Đề xuất đề thi duyên hải Bắc bộ năm học 2013 2014 môn: Hoá học lớp 1043779

Trong một mẫu nước thu được sau sự cố của nhà máy điện hạt nhân người ta phát hiện được hai đồng vị nói trên của Cs với hoạt độ phóng xạ tổng cộng 1,92 mCi.. Tính năng lượng hoạt động hó

SỞ GD VÀ ĐT BẮC GIANG

THPT CHUYÊN

BẮC GIANG

TĂNG THÀNH TRUNG

ĐỀ XUẤT ĐỀ THI DUYÊN HẢI BẮC BỘ

NĂM HỌC 2013 - 2014

Thời gian làm bài: 180 phút

Câu 1: (2,0 điểm)

134Cs và 137Cs là sản phẩm phân hạch của nhiên liệu urani trong lò phản ứng hạt nhân

Cả hai đồng vị này đều phân rã β- với thời gian bán hủy là t1/2(134Cs) = 2,062 năm và

t1/2(137Cs) = 30,17 năm

1 Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn các phân rã phóng xạ của 134Cs và

137Cs, tính năng lượng (ra eV) được giải phóng trong phân rã của 134Cs dựa vào các số liệu dưới đây

55134Cs

56134Ba

133,906700 133,904490

2 Trong một mẫu nước thu được sau sự cố của nhà máy điện hạt nhân người ta phát hiện được hai đồng vị nói trên của Cs với hoạt độ phóng xạ tổng cộng 1,92 mCi Khối lượng 137Cs có trong mẫu nước này là 14,8 = µg

- Sau bao nhiêu năm thì hoạt độ phóng xạ tổng cộng của 2 đồng vị này trong mẫu nước

đã cho chỉ còn bằng 80,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng của 134Cs và 137Cs tại thời điểm đó Giả thiết rằng thiết bi đo chỉ đo được các hoạt độ phóng xạ β- lớn hơn 0,1 Bq

Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq; vận tốc ánh sáng c = 2,997925.108ms-1;

1eV = 1,60219.10-19J; số Avogađro NA= 6,02.1023; 1 năm = 365 ngày

Câu 2 (2,0 điểm)

Viết công thức Lewis, dự đoán (có giải thích ngắn gọn) dạng hình học và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử và ion sau: SO2; SO3; SO42- ; SF4; SCN

-Câu 3: (2,0 điểm)

Trong quá trình khí hóa than, than chuyển hóa thành hỗn hợp nhiên liệu của cacbon monoxide và hyđrô, được gọi là khí than

H2O (k) + C (r)  CO (k) + H2 (k)

a) Hãy tính sự biến đổi entanpi chuẩn của phản ứng này từ những phương trình phản ứng hóa học và sự biến đổi entanpi chuẩn

2C (s) + O2 (g)  2 CO (g) ΔrH = –221.0 kJ mol–1

2H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (g) ΔrH = –483.6 kJ mol–1

Khí than được dùng làm nhiên liệu :

CO (k) + H2 (k) + O2 (k)  CO2 (k) + H2O (k)

b) Với những giả thiết đã cho, hãy tính sự biến đổi entanpi cho sự cháy này

C (r) + O2 (k)  CO2 (k) ΔrH = –393.5 kJ mol–1

Khí than cũng có thể thực hiện quá trình metan hóa :

3H2 (k) + CO (k)  CH4 (k) + H2O (k)

c) Dùng các dữ kiện cho thêm, hãy xác định sự biến đổi entanpi chuẩn của phản ứng metan hóa

CH4 (k) + 2O2 (k)  CO2 (k) + 2 H2O (k) ΔrH = –802.7 kJ mol–1

Câu 4: (2,0 điểm)

Nghiên cứu phản ứng: 2NOO2  2NO2ở nhiệt độ T được một số kết quả sau đây:

NO,M

Nồng độ đầu O2,M Tốc độ tiêu thụ đầu O2,phút-1

0,1 0,1 0,18

0,1 0,2 0,35

0,2 0,2 1,45

1.- Tốc độ phản ứng thay đổi thế nào khi:

a/- Nồng độ oxi tăng 4 lần;

b/-Nồng độ NO tăng 4 lần;

c/- Nồng độ NO giảm một nửa;

d/- Nồng độ oxi giảm một nửa còn nồng độ NO tăng 4 lần;

e/- Nồng độ NO giảm một nửa, còn nồng độ O2 tăng 4 lần

2.- Tốc độ đầu của phản ứng không đổi khi tăng nhiệt độ từ 460 đến 600oC,còn các nồng độ đầu giảm một nửa Tính năng lượng hoạt động hóa của phản ứng

3.- Đề xuất có giải thích 2 cơ chế hợp lí cho phản ứng

4.- Phân tử NO2dễ bị dime hóa: 2NO2N O2 4

So sánh năng lượng hoạt động hóa của phản ứng thuận và phản ứng nghịch

Câu 5: (2,0 điểm)

Có cân bằng hóa học (cbhh) sau được thiết lập ở pha khí li tưởng:

3H2 + N2 = 2NH3 (1)

Ở 400 K áp suất riêng phần của mỗi khí như sau: p(H2) = 0,376 bar; p(N2) = 0,125 bar; p(NH3) = 0,499 bar Cân bằng hóa học này chịu tác động:

a) Tăng áp suất chung của hệ tại nhiệt độ không đổi;

b) Tăng lượng NH3 khi giữ không đổi nhiệt độ và áp suất chung của hệ;

c) Tăng một lượng nhỏ N2 khi giữ không đổi nhiệt độ và áp suất chung của hệ; d) Tăng một lượng nhỏ H2 khi giữ không đổi nhiệt độ và áp suất chung của hệ

1. Tính năng lượng Gibbs tiêu chuẩn của phản ứng (1) tại 400 K

2. Viết biểu thức cho năng lượng Gibbs của phản ứng (1) với áp suất bất kỳ sau khi cbhh trên bị phá vỡ Biểu thức này được gọi là phương trình đẳng nhiệt của phản ứng hóa học

Câu 6: (2,0 điểm)

Một học sinh đã nghiên cứu phản ứng hóa học giữa các cation A2+

, B2+, C2+, D2+, E2+

trong dung dịch nitrat và các anion X

-, Y-, Z-, Cl-, OH- trong dung dịch chứa cation natri đồng thời có một phối tử hữu cơ L Học sinh này đã xác định được một số hợp chất kết tủa và một số phức chất màu như trong Bảng dưới đây:

trắng

***

2+

vàng trắng

C2+ kết tủa

trắng

kết tủa nâu

kết tủa nâu

kết tủa trắng

kết tủa đen

Các phức

CL2+, CL2

2+

đỏ

đỏ

kết tủa trắng

*** = không phản ứng,

1 Lập sơ đồ tách các cation A2+

, B2+, C2+, D2+, E2+ trong dung dịch nitrat bằng cách

sử dụng các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các anion X

-, Y-, Z-, Cl-, OH- Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước

2 Lập sơ đồ tách các anion X

-, Y-, Z-, Cl-, OH- trong dung dịch chứa cation natri bằng cách sử dụng các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các cation A2+

, B2+, C2+,

D2+, E2+ Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước

3 Kết tủa trắng BY2 và kết tủa nâu CY2 tan ít trong nước với tích số tan tương ứng tại

25oC lần lượt là 3.20  10-8 và 2.56  10-13

3-1 Tính độ tan của BY2

3-2 Tính độ tan của CY2

Câu 7: (2,0 điểm)

1.Thiết lập sơ đồ pin và viết nửa phản ứng để khi pin hoạt động xảy ra phản ứng:

CH3COO- + HSO4- ⇌ CH3COOH + SO4

2-2 Tính ΔGo

pin

3 Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch khi Ipin = 0

4 Ghép pin xung đối: (-) Pt H2│ CH3COO- (0,080M) │ HSO4- (0,050M)│H2 Pt (+)

với pin: (-) Ag,AgCl │ HCl (1,50M)││ KCl(bão hoà)│Hg2Cl2, Hg (+) Cho Eo

AgCl/Ag = 0,222V; EHg2Cl2/Hg = 0,244V; KaCH3COOH = 10-4,76 ; KaHSO4- =

10-2,00

Viết các bán phản ứng ứng xảy ra ở mỗi điện cực và các phương trình phản ứng ?

Câu 8: (2,0 điểm)

Độ tan là một yếu tố quan trọng để đo lường ô nhiễm môi trường từ muối Độ tan của một chất được định nghĩa là lượng chất ấy hòa tan được trong một lượng dung môi

để tạo dung dịch bão hòa Độ tan thay đổi nhiều tùy thuộc bản chất của chất tan và dung môi và điều kiện thí nghiệm như hiệt độ và áp suất Độ pH và khả năng tạo phức cũng

có thể ảnh hưởng đến tính tan

Dung dịch trong nước chứa đồng thời BaCl2 và SrCl2 có cùng nồng độ 0,01 M Câu hỏi là có thể tách hoàn toàn hỗn hợp bằng cách thêm dung dịch natri sunfat bão hòa hay không? Tiêu chuẩn là ít nhất 99,9% Ba2+ đã kết tủa dưới dạng BaSO4 và SrSO4 chỉ được phép lẫn không quá 0,1 % BaSO4 Các tích số tan cho dưới đây:

Ksp (BaSO4) = 1  10–10 và Ksp (SrSO4) = 3  10–7

1 Viết các phương trình hóa học xảy ra

Tính nồng độ ion Ba2+

Tính phần trăm Ba2+ và Sr2+ trong sản phẩm tách được

Sự tạo phức có thể có ảnh hưởng quan trọng lên độ tan Phức chất là một tiểu phân tích điện bao gồm một ion kim loại trung tâm liên kết với một hay nhiều ligand Ví

dụ Ag(NH3)2+ là một phức với ion trung tâm là Ag+ và ligand là hai phân tử NH3

Độ tan của AgCl trong nước bằng 1,3  10 –5 M

Tích số tan của AgCl 1,7  10–10

Hằng số tạo phức (Kf) có trị số 1,5  10+7

2 Hãy tính để chỉ ra rằng độ tan của AgCl trong dung dịch ammoniac 1,0 M trong nước

là lớn hơn trong nước nguyên chất

Câu 9: (2,0 điểm)

BP (bo photphua) là một chất phủ rất có giá trị được sản xuất bằng phản ứng giữa BBr3

và PBr3 trong khí quyển hydro và ở nhiệt độ cao (> 750oC) Vật liệu này dđợc sử dụng

để tráng thành một lớp mỏng trên bề mặt kim loại BP kết tinh ở dạng lập phương chặt khít với sự bao quanh tứ diện

1 Viết phản ứng tạo thành BP

2 Cho biết cấu trúc của BBr3 và PBr3

3 Vẽ cấu trúc tinh thể của BP và cho biết có bao nhiêu phân tử trong ô mạng cơ sở ứng với công thức BP

4 Tính khối lượng riêng của BP (kg/cm3) khi cạnh của ô mạng cơ sở có độ dài 4.78 Å

5 Tính khoảng cách giữa một nguyên tử bo và photpho trong BP

6 Tính năng lượng mạng lưới của BP

2 +

-+

Hệ số fe2 xấp xỉ 1390 khi bán kính các ion là r+ và r- đều ở đơn vị Å Hằng số Madelung

A là 1.638 Hệ số đẩy Born n bằng 7 Điện tích các ion là Z+ và Z- đều là các số nguyên

Câu 10: (2,0 điểm)

Hoà tan 24 gam Fe2O3 bằng dung dịch HCl dư sau phản ứng được dung dịch B Cho vào dung dịch B một lượng m gam hỗn hợp 2 kim loại Mg và Fe, thấy thoát ra 2,24 lít

H2 (đktc) sau phản ứng thu được dung dịch C và chất rắn D có khối lượng bằng 10% so với khối lượng m Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch C, lọc lấy kết tủa tạo thành đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi được 40 gam chất rắn Biết rằng hiệu suất các phản ứng đều là 100%

1 Viết các phương trình hóa học minh họa cho các phản ứng

2 Tính khối lượng mỗi kim loại trong m gam hỗn hợp

SỞ GD VÀ ĐT BẮC GIANG

THPT CHUYÊN

ĐÁP ÁN ĐỀ XUẤT ĐỀ THI DUYÊN HẢI BẮC BỘ

NĂM HỌC 2013 - 2014

Thời gian làm bài: 180 phút

Câu 1:

1 55134Cs → 56134Ba + e (1)

55137Cs → 56137Ba + e (2)

Năng lượng thoát ra trong phân rã phóng xạ của 55134Cs:

∆E = ∆m.c2 = (133,906700 - 133,904490) (10-3/6,02.1023)( 2,997925.108)2(J)

= 3,28.10-13 J = 3,28.10-13/1,60219.10-19 = 2,05.10 6 eV

2 Gọi A1 là hoạt độ phóng xạ, t1/21 là thời gian bán hủy của 55134Cs

Gọi A2 là hoạt độ phóng xạ, t1/22 là thời gian bán hủy của 55137Cs

A0 = 137

137

10 Cs

0, 693 14,8.10 x6, 02.10

30,17x365x24x3600 137x3, 7.10



A0

1 = Atổng - A0

2 = 1,92 mCi – 1,28 mCi = 0,64 mCi Sau thời gian t:

Atổng = A1 + A2 = A0 1 1 / 21 + A0

2

 

 

 

t

1 / 2

1 2

t t

 

 

 

Vì: A2 ≤ Atổng = 0,08 mCi (1)

→ A2/ A0 = ≤ 0,08/1,28 = (2)

2

1 / 2

1 2

t t

 

 

 

4

1 2

 

 

 

→ t/ t1/22 ≥ 4 → t ≥ 4t1/22 = 120,68 năm = 58,53 t1/21 (3)

Sau 58,53 t1/21, hoạt độ phóng xạ của 55134Cs chỉ còn:

A1 = A0 = 640 = 1,54.10-15 µCi

58,53

1

2

 

 

 

58,53

1 2

 

 

 

= 1,54.10-15x3,7.104 Bq = 5,7.10-11 Bq << 0,1 Bq (giới hạn đo được) Như vậy, sau 120,68 năm, A1 = 0, hoạt độ phóng xạ tổng cộng của mẫu chỉ còn là hoạt

độ phóng xạ của 55137Cs

Atổng = A2 và t = 120,68 năm

55134Cs thực tế đã phân rã hết, m(55134Cs) ≈ 0 và tỉ số

m( 55 134 Cs)/ m( 55 137 Cs) ≈ 0.

Câu 2:

Phâ

n tử

Công thức Lewis Côn

g

Dạng lai hóa của

Dạng hình học của phân tử

thức cấu trúc

NTTT

SO2

O

S O

AX2 E

sp2 Gấp khúc

SO3

O

S O

SO4

S O

O

O

SF4

F

S F

E

sp3d Cái bập bênh

SC

Câu 3:

a) (1) 2C (s) + O2 (g)  2 CO (g) Δr H = –221.0 kJ mol–1

(2) 2H2 (g) + O2 (g)  2 H2O (g) Δr H = –483.6 kJ mol–1

Phản ứng tổng là ½ (E1 – E2)

Δr H = +131.3 kJ mol–1

b) (3) CO (g) + H2 (g) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (g)

(4) C (s) + O2 (g)  CO2 (g) Δr H = –393.5 kJ mol–1

E3 = E4 + ½ E2 – ½ E1 Δr H = –524.8 kJ mol–1

c) (5) 3H2 (g) + CO (g)  CH4 (g) + H2O (g)

(6) CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g) Δr H = –802.7 kJ mol–1

Câu 4:

1.- Từ các dữ kiện thực nghiệm rút ra định luật tốc độ của phản ứng:

vk NO2  O2

a/- Tăng 4 lần;

b/-Tăng 16 lần;

c/- Giảm 4 lần;

d/-Tăng 8 lần;

e/-Không đổi

2.- Muốn cho tốc độ đầu không đổi thì sự tăng nhiệt độ phải làm tăng hằng số tốc độ lên

8 lần

T T R

E k

k

2 1 1















3.-a/-

 

cham

NO O

O

N

nhanh O

N NO

NO

2 2

2

2

2 2

2









cham

NO OONO

NO

nhanh OONO

O

NO

2

2

2









Hai cơ chế đều phù hợp với cấu trúc phân tử của các chất đầu và đều cho phép rút ra phương trình động học thực nghiệm của phản ứng

4.-

Phản ứng chuyển hóa NO2 thành N2O4 tỏa nhiệt vì trong quá trình này chỉ có sự hình thành liên kết Do đó năng lượng hoạt động hóa của phản ứng thuận nhỏ hơn năng lượng hoạt động hóa của phản ứng nghịch

Câu 5:

2 3 3

2 2

(NH )

(H ) (N )

p

p

–12100 J/mol = –12.1 kJ/mol

2 3

0.499

0.376 0.125

G

 o

2 Sau khi tác động vào cân bằng, năng lượng Gibbs của phản ứng trở thành:

(3)

2 3 3

2 2

(NH )

(H ) (N )

p



o

Dấu ‘ chỉ rằng các áp suất riêng phần không phải là áp suất cân bằng Dấu của G

(dương hoặc âm) xác định hướng mà cân bằng chuyển dịch sau khi tác động xảy ra

Câu 6:

1

A2+, B2+, C2+, D2+, E2+

Cl

-CCl2

OH

-A2+, B2+, D2+, E2+

A(OH)2

B2+, D2+, E2+

X

, E2+

Z

Y

-DY2

2

X-, Y-, Z-, Cl-, OH

-A2+

DY2

D2+

A(OH)2

B2+

BX2

E2+

EZ2

C2+

CCl2

X-, Y-, Z-, Cl

-X-, Z-, Cl

-Z-, Cl

-Cl

-3-1 BY2 = B2+ + 2Y- Ksp = (S1)(2S1)2 = 3,20  10-8

S1 2S1 4S13 = 3,20  10-8, S1(độ tan của BY2) = 2,0  10-3 M 3-2 CY2 = C2+ + 2Y- Ksp = (S2)(2S2)2 = 2,56  10-13

S2 2S2

4S2 = 2,56  10-13, S2(độ tan của CY2) = 4,0  10-5 M

Câu 7

1. Do ion H+ từ HSO4- nhiều hơn ion H+ từ CH3COO- nên có sơ đồ pin là:

(-) Pt H2 (1 atm)│CH3COO- (0,08M)││HSO4- (0,05M) │H2 (1 atm) Pt (+)

Nửa phản ứng ở antot:

H2 + 2CH3COO- ⇄ 2CH3COOH + 2e Nửa phản ứng ở catot:

2HSO4- + 2e ⇄ H2 + SO4

2-2 Tính Eo

pin

+ Tính Eo

(-):

Theo cân bằng:

   

1 9,24

o

CH COO H O CH COOH OH K K K 10

C 1

1 x x x



ƒ

=> K = x2/(1-x) = 10-9,24(với 0 < x < 1) => x = [OH-] = 10-4,62

=> [H+] = 10-14/10-4,62 = 10-9,38

=> Eo

(-) = 0 + (0,0592/2)lg[H+]2

/PH2 = 0,0592lg10-9,38 = - 0,56(V)

+ Tính Eo

(+):

Theo cân bằng:

   

o

HSO H SO K 10

C 1

1 y y y



ƒ

=> K = y2/(1-y) = 10-2(với 0 < y < 1) => y = [H+] = 0,095

=> Eo (+) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg0,095 = - 0,061(V)

Vậy Eo

pin = Eo

(+) - Eo

(-) = - 0,061 - (-0,56) = 0,499(V)

=> ΔGo = - nFEo

pin = - 2.96500.0,499 = -96307(J) = 96,307 (kJ)

3 Tính nồng độ mol các ion trong dung dịch khi Ipin = 0

Khi I = 0 có nghĩa là pin ngừng phóng điện, tức là phản ứng trong pin đạt đến trạng thái cân bằng:

 

1

2 2 4,76

o

CH COO HSO CH COOH SO K 10 10 102,76

C 0,08 0,05

0,03 x x 0,05 x 0,05 x



ƒ

=> K = (0,05-x)2/(0,03+x).x = 102,76 = 1,43.10-4(M)

=> [CH3COOH] = [SO42-] = 0,05-1,43.10-4 = 0,049857(M);

[HSO4-] = 1,43.10-4M; [CH3COO-] = 0,03 + 1,43.10-4 = 0,030143(M)

4

+ Xét pin 1: (-) Pt H2│CH3COO- (0,080M)││HSO4- (0,050M)│H2 Pt (+)

- Điện cực anot:

   

9,24

o

CH COO H O CH COOH OH K 10

C 0,08 0,08 x x x



ƒ

=> K = x2/(0,08-x) = 10-9,24 (với 0 < x < 0,08) => x = 6,78.10-6

=> E(-) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg(10-14/6,78.10-6) = -0,52(V)

- Điện cực catot:

HSO4- ⇌ H+ + SO42- K = 10-2

Co 0,05

[ ] (0,05-x) x x

=> K = x2/(0,05-x) = 10-2 (với 0 < x < 0,05) => x = 0,018

=> E(+) = 0,0592lg[H+] = 0,0592lg0,018 = - 0,103(V)

=> Epin(1) = E(+) - E(-) = -0,103 -(-0,52) = 0,417 (V).

+ Xét pin 2:

(-) Ag,AgCl │HCl (1,50M)││ KCl(bão hoà)│Hg2Cl2, Hg (+)

- Bán phản ứng ở anot: Ag + Cl- → AgCl + e

=> EAgCl/Ag = Eo

AgCl/Ag + 0,0592lg(1/CCl-) = 0,222 + 0,0592lg(1/1,5) = 0,212(V)

=> Epin(2) = E(+) - E(-) = 0,244 - 0,212 = 0,032(V)

Vì Epin(1) = 0,417 > Epin(2) = 0,032(V), nên pin (1) có vai trò cung cấp điện cho pin (2) (pin được nạp điện) Do vậy sơ đồ pin được nối như sau và các bán phản ứng xảy ra:

Pin: (-) Pt H2│ CH3COO- (0,080M)││HSO4- (0,050M)│H2 Pt (+)

H2 + 2CH3COO-→2CH3COOH +2e 2HSO4- +2e → SO42- + H2

(-) Ag, AgCl│HCl (1,50M)││KCl(bão hoà)│Hg2Cl2, Hg (+)

2AgCl + 2e → 2Ag + 2Cl- 2Hg + 2Cl- → Hg2Cl2 + 2e

- Phản ứng xảy ra trong pin (phóng điện):

HSO4- + CH3COO- → CH3COOH + SO4- (Phản ứng tự xảy ra)

- Phản ứng xảy ra khi nạp điện:

2Hg + 2AgCl → Hg2Cl2 + 2Ag (phản ứng không tự xảy ra)

Câu 8:

1 Các phương trình:

Ba2+ (aq) + SO42– (aq)  BaSO4 (r)

Sr2+ (aq) + SO42– (aq)  SrSO4 (r)

[SO42–] = 3  10–5 M; [Ba2+] = 1/3  10–5M

Lúc đầu, nồng độ của Ba2+ bằng 10–2M, ứng với hao hụt 0,033% Sự tách thỏa

2 Xét các cân bằng sau: