Đề thi học sinh giỏi các tỉnh duyên hải bắc bộ lớp 10 THPT năm học 2012 2013 môn Hóa Học43769

Sau phản ứng người ta nhỳng một điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu được và ghộp thành pin cú cầu muối tiếp xỳc hai dung dịch với một điện cực cú Ag nhỳng vào dung dịch X gồm AgNO3 0,010

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TỈNH HƯNG YấN

KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TỈNH DUYấN HẢI BẮC BỘ

LỚP 10 - THPT NĂM HỌC 2012-2013

Thời gian: 180 phỳt (khụng kể thời gian phỏt đề)

Câu I(3 đ):

1 Lý thuyết lượng tử dự đoỏn được sự tồn tại của obitan ng ứng với số lượng tử phụ l = 4

(g là kớ hiệu của số lượng tử phụ l = 4)

a Hóy cho biết số electron tối đa mà phõn lớp ng cú thể cú

b Dự đoỏn sau phõn mức năng lượng nào thỡ đến phõn mức ng

c Nguyờn tử cú electron đầu tiờn ở phõn mức ng này thuộc nguyờn tố cú số thứ tự Z bằng bao

nhiờu?

2 Silic cú cấu trỳc tinh thể giống kim cương

a Tớnh bỏn kớnh của nguyờn tử silic Cho khối lượng riờng của silic tinh thể bằng 2,33g.cm-3; khối lượng mol nguyờn tử của Si bằng 28,1g.mol-1

b So sỏnh bỏn kớnh nguyờn tử của silic với cacbon (rC = 0,077 nm) và giải thớch

Cõu II(2đ):

1. Uran trong thiên nhiên chứa 99,28% 238U (có thời gian bán huỷ là 4,5.109năm) và 0,72% 235U (có thời gian bán huỷ là 7,1.108năm) Tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị trên trong 10gam U3O8 mới điều chế

2. Mary và PieCurie điều chế 226Ra từ quặng Uran trong thiên nhiên.226Ra được tạo ra từ đồng vị nào trong hai đồng vị trên ?

Cõu III(1đ)

1 Xột cỏc phõn tử POX3

a) Cỏc phõn tử POF3 và POCl3 cú cấu hỡnh hỡnh học như thế nào?

b) Gúc liờn kết XPX trong phõn tử nào lớn hơn?

Cho biết: ZP = 15; ZAs = 33; ZO = 8; ZF = 9; ZCl = 17; ZB = 5; ZN = 7; ZSi = 14; ZS = 16

2 Phẩn tử HF và phõn tử H2O cú momen lưỡng cực, phõn tử khối gần bằng nhau (HF: 1,91

Debye, H2O: 1,84 Debye, MHF: 20, M H O 2 : 18); nhưng nhiệt độ núng chảy của hidroflorua là

– 830C thấp hơn nhiều so với nhiệt độ núng chảy của nước đỏ là 00C, hóy giải thớch vỡ sao?

Cõu IV (2đ)

Đối với qỳa trỡnh đồng phõn húa xiclopropan thành propen ta cú ∆H = -32,9kJ/mol Bạn hóy bổ sung vào bảng sau:

Chất ∆H đối với qỳa trỡnh đốt chỏy hoàn toàn

tớnh bằng kJ/mol Entanpy hỡnh thành tớnh bằng kJ/molchuẩn ∆Hf

Propen

Tất cả cỏc số liệu đều ỏp dụng cho 25oC và 1013hPa:

Cõu V(2đ) Tại 25oC phản ứng bậc một sau cú hằng số tốc độ k = 1,8.10-5 s-1:

2N2O5(k)  4NO2(k) + O2(k) Phản ứng trờn xảy ra trong bỡnh kớn cú thể tớch 20,0 L khụng đổi Ban đầu lượng N2O5 cho vừa đầy bỡnh Tại thời điểm khảo sỏt, ỏp suất riờng của N2O5 là 0,070 atm Giả thiết cỏc khớ đều là khớ lớ tưởng

