năng lượng electron của Ni2+ với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV) Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?

Đáp án

1 Các góc liên kết IPI > BrPBr > ClPCl> FPF tương ứng với các giá trị 1020 > 101,50

> 100,30> 97,80

Giải thích : khi độ âm điện của nguyên tử X( I, Br,Cl, F) tăng thì cặp e liên kết càng

bị lệch về phía nguyên tử X, tức là càng xa nguyên tố P nên lực đẩy giữa các cặp e liên kết giảm, làm góc liên kết giảm

2

Cách 1: Ni2+ [ Ar] 3d8

Hằng số chắn b1s= 0,3.1 = 0,3

nên E1s = -13,6.Z = -13,6 = -10435,144 (eV)

n





2 (28 0,3) 1



b2s= b2p = 7.0,35 + 2.0,85 = 4,15

E2s = E2p= -13,6 (28 4,15)2= - 1933,9965 (eV)

2 2



b3s = b3p = 7.0,35 + 8.0,85 + 2.1 = 11,25

E3s = E3p = -13,6 (28 11,25)2= - 423,961 (eV)

2 3



b3d= 7.0,35 + 18.1 = 20,45

E3d = -13,6 (28 20,45)2 = - 86,1371( eV)

2 3

 Vậy ENi2+ = 2E1s +8 E2s + 8E3s+ 8E3d= - 40423,045 (eV)

Cách 2: Ni2+ [ Ar] 3d64s2

Tính hằng số chắn và năng lượng của 1s, 2s 2p, 3s 3p cho kết quả giống cách 1

b3d = 5.0,35 + 18.1 = 19,75

E3d= -13,6.(28 19,75)2= -102,85 (eV)

2 3



b4s = 1.0,35 + 14.0,85 + 10.1 = 22,25

E4s = -13,6 (28 22,25)2 = -32,845 (eV)

2 3,7



Vậy ENi2+ = 2E1s +8 E2s + 8E3s+ 6E3d + 2E4s= - 40416,738 (eV)

So sánh 2 giá trị ENi2+ trên thấy giá trị E ở cách 1 nhỏ hơn, do vậy ứng với trạng thái bền hơn và cấu hình e ở cách 1 phù hợp với thực tế hơn

Câu 2 (2 điểm)

1.Trong các tinh thể Fe có cấu trúc lập phương tâm khối và có thể chứa các nguyên 

tử cacbon chiếm các mặt của ô mạng cơ sở

a Nếu bán kính kim loại của sắt không có cacbon là 1,24 Tính độ dài cạnh a của ô o

A mạng cơ sở

b Nếu bán kính cộng hóa trị của cacbon là 0,77 Hỏi độ dài cạnh a sẽ tăng lên bao o

A nhiêu khi sắt có chứa cacbon so với cạnh a khi sắt nguyên chất ? 

2 Người ta đã tổng hợp được [NiSe4]2- , [ZnSe4]2- và xác định được rằng phức chất của Ni có dạng hình vuông phẳng, của Zn có dạng hình tứ diện đều Hãy đưa ra một cấu tạo hợp lí cho mỗi trường hợp trên và giải thích

Đáp án

1

a Độ dài cạnh a của ô mạng cơ sở của sắt là:  a 4r 4 1, 24 2,86 Ao



b Khi sắt có chứa cacbon, độ tăng chiều dài cạnh a của ô mạng cơ sở là

o

2 (r r ) a 2(1, 24 0,77) 2,86 1,16 A

2.Cấu hình e của các ion ở trạng thái cơ bản có

Ni2+ : 1s22s22p63s23p63d8

Zn2+ : 1s22s22p63s23p63d10

Niken có mức oxi hoá phổ biến nhất là +2; kẽm cũng có mức oxi hoá phổ biến nhất là +2

Selen có tính chất giống lưu huỳnh do đó có khả năng tạo thành ion polyselenua Se 2

2



hay

[ -Se —Se-]2-

Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- là do cấu hình electron của ion Ni2+ cho phép sự lai hoá dsp2

Cấu tạo tứ diện đều của phức chất [ZnSe4]2- là do cấu hình electron của Zn2+ cho phép

sự lai hoá sp3

Tổng hợp của các yếu tố trên cho phép đưa ra cấu tạo sau đây của 2 phức chất:

Ni Se

Zn Se Se

Se

Se Se

Se Se

trong đó ion điselenua đóng vai trò phối tử 2 càng

Câu 3 (2 điểm)

1.a Có bao nhiêu hạt  , được phóng ra từ dãy biến đổi phóng xạ 238 thành A

92U

(trong A có e cuối cùng phân bố vào nguyên tử được đặc trưng bởi n=6, l= 1, m=0, ms

= +1/2) Tỷ lệ giữa hạt không mang điện và hạt mang điện trong hạt nhân A là 1,5122?

1b Tỷ lệ 3T so với tổng số nguyên tử H trong 1 mẫu nước sông là 8.10-18 3T phân hủy phóng xạ với T1/2 =12,3 năm Có bao nhiêu nguyên tử ( T) trong 10 gam mẫu 3

T

nước sông trên sau 40 năm?

2 Phản ứng clo hóa axit fomic trong pha khí xảy ra theo cơ chế dây chuyền sau:

- Sinh mạch: Cl2 k0 2Cl.

 

- Phát triển mạch: Cl. + HCOOH k1 HCl + .COOH



Cl2 + .COOH k2HCl + CO2 + Cl.

- Ngắt mạch: Cl. + thành bình k3 Cl (thành bình)

 

Hãy chứng tỏ phương trình động học của phản ứng có dạng:

d[Cl ] 2

- = k.[Cl ][HCOOH]2 dt

Đáp án

1

a A có bộ bốn số lượng tử cuối cùng là n=6, l=1, m=0, mS= +1/2 nên A có cấu hình e cuối cùng là 6p2, khi đó Z = 82 n = 82 1,5122= 124

vậy A là 206

82Pb

Phương trình phản ứng hạt nhân :

23892U20682Pb x He y 24  10

Áp dụng ĐLBT số khối và BT điện tích ta có hệ



b Số nguyên tử H trong 10 g mẫu nước sông là n= 10.2.6,02.1023= 6,69.1023 nguyên

18 tử

Số nguyên tử T = 8.10-8 6,69.1023= 5,35.106 nguyên tử

Số nguyên tử T còn lại sau 40 năm là

t= 1lnN0 Thay số vào Nt = 5,62.105 nguyên tử

N

2

Áp dụng phương trình nồng độ dừng cho các tiểu phân trung gian ta có

= 2k0[Cl2] - k1[Cl][HCOOH] + k2 [Cl2] [COOH]- k3[Cl] = 0 (1)

dCl

dt

= k1[Cl][HCOOH] - k2[Cl2][COOH] = 0 (2)

[COOH]

dt

d

Từ (1) và (2) ta có [Cl] = 2 0 [Cl ]2

3

k k

[COOH] = 2 0 1.[HCOOH]

3 2

k k

k k

Phương trình động học cho Cl2 là

= - k2[Cl2][COOH]=

[Cl ]2

dt

0 1[Cl ][HCOOH]2 3

k k k

 Vậy phương trình động học của Cl2 là

- [Cl ]2 =

dt

0 1[Cl ][HCOOH]= K [Cl ][HCOOH]

3

k k k

Câu4 (2 điểm)

2 Tính nhiệt hình thành của ion clorua (Cl-) dựa trên các dữ liệu:

Nhiệt hình thành HCl (k):  H1o   92 , 2 kJ/mol

Nhiệt hình thành ion hidro (H+):  Ho2  0 kJ/mol

HCl (k) + aq  H+ (aq) + Cl- (aq)  Ho3   75 , 13 kJ/mol

2 Ở nhiệt độ cao amoni clỏua bị phân hủy cho 2 khí Để xác địh những tính chất nhiệt động của phản ứng này ở một nhiệt độ xác định, người ta cho 53,5g NH4Cl( rắn) vào một bình chân không thể tích 5 lít rồi nung nóng lên 4270C Đo được áp suất trong bình là 608 kPa Nếu tiếp tục nung nóng đến 4590C thì áp suất trong bình đo được 1115kPa

Tính entanpi tiêu chuẩn, entropi tiêu chuẩn và entanpi tự do tiêu chuẩn của phản ứng ở 4270C Chấp nhận rằng Ho và So không phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng

từ 400-500oC (N = 14 ; Cl = 35,5)

Đáp án

1.Từ giả thiết:

H2 (k) + Cl2 (k)  HCl (k) kJ/mol (1) 2

1

2

1

2 , 92

H1o  



H2 (k) + aq  H+ (aq) + e kJ/mol (2) 2

1

0

Ho2 

 HCl (k) + aq  H+ (aq) + Cl- (aq)  Ho3   75 , 13 kJ/mol (3) Lấy (1) - (2) + (3) ta có:

Cl2 (k) + aq + e  Cl- (aq) kJ/mol 2

x

H



-167,33 kJ/mol













 Hox ( 92 , 2 kJ / mol ) ( 0 kJ / mol ) ( 75 , 13 kJ / mol )

2

NH4Cl (r) NH3 (k) + HCl (k) (1)

Ở nhiệt độ 427oC và 459oC nếu NH4Cl phân huỷ hết thì áp suất trong bình sẽ là:

3 3

1 1

2328419 10

5

15 , 273 427

314

,

8

2









m

K x

mol K m N molx

p

3 3

1 1

2434838 10

5

15 , 273 459

314 ,

8

2









m

K x

mol K m N molx

p

Như vậy, theo đầu bài ở 2 nhiệt độ này trong bình có cân bằng (1) và các áp suất đã cho là các áp suất cân bằng

Ở 427o C : Kp = 304  304 = 92416 (kPa)2

459o C : Kp = 557,5  557,5 = 310806 (kPa)2

) 1 ( ln ln

p

K RT K

RT

n o p

1 2

2 1

1

12944 )

10 (

) ( 92416 ln

) 15 , 273 427 ( 314

,

kPa

kPa K

x mol JK

1 0

700

2 1 1

2

161534

) 15 , 732

1 15 , 700

1 ( 314 , 8 92416

310806

ln

) 1 1 ( )

(

) (

ln



















mol J H

H

T T R

H T

K

T K

P

P

1 0

700 0

700 0

2 , 249 15

, 700

) 12944 (

















T

G H

S

Câu5 : (2,0 điểm)

Xét cân bằng 2NOCl(k) 2NO(k) + Cl2 (k)

Các số liệu nhiệt động cho ở bảng:

ΔH° (kJ.mol-1) 51,71 90,25 0 S° (J.mol-1.K-1) 26,4 21,1 22,3 Cho rằng ΔH, ΔS thay đổi theo nhiệt độ không đáng kể

4 Tính Kp của phản ứng ở 298K

5 Tính K′p của phản ứng ở 475K

6 Một cách cẩn thận, cho 2,00 gam NOCl vào bình chân không có thể tích 2,00 lít Tính áp suất trong bình lúc cân bằng ở 298K và ở 475K

Đáp án

1 Phản ứng 2NOCl (k) 2NO (k) + Cl2 (k)

RT G

P e K



 Với ΔG = ΔH – T.ΔS

ở 298K :

J.mol 77,08.10

kJ.mol 77,08

2.51,71 2.90,25

0

2 2

H

1 -3

1

-0 0

0 0

pu





















ΔS°pứ = 223 + 2 211 – 2 264 = 117 J.mol–1.K–1

ΔG°pứ = 77080 – 298.117 = 42214 J.mol–1



(0,50)

8 04

, 17 298 314 , 8

42214

10 98 ,



K P

Phương pháp đúng, sai số cỡ <5% chấp nhận được

2 Áp dụng phương trình Van΄t Hoff

108335 )

473

1 298

1 ( 314 , 8 77080

) 1 1 ( ln

) 1 1 (

) (

) (

2 1 )

(

) (

2 1 1

2 1 2





















e e

K K

T T R

H K

K

T T R H

T P

T P

T P

T P

3 ,

)

2







K P T K P

Phương pháp đúng, sai số cỡ <5% chấp nhận được

3 Số mol NOCl cho vào bình

mol

n NOCl 0 , 3

5 , 65

00 , 2





 ở 298K, Kp = 3,98.10–8 (quá nhỏ), xem như NOCl chưa bị phân hủy

(0,25)

atm V

nRT

2

298 082 , 0 03 , 0

 ở 475K, Kp′ = 4,31.10–3

C n C P

RT

K K

RT K

) ( Phản ứng 2NOCl (k) 2NO (k) + Cl2 (k) có Δn = 1

(0,25)

1 4

3

10 1 , 1 475 082 , 0

10 31 ,





2NOCl (k) 2NO (k) + Cl2 (k) Ban đầu (mol) 0,03 - -

Cân bằng (mol) 0,03 – 2x 2x x

[ ] mol.L–1 0,015 – x x 0,5x (vì V = 2L)

4 2

2

10 1 , 1 ) 015 , 0 (

) 5 , 0







x

x x

K C

Giải phương trình được x = 0,003 mol (0,25)

Sai số <5% chấp nhận được

mol n

mol n

mol n

mol n

hh

Cl NO

NOCl

033 , 0 003

, 0

06 , 0

024 , 0

2





















(0,25)

atm

2

475 082 , 0 033 , 0

``



Câu 6 (2,0 điểm)

Đáp án

a.Tính pH của dung dịch Na2S  2 Na+ + S

0,01 0,01

KI  K+ + I

0,06 0,06

Na2SO4  2Na+ + SO4

0,05 0,05

S2- + H2O € HS- + OH- Kb(1) = 10-1,1 (1)

SO42- + H2O € HSO4- + OH- Kb(2) = 10-12 (2)

Kb(1) >> Kb(2) nên cân bằng (1) quyết định pH của dung dịch: