Viết công thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử XH3, trong oxit và hiđroxit ứng với hóa trị cao nhất của X.. Công nghiệp hóa học điều chế brom từ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN
ĐỀ GIỚI THIỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút
Người làm đề
Nguyễn Thị Thu Hà
0987 989 922
Câu 1: Cấu tạo nguyên tử , phân tử-Định luật tuần hoàn
1 X là nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hiđro có dạng XH3 Electron cuối cùng trên nguyên tử X có tổng 4 số lượng tử bằng 4,5 Ở điều kiện thường XH3 là một chất khí Viết công thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử XH3, trong oxit và hiđroxit ứng với hóa trị cao nhất của X
2 X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong Hệ thống tuần hoàn (HTTH) có tổng
số điện tích là 90 (X có số điện tích hạt nhân nhỏ nhất)
a) Xác định điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B Gọi tên các nguyên tố đó
b) Viết cấu hình electron của X2−, Y−, R, A+, B2+ So sánh bán kính của chúng và
giải thích
c) Trong phản ứng oxi hoá-khử, X2−, Y− thể hiện tính chất cơ bản gì? Vì sao?
Câu 2: Tinh thể
1 Ở trạng thái đơn chất, đồng (Cu) có cấu trúc tinh thể lập phương tâm diện Tính khối lượng riêng (d) của tinh thể Cu theo g/cm3 Cho Cu = 64; bán kính nguyên tử Cu = 1,28 A0
2 Phân tử CuCl kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện
a) Hãy biểu diễn ô mạng cơ sở của tinh thể này
b) Tính số ion Cu+ và Cl rồi suy ra số phân tử CuCl chứa trong ô mạng cơ sở.
c) Xác định bán kính ion của Cu+
Cho dCuCl = 4,136 g/cm3; r Cl-= 1,84Ao; MCu = 63,5gam/mol, MCl = 35,5 gam/mol,
NA = 6,02.1023
Câu 3:Phản ứng hạt nhân
1 C14 là đồng vị kém bền phát ra phóng xạ và , có chu kỳ bán huỷ 5700 năm.
a) Hãy viết phương trình phóng xạ của C14
b) Tính tuổi cổ vật có tỉ lệ C14/C12 là 0,125
c) Tính độ phóng xạ của một người nặng 80,0kg: Biết rằng trong cơ thể người đó có 1% khối lượng là cacbon, độ phóng xạ của cơ thể sống là 0,277Bq tính theo 1,0 gam cacbon tổng số
2 Urani phân rã phóng xạ thành radi theo chuỗi sau :
U
238
92
Viết đầy đủ các phản ứng của chuỗi trên
Câu 4: Nhiệt hóa học
1 Tính nhiệt tạo thành FeCl2(rắn) biết:
Fe(r) + 2HCl (dd) FeCl2 (dd) + H2 (k) H1 = - 21,00Kcal
FeCl2 (r) + H2O FeCl2 (dd) H2 = -19,5Kcal
HCl (k) + H2O HCl (dd) H3 = -17,5Kcal
H2 (k) + Cl2 (k) 2HCl (k) H4 = -44,48Kcal
Ký hiệu (r): rắn; (k): khí; (dd): dung dịch
Trang 22 Cho phản ứng: CO2 (khí) CO (khí) + O2(khí)
2 1
Và các dữ kiện:
(KJ.mol-1)
0 298
G
(J0K-1.mol-1)
0 298
S
a) Ở điều kiện chuẩn (250C) phản ứng trên có xảy ra được không?
b) Giả sử Hvà Skhông phụ thuộc vào nhiệt độ Hãy cho biết ở nhiệt độ nào phản ứng trên có thể xảy ra?
Câu 5: CBHH pha khí
Cho hỗn hợp cân bằng trong bình kín:
N2O4 (k) 2NO2 (k) ( 1 )
Thực nghiệm cho biết:
Khi đạt tới trạng thái cân bằng ở áp suất chung 1 atm
- ở 350C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình M hh = 72,45 g/mol
- ở 450C hỗn hợp có khối lượng mol trung bình M hh = 66,8 g/mol
1 Hãy xác định độ phân li của N2O4 ở mỗi nhiệt độ trên
2 Tính hằng số cân bằng KP của ( 1 ) ở mỗi nhiệt độ (lấy tới chữ số thứ ba sau dấu phẩy)
3.Hãy cho biết phản ứng theo chiều nghịch của phản ứng (1) là thu nhiệt hay tỏa nhiệt? Giải thích?
Câu 6: Dung dịch điện li
1 a)Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M
b)Phải thêm vào 1 lít dung dịch trên bao nhiêu gam NaOH để được dung dịch có pH =3
2 Cho H2S đi qua dung dịch Cd2+ 0,001M và HCl 0,001M cho đến bão hoà CH2S= 0,1M Hỏi có kết tủa CdS tạo ra không?
Cho biết 0 =+ 0,77 (v); = + 0,15 ;
Fe
Fe
2 3 E
0 Sn
Sn
2 4 E
TCdS = 10-26 ; = 10-7 ; = 10-12,92
2
1, H S K
2
2, H S K
Câu 7: Phản ứng O-K Điện hóa
1.Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây dưới dạng phân tử và dạng ion:
MnO C H O H Mn CO
Fe O H SO SO
2 Nếu muốn thực hiện các quá trình sau đây:
4
Fe Fe
Chúng ta có thể dùng nước brom được không? Biết:
;
3 2
0
Fe / Fe
4
0 MnO / Mn
E 1, 51v
;
4 2
0
Sn / Sn
E 0,15v
2
0
Br / 2Br
E 1, 07v
Viết phương trình phản ứng nếu xảy ra và tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra
Trang 33 Người ta lập 1 pin gồm 2 nửa pin sau:
và có thể chuẩn tương ứng bằng -0,76V và 0,80V
3 2
( NO )
Zn / Zn (0,1M)
3 NO
Ag / Ag (0,1M)
a) Thiết lập sơ đồ pin và các dấu ở 2 điện cực
b) Viết phương trình phản ứng khi pin làm việc
c) Tính E của pin
d) Tính các nồng độ khi pin không có khả năng phát điện (pin đã dùng hết)
Câu 8: Nhóm halogen
1 Trong thiên nhiên, brom có nhiều ở nước biển dưới dạng NaBr Công nghiệp hóa học điều chế brom từ nước biển được thực hiện theo quy trình sau đây:
- Cho một ít dung dịch H2SO4 vào một lượng nước biển;
- Sục khí clo vào dung dịch mới thu được;
- Dùng không khí lôi cuốn hơi brom tới bảo hòa vào dung dịch Na2CO3;
- Cho dung dịch H2SO4 vào dung dịch đã bão hòa brom, thu hơi brom rồi hóa lỏng
Hãy viết các phương trình hóa học chính đã xảy ra trong các quá trình trên và cho biết vai trò của H2SO4
2.Nguyên tử của một nguyên tố X trong đó electron cuối cùng có 4 số lượng tử
n = 3, l = 1, m = 0, s = - ½
1) Xác định tên nguyên tố X
2) Hòa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,1M và AgNO3 chưa biết nồng độ, thu được kết tủa A và dung dịch B.Trong dung dịch B, nồng
độ % của NaNO3 và KNO3 tương ứng theo tỉ lệ 3,4 : 3,03 Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng 1,1225g
a) Tính lượng kết tủa của A?
b) Tính CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp
Câu 9: Nhóm oxi-lưu huỳnh
Hỗn hợp X gồm 2 chất rắn FeCO3 và FeS2 Cho X cùng một lượng O2 vào một bình kín có thể tích V(lit) Đốt nóng bình cho phản ứng xảy ra,( giả thiết khả năng phản ứng của 2 muối là như nhau, sản phẩm phản ứng là Fe2O3) sau phản ứng đưa về điều kiện ban đầu thu được chất rắn Y và hỗn hợp khí Z, áp suất trong bình lúc này là P Để hoà tan chất rắn Y cần 200 ml dung dịch HCl 0,3M, thu được dung dịch E và hỗn hợp khí M, nếu đưa M vào bình kín thể tích V(lit)
ở cùng điều kiện với Z thì áp suất trong bình lúc này là 1/2P Thêm dung dịch NaOH tới dư vào dung dịch E được chất rắn F, lọc lấy F làm khô F ngoài không khí (không nung) cân được 3,85 gam
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra
b) So sánh áp suất trong bình trước và sau khi nung
c) Tính % khối lượng mỗi muối trong hỗn hợp
Câu 10: Động học
1.Một chất thải phóng xạ có chu kỳ bán hủy là 200 năm được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất Tính thời gian cần thiết để tốc độ phân rã giảm từ 6,5.1012 nguyên tử/phút xuống còn 3.10-3 nguyên tử/phút
Trang 42.BP (bo photphua) là một chất dễ tạo thành một lớp vỏ bền bọc bên ngoài chất cần bảo vệ Chính vì tính chất này nó là chất chống ăn mòn rất có giá trị Nó được điều chế bằng cách cho
bo tribromua phản ứng với photpho tribromua trong khí quyển hydro ở nhiệt độ cao (>750oC)
1) Viết phản ứng xảy ra
Tốc độ hình thành BP phụ thuộc vào nồng độ của các chất phản ứng ở 800oC cho ở bảng sau:
Thí nghiệm [BBr3] (mol.L-1) [PBr3] (mol.L-1) [H2] (mol.L-1) v (mol.s-1)
(880oC) 2) Xác định bậc phản ứng hình thành BP và viết biểu thức tốc độ phản ứng
3) Tính hằng số tốc độ ở 800oC và 880oC
4) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng
Trang 5SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊN
ĐỀ GIỚI THIỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút
ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM
điểm
1 Câu1-Cấu tạo nguyên tử , phân tử-Định luật tuần hoàn
Câu 1:
1 1,0
Vì X thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3 nên là nhóm VA
(ns2np3)
Vậy: ms = +1/2; l = 1 ; m = +1 n = 4,5 – 2,5 = 2 Vậy X là Nitơ
( 1s22s22p3)
Công thức cấu tạo các hợp chất và dự đoán trạng thái lai hóa của nguyên tử
trung tâm:
NH3 : N có trạng thái lai hoá sp3
N
H
H H
N2O5: N có trạng thái lai hoá sp2
O O
O O
HNO3 : N có trạng thái lai hoá sp2
H
O
O
2 1,0
a) Gọi Z là số điện tích hạt nhân của X
=> Số điện tích hạt nhân của Y, R, A, B lần lượt
(Z + 1), (Z + 2), (Z + 3), (Z + 4)
Theo giả thiết
Z + (Z + 1) + (Z + 2) + (Z + 3) + (Z + 4) = 90
=> Z = 16
16X; 17Y; 18R; 19A; 20B
(S) (Cl) (Ar) (K) (Ca)
b) S2-, Cl-, Ar, K+, Ca2+ đều có cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Số lớp e giống nhau => r phụ thuộc điện tích hạt nhân Điện tích hạt nhân càng
lớn thì bán kính r càng nhỏ
rS2- > rCl- > rAr > rK+ > rCa2+
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25 0,25 0,25
Trang 6c) Trong phản ứng oxi hóa – khử, ion S2-, Cl- luôn luôn thể hiện tính khử vì các
2
Câu 2: Tinh thể
1.Số nguyên tử Cu trong một ô cơ sở = 8.1/8 + 6.1/2 = 4
Khối lượng một ô cơ sở = 4.64/6,023.1023 = 42,5.10-23 (gam)
Cạnh của ô cơ sở = R/√2
Thể tích của một ô cơ sở = (R.2√2)3 = (1,28.10-8.2√2)3 = 47,438.10-24 (cm3) Khối lượng riêng của tinh thể Cu = 42,5.10-23/47,438.10-24 = 8,96 (g/cm3)
2
Ô mạng lập phương tâm diện của CuCl
-Vì lập phương mặt tâm nên
Cl- ở 8 đỉnh: 1 ion Cl-
8
1
8
6 mặt: 3 ion Cl
-2
1
6
Cu+ ở giữa 12 cạnh : 3 ion Cu+
4
1
12
ở tâm : 1x1=1 ion Cu+
hoặc áp dụng định luật bảo toàn điện tích
Vậy số phân tử trong mạng cơ sở là 4Cu+ + 4Cl- = 4CuCl
-với V=a3 ( N : số phân tử, a là cạnh hình lập phương)
CuCl A
N.M
d=
N V
23 A
N.M 4.(63,5+35,5)
d.N 4,136.6,02.10 a=5,418.10 cm = 5,418 A
Mặt khác theo hình vẽ ta có a= 2r+ + 2r
+
a-2r 5,418-2.1,84
0,5
0,5
0,5
0,5
Cu
Cl
4 ion Cl
-
4 ion Cu+
Trang 73 Phản ứng hạt nhân
1 a) 6C14 7N14 + -1eo + (1)
(Dựa vào định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích)
b) (1) được coi là phản ứng một chiều bậc nhất nên có phương trình động học
(dạng tích phân)
5700
6932 , 0 6932
,
0
ln
1
2 / 1
t
R
R
Ro, R là số phân rã theo (1) của cơ thể sống và cổ vật đều có 14C Do đó:
Thay vào phương trình động học th được t 17098,7 năm
125 , 0
1 14
12
C
C R
R o
c) Tổng lượng cacbon có: 80kg 0,18 = 14,4kg = 14400g
Vậy độ phóng xạ A = 0,27'Bq/g.14400g = 3988,8Bq
2 Urani phân rã phóng xạ thành radi theo chuỗi sau :
U
238
92
Viết đầy đủ các phản ứng của chuỗi trên
+
U
238
+
Th
234
90 234Pa
1
+
Pa
234
+
U
234
+
Th
230
0, 25
0,5
0, 5
0,75
4 4: Nhiệt hóa học
1. Fe(r)+2HCl(dd)FeCl2(dd)+ H2 (k) H 1 = -21,00Kcal
FeCl2 (dd) FeCl2 (r) - H 2 = +19,5Kcal
H2 (k) + Cl2 (k) 2HCl (k) H 4 = -44,48Kcal
2HCl (k) 2HCl (dd) - 2 H 3 = -35Kcal
Fe(r) + Cl2(k) FeCl2(r) H
Cộng theo vế ta được:
H = -21+19,5-44,48-35= -80,98 Kcal
2 a) H0
p = H - H = 282,99 kJ0
co
0
co2
S0
p = S + 0 S - S = 86,785 J.0K-1
co
2
1 0
2
O
0 2
CO
Go = H - TS = 282,99.103 - 298.86,785
pu
o pu
o pu
= 257128 J > 0 Vậy ở ĐKC (250) phản ứng này không xảy ra vì G0 > 0
1,0
0,5
Trang 8b) Muốn phản ứng xảy ra phải có:
G = H - TS < 0 T > (H - G)/ S
Nếu chấp nhận H, S không phụ thuộc vào nhiệt độ thì phản ứng xảy ra
khi:
T > 282990;86 32160K
785
0,5
5 5- CBHH pha khí
1.Gọi a là số mol của N2O4 có trong 1 mol hỗn hợp
(1-a) là số mol của NO2
Ở 350C có M hh = 92a + 46 (1-a ) = 72,45
a = 0,575 n N2O4 = 0,575 và n NO2 = 0,425
N2O4 2NO2 n(bđ) x
n(pư) 0,2125 0,425 n(cb) x- 0,2125 0,425
x - 0,2125 = 0,575 x = 0,7875 mol = 0,2125/0,7875 = 26,98%
Ở 450C có M hh = 92a + 46(1-a) = 66,8
N2O4 2NO2
n(pư) 0,27395 0,5479 n(cb) y-0,27395 0,5479
y –0,27395 = 0,4521 y = 0,72605
= 0,27395/0,72605= 37,73%
2 Ở 350C PNO2 = (0,425/ 1) 1 = 0,425
PN2O4 = (0,575/ 1) 1 = 0,575
KP = (0,425)2/ 0,575 = 0,314
Ở 450C P NO2 = (0,5479/ 1) 1 = 0,5479 ; P N2O4 = (0,4521/ 1) 1 = 0,4521
KP = (0,5479)2/ 0,4521 = 0,664
3 Độ điện li tăng , KPtăng nghĩa là phản ứng diễn ra theo chiều thuận Khi tăng
nhiệt độ phản ứng diễn ra theo chiều thuận, vậy chiều thuận là chiều thu nhiệt,
chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt
0, 5
0, 5
0, 5
0, 25
0,25
6
6- Dung dịch điện li
1
a) CH3COOH CH3COO- + H+
C (M) 0,1
[ ] (M) 0,1 – x x x
x2 = 10-4,76
(0) Giả sử, x << 0,1 nên suy ra x = 10-2,88 => pH = 2,88
b) CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
(M) C C
CH3COONa → CH3COO- + Na+
0,5
Trang 9(M) C C
CH3COOH CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76
C0 (M) 0,1- C C
[ ] (M) 0,1- C – 10-3 C + 10-3 10-3
pH = 3 => [H+] = 10-3 (M)
4 , 76
3
3 3
10 10
1 , 0
10 ) 10
C C
C = 7,08 10-4 (M)
nNaOH = 7,08 10-4 (mol) => mNaOH = 40x 7,08 10-4 = 0,028 (g)
2 Trong dung dịch:
H2S + H2O H3O+ + HS K1 (1)
HS + H2O H3O+ + S2 K2 (2)
2H2O H3O+ + OH Kw (3)
Vì K1 >> K2>> Kw trong dung dịch xảy ra cân bằng (1) là chủ yếu:
H2S + H2O H3O+ + HS K1= 10-7
C 0,1 10-3 0
[] 0,1-x (10-3+x) x
K1 = = 10-7
x) (0,1
x x
10 3
x << 0,1 (10-3 - x).x 10-8
Giả sử x<< 10-3 x = 10-5 (phù hợp)
Xét cân bằng (2):
HS + H2O H3O+ + S2
[] 10-5 y
K2 = 5 = 10-12,92 y = 10-14,92
3 10
y.1,01.10
Suy ra: 2 2 = 0,001.10-14,92 = 10-17,92 >> TCdS = 10-26 (0,25đ)
S
Cd C C
Do đó có kết tủa CdS tạo ra
0, 5
0,25
0,25
0,5
07 7- Phản ứng O-K Điện hóa
1
MnO C H O H Mn CO
x 24 Mn 5e7 Mn2 ( : chất oxi hóa)
MnO4
x 5 6 C 6.4e0 6 C4 ( C6H12O6: chất khử)
2
24MnO5C H O 72H 24Mn 30CO 66H O
Phương trình dưới dạng phân tử:
24KMnO4 + C6H12O6 + 36 H2SO4→ 24 MnSO4 + 30 CO2 + 66 H2O + 12 K2SO4
Fe O SO H SO
2 y
3 x
x Fe 2y 3x e x Fe
0,25
Trang 10x(3x-2y) S 2e6 S4 ( : chất oxi hóa)
4
SO
2
2Fe O 3x 2y SO 12x 4y H 2x Fe 3x 2y SO 6x 2y H O
Dạng phân tử:
2FexOy + (6x – 2y)H2SO4 = x Fe2(SO4)3 + (3x – 2y)SO2 + (6x – 2y) H2O
2 Sắp xếp các nửa phản ứng theo chiều tăng dần của thế điện cực chuẩn, ta có:
Sn4+
0
Sn / Sn
E 0,15v
Fe3+
0
Fe / Fe
E 0, 77v
Br2 + 2e 2Br
-2
0
Br / 2Br
E 1, 07v
MnO + 8H' + + 5e Mn2+ + 4 H2O
4
0 MnO / Mn
E 1, 51v
Theo qui tắc α ta thấy có thể thực hiện các quá trình a), c)
a Sn2+ + Br2 →Sn4+ + 2Br –
E0 = +1,07 – (+0,15) = +0,92V
2.0,92
31 0,059
K10 1, 536.10
c 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br –
E0 = +1,07-0,77=+0,3V
2.0,3
10 0,059
K10 1, 477.10
3.
a Zn | Zn( NO )3 2(0,1M) || AgNO (0,1M) | Ag( )3
b Tại (-) có sự oxi hóa Zn – 2e → Zn2+
Tại (+) có sự khử Ag+ : Ag+ + e → Ag
Phản ứng tổng quát khi pin làm việc:
Zn + 2Ag+→ Zn2+ + 2Ag
Zn / Zn Zn / Zn
0, 059
2
0
Ag / Ag Ag / Ag
0, 059
1
2
Ag
0, 059
1
10
0, 059 0,80 0, 76 lg 1, 56 0, 0295 1, 53v
d Khi hết pin Epin = 0
Gọi x là nồng độ M của ion Ag+ giảm đi trong phản ứng khi hết pin Ta có:
pin
0,1 x
0, 059
x 2
0,1 2
51,86 0,1 x
x 0,1 2
x 0,1M
0,25
0,25
0,25 0,25
0,25
0,25
0,25