(a) Tớnh tốc độ: (i) tiờu thụ N2O5; (ii) hỡnh thành NO2; O2

(b) Tớnh số phõn tử N2O5đó bị phõn tớch sau 30 giõy

Cõu VI(2đ)

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ

Cho giản đồ quỏ trỡnh khử - thế khử: quỏ trỡnh khử diễn ra theo chiều mũi tờn, thế khử chuẩn được ghi trờn cỏc mũi tờn và đo ở pH = 0

Cr(VI) (Cr2O7) +0,55 Cr(V) +1,34 Cr(IV) Cr3+ -0,408 Cr2+ Cr

-0,744

+0,293

y

E0 x

E0

2-1 Tớnh E0xvà E0y

2 Dựa vào tớnh toỏn, cho biết Cr(IV) cú thể dị phõn thành Cr3+ và Cr(VI) được khụng?

3 Viết quỏ trỡnh xảy ra với hệ oxi húa – khử 2-/Cr3+ và tớnh độ biến thiờn thế của hệ ở nhiệt độ

2 7

Cr O

298 K, khi pH tăng 1 đơn vị pH

4 Phản ứng giữa K2Cr2O7với H2O2 trong mụi trường axit (loóng) được dựng để nhận biết crom vỡ sản phẩm tạo thành cú màu xanh Viết phương trỡnh ion của phản ứng xảy ra và cho biết phản ứng này cú thuộc loại phản ứng oxi húa – khử hay khụng? Vỡ sao? Ghi số oxi húa tương ứng trờn mỗi nguyờn tố

Cho: 2- 3+= 1,33 V;Hằng số khớ R = 8,3145 J.K–1.mol–1;

2 7

0

Cr O /Cr E

Hằng số Farađay F= 96485 C.mol–1

Cõu VII(2đ)

Dung dịch A gồm AgNO3 0,050 M và Pb(NO3)2 0,100 M

1 Tớnh pH của dung dịch A

2 Thờm 10,00 ml KI 0,250 M và HNO3 0,200 M vào 10,00 ml dung dịch A Sau phản ứng người ta nhỳng một điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu được và ghộp thành pin (cú cầu muối tiếp xỳc hai dung dịch) với một điện cực cú Ag nhỳng vào dung dịch X gồm AgNO3 0,010 M và KSCN 0,040 M

a) Viết sơ đồ pin

b) Tớnh sức điện động Epin tại 250C

c) Viết phương trỡnh phản ứng xảy ra khi pin hoạt động

d) Tớnh hằng số cõn bằng của phản ứng

Cho biết : Ag+ + H2O AgOH + H+ (1) ; K1= 10 –11,70

Pb2+ + H2O PbOH+ + H+ (2) ; K2= 10 –7,80

Chỉ số tớch số tan pKs : AgI là 16,0 ; PbI2 là 7,86 ; AgSCN là 12,0

EAg0 + = 0 ,799 V ; RTF ln = 0,0592 lg

/Ag

Câu VIII (2đ): Một hợp chất gồm 2 nguyên tố halôgen có công thức XYn Cho 5,2 gam hợp chất trên tác dụng với khí SO2 dư trong nước theo sơ đồ phản ứng sau:

XYn+ H2O + SO2  HX + HY + H2SO4 Dung dịch thu được cho phản ứng với dung dịch Ba(NO3)2 dư thì thu được 10,5 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa lấy dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thì thu được hỗn hợp kết tủa 2 muối bạc

- Viết các phương trình phản ứng xảy ra

- Đề nghị công thức phân tử của hợp chất đầu

Biết rằng sai số trong thực nghiệm khoảng 1%

Cho C = 12; F = 19; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Ba = 137; S = 32; O = 16; H = 1

Câu IX (2đ) : Hỗn hợp A gồm bột S và Mg Đun nóng A trong điều kiện không có không khí, sau

đó làm nguội và cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu được 2,987 L khí B có tỉ khối

so với không khí bằng 0,8966 Đốt cháy hết khí B, sau đó cho toàn bộ sản phẩm vào 100ml H2O2 5%

(D = 1g/mL) thu được dung dịch D Xác định % khối lượng các chất trong A và nồng độ % các chất tạo ra trong dung dịch D Cho thể tích các chất khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Câu X (2đ): Một dung dịch chứa 4 ion của hai muối vô cơ trong đó có ion SO42- khi tác dụng vừa

đủ với dung dịch Ba(OH)2đun nóng cho khí X, kết tủa Y và dung dịch Z Dung dịch Z sau khi axit hóa bằng HNO3tạo với AgNO3kết tủa trắng hóa đen ngoài ánh sáng

Kết tủa Y đem nung được a gam chất rắn T Giá trị của a thay đổi tùy theo lượng Ba(OH)2 đem dùng: Nếu vừa đủ, a cực đại; nếu lấy dư a giảm đến cực tiểu Khi lấy chất rắn T với giá trị cực đại a

= 7,204 gam thấy T chỉ phản ứng hết với 60ml dung dịch HCl

1,2M, còn lại cặn bã rắn 5,98 gam Hãy lập luận để xác định các ion có trong dung dịch

***************************Hết***************************

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

LỚP 10 - THPT NĂM HỌC 2012-2013

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

CÂU I

1 Lý thuyết lượng tử dự đoán được sự tồn tại của obitan ng ứng với số lượng tử phụ

l = 4 (g là kí hiệu của số lượng tử phụ l= 4).

a Hãy cho biết số electron tối đa mà phân lớp ng có thể có

b Dự đoán sau phân mức năng lượng nào thì đến phân mức ng.

c Nguyên tử có electron đầu tiên ở phân mức ng này thuộc nguyên tố có số thứ

tự Z bằng bao nhiêu?

2 Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương

a Tính bán kính của nguyên tử silic Cho khối lượng riêng của silic tinh thể bằng

2,33g.cm -3 ; khối lượng mol nguyên tử của Si bằng 28,1g.mol -1

b So sánh bán kính nguyên tử của silic với cacbon (r C = 0,077 nm) và giải thích.

3 đ

HƯỚNG DẪN:

1.

a Phân mức năng lượng ng ứng với gía trị l = 4 sẽ có 2l + 1 obitan nguyên tử, nghĩa là có

2.4+1= 9 obitan nguyên tử Mỗi obitan nguyên tử có tối đa 2e Vậy phân mức năng lượng

ng có tối đa 18e

0,25 đ

b Phân mức năng lượng ng đầu tiên xuất hiện trong cấu hình electron nguyên tử là 5g ,

bởi vì khi số lượng tử chính n =5 thì lớp electron này có tối đa là 5 phân mức năng

lượng ứng với l = 0 (s), l = 1 (p), l = 2 (d), l = 3 (f) , l = 4 (g) Theo qui tắc Klechkopxki

phân mức 5g có tổng số n + l = 5 + 4 = 9 nên phân mức này phải nằm sát sau phân mức

8s.

0,5 đ

[ Rn ] 7s25f146d107f68s25g1 , suy ra Z = 121

0,25 đ

2 a Trong cấu trúc kiểu kim cương (Hình dưới)

độ dài của liên kết C-C bằng 1/8 độ dài đường chéo d của tế bào đơn vị (unit cell)

Mặt khác, d = a 3, với a là độ dài của cạnh tế bào

Gọi ρ là khối lượng riêng của Si Từ những dữ kiện của đầu bài ta có:

0,75đ

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ

ρ = nM = = 2,33

8.28,1

6, 02.10 a

0,75đ

nguyờn tử của cỏc nguyờn tố trong bảng hệ thống tuần hoàn

0,5đ

Cõu II

1 Uran trong thiên nhiên chứa 99,28% 238 U (có thời gian bán huỷ là 4,5.10 9 năm) và

0,72% 235 U (có thời gian bán huỷ là 7,1.10 8 năm) Tính tốc độ phân rã mỗi đồng vị

trên trong 10gam U 3 O 8 mới điều chế.

2 Mary và PieCurie điều chế 226 Ra từ quặng Uran trong thiên nhiên 226 Ra được tạo

ra từ đồng vị nào trong hai đồng vị trên ?

(2điểm )

( là hằng số tốc độ phân huỷ, N là tổng số hạt nhân phóng xạ có ở thời điểm xét)

T1/2 là thời gian phân huỷ đầu bài đã cho Khi tính nên đổi ra giây cho phù hợp thông

+ Tiếp đến tìm N như sau:

238 3 16 8  

1

+Dùng phương trình (1) để tính tốc độ phân rã của từng loại hạt nhân Uran

0,693 2,13 10

4,5 10 3,15 10

0,693 1,55 10

7,1 10 3,15 10

0,5

92

226

86

4 2

0,5

CÂU III

1 Xột cỏc phõn tử POX 3

c) Cỏc phõn tử POF 3 và POCl 3 cú cấu hỡnh hỡnh học như thế nào?

d) Gúc liờn kết XPX trong phõn tử nào lớn hơn?

Cho biết: Z P = 15; Z As = 33; Z O = 8; Z F = 9; Z Cl = 17; Z B = 5; Z N = 7; Z Si = 14;

Z S = 16.

2 Phẩn tử HF và phõn tử H 2 O cú momen lưỡng cực, phõn tử khối gần bằng nhau

(HF 1,91 Debye, H 2 O 1,84 Debye, M HF 20, M H O 2 18); nhưng nhiệt độ núng chảy của

hidroflorua là – 83 0 C thấp hơn nhiều so với nhiệt độ núng chảy của nước đỏ là 0 0 C,

1đ

hãy giải thích vì sao?

HƯỚNG DẪN:

hai)

a P: 1s22s22p63s23p3; As: 1s22s22p63s23p63d104s24p3

Hình tháp tam giác

X

H

H H

sp3

nên lực đẩy mạnh hơn

(0,25đ)

b

P O

X X X

2 * Phân tử H-F ; H-O-H

phụ thuộc vào các yếu tố:

- Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì nhiệt độ nóng chảy càng cao Lực hút

giữa các phân tử gồm: lực liên kết hidro, lực liên kết Van der Waals (lực định hướng, lực

khuếch tán)

đều có liên kết hidro khá bền, đáng lẽ hai chất rắn đó phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ

nhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao hơn của nước (vì HF momen lưỡng cực lớn hơn,

0,5 ®

* Giải thích:

Mỗi phân tử H-F chỉ tạo được 2 liên kết hidro với 2 phân tử HF khác ở hai bên

thành chuỗi một chiều, giữa các chuỗi đó liên kết với nhau bằng lực Van der Waals yếu

Vì vậy khi đun nóng đến nhiệt độ không cao lắm thì lực Van der Waals giữa các chuỗi đã

bị phá vỡ, đồng thời mỗi phần liên kết hidro cững bị phá vỡ nên xảy ra hiện tượng nóng

chảy

không gian 3 chiều Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ

mạng lưới không gian 3 chiều với số lượng liên kết hidro nhiều

hơn so với ở HF rắn do đó đòi hỏi nhiệt độ cao hơn

CÂU IV

Đối với qúa trình đồng phân hóa xiclopropan thành propen ta có ∆H = -32,9kJ/mol Bạn

hãy bổ sung vào bảng sau:

Propen

2đ

BÀI GIẢI:

Ta có sơ đồ sau:

Dựa vào sơ đồ trên ta tính được ∆H (đốt cháy propen) = -2061,5kJ/mol

Ta cũng có sơ đồ sau:

1®

1đ

CÂU V Câu V(2đ) Tại 25 o C ph ản ứng bậc một sau có hằng số tốc độ k = 1,8.10 -5 s -1 :

2N 2 O 5 (k) 4NO 2 (k) + O 2 (k) Phản ứng trên xảy ra trong bình kín có thể tích 20,0 L không đổi Ban đầu lượng

2đ

+4,5O2 Đốt cháy +4,5O2

Đồng

phân hóa

+ 4,5O2 Đốt cháy + 4,5O2 Hình thành

N 2 O 5 cho vừa đầy bình Tại thời điểm khảo sát, áp suất riêng của N 2 O 5 là 0,070

atm Gi ả thiết các khí đều là khí lí tưởng

(a) Tính tốc độ: (i) tiêu thụ N 2 O 5 ; (ii) hình thành NO 2 ; O 2

(b) Tính số phân tử N 2 O 5 đã bị phân tích sau 30 giây

HƯỚNG DẪN

a pi V = ni RT

O

298 082 , 0

07 , 0 RT

P V

n

5 2













O

N 1,8.10 2,8646.10 5,16.10 C

k v

5 2











dt

dC dt

dC 4

1 dt

dC 2

1

v  N 2 O 5   NO 2  O 2

0,75đ

vhình thành (NO2) = 4v = 4  5,16.10-8 = 20,64.10-8 mol.l-1.s-1

vhình thành (O2) = v = 5,16.10-8 mol.l-1.s-1

0.75đ

0 ,5đ

CÂU VI Cho giản đồ quá trình khử - thế khử: quá trình khử diễn ra theo chiều mũi tên, thế

khử chuẩn được ghi trên các mũi tên và đo ở pH = 0.

Cr(VI) (Cr2O7) +0,55 Cr(V) +1,34 Cr(IV) Cr3+ -0,408 Cr2+ Cr

-0,744

+0,293

y

E0 x

E0

2-1 Tính 0và

x

E E0y

2 Dựa vào tính toán, cho biết Cr(IV) có thể dị phân thành Cr 3+ và Cr(VI) được

không?

3 Viết quá trình xảy ra với hệ oxi hóa – khử 2-/Cr 3+ và tính độ biến thiên thế của

2 7

Cr O

hệ ở nhiệt độ 298 K, khi pH tăng 1 đơn vị pH

4 Phản ứng giữa K 2 Cr 2 O 7 với H 2 O 2 trong môi trường axit (loãng) được dùng để

nhận biết crom vì sản phẩm tạo thành có màu xanh Viết phương trình ion của phản

ứng xảy ra và cho biết phản ứng này có thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử hay

không? Vì sao? Ghi số oxi hóa tương ứng trên mỗi nguyên tố.

Cho: 2- 3+= 1,33 V; Hằng số khí R = 8,3145 J.K–1 mol –1 ; Hằng số Farađay F =

2 7

0

Cr O /Cr

E

96485 C.mol –1

2 đ

Hướng dẫn giải:

y

E E0y

x

(0,5đ)

2 Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) khi ΔG0 của quá trình < 0.

1

x

1

G

1

E

2

E 0, 55 1, 34

2

2

G

2

E

2.0,945.F

3

G



0 3

G

1

G

2

G



(0,5đ)

3 2- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

2 7

2- -pH 14

2 7

2- -(pH + 1) 14

2 7

[Cr O ].(10 ) RT

E = 1,33 + ln

[Cr O ].(10 ) RT

E = 1,33 + ln

8,3145 298

E - E = 14ln10 = -0,138

6 96485

(0,5 đ)

4 +6 -2 +1 -1 +1 +6,-2/-1 +1 -2

2 7

Cr O

Phản ứng trên không phải là phản ứng oxi hóa-khử vì số oxi hóa của các nguyên tố

0,5đ

Câu VII.

Dung dịch A gồm AgNO 3 0,050 M và Pb(NO 3 ) 2 0,100 M.

1 Tính pH của dung dịch A

2 Thêm 10,00 ml KI 0,250 M và HNO 3 0,200 M vào 10,00 ml dung dịch A Sau phản

ứng người ta nhúng một điện cực Ag vào dung dịch B vừa thu được và ghép thành

pin (có cầu muối tiếp xúc hai dung dịch) với một điện cực có Ag nhúng vào dung

dịch X gồm AgNO 3 0,010 M và KSCN 0,040 M.

a) Viết sơ đồ pin

b) Tính sức điện động E pin tại 25 0 C

c) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.

d) Tính hằng số cân bằng của phản ứng

Cho biết : Ag + + H 2 O AgOH + H + (1) ; K 1 = 10 –11,70

Pb 2+ + H 2 O PbOH + + H + (2) ; K 2 = 10 –7,80

Chỉ số tích số tan pK s : AgI là 16,0 ; PbI 2 là 7,86 ; AgSCN là 12,0

;

RTln = 0,0592 lg F

= 0 ,799 V

EAg0 +

/Ag

(2đ)

Cr O O

O

O

O

+6

-1 -2

1 Ag+ + H2O ⇌ AgOH + H+ ; K1 = 10-11,7 (1)

Pb2+ + H2O ⇌ PbOH+ + H+ ; K2 = 10-7,8 (2)

Pb2+ + H2O ⇌ PbOH + H+ ; K2 = 10-7,8 (2)

C 0,10

0,10  x x x

 

x = 10-4,4 = H+ ; pH = 4,40

8 , 7

2

10

x

1

,

0



(0,125đ)

2.a) Dung dịch B: Thêm KI : CAg+ = 0,025 M; CPb2+ = 0,050

CI- = 0,125M ; CH+ = 0,10M

Ag+ + I AgI 

0,025 0,125

- 0,10

Pb2+ + 2 I PbI2 

0,05 0,10

-(0,125đ)

AgI  ⇌ Ag+ + I ; Ks1 = 1.10-16 (3) PbI2  ⇌ Pb2+ + 2 I ; Ks2 = 1.10-7,86 (4)













1

8 , 7

10

10 Pb

PbOH

Trong dung dịch PbI2 ⇌ Pb2+ + 2 I Ks2 = 1.10-7,86

x 2 x

10 02 , 3

10 1 I

K

16 1







 

V 001 , 0 E

10 31 , 3 lg 0592 , 0 799 , 0 Ag lg 0592 , 0 E

E

1

14 0

Ag Ag 1









0,010 0,040

- 0,030 0,010 AgSCN ⇌ Ag+ + SCN ; 10-12,0

0,030

x (0,030 + x)

  11

2

12

10 33 , 3 10 x

10 x



 

V 179 , 0 E

10 33 , 3 lg 0592 , 0 799 , 0 Ag lg 0,0592 0,799

E

2

11 2









Sơ đồ pin:

AgI AgSCN

PbI2 SCN 0,03 M

(0,25đ)

AgSCN + I– ⇌ AgI + SCN–

(0,125đ)

d)

12 4 16

10

10 10

sAgSCN sAgI

K

K

K





Câu VIII : Một hợp chất gồm 2 nguyên tố halôgen có công thức XY n Cho 5,2 gam

hợp chất trên tác dụng với khí SO 2 dư trong nước theo sơ đồ phản ứng sau:

XY n + H 2 O + SO 2  HX + HY + H 2 SO 4

Dung dịch thu được cho phản ứng với dung dịch Ba(NO 3 ) 2 dư thì thu được

10,5 gam kết tủa Lọc bỏ kết tủa lấy dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch

AgNO 3 dư thì thu được hỗn hợp kết tủa 2 muối bạc.

- Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

- Đề nghị công thức phân tử của hợp chất đầu.

Biết rằng sai số trong thực nghiệm khoảng 1%.

Cho C = 12; F = 19; Cl = 35,5; Br = 80; I = 127; Ba = 137; S = 32; O =16;H= 1.

HƯỚNG DẪN Cân bằng phương trình phản ứng

2

2

1

0, 09

Lập luận:

Vì X và Y đều tạo ra kết tủa không tan trong nước nên X hoặc Y không phải là Flo vì

AgF tan trong nước, do đó X và Y chỉ có thể là Cl, Br hoặc I

Vì số oxi hoá của các halogen trong hợp chất là các số lẻ –1, +1, +3, +5, +7

0,75đ