TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI THPT CHUYÊN ĐỀ KIỂM TRA SỐ 1 DÀNH CHO HỌC SINH ĐỘI TUYỂN CHÍNH THỨC CÂU 1 (3,0 điểm) 1 Viết phương trình ion thu gọn của mỗi phản ứng xảy ra trong dung dịch nước (ghi rõ.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
DÀNH CHO HỌC SINH ĐỘI TUYỂN CHÍNH THỨC
CÂU 1: (3,0 điểm)
1 Viết phương trình ion thu gọn của mỗi phản ứng xảy ra trong dung dịch nước (ghi rõ trạng thái mỗi chất (aq) hoặc
(r), (k), (l)) khi tiến hành các thí nghiệm dưới đây:
a) Cho một mẩu canxi vào nước
b) Nhỏ dung dịch H2SO4 (loãng) vào dung dịch Pb(CH3COO)2 (loãng)
c) Nhỏ dung dịch HCl (đặc) vào MnO2
d) Cho mẩu Ag vào dung dịch HNO3 (loãng)
2 Viết các nửa phương trình electron và phương trình đầy đủ của mỗi phản ứng oxi hoá - khử sau:
(1) H2O2 + KI + H2SO4 ⎯⎯→ …
(2) H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4 ⎯⎯→ …
Cho biết vai trò của H2O2 trong mỗi phản ứng đó
3 Một số phản ứng hoá học có thể bảo vệ cho con người trước những vết thương nặng hoặc sự tử vong Một số
phản ứng hoá học sau đây được dùng để tạo ra nhanh chóng một lượng lớn khí nitơ trong các túi khí an toàn trên ôtô
b) Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của Li là 5,390eV Xác định hằng số chắn đối với electron 2s theo dữ kiện này
và theo quy tắc Slater
c) Từ các dữ kiện trên hãy xác định năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) của Li nếu cấu hình electron lớp ngoài cùng của Li là:
↑ 2s 2p
Cho biết: Hằng số Plank, h = 6,625.10-34 J.s; Tốc độ ánh sáng, c = 3.188 m.s-1; 1m = 1010A0
1eV = 1,602.10-19 J; Số Avogadro NA = 6,02.1023 mol-1
2. Cho các nguyên tử và ion sau: Na, Na+, Mg, Mg2+, O2-, F- và các giá trị bán kính nguyên tử và ion là: 0,86, 1,16, 1,19, 1,26, 1,60; 1,86 (A0)
Hãy sắp xếp các giá trị bán kính tương ứng với các nguyên tử và ion đó Giải thích?
3 Ozon là một trong những chất có ý nghĩa quan trọng trong khí quyển, nó có thể bảo vệ trái đất bởi một số tia tử ngoại nguy hiểm
a) Vẽ cấu trúc Lewis cho ozon và xác định điện tích hình thức trên các nguyên tử oxi
Một phương pháp đơn giản để đo nồng độ của ozon trong khí quyển mặt đất được tiến hành như sau Cho bọt không khí đi qua dung dịch nước đã axit hoá có chứa iot và ozon trong khí quyển sẽ oxi hoá iođua thành triiođua theo phản ứng chưa cân bằng sau:
O3(k) + I−(dd) + H+(dd) → I3 −(dd) + O2(k) + H2O (1) Sau khi phản ứng kết thúc, nồng độ triiođua được xác định bằng máy đo quang phổ UV-Vis tại 254 nm
Tiến hành thí nghiệm như sau: Sục bọt không khí trong 30 phút vào 10 mL dung dịch nước chứa KI dư tại điều kiện khí quyển như sau: áp suất = 750 torr, nhiệt độ 298 K, tốc độ dòng = 250 mL.phút−1 Độ hấp thụ của dung dịch I3- taọ thành đo được trong tế bào có độ dày l = 1,1 cm khi sử dụng một máy trắc quang có trang bị tế bào quang điện Điện trở của tế bào quang điện tỷ lệ nghịch với cường độ của ánh sáng Trị số điện trở (của tế bào quang điện) khi bị chiếu bởi chùm sáng đi qua cuvet trống và qua cuvet chứa mẫu hoà tan là 12,1 k và 19,4 k
Hệ số hấp thụ mol của I3- hoà tan được xác định là ε = 2,4.105 M-1.cm-1
b) Tính số mol ozon trong mẫu không khí
Trang 2c) Giả thiết rằng các khí được sử dụng là khí lý tưởng Tính nồng độ theo ppb (parts per billion nghĩa là 1 phần tỷ)
của ozon có mặt trong mẫu không khí
Cho biết: Biểu thức của định luật Lambe-Beer là: A = - lgT = 0
l
Ilg
I = ε.l.C Trong đó: A là mật độ quang; T là độ truyền qua; C là nồng độ của I3-
I0 là cường độ ánh sáng của ánh sánh tới;
Il là cường độ ánh sáng của tia đi ra khỏi dung dịch
CÂU 3: (4,0 điểm)
1 Axit flosunfuric có công thức là HSO3F là một axit mạnh Ở trạng thái lỏng, HSO3F tự phân ly theo cân bằng sau:
2HSO3F ⎯⎯⎯⎯ [HOSO→ 2FH]+ + [SO3F]
-a) Xác định cấu trúc của HSO3F, [H2SO3F]+, [SO3F]-
b) So sánh lực axit của HSO3F với H2SO4 Giải thích?
c) Khi thêm SbF5 vào HSO3F ở dạng lỏng, lực axit của hỗn hợp tăng mạnh Điều này được giải thích do sự xuất hiện cân bằng sau:
HSO3F + SbF5 ⎯⎯⎯⎯ [H→ 2SO3F]+ + [F5SbOSO2F]-
(A)
và HSO3F + 2bF5 ⎯⎯⎯⎯ H→ 2SO3F]+ + [(F5SbO)2SOF]
-(B) Biểu diễn cấu trúc của các ion A và B và cho biết trạng thái lai hóa của Sb trong các ion đó
d) Hỗn hợp SbF5 và HSO3F được coi là một siêu axit Khi cho khí CH4 tác dụng với hỗn hợp SbF5 + HSO3F thu được hỗn hợp sản phẩm khí trong đó có etan
Biểu diễn cơ chế của phản ứng biết rằng từ CH4 tạo thành etan trải qua 4 giai đoạn
2 CaF2 có cấu trúc mạng tinh thể ion trong đó các ion Ca2+ hình thành mạng lưới lập phương tâm diện còn các ion
F- chiếm tất cả các hốc (lỗ trống) tứ diện có trong mạng tinh thể đó
a) Biểu diễn cấu trúc mạng tinh thể của CaF2 và xác định số ion Ca2+ và F- có trong một tế bào cơ sở
b) Khối lượng riêng của CaF2 là 3,18 gam/cm3 Xác định hằng số mạng (a) của tế bào cơ sở
Cho biết: Khối lượng phân tử CaF2: 78,07 g/mol, NA = 6,02.1023 mol-1
c) Thực nghiệm xác định các giá trị sau:
Nhiệt thăng hoa của Ca(r) là 178 kJ.mol-1;
Năng lượng phân cắt liên kết của F2(k) là 79 kJ.mol-1;
Năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của Ca lần lượt là I1 = 599 kJ.mol-1 và I2 = 1145 kJ.mol-1;
Ái lực electron của F(k) là -328 kJ.mol-1
Nhiệt sinh của CaF2 là -1213,45 kJ.mol-1
Dựa vào các kết quả thực nghiệm trên, hãy thiết lập chu trình Born-Haber và xác định năng lượng mạng lưới của CaF2
CÂU 4: (4,0 điểm)
1 Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng vào nhiệt độ đối với phản ứng:
PCl5(k) ⎯⎯⎯⎯ PCl→ 3(k) + Cl2(k) được thể hiện bằng phương trình: logKp 4375 1,75log(T / K ) 3,78
(T / K )
Trong đó: T là nhiệt độ tính theo đơn vị Kelvin (K)
a) Tính Kp, ΔG0, ΔH0, ΔS0 của phản ứng tại 2000C Biết rằng ΔH0, ΔS0 không đổi trong khoảng nhiệt độ này
b) Phản ứng được tiến hành dưới các điều kiện đẳng nhiệt, đẳng áp tại nhiệt độ 2000C và áp suất 150 kPa trong một bình với thể tích có thể thay đổi cho tới khi cân bằng được thiết lập
Tính p(PCl5) và P(PCl3) tại cân bằng và độ chuyển hoá PCl5 (theo %)
Cho biết: 1 bar = 105 Pa; lna = 2,303loga;
c) Photpho pentaclorua chỉ tồn tại dưới dạng phân tử nếu được đun nóng trên 160oC Dưới nhiệt độ này, nó tồn tại dưới dạng chất rắn ion
Cho biết thành phần các ion tồn tại trong chất rắn? Cấu trúc Lewis của các ion này và cấu trúc 3-D của PCl5
ở trạng thái khí
2 Propanal (A), phản ứng trong dung dịch nước-etanol của NaOH thu được hợp chất B Chất B dễ tách nước để thu
được hợp chất C (C6H10O)
Trang 3a) Xác định công thức cấu tạo của các chất B và C.
b) Anion M là chất trung gian được hình thành từ propanal (A) khi tác dụng với OH- Xác định công thức của hai cấu tạo cộng hưởng quan trọng nhất của M và biểu thị các electron không liên kết và các liên kết
c)Phản ứng của propanal A với NaOH, tạo thành chất B, có thể được mô tả bởi cơ chế:
Cho biết tốc độ hình thành chất B được xác định bởi biểu thức:
(Kí hiệu: w- dung môi nước; B-dung môi benzen)
Hằng số phân ly của HA là Ka = 6,20.10-5 HA bị đime hóa một phần trong benzen Ở trạng thái cân bằng
200 mL lớp nước chứa 0,0429 gam HA và 200 mL lớp benzen chứa 0,145 gam HA
a) Xác định giá trị pH của lớp nước
b) Tính nồng độ các phần tử (HA và (HA)2) và hằng số dime hóa (KDi) trong lớp benzen
c) Nồng độ các dạng của HA thay đổi như thế nào khi pH tăng?
d) Giải thích vì sao có sự đime hóa HA Biểu diễn liên kết trong dạng đime của axit benzoic trong dung môi benzen
2 Quy luật axit-bazơ
a) Lực axit của NH4+ thay đổi như thế nào trong các dung môi sau: H2O, NH3, CH3COOH Giải thích?
b) Xác định chiều chuyển dịch của các cân bằng sau ở điều kiện chuẩn? Giải thích?
(1) H3N→BCl3 + (CH3)3N NH3 + (CH3)3N→BCl3(2) 4I-(aq) + [HgCl4]2-(aq) [HgI4]2-(aq) + 4Cl-(aq)
3 SO2 được tách ra khỏi khí thải của nhà máy nhiệt điện bằng cách cho khí thải lội qua dung dịch huyền phù canxi cacbonat hoặc canxi hiđroxit
a) Viết các phản ứng xảy ra biết rằng sản phẩm thu được là thạch cao, CaSO4.2H2O
b) Cần dùng bao nhiêu kg canxi cacbonat mỗi ngày để loại 95% SO2 biết rằng lưu lượng của khí thải là 104 m3/h (00C và 1 atm) chứa 0,15% SO2 theo thể tích
Tính lượng thạch cao thu được (kg)
c) Giả sử SO2 (trong 1h) không được tách ra khỏi khí thải mà được phân tán vào 5000 m3 nước lỏng trong khí quyển, hãy tính pH của mưa axit
d) Sử dụng dung dịch natri sunfit để hấp thụ SO2 trong khí thải Hãy viết các phương trình phản ứng và chỉ ra con đường để tăng khả năng tái sinh SO2 từ dung dịch
Cho biết: SO2 + H2O có pKa1 = 1,92; pKa2 = 7,18; Tích số ion của nước, Kw = 10-14;
+ Giả thiết các khí là lí tưởng;
+ M[CaCO3] = 100 g/mol; M[CaSO4.2H2O] = 172 g/mol
Học sinh được sử dụng bảng tuần hoàn
-HẾT -
Trang 4TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
DÀNH CHO HỌC SINH ĐỘI TUYỂN CHÍNH THỨC
CÂU 1: (3,0 điểm)
1 (1,0 điểm): Mỗi phương trình phản ứng đúng cho ¼ điểm (nếu không cân bằng hoặc không ghi rõ trạng thái chất, không cho điểm).
a) Ca(r) + 2H2O(l) → Ca2+(aq) + 2OH−(aq) + H2(k)
b) Pb2+(aq) + 2CH3COO−(aq) + H+(aq) + HSO4 −(aq) → PbSO4(r) + 2CH3COOH(aq)
c) MnO2(r) + 4H+(aq) + 2Cl−(aq) → Mn2+(aq) + 2H2O(l) + Cl2(k)
d) 3Ag(r) + 4H+(aq) + NO3 −(aq) → 3Ag+(aq) + NO(k) + 2H2O(l)
2 (1,0 điểm): Trình bày quá trình oxi hóa và khử sau đó cân bằng, mỗi phương trình đúng cho ½ điểm/1 câu, nếu không trình bày các quá trình mà chỉ cân bằng đúng cho ¼ điểm/1 câu
Viết sai sản phẩm phản ứng- không cho điểm
H2O2 + 2KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + 2H2O (1)
H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O hoặc: 2O−1 + 2e− → 2O−22I− → I2 + 2e hoặc 2I− − 2e− → I2
H2O2 + 2H+ + 2I− → I2 + 2H2O
3H2O2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3O2 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O (2)
Cr2O7 2− + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O hoặc: 2Cr+6 + 6e− → 2 Cr+3 3x │ H2O2 → O2 + 2H+ + 2e hoặc 2O−1 − 2e− → O2 | × 3
10Na + 2KNO3 → K2O + 5Na2O + N2(k) (2)
b) Xác định đúng lượng NaZ 3 cho ½ điểm
Số mol N2 = PV/RT = (1,25 atm)(15L)/(0,08206 L atm K-1mol-1)(323K) = 0,707 mol
2 mol natri azit sinh ra 3,2 mol nitơ
Khối lượng natri azit cần để sinh ra 0,707 mol N2 = (2)(0,707/3,2)(65g) = 29 gam
CÂU 2 (4,0 điểm)
1 (1,75 điểm):
a) (0,50 điểm) Quá trình chuyển electron từ obitan 2p về obitan 2s ứng với sự giải phóng năng lượng dưới dạng các
bức xạ điện từ, khi đó năng lượng của quá trình chuyển đó là:
b) (0,75 điểm) Trong đó xác định đúng hằng số chắn dựa vào thực nghiệm cho 0,5 điểm; theo Slater 0,25 điểm
Gọi S là hằng số chắn của hai electron bên trong đối với electron 2s, ta có:
2
I 13,6(eV) 5,39 eVn
−
= => S = 1,74 Theo quy tắc Slater, hằng số chắn S = 2.0,85 = 1,7
Nhận xét: hai kết quả phù hợp tốt với nhau
c) (0,50 điểm) Năng lượng ion hóa của Li ở trạng thái kích thích bằng = 5,390 – 1,849 = 3,541 eV
2 (1,0 điểm): Sắp xếp đúng: ¼ điểm; Giải thích ¾ điểm; Nếu giải thích sai trừ điểm giải thích
Cấu hình electron 2s22p63s1 2s22p63s2 2s22p6 2s22p6 2s22p6 2s22p6
Trang 5Giải thích:
Bán kính Mg, Na lớn hơn vì đều có 3 lớp electron nên có sự chắn mạnh của các electron lớp bên trong với electron lớp ngoài cùng
Bán kính Na lớn hơn Mg vì điện tích hạt nhân của Na (Z = 11) nhỏ hơn của Mg (Z = 12)
Bán kính của các ion giảm dần từ O2- đến Mg2+ vì điện tích hạt nhân tăng
Từ biểu thức định luật Lambe-Beer, ta có:
A = - log T = -log(Imẫu/ Icuvet trống) = log (Rmẫu/Rcuvet trống)
= log (19,4 k/12,1 k) = 0,205 [I3-] = A /εb = 0,205/(240000 M-1cm-1)(1,1 cm) = 7,7610-7 M
Số mol O3 = Vmẫu [I3-] = (0,01 L)(7,7610-7 mol/L) = 7,7610-9 mol
d) Số mol của mẫu không khí = PV/RT = P(tlấy mẫu F)/RT
= (750 torr)(30 min)(0,250 L/min)/(62,4 torr.L.mol-1K-1)(298 K) = 0,302 mol Nồng độ O3 (ppb) = (7,76 10-9 mol / 0,302 mol) 109 = 25,7
CÂU 3 (4,0 điểm)
1 a) (0,75 điểm): Mỗi cấu trúc đúng = ¼ điểm
Cấu trúc của HSO3F
c) (0,50 điểm): Mỗi cấu trúc ¼ điểm
Cấu trúc của [F5SbOSO2F]
-Sb
F
F F
F F
S
O
O
O F
Cấu trúc của [(F5SbO)2SOF]
-Sb
F F
O
F
F F
F
d) (0,50 điểm)
Cơ chế hình thành etan, CH3-CH3
CH4 + H+ ⎯⎯⎯⎯⎯→ [CHSbF 5 + HSO F 3 5]+[CH5]+ ⎯⎯→ CH3+ + H2
CH3+ + CH4 ⎯⎯→ [C2H7]+[C2H7]+ ⎯⎯→ CH3-CH3 + H+
2
a) (0,75 điểm): Biểu diễn cấu trúc mạng: ½ điểm; Xác định số ion Ca 2+ , F - ¼ điểm
Mạng tinh thể CaF2:
Trang 6Số ion Ca trong 1 tế bào = 8.1/8 + 6.1/2 = 4
Số ion F- có trong 1 tế bào = 8.1 = 8
−
− => a = 5,464.10-8 cm = 5,464 A0
c) (0,75 điểm): Biểu diễn đúng chu trình Born-Haber: ½ điểm; Xác định đúng U ml ¼ điểm
Áp dụng chu trình Born-Haber, ta có:
ΔHS = ΔHth(Ca(r)) + I1(Ca) + I2(Ca) + ΔHpl(F2(k)) + 2ΔHal(F) + Uml
=> Uml = ΔHS - ΔHth(Ca(r)) - I1(Ca) - I2(Ca) - ΔHpl(F2(k)) - 2ΔHal(F)
Tại 473K, ta có: ΔG0
pư (473K) = 7,148 kJ Mặt khác, ta có: ΔG0
Trang 7Vậy: p(PCl3) = 0,357 bar; p(PCl5) = 0,786 bar
Độ chuyển hóa của PCl5 = 3
c) (0,50 điểm): Xác định cấu trúc 3-D của PCl5(k) ¼ điểm; Thành phần ion [PCl4]+[PCl6]- ¼ điểm
Ở trạng thái rắn, PCl5(r) tồn tại ở dạng [PCl4]+[PCl6]- và ở trạng thái khí, PCl5 tồn tại ở dạng lưỡng tháp tam giác
Cấu trúc của: PCl5, AX5E0 => dạng lưỡng tháp tam giác, trạng thái lai hóa của P là sp3d
PCl4+, AX4E0 => dạng tứ diện, trạng thái lai hóa của P là sp3PCl6-, AX6E0 => dạng bát diện, trạng thái lai hóa của P là sp3d2
2
a) (0,50 điểm): Mỗi chất đúng: ¼ điểm
b) (0,50 điểm): Mỗi cấu tạo cộng hưởng đúng: ¼ điểm
K[A ] C
[H ]
− +
=
Đặt [H+] = h, ta có: a w
w a
+ => h3 + Kah2 - (CwKa + Kw)h - KaKw = 0 Thay các giá trị Cw, Ka, Kw vào, ta được h = 2,96.10-4
Trang 8=> [H ] = 2,96.10 M => pH = 3,53
Từ các kết quả trên, ta có: [A-]w = 3,05.10-4M và [HA]w = 1,46.10-3M
b) (0,75 điểm):
Trong dung môi benzen, ta có:
Tổng nồng độ HA trong dung môi benzen là C0B 0,145 gam1 5,94.10 M3
w D
[HA] 1,46.10
2,09.10 M0,700 0,700
[HA]
=Trong đó, ta có:
3 2
Lực axit giảm dần khi NH4+ ở trong các dung môi: NH3, H2O, CH3COOH
Nguyên nhân, do lực axit của các dung môi tăng dần từ NH3 đến CH3COOH, làm cho khả năng phân ly H+của NH4+ giảm xuống
b) (0,50 điểm): Mỗi cân bằng được giải thích đúng = ¼ điểm
(1) Cân bằng chuyển dịch về phía thuận do lực bazơ của (CH3)3N lớn hơn lực bazơ của NH3
(2) Cân bằng chuyển dịch về phía thuận do Hg2+ là một axit mềm, I- là bazơ mềm còn Cl- là một bazơ cứng nên Hg2+ tương tác mạnh hơn với I- theo quy tắc ABCM
3 (2,00 điểm)
a (0,50 điểm) Mỗi phương trình phản ứng đúng = ¼ điểm
2SO2 + 2CaCO3 + O2 + 4H2O → 2CaSO4.2H2O + 2CO2
2SO2 + 2Ca(OH)2 + O2 + 2H2O → 2CaSO4.2H2O
b) (0,5 điểm)
Lượng SO2 thải ra trong 1h là 0,15%
71022,4 = 669,64 molLượng SO2 thải ra trong 1 ngày là 669,64 (mol) x 24 = 16, 07 kmol
Lượng SO2 bị hấp thụ = 95%.16,07 kmol = 15,27 kmol = số mol CaSO4.2H2O = CaCO3
Khối lượng CaCO3 cần lấy = 15,27 kmol x 100 = 1527 kg
Khối lượng CaSO4.2H2O tạo ra trong 1 ngày = 2626 kg
SO2 + H2O HSO3- + H+ (1) Ka1 = 10-1,92HSO3- SO32- + H+ (2) Ka2 = 10-7,18
H2O H+ + OH- (3) Kw = 10-14Nhận xét: Ka1 >> Ka2 và Ka1.CSO2 >> Kw => cân bằng (1) quyết định pH của nước mưa
Trang 94 2
- Giảm pH của dung dịch
Chú ý: Nếu học sinh trả lời theo cách khác đúng vẫn cho điểm tối đa
Trang 10TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
DÀNH CHO HỌC SINH ĐỘI TUYỂN CHÍNH THỨC
Câu 1: (4 điểm)
1 Verapamile là một loại thuốc được sử dụng trong điều trị huyết áp cao Cấu trúc của Verapamile được
hiển thị dưới đây, nó có một trung tâm bất đối
a Xác định cấu hình tuyệt đối của trung tâm bất đối này
b Verapamile có thể được kết hợp từ hai mảnh C và M Sự tổng hợp của C và M được hiển thị dưới đây
Trong cả hai trường hợp nguyên liệu ban đầu là hợp chất A: 3,4-dimetoxy-acetonitrile
G sẽ trải qua quá trình phân giải racemic; chỉ lấy ra hợp chất H là một đối quang tinh khiết sẽ được sử dụng tiếp theo sơ đồ sau
Trong sự có mặt của Et3N; M và C kết hợp với nhau tạo ra sản phẩm Verapamile
Vẽ công thức cấu tạo của B, C, tác nhân phản ứng a, hợp chất D, thuốc thử b; của chất phản ứng c, d, e, f, g , h và các hợp chất I, J, K, L, và M
C16H22ClNO2H
H2O2
L PCl5M
Trang 11b Chất nào dễ tham gia SN1 nhất:
1 Tricyclo[4.4.0.0]đecan (thường được gọi là twistane, kí hiệu Tw) được tổng hợp lần đầu bởi Whitlock
vào năm 1962 Twistane có tính quang hoạt, gồm 4 vòng 6 cạnh ở cấu dạng “thuyền xoắn” Twistane chỉ
gồm các nguyên tử cacbon bậc II và bậc III với tỉ lệ 3 : 2 Hãy hoàn thành sơ đồ phản ứng tổng hợp
Twistane dưới đây:
