BỘ ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI HÓA HỌC 12 (WORD CÓ LỜI GIẢI)

Hợp chất X có công thức phân tử C7H6O3 có những tính chất sau: - Tác dụng với dung dịch NaHCO3 tạo chất ra Y có công thức C7H5O3Na; - Tác dụng với anhiđrit axetic tạo chất Z có công thức

1 Hợp chất X có công thức phân tử C7H6O3 có những tính chất sau:

- Tác dụng với dung dịch NaHCO3 tạo chất ra Y có công thức C7H5O3Na;

- Tác dụng với anhiđrit axetic tạo chất Z có công thức C9H8O4 (chất Z tác dụng được với NaHCO3);

- Tác dụng với metanol ( xúc tác H2SO4 đặc) tạo ra chất T có công thức C8H8O3 Chất T có khả năng tác dụng với dung dịch NaOH theo tỉ lệ mol 1 : 2

Xác định công thức cấu tạo các chất X, Y, Z, T Viết các phương trình hóa học xảy ra (ghi điều kiện phản ứng nếu có), biết các nhóm chức trong X có khả năng tạo liên kết hiđro nội phân tử

2 So sánh độ tan trong nước của các hợp chất hữu cơ sau (có giải thích):

a) Etanol, benzen, phenol

HOC6H4COOH + NaHCO3 → HOC6H4COONa + H2O + CO2

HOC6H4COOH + (CH3CO)2O ⎯⎯⎯→H SO 2 4 CH3COOC6H4COOH + CH3COOH

CH3COOC6H4COOH + NaHCO3 → CH3COOC6H4COONa + CO2 + H2O

HOC6H4COOH + CH3OH ⎯⎯⎯→H SO 2 4 HOC6H4COOCH3 + H2O

HOC6H4COOCH3 + 2NaOH → NaOC6H4COONa + CH3OH + H2O

2 a) Các hợp chất có liên kết hidro với nước sẽ có độ tan trong nước tốt hơn các

hợp chất không có liên kết hidro => độ tan etanol, phenol > benzen

ĐÁP ÁN ĐỀ THI

CHÍNH THỨC

Trang 2/9

- Cùng có liên kết hidro với nước, hợp chất có gốc hidrocacbon (gốc kỵ nước)

càng lớn => độ tan trong nước giảm => độ tan etanol > phenol

=> độ tan trong nước etanol > phenol > benzen

b) Vì hợp chất (2) có liên kết hidro nội phân tử => khả năng tạo liên kết hidro liên

phân tử của (2) với nước kém hơn hợp chất (1) => độ tan trong nước của (1) > (2)

Bài 2: (3,0 điểm)

1 Glyxin (ký hiệu Gly) là một amino axit đơn giản nhất có công thức cấu tạo

NH2CH2COOH Glyxin là chất rắn kết tinh không màu, có vị ngọt, lần đầu tiên được phân lập từ gelatin vào năm 1820

a) Giải thích vì sao ở nhiệt độ phòng glyxin tồn tại ở trạng thái rắn?

b) Dự đoán khả năng tan trong nước và trong benzen của glyxin

2 Một loại homon điều khiển hoạt động của tuyến giáp có tên viết tắt là TRF Thủy

phân hoàn toàn 1 mol TRF thu được 1 mol mỗi chất sau:

NH3 ;

N

H

COOH(Pro)

; HOOC-CH2-CH2-CH-COOH

NH2(Glu)

;N

NH

CH2-CH-COOH

(His)

NH2

Trong hỗn hợp sản phẩm thủy phân không hoàn toàn TRF có dipeptit His-Pro Phổ

khối lượng cho biết phân tử khối của TRF là 362 Phân tử TRF không chứa vòng lớn hơn 5 cạnh Hãy xác định công thức cấu tạo và viết công thức Fisơ của TRF

3 Hãy đề nghị sơ đồ phản ứng với đầy đủ điều kiện để tổng hợp axit glutamic từ

hidrocacbon chứa không quá 2 nguyên tử cacbon trong phân tử

1

a) Do glyxin tồn tại dưới dạng ion lưỡng cực (+NH3CH2COO-) nên có nhiệt độ nóng

chảy cao => ở điều kiện thường tồn tại ở trạng thái rắn Axit axetic là hợp chất cộng

hóa trị phân cực và có liên kết hidro liên phân tử nên ở ở điều kiện thường tồn tại ở

trạng thái lỏng Etan là hợp chất rất kém phân cực nên tồn tại ở trạng thái khí ở điều

kiện thường

b) Do glyxin tồn tại dưới dạng ion lưỡng cực (+NH3CH2COO-) nên sẽ tan tốt trong

dung môi phân cực (nước) và tan kém trong dung môi kém phân cực (benzen)

2 Từ dữ kiện thủy phân suy ra 2 công thức Glu-His-Pro và His-Pro-Glu (đều có 1

nhóm –CO – NH2)

3,0 đ

Trang 3/9

* Từ M = 362 (u) suy ra có tạo ra amit vòng (loại H2O)

* Từ dữ kiện vòng  5 cạnh suy ra Glu là aminoaxit đầu N và tạo lactam 5 cạnh,

còn Pro là aminoaxit đầu C và tạo nhóm – CO – NH2

Vậy cấu tạo của TRF:

NHCO

NH2

Bài 3: (3,0 điểm) Cho m gam hỗn hợp E gồm một peptit X và một amino axit Y

(trong đó khối lượng của X lớn hơn 20 gam) được trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1, tác dụng với một lượng dung dịch NaOH vừa đủ thu được dung dịch G chứa (m + 12,24) gam hỗn hợp muối natri của glyxin và alanin Dung dịch G phản ứng tối đa với 360 ml dung dịch HCl 2M thu được dung dịch H chứa 63,72 gam hỗn hợp muối Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn

1 Xác định công thức phân tử của X, Y

2 Tính phần trăm khối lượng của X trong hỗn hợp E

1 Xác định công thức của X, Y

Ta có sơ đồ phản ứng :

2 +NaOH

Nếu Y là Ala → mX = 0,0689 = 5,34 (gam)

→ mY = 25,2 – 5,34 = 19,86 (gam) < 20 (gam) → Loại

Nếu Y là Gly → mX = 0,0675 = 4,5 (gam)

→ mY = 25,2 – 4,5 = 20,7 (gam) > 20 (gam) → Chọn

→ X là (Gly)2(Ala)3

2 Tính phần trăm khối lượng của X trong hỗn hợp E

→ % X = 82,14%→ % Y = 17,86%

Bài 4: (3,0 điểm) X, Y là 2 axit cacboxylic đều mạch hở; Z là ancol no; T là este hai

chức, mạch hở được tạo bởi X, Y, Z Đun nóng 38,86 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T với

400 ml dung dịch NaOH 1M (vừa đủ), thu được ancol Z và hỗn hợp F gồm 2 muối có tỉ lệ mol 1:1 Dẫn toàn bộ Z qua bình đựng Na dư thấy khối lượng bình tăng 19,24 gam; đồng thời thu được 5,824 lít khí H2 (đktc) Đốt cháy hoàn toàn F cần dùng 0,7 mol O2, thu được

CO2, Na2CO3 và 0,4 mol H2O

1 Xác định công thức phân tử của Z và T

2 Tính phần trăm khối lượng của T trong hỗn hợp E

2 0,7(mol)

'

2

Na CO : 0, 2 (mol)RCOONa : 0, 2 (mol)

2 Tính phần trăm khối lượng của T trong hỗn hợp E

Bảo toàn khối lượng:

(1) (2) (3)

HBr

Br2 /NaI

H2O/H+

(B1) (B2) (B3)

HBr

H2O/Hg2+

AgNO3 /NH3

(A1) (A2) (A3)

as Cl2 du as

Cl2

C5H11Cl C5H10Cl2

Trong đó: (X): 3-metylbut-1-in; (Y): 3-metylbut-1-en; (Z): 2-metylbutan

1 Nêu tác nhân và điều kiện cho phản ứng (1), (2), (3)

2 Viết công thức cấu tạo của A1, A2, A3, B1, B2, B3

3 Viết công thức cấu tạo và tính tỷ lệ % các sản phẩm có công thức C5H11Cl, biết tỷ

lệ về khả năng phản ứng của nguyên tử H ở cacbon có bậc khác nhau như sau :

CH3(A2)

CH3

CH3(B2)

3 Viết công thức cấu tạo và tính tỷ lệ % các sản phẩm có công thức C5H11Cl, biết

tỷ lệ về khả năng phản ứng của nguyên tử H ở cacbon có bậc khác nhau như sau:

Bài 6: (5,0 điểm) Cacbocation là cation mà nguyên tử C tích điện dương; là sản

phẩm trung gian của quá trình phản ứng, được hình thành trong nhiều phản ứng hóa học, trong đó có các phản ứng tổng hợp các hợp chất thiên nhiên

1 Hãy cho biết dạng lai hóa của nguyên tử C mang điện tích dương trong

cacbocation sau:

2 Hãy sắp xếp các cacbocation sau theo chiều giảm dần của độ bền (không cần giải

thích)

3 Cho biết các phản ứng hóa học sau có sự xuất hiện của cacbocation trung gian hay

không? Giải thích bằng cơ chế phản ứng

Trang 8/9

5 Cacbocation được tạo thành từ nhiều phản ứng Một chuỗi phản ứng liên quan đến

cacbocation và sự chuyển vị được trình bày dưới đây

Xác định cấu trúc (F), (G) và (H)

6 Tecpen là những sản phẩm tự nhiên thu được từ các loài thực vật Tecpen (K) là

một thành phần của quả chanh, được sử dụng trong tổng hợp các hợp chất có ứng dụng làm nước hoa Quá trình tổng hợp này có tạo thành một cacbocation trung gian:

a) Xác định cấu trúc của (L), (M) và (N) Biết (L) phản ứng với 2 mol brom

b) Trong quá trình tổng hợp trên thì xuất hiện một hàm lượng lớn một sản phẩm (P)

là một đồng phân của (O) Xác định cấu trúc của (P)

1) Trong quá trình chấm, giao cho tổ chấm thảo luận thống nhất (có biên bản) biểu

điểm thành phần của từng bài cho thích hợp với tổng số điểm của bài đó Thảo luận, dự kiến các sai sót có thể có trong từng phần bài làm của học sinh để trừ điểm cho thích hợp

2) Trong các bài toán hóa học, học sinh có thể làm theo nhiều cách giải khác nhau,

nhưng kết quả đúng, lý luận chặt chẽ thì vẫn cho điểm của bài giải đó

3) Tổng điểm toàn bài không làm tròn số./

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ HẾT ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH

Môn thi : HÓA HỌC – THPT (Vòng 1)

Ngày thi : 08/10/2015

Đáp án có 05 trang ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Bài 1: (4,0 điểm) 1 Một hợp chất được tạo thành từ các ion M+ và X22- Trong phân tử M2X2 có tổng số hạt proton, nơtron, electron bằng 164, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 52 Số khối của M lớn hơn số khối của X là 23 đơn vị Tổng số hạt proton, nơtron, electron trong ion M+ nhiều hơn trong ion X22- là 7 hạt a) Xác định các nguyên tố M, X và công thức phân tử M2X2 b) Cho hợp chất M2X2 tác dụng với nước Viết phương trình hóa học xảy ra và trình bày phương pháp để nhận biết sản phẩm 2 Atatin (211At) là nguyên tố phóng xạ với chu kỳ bán hủy là 8,3 giờ Atatin được điều chế bằng cách bắn hạt α vào nguyên tử 209 83Bi a) Viết phương trình tạo thành Atatin Nếu xuất phát từ 1,656.1023 nguyên tử Bi trên thì cuối cùng thu được bao nhiêu gam 211At? b) Lượng At trên sau 168 giờ còn lại bao nhiêu? Cho NA = 6,023.1023 3 Tổng giá trị bốn số lượng tử n, l, m, s của electron cuối cùng của nguyên tử phi kim X là 2,5; trong đó m + s = -1,5 Xác định tên của nguyên tố X, trạng thái lai hóa của nguyên tố trung tâm và dạng hình học của phân tử XO2 và XO3 Đáp án Điểm 1 a) Gọi Z, N là số proton (cũng bằng số electron) và số nơtron trong 1 nguyên tử M, và Z', N' là số proton (cũng bằng số electron) và số nơtron trong 1 nguyên tử X Theo điều kiện của bài toán ta có các phương trình sau: 2(2Z + N) + 2(2Z' + N') = 164 (1)

4(Z + Z') - 2(N + N') = 52 (2)

(Z + N) - (Z' + N') = 23 (3)

(2Z + N - 1) - (4Z' + 2N' + 2) = 7 (4)

Giải hệ phương trình (1), (2), (3), (4)

→ Z = 19 , Z' = 8 → M là K, X là O và công thức phân tử M2X2 là K 2 O 2

b) Cho hợp chất K2O2 tác dụng với nước: 2K2O2 + 2H2O → 4KOH + O2

- Để nhận biết KOH nhúng quỳ tím vào hoá xanh hoặc dùng các dung dịch muối

Fe3+; Cu2+ hoặc dùng oxit, hiđroxit lưỡng tính

- Nhận biết oxi dùng que đóm có tàn lửa đỏ, que đóm bùng cháy

1,5 điểm

2

a) Viết phương trình tạo thành Atatin: 20983Bi+42He→21185At+2 n01

Số mol Bi : 1, 656.102323

6, 023.10

= 0,275 (mol) → Số mol At = 0,275 mol

Khối lượng At = 0,275 211 = 58,025 (g)

b) Quá trình phân hủy At là phản ứng một chiều bậc nhất

1,5 điểm ĐÁP ÁN CHÍNH THỨC

Trong phân tử SO2, nguyên tử trung tâm lưu huỳnh lai hóa sp2 (còn một cặp

electron chưa liên kết) nên phân tử có dạng góc

Trong phân tử SO3, nguyên tử trung tâm lưu huỳnh lai hóa sp2, nên phân tử có

dạng tam giác phẳng

1,0 điểm

Bài 2: (4,0 điểm)

1 A là một chất khí tồn tại trong khí quyển và đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh hóa

của sinh vật sống Một mảnh kim loại magiê cháy trong A thu được một hỗn hợp chất rắn B Nếu đốt cháy hoàn toàn chất rắn B trong khí quyển sẽ hình thành hỗn hợp chất rắn D Chất rắn

D chỉ thủy phân một phần trong nước thu được khí E có mùi đặc trưng Phản ứng giữa A và E trong điều kiện thích hợp và theo tỉ lệ mol nA : nE = 1 : 2 được dùng để sản xuất một loại phân bón hóa học F có 46,67% nitơ về khối lượng Hãy xác định các chất từ A đến F và viết các phương trình hóa học xảy ra

2 Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm FeS2, FeS và CuS trong dung dịch có chứa 0,33 mol

H2SO4 đặc, nóng (vừa đủ), thu được 7,28 lít SO2 (đktc) và dung dịch B Nhúng một thanh sắt nặng 50 gam vào dung dịch B, phản ứng xong nhấc thanh sắt ra đem cân thấy khối lượng sắt lúc này là 49,48 gam và còn lại dung dịch D (xem lượng đồng đẩy ra bám hết lên thanh sắt) a) Xác định khối lượng các chất có trong X

b) Viết phương trình hóa học xảy ra (nếu có) khi cho dung dịch D lần lượt tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch K2S, khí Cl2

a) 2FeS2 + 14H2SO4đặc ⎯⎯→to Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O

2FeS + 10H2SO4đặc ⎯⎯→to Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O

CuS + 4H2SO4đặc ⎯⎯→to CuSO4 + 4SO2 + 4H2O

3

Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

- Đặt số mol FeS2, FeS và CuS lần lượt x, y, z

Theo bài ra và theo phương trình hoá học, ta có hệ:

−

=

=+

+

=+

+

48,4964)5,05

28,745

5

7

z z y x

z y

02 , 0

01 , 0

z y x

Khối lượng các chất trong X là

gam m

gam m

Cu Fe Fe

84,3

76,1

2,1

S S

a) Hoàn thành phương trình hóa học Viết phương trình ion thu gọn

b) Giả sử CaC2O4 kết tủa từ 1,00 ml máu tác dụng vừa hết với 2,05 ml dung dịch KMnO4 4,88.10-4 M Hãy biểu diễn nồng độ ion Ca2+ trong máu người đó ra đơn vị mg Ca2+/100ml máu

2 Viết phương trình phản ứng mô tả các hiện tượng sau:

a) Thổi khí hydro sunfua qua dung dịch kali permanganat đã được axit hóa bằng axit sunfuric thấy dung dịch bị mất màu tím và tạo thành kết tủa màu vàng

b) Đồng sunfua không bị hòa tan trong axit clohidric nhưng bị hòa tan bởi axit nitric đậm đặc, nhiệt độ tạo hốn hợp khí màu nâu đỏ có khối lượng mol trung bình bằng 50

1 a) Hoàn thành phương trình phản ứng Viết phương trình ion thu gọn

2KMnO4+5CaC2O4+8H2SO4 → 2MnSO4 +10CO2 +5CaSO4+ K2SO4 + 8H2O

2MnO4- + 5CaC2O4 + 5SO24− + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 5CaSO4 + 8H2O

Hoặc 2MnO4- + 5CaC2O4 + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 5Ca2++ 8H2O

b) Theo phương trình hoá học, tỷ lệ mol của KMnO4 và CaC2O4 là 2 : 5

CuS + HCl → không phản ứng do tích số tan của CuS quá nhỏ

CuS + 8HNO3 → Cu(NO3)2 + SO2 + 6NO2 + 4H2O

2,0 điểm

Bài 4: (4,0 điểm) Quá trình ăn mòn kim loại liên quan đến phản ứng điện hóa Ví dụ sự hình

thành rỉ sắt trên bề mặt sắt kim loại bao gồm các bán phản ứng:

(1) Fe (r) Fe2+(aq) + 2e

(2) O2 (k) + 2 H2O (l) + 4e 4OH– (aq)

Một pin điện hóa được xây dựng dựa vào các bán phản ứng trên

Sơ đồ của pin như sau: (-) Fe(r)Fe2+(aq)OH– (aq), O2(k)Pt(r) (+)

Cho các giá trị thế khử chuẩn (ở 25oC) như sau:

Fe2+(aq) + 2 e Fe (r) Eo = –0,44 V

O2 (k) + 2H2O (l) + 4 e 4 OH– (aq) Eo = 0,40 V

Biết hằng số Faraday F = 96500 C.mol–1; Ở 25oC: 2,303RT = 0,0592

1 Tính suất điện động tiêu chuẩn của pin ở 25oC

2 Viết phản ứng xảy ra khi pin phóng điện ở điều kiện chuẩn

3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 25°C

4 Pin được cho phóng điện ở điều kiện chuẩn trong 24 giờ với cường độ dòng không đổi là

0,12 A Tính khối lượng sắt đã bị chuyển hóa thành Fe2+ trong khoảng thời gian trên Giả thiết rằng oxi và nước được lấy dư

5 Tính suất điện động của pin trên ở 25°C trong điều kiện sau: [Fe2+] = 0,015 M, pH ở điện cực bên phải là 9,00, p(O2) = 0,700 atm

Bài 5: (4,0 điểm) Nồng độ đường trong máu (pH = 7,4) thường được xác định bằng phương

pháp Hagedorn-Jensen Phương pháp này dựa vào phản ứng sắt(III) oxi hóa glucozơ thành axit gluconic Quy trình phân tích như sau: Lấy 0,200 ml mẫu máu cho vào bình nón, thêm 5,00 ml

5

dung dịch natri hecxaxianoferat(III) 4,012 mmol/lit và đun cách thủy Xử lý dung dịch thu được bằng lượng dư dung dịch ZnCl2 và sau đó bằng lượng dư KI có mặt CH3COOH Iot sinh

ra được chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3

1 Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra trong quy trình trên

2 Có thể dùng muối Fe(III) để thay cho natri hecxaxianoferat(III) không? Tại sao?

3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng: 2[Fe(CN)6]3- + 3I- 2[Fe(CN)6]4- + I3

-Từ đó cho biết vai trò của ZnCl2

4 Tính nồng độ của glucozơ (theo gam/lít) có trong mẫu máu, biết rằng phép chuẩn độ cần dùng 3,28 ml dung dịch Na2S2O3 4,00 mmol/lit để đạt tới điểm tương đương

Ở 25oC: 2,303RT = 0,0592

1 Phương trình hóa học các phản ứng xảy ra:

C6H12O6 + 2[Fe(CN)6]3-+ 3OH- → C6H11O7- + 2[Fe(CN)6]4- + 2H2O (1)

2 pH của máu là 7,4 nên Fe(III) sẽ kết tủa ở dạng Fe(OH)3 và không có khả

3 Tính thế khử của cặp [Fe(CN)6]3-/ [Fe(CN)6]4-

log10

10 = 0,3566 (V) 2[Fe(CN)6]3- + 3I- 2[Fe(CN)6]4- + I3- K = 2(0,3566 0,5355) / 0,0592

10 − =9,04.10-7

Zn2+ tạo kết tủa với [Fe(CN)6]4- làm phản ứng (2) xảy ra hoàn toàn theo chiều

thuận 2K+ + Zn2+ + [Fe(CN)6]4- → K2Zn[Fe(CN)6]

Bài 1: (4,0 điểm)

1 Để điều chế lưu huỳnh từ hiđro sunfua lấy từ khí tự nhiên, người ta cho khí hiđro sunfua

phản ứng với khí lưu huỳnh đioxit, thu được lưu huỳnh lỏng và hơi nước

a) Viết phương trình hóa học của phản ứng, cân bằng và dựa vào các dữ kiện, tính

entanpi chuẩn của phản ứng ở 298K

b) Tại sao entanpi chuẩn tạo thành của lưu huỳnh lỏng lại khác không?

2 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

b) Dựa vào tính toán, cho biết Cr(IV) có thể dị phân thành Cr3+ và Cr(VI) được không?

c) Viết quá trình xảy ra với hệ oxi hóa – khử

2-2 7

Cr O /Cr3+ và tính độ biến thiên thế của hệ

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

d) Phản ứng giữa K2Cr2O7 với H2O2 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

b) Ở 25oC và 1 atm, pha bền của đơn chất lưu huỳnh là lưu huỳnh tinh thể ( tinh

thể lưu huỳnh dạng  );ở nhiệtđộ này rạng hái chuẩn quy chiếu của nguyên ố

lưu huỳn à lưu huỳnh dạng  ;vìvậy đơn chất S(l) có entanpi chuẩn tạo thành

E0

 = -n 0

1

E F = - 2.2,1.F Cr(VI) + 2 e → Cr(IV) (2)

0

3

G

 = 0

1G

2G

 = - 2.(2,1 - 0,945).F < 0 → Vậy Cr(IV) có dị phân

E = 1,33 + ln

[Cr O ].(10 ) RT

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

tố không thay đổi trong quá trình phản ứng Trong CrO5, số oxi hóa của crom là

+6 và của oxi là -2, -1 do peoxit CrO5 có cấu trúc:

3,0 điểm

Bài 2: (4,0 điểm)

1 Đối với phản ứng thuận nghịch pha khí: 2 SO2(k) + O2(k) 2 SO3(k)

a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3

và 0,15 mol SO2 Cân bằng hóa học được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng

b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên y mol khí SO3 duy nhất Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2 Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ

2 Tính axit của một mẫu nước tùy thuộc sự hấp thụ khí Nói chung, khí quan trọng nhất gây

nên tính axit là cacbon dioxit

a) Viết ba phương trình phản ứng minh họa ảnh hưởng của CO2 trong không khí lên tính

axit của nước

Cr O O

SO O

n

2 2

(0, 2 2.0, 043)

5, 43 (0,15 2.0, 043) 0, 043

SO O

n

2 2

→ y1 = 0,369 ; y2 = 0,0515 < 0,105 (loại bỏ nghiệm y2 này)

→ ban đầu có 0,369 mol SO3 ; phân li 0,21 mol nên tỉ lệ SO 3 phân li là 56,91%

Tại cân bằng tổng số mol khí là 0,369 + 0,105 = 0,474

4

2

CO2 (aq) + H2O HCO3– (aq) + H+ (aq) (2)

HCO3– (aq) CO32– (aq) + H+ (aq) (3)

→ dung dịch thu được có tính axit

b) NH3 là một khí có tính bazơ:

NH3 (g) NH3 (aq) NH3 (aq) + H2O NH4+ (aq) + OH– (aq)

→ sẽ xảy ra phản ứng axit-bazơ, kéo cân bằng (2) và (3) theo chiều thuận Điều

này làm tăng khả năng hòa tan của CO2 có trong khí quyển

Cl2 là một khí có tính axit:

Cl2 (g) Cl2 (aq) Cl2 (aq) + H2O H+ (aq) + Cl– (aq) + HOCl (aq) HOCl (aq) H+ (aq) + OCl– (aq)

Sự gia tăng [H+] sinh ra từ các phản ứng này sẽ dời các cân bằng (2) và (3) theo

chiều nghịch Điều này làm giảm khả năng hòa tan của CO2 có trong khí quyển

→ chiều hướng để CO2 hòa tan là:hỗn hợp (2) > hỗn hợp (1) > hỗn hợp (3)

c) Axetat, CH3COO–, là bazơ liên hợp của một axit yếu:

CH3COO– (aq) + H2O CH3COOH (aq) + OH– (aq)

Dung dịch natri axetat có tính kiềm, và sẽ dời mọi cân bằng của CO2 theo chiều

thuận

Dung dịch axit clohidric sẽ dời cân bằng của CO2 theo chiều nghịch

→ chiều hướng để CO2 hòa tan là: hệ (3) > hệ (1) > hệ (2)

2,0 điểm

Bài 3: (4,0 điểm)

1 Hoà tan sản phẩm rắn của quá trình nấu chảy hỗn hợp gồm bột của một khoáng vật màu đen,

kali hiđroxit và kali clorat, thu được dung dịch có màu lục đậm Khi để trong không khí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím Quá trình chuyển đó còn xảy ra nhanh hơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi điện phân dung dịch

a) Hãy cho biết khoáng vật màu đen là chất gì

b) Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm

2 Một hỗn hợp rắn A gồm kim loại M và một oxit của kim loại đó

Người ta lấy ra 3 phần, mỗi phần có khối lượng 59,08 gam A

5

- Phần thứ nhất: hoà tan vào dung dịch HCl thu được 4,48 lớt khớ hiđro

- Phần thứ hai: hoà tan vào dung dịch hỗn hợp gồm NaNO3 và H2SO4 thu được 4,48 lớt khớ

NO

- Phần thứ ba: đem nung núng rồi cho tỏc dụng với khớ hiđro dư cho đến khi được một chất rắn duy nhất, hoà tan hết chất rắn đú bằng nước cường toan thỡ cú 17,92 lớt khớ NO thoỏt ra

Cỏc thể tớch khớ đều đo ở điều kiện tiờu chuẩn

Hóy tớnh nguyờn tử khối, cho biết tờn của kim loại M và cụng thức oxit trong hỗn hợp A

1 Khoáng vật màu đen là MnO2

Dung dịch màu lục đậm chuyển dần thành màu tím khi để trong không khí chỉ

có thể là dung dịch MnO42- vậy phản ứng xảy ra khi nấu chảy hỗn hợp là

3MnO2 + 6KOH + 6KlO3 → 3K2MnO4 + 3H2O + KCl (1)

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH (2)

Kớ hiệu số mol kim loại M cú trong 59,08 gam hỗn hợp A là a(a > 0)

Trường hợp 1: M cú duy nhất một mức (hay số) oxi hoỏ là n+:

Khi hũa tan 59,08 gam hỗn hợp A vào dung dịch HCl thu được khớ hiđro theo

phương trỡnh:

2M + 2n HCl → 2MCln + nH2 (1)

a mol 0,5na mol

Khi hũa tan 59,08 gam hỗn hợp A vào dung dịch của hỗn hợp NaNO3 và

H2SO4 ta thu được khớ NO:

3M + nNO + 4nH →3M + nNO + 2nH O (2)

Theo đề bài cú số mol H2 = số mol NO = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol)

Theo lập luận trờn lại cú 0,5 na mol H2  (na/3) mol NO

Vậy trường hợp 1 này khụng phự hợp

Trường hợp 2: Xột M cú hai mức (số) oxi hoỏ khỏc nhau:

Trong phản ứng (1), M cú mức oxi hoỏ n+

Từ liờn hệ trờn, ta thu được 0,5na = 0,2 (mol) H2 (1)

Trong phản ứng (2), M cú mức oxi hoỏ m+ Ta cú:

Số mol NO thu được là: [ma+ (mx-2y)b]/3= 0,2 (2)

Mặt khỏc phần thứ ba đem nung núng rồi cho tỏc dụng với khớ hiđro dư thu

được M Cho M tỏc dụng với cường toan thu được17,92/22,4 =0,8 (mol)

→ M= 55,85 ; m = 3 , n = 2 Vậy Kim loại là Fe

→ a = 0,2 ; bx = 0,6 ; by = 0,9 → x/y = 2/3 → Công thức oxit : Fe 2 O 3

b) A và B là những oxit tương ứng của X và Y khi X, Y ở vào trạng thái oxi hoá cao

nhất Viết công thức phân tử của A, B

2 Kim loại M tác dụng với hiđro cho hiđrua MHx 1,0 gam MHx phản ứng với nước ở điều kiện thường thu được 2,818 lít hiđro (đktc)

a) Vì I3 (X) và I5 (Y) tăng nhiều và đột ngột → X thuộc nhóm IIA, Y thuộc

nhóm IV A trong bảng HTTH các nguyên tố hoá học

Vì X thuộc chu kì 4, Y thuộc chu kì 2

7

3 20,823 g.mol−1

4 27,764 g.mol−1Kim loại M là liti

b) 2Li + H2 → 2 LiH

LiH + H2O → LiOH + H2

Bài 5: (4,0 điểm)

Có 4 lọ hóa chất (A, B, C, D) bị mất nhãn, mỗi lọ chứa có thể là dung dịch của một

trong các chất: HCl, H3AsO4, NaH2AsO4, cũng có thể là dung dịch hỗn hợp của chúng Để xác

định các lọ hóa chất trên, người ta tiến hành chuẩn độ 10,00 ml mỗi dung dịch bằng dung dịch

NaOH 0,120 M, lần lượt với từng chất chỉ thị metyl da cam (pH = 4,40), phenolphtalein (pH = 9,00) riêng rẽ

Kết quả chuẩn độ thu được như sau:

18,20 23,60 30,00 13,15

1 Hãy biện luận để xác định thành phần định tính của từng dung dịch A, B, C, D

2 Tính nồng độ ban đầu của chất tan trong dung dịch C

2

 = 4,535  4,40 → nếu dùng chỉ thị metyl da cam (pH = 4,40) thì chuẩn độ hết nấc 1 của H3AsO4

2

 = 9,22  9,00 → nếu dùng chỉ thị phenolphtalein (pH = 9,00) thì chuẩn độ đến 2

4

HAsO −, do đó:

- Nếu dung dịch chuẩn độ là dung dịch HCl thì V2  V1

- Nếu dung dịch chuẩn độ là H3AsO4 thì V2  2V1

2,5 điểm

8

- Nếu dung dịch chuẩn độ là H AsO2 4− thì V

1 = 0 < V2

- Nếu dung dịch chuẩn độ là hỗn hợp của H3AsO4 và HCl thì nấc 1 chuẩn

độ đồng thời HCl và 1 nấc của H3AsO4, nấc 2 chỉ chuẩn độ 1 nấc của H3AsO4,

do đó V1 < V2 < 2V1

- Nếu dung dịch chuẩn độ là hỗn hợp của H3AsO4 vàH AsO2 4− thì

V2 >

2V1 Như vậy căn cứ vào kết quả chuẩn độ, suy ra: Dung dịch A gồm H3AsO4 và

HCl; Dung dịch B chỉ gồm H3AsO4; Dung dịch C gồm H3AsO4 vàH AsO2 4−và

dung dịch D là dung dịch H AsO2 4−

HAsO −, có thể chấp nhận lượng NaOH cho vào trung hòa hết 2 nấc

của H3AsO4 và 1 nấc của H AsO2 4−:

H3AsO4 + 2OH– → 2H2O + HAsO24−

b) Hòa tan 5,91 gam hỗn hợp gồm NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)20,1M và AgNO3 aM, thu được m gam 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 1,1225 gam Tính m và a

NaCl + AgNO3 → AgCl  + NaNO3

KBr + AgNO3 → AgBr  + KNO3Khi cho Zn vào dung dịch B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ AgNO3 dư

Zn + 2AgNO3 ⎯⎯ → Zn(NO3)2 + 2Ag 

Zn + Cu(NO3)2 ⎯⎯ → Zn(NO3)2 + Cu  Gọi số mol NaCl: x mol, KBr: y mol Ta có:

NaNO KNO

C

03,3

4,3

04,0

Gọi x là số mol Zn phản ứng với dung dịch AgNO3

Dựa vào sự tăng giảm khối lượng ta có phương trình:

151x – 0,01 = 1,1225  x = 0,0075 mol

2,0

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC

electron cuối cùng ở phân lớp 3p

electron này là e thứ 5 của ở phân lớp 3p

Câu 2: (1,5 điểm) Cho một lượng dung dịch chứa 2,04 gam muối clorua của một kim loại

hóa trị 2 không đổi tác dụng vừa hết với một lượng dung dịch chứa 1,613 gam muối axit của axit sufuhidric thấy có 1,455 gam kết tủa tạo thành Tìm công thức các muối, viết phương trình phản ứng xảy ra và giải thích

Đặt công thức muối clorua là MCl2 và muối sunfuhidrua là R(HS)x

* Nếu phản ứng tạo kết tủa xảy ra theo dạng:

Kết quả rất phù hợp với khối lượng mol của Zn Tuy nhiên bất hợp lý ở chỗ:

- Khi thay trị số của M vào tỷ số : ( 71) 33

2,04 1,613

x M + =R+ x

tính được R = 74,53 lại không thỏa mãn muối nào

- Và nếu kết tủa ZnS tạo ra thì nó không tồn tại trong axit HCl ở cùng vế phương

trình phản ứng

* Vậy không tạo ra kết tủa MS mà tạo ra kết tủa M(OH)2 trong dung dịch nước

(sự thủy phân tương hỗ) :

Vậy NiCl2 + 2NH4HS + 2H2O → Ni(OH)2  + 2H2S  + 2NH4Cl

1,5

Câu 3: ( 2,25 điểm) A là một hợp chất của nitơ và hiđro với tổng số điện tích hạt nhân bằng

10 B là một oxit của nitơ, chứa 36,36% oxi về khối lượng

a) Xác định các chất A, B, D, E, G và hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

(1) A + NaClO → X + NaCl + H2O

(2) A + Na ⎯⎯→1:1 G + H2

(3) X + HNO2 → D + H2O

(4) G + B → E + H2O

• Giả sử hợp chất của N và H có công thức NaHb

a×7 + b×1 = 10 nên a = 1; b = 3 Hợp chất (A) là NH 3

b) Viết các phương trình hóa học xảy ra

D hoà tan Cu theo phản ứng: Cu + 3HN3 → Cu(N3)2 + N2 + NH3

Khi trộn với HCl đặc nó tạo thành dung dịch tương tự cường thuỷ (HNO3 +

3HCl), nên có thể hoà tan được vàng (Au) theo phản ứng:

a) Tính số mol HNO3 đã dùng để phản ứng hết phần 2

b) Dung dịch Y hòa tan tối đa bao nhiêu gam Cu? (sản phẩm khử của

+5

N là

+2

N duy nhất) c) Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch NH3 Tính khối lượng kết tủa thu được sau khi kết thúc các phản ứng

4

+ Phần 1 + CO, to: khối lượng giảm chính là khối lượng oxi trong ½ X

nO (trong mỗi phần) = 3,36= 0, 21 mol)

Vậy kết tủa là Fe(OH)3 với khối lượng: 0,15×107 = 16,05 gam

Câu 5: (2,0 điểm) Ở trong động cơ xe hơi và trong hệ thống thoát khí của xe xảy ra phản

ứng pha khí sau: NO2(k) + CO(k) → NO(k) + CO2(k)  H 0

Các dữ kiện thực nghiệm của phản ứng được cho ở bảng:

Thí nghiệm Lượng [NO2] đầu, mol/L Lượng [CO] đầu, mol/L Tốc độ đầu, mol/L

5

a) Viết biểu thức định luật tốc độ phản ứng?

b) Đối với phản ứng tổng quát thì có một số cơ chế phản ứng sau được đề nghị

I) NO2 + CO → NO + CO2

II) NO2 + NO2 → NO3 + NO

NO3 + CO → NO2 + CO2III) NO2 + NO2 → N2 + 2O2

Để xác định a, b ta dựa vào các thí nghiệm:

+ Xác định a: dựa váo thí nghiệm (1) và (2) ta thấy: CCO = const, khi tăng nồng độ

NO2 lên 4 lần thì tốc độ đầu của phản ứng tăng 16 lần

Vậy phản ứng có bậc là 2 đối với NO2.+ Xác định b: dựa vào thí nghiệm (1) và (3)

Vậy phản ứng có bậc là 0 đối với CO

Vậy biểu thức định luật tốc độ của phản ứng: =   = 

b Biểu thức tốc độ phản ứng thể hiện giai đoạn chậm nhất của phản ứng tổng quát

+ Đối với cơ chế (I): phản ứng sơ cấp chỉ cần 1 bước, thì biểu thức tốc độ thu được

từ thực nghiệm không phù hợp

+ Đối với cơ chế (II) và (III): có thể cho rằng giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản

ứng là giai đoạn đầu và cả hai cơ chế đều phù hợp nhưng cơ chế (II) phù hợp hơn, vì

phản ứng chỉ cần tiến hành trong 2 bước

Vậy cơ chế (II) là phù hợp và giai đoạn đầu quyết định tốc độ phản ứng

2,0

Câu 6: (2,75 điểm) Nhu cầu oxi hóa học (COD) thể hiện lượng chất có thể bị oxi hóa, ví dụ

như các hợp chất hữu cơ có trong một mẫu dung dịch Giá trị này được dùng để mô tả chất lượng nước biển, hồ và đầm lầy Ví dụ, COD của nước công nghiệp nhỏ hơn 1mgL-1 Giá trị COD (mgL-1) được biểu diễn bằng khối lượng O2 (mg) cần thiết để nhận một lượng electron

mà một chất oxi hóa mạnh có thể nhận khi tác dụng với 1 lít dung dịch mẫu

Quy trình phân tích được mô tả như sau: Axit hóa 1,00 L dung dịch mẫu với một lượng vừa

đủ axit sunfuric Loại bỏ ion clorua bằng cách thêm vào dung dịch bạc nitrat Thêm 1,00×10-1 L dung dịch kali pemanganat nồng độ 5,00×10-3 molL-1 vào mẫu và đun trong 30 phút Sau đó, thêm vào 1,00×10-1 L dung dịch chuẩn natri oxalat (Na2C2O4 hoặc NaOOC-

6

COONa) nồng độ 1,25×10-2 molL-1 và khuấy đều Các ion oxalat còn lại được chuẩn độ bằng dung dịch kali pemanganat 5,00×10-3 molL-1 Thể tích dung dịch kali pemangant cần dùng là 3,00×10-2 L

a) Viết phương trình phản ứng oxi hóa-khử của kali pemanganat và natri oxalat

b) Tính lượng O2 (mg) có thể oxi hóa được cùng một lượng mol chất khử giống như khi dùng 1,00 mL dung dịch kali pemanganat nồng độ 5,00×10-3 molL-1

c) Giải thích vì sao phải loại bỏ ion clorua ra khỏi dung dịch mẫu

d) Tính giá trị COD (mgL-1) của mẫu dung dịch mô tả trong thí nghiệm phân tích trên

a) Các bán phương trình khử là:

MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

C2O42- + 2e → 2CO2

Phản ứng oxi hóa khử của pemanganat và natri oxalat có thể xảy ra là:

2KMnO4+ 5Na2C2O4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Hoặc 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Hoặc 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

b) Quá trình nhận electron của kali pemanganat và oxi được biểu diễn như sau:

MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Vì vậy 1 mol KMnO4 tương đương với 1,25 mol O2 Ta có:

5×5,00× 10-3 (mol L-1) ×10-3 (L) = 4×X/32 (mol) trong đó X là khối lượng oxi (g)

2MnO4-(aq) + 10Cl-(aq) + 16H+(aq) > 2Mn2+(aq) + 5Cl2(aq) + 8H2O(l)

Như vậy, một lượng kali pemanganat sẽ bị mất đi, gây sai số trong kết quả phân tích

COD

d) Chất hữu cơ có trong nước + KMnO4 (lấy dư) + H2SO4 → CO2 + H2O +

MnSO4 + K2SO4 (1)

2KMnO4 (dư) + 5Na2C2O4 (lấy dư) + 8H2SO4 →

2MnSO4 +5Na2SO4+K2SO4+10CO2 + 8H2O (2)

5Na2C2O4 (dư) + 2KMnO4 + 8H2SO4

2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O (3)

2,75

7

+ Tổng số mol electron cho = tổng số mol electron nhận nên:

Số mol e nhận của KMnO4 ban đầu ở (1) + số mol e nhận của KMnO4 chuẩn độ (3)

= số mol e cho của Na2C2O4 + số mol e cho của chất hữu cơ (X)

Tức là: 5 ×(số mol của KMnO4 ban đầu ở (1) + số mol của KMnO4 chuẩn độ (3)) =

Câu 7: (3,0 điểm) Trong các tinh thể của các hợp chất ion, các ion dương thường được sắp

xếp tại các chỗ trống tạo ra do sự sắp xếp chặt khít các ion âm Cấu trúc của một tinh thể ion như natri chlorua sẽ được làm bền khi các ion dương tiếp xúc với các ion âm gần nó nhất a) Trong tinh thể natri clorua, cả hai loại ion Na+ và Cl- đều sắp xếp theo mạng lập phương tâm mặt Hãy xác định số lượng ion Na+, Cl- và số phối trí của mỗi ion trong một ô mạng cơ

sở của tinh thể natri chlorua

b) Bán kính ion của Na+ và Cl- trong tinh thể natri clorua lần lượt là 0,102 nm và 0,181 nm Tính tỉ khối [kgm-3] của tinh thể natri clorua

c) Trong tinh thể các hợp chất ion như natri clorua, nhiệt hình thành mạng lưới tinh thể từ các ion ở thể khí là rất cao trong khi sự biến đổi entropi là rất nhỏ Vì thế, entanpi hình thành mạng lưới có thể được tính từ các giá trị entanpi sử dụng chu trình Born-Haber

Chu trình Born-Haber của NaCl

Viết các phương trình hóa học xảy ra tại giai đoạn A và F

d) Tính entanpi hình thành mạng lưới của NaCl [kJmol-1] theo chu trình Born-Haber, sử dụng các số liệu entanpi cho trong bảng sau:

E: Clo (k) nhận electron D: Phân ly của Cl2 (k)

-8

Hình thành

NaCl(k)

Thăng hoa Na(k)

Ion hóa Na(r) Phân ly của Cl2 Cl(k) nhận

electron -411 kJ mol-1 109 kJ mol-1 496 kJ mol-1 242 kJ mol-1 -349 kJ mol-1

e) Natri cacbonat (soda khan) là nguyên liệu trong quá trình sản xuất thủy tinh, dược phẩm, chất tẩy rửa có tính kiềm,…Phản ứng tổng hợp natri cacbonat bằng quy trình amoniac-soda (quy trình Solvay) được mô tả bằng phản ứng sau:

2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2Phản ứng giữa natri clorua và canxi cacbonat không thể xảy ra trực tiếp Toàn bộ quá trình bao gồm 5 phản ứng sau:

Xét ion Cl- ở tâm mặt, có 5 ion Na+ trong cùng một ô mạng cơ sở và có 1 ion Na+

ngoài ô mạng này liên kết với ion Cl- này nên số phối trí của Cl- là 6

b) Mỗi ô mạng NaCl có 4 phân tử NaCl Khối lượng mỗi phân tử NaCl là:

MNaCl/NA với MNaCl là khối lượng mol của NaCl và NA là số Avogadro

Vì các ion Na+ và Cl- tiếp xúc nhau trên mỗi cạnh của hình lập phương nên cạnh

của ô mạng cơ sở (a) bằng: ( + ) ×2 = 0,566 nm

3,0

d) Áp dụng điều kiện bảo toàn entanpi ta có: -A + B + C + D/2 = F – E

Thay số vào ta có: -411 + 109 + 496 + 242/2 = F + 349 Suy ra, F = 788

Vì thế nhiệt hình thành mạng lưới NaCl là –F nên bằng -788 kJ mol-1

e) A: CaO; B: CO2; C: NaHCO3; D: NH4Cl; E: Ca(OH)2

(Học sinh tự viết phương trình hóa học)

Câu 8: (4,0 điểm) Cho các pin galvani sau:

Pt(r) H2(k) HCl(l) Cl2(k) Pt(r)

Pb(r) PbCl2(r) HCl(l) H2(k) Pt(r)

Pb(r) PbSO4(r) K2SO4(l) KNO3(l) KCl(l) PbCl2(r) Pb(r)

a) Viết phương trình phản ứng điện hóa xảy ra trong mỗi pin

b) Tính giá trị thế điện cực chuẩn của mỗi pin ở 25oC

c) Tính hằng số cân bằng của mỗi phản ứng điện hóa ở trên

d) Mô tả sự phụ thuộc của suất điện động theo nhiệt độ

e) “Hiệu suất nhiệt” là một giá trị cực đại lý thuyết được tính bằng tỉ lệ giữa biến thiên năng lượng Gibbs và biến thiên entanpi trong pin Tính giá trị hiệu suất nhiệt cho mỗi pin Từ đó rút ra kết luận

Cho các giá trị nhiệt hóa học ở 25oC như sau:

10

a) * Pin số 1:

Cực anot (bên trái): H2(k) → 2H+(l) + 2e

Cực catot (bên phải): Cl2(k) + 2e → 2Cl- (l)

Phản ứng tổng: H2 (k) + Cl2 (k) → 2HCl (l) (1)

* Pin số 2:

Cực anot (bên trái): Pb(r) + 2 Cl- (l) → PbCl2 (r) + 2e

Cực catot (bên phải): 2H+(l) + 2e → H2(k)

Phản ứng tổng: Pb (r) + 2HCl (l) → H2 (k) + PbCl2 (r) (2)

* Pin số 3:

Cực anot (bên trái): Pb(r) + SO42- (l) → PbSO4 (r) + 2e

Cực catot (bên phải): PbCl2 (r) + 2e → Pb (s) + 2Cl- (l)

2

0 PbCl (r)

2

0 PbCl (r)

= 0, 088(V)2×96500

c) Hằng số cân bằng của mỗi phản ứng điện hóa được tính theo công thức

4,0

11

sau:

0 r

Biểu thức (4) mô tả sự phụ thuộc của thế điện cực vào nhiệt độ được

quyết định bằng giá trị entropi của phản ứng

Ở pin số 1, giá trị ∆rS0 âm nên sức điện động giảm khi tăng nhiệt độ

Ở pin số 2 và 3, giá trị ∆rS0 dương nên sức điện động tăng khi tăng nhiệt

* Đối với pin 1: ηmax = 78,5 %

* Đối với pin 2: ηmax = 252 %

* Đối với pin 3: ηmax = -118 %

Ở pin số 1, phản ứng tỏa nhiệt mạnh mặc dù giá trị entropi giảm mạnh (vì

giảm số phân tử khí) Entropi giảm trong suốt quá trình phản ứng đồng nghĩa

với việc sụt giảm năng lượng và hiệu suất bé hơn 100 %

Ở hai pin còn lại entropi tăng vì phản ứng tạo pha khí hoặc số ion hòa tan tăng

lên sau phản ứng Công cực đại chính vì thế lớn hơn entanpi Giá trị khác biệt

này phải lấy từ môi trường, tức là cả hai pin này phải lấy nhiệt từ môi trường

và chuyển thành công điện

Ở pin số 3, phản ứng thu nhiệt được điều khiển bởi sự tăng entropi Năng

lượng lấy từ môi trường để vận hành pin này chiếm ưu thế so với entanpi của

phản ứng nên thông số hiệu suất trong trường hợp này là không chính xác

⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ HẾT ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

- Giám thị không giải thích gì thêm

- Đáp án đề thi chính thức có 11 trang

b) Hòa tan 5,91 gam hỗn hợp gồm NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)20,1M và AgNO3 aM, thu được m gam 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 1,1225 gam Tính m và a

NaCl + AgNO3 → AgCl  + NaNO3

KBr + AgNO3 → AgBr  + KNO3Khi cho Zn vào dung dịch B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ AgNO3 dư

Zn + 2AgNO3 ⎯⎯ → Zn(NO3)2 + 2Ag 

Zn + Cu(NO3)2 ⎯⎯ → Zn(NO3)2 + Cu  Gọi số mol NaCl: x mol, KBr: y mol Ta có:

NaNO KNO

C

03,3

4,3

04,0

Gọi x là số mol Zn phản ứng với dung dịch AgNO3

Dựa vào sự tăng giảm khối lượng ta có phương trình:

151x – 0,01 = 1,1225  x = 0,0075 mol

2,0

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC

electron cuối cùng ở phân lớp 3p

electron này là e thứ 5 của ở phân lớp 3p

Câu 2: (1,5 điểm) Cho một lượng dung dịch chứa 2,04 gam muối clorua của một kim loại

hóa trị 2 không đổi tác dụng vừa hết với một lượng dung dịch chứa 1,613 gam muối axit của axit sufuhidric thấy có 1,455 gam kết tủa tạo thành Tìm công thức các muối, viết phương trình phản ứng xảy ra và giải thích

Đặt công thức muối clorua là MCl2 và muối sunfuhidrua là R(HS)x

* Nếu phản ứng tạo kết tủa xảy ra theo dạng:

Kết quả rất phù hợp với khối lượng mol của Zn Tuy nhiên bất hợp lý ở chỗ:

- Khi thay trị số của M vào tỷ số : ( 71) 33

2,04 1,613

x M + =R+ x

tính được R = 74,53 lại không thỏa mãn muối nào

- Và nếu kết tủa ZnS tạo ra thì nó không tồn tại trong axit HCl ở cùng vế phương

trình phản ứng

* Vậy không tạo ra kết tủa MS mà tạo ra kết tủa M(OH)2 trong dung dịch nước

(sự thủy phân tương hỗ) :

Vậy NiCl2 + 2NH4HS + 2H2O → Ni(OH)2  + 2H2S  + 2NH4Cl

1,5

Câu 3: ( 2,25 điểm) A là một hợp chất của nitơ và hiđro với tổng số điện tích hạt nhân bằng

10 B là một oxit của nitơ, chứa 36,36% oxi về khối lượng

a) Xác định các chất A, B, D, E, G và hoàn thành các phương trình phản ứng sau:

(1) A + NaClO → X + NaCl + H2O

(2) A + Na ⎯⎯→1:1 G + H2

(3) X + HNO2 → D + H2O

(4) G + B → E + H2O

• Giả sử hợp chất của N và H có công thức NaHb

a×7 + b×1 = 10 nên a = 1; b = 3 Hợp chất (A) là NH 3

b) Viết các phương trình hóa học xảy ra

D hoà tan Cu theo phản ứng: Cu + 3HN3 → Cu(N3)2 + N2 + NH3

Khi trộn với HCl đặc nó tạo thành dung dịch tương tự cường thuỷ (HNO3 +

3HCl), nên có thể hoà tan được vàng (Au) theo phản ứng:

a) Tính số mol HNO3 đã dùng để phản ứng hết phần 2

b) Dung dịch Y hòa tan tối đa bao nhiêu gam Cu? (sản phẩm khử của

+5

N là

+2

N duy nhất) c) Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch NH3 Tính khối lượng kết tủa thu được sau khi kết thúc các phản ứng

4

+ Phần 1 + CO, to: khối lượng giảm chính là khối lượng oxi trong ½ X

nO (trong mỗi phần) = 3,36= 0, 21 mol)

Vậy kết tủa là Fe(OH)3 với khối lượng: 0,15×107 = 16,05 gam

Câu 5: (2,0 điểm) Ở trong động cơ xe hơi và trong hệ thống thoát khí của xe xảy ra phản

ứng pha khí sau: NO2(k) + CO(k) → NO(k) + CO2(k)  H 0

Các dữ kiện thực nghiệm của phản ứng được cho ở bảng:

Thí nghiệm Lượng [NO2] đầu, mol/L Lượng [CO] đầu, mol/L Tốc độ đầu, mol/L

5

a) Viết biểu thức định luật tốc độ phản ứng?

b) Đối với phản ứng tổng quát thì có một số cơ chế phản ứng sau được đề nghị

I) NO2 + CO → NO + CO2

II) NO2 + NO2 → NO3 + NO

NO3 + CO → NO2 + CO2III) NO2 + NO2 → N2 + 2O2

Để xác định a, b ta dựa vào các thí nghiệm:

+ Xác định a: dựa váo thí nghiệm (1) và (2) ta thấy: CCO = const, khi tăng nồng độ

NO2 lên 4 lần thì tốc độ đầu của phản ứng tăng 16 lần

Vậy phản ứng có bậc là 2 đối với NO2.+ Xác định b: dựa vào thí nghiệm (1) và (3)

Vậy phản ứng có bậc là 0 đối với CO

Vậy biểu thức định luật tốc độ của phản ứng: =   = 

b Biểu thức tốc độ phản ứng thể hiện giai đoạn chậm nhất của phản ứng tổng quát

+ Đối với cơ chế (I): phản ứng sơ cấp chỉ cần 1 bước, thì biểu thức tốc độ thu được

từ thực nghiệm không phù hợp

+ Đối với cơ chế (II) và (III): có thể cho rằng giai đoạn chậm quyết định tốc độ phản

ứng là giai đoạn đầu và cả hai cơ chế đều phù hợp nhưng cơ chế (II) phù hợp hơn, vì

phản ứng chỉ cần tiến hành trong 2 bước

Vậy cơ chế (II) là phù hợp và giai đoạn đầu quyết định tốc độ phản ứng

2,0

Câu 6: (2,75 điểm) Nhu cầu oxi hóa học (COD) thể hiện lượng chất có thể bị oxi hóa, ví dụ

như các hợp chất hữu cơ có trong một mẫu dung dịch Giá trị này được dùng để mô tả chất lượng nước biển, hồ và đầm lầy Ví dụ, COD của nước công nghiệp nhỏ hơn 1mgL-1 Giá trị COD (mgL-1) được biểu diễn bằng khối lượng O2 (mg) cần thiết để nhận một lượng electron

mà một chất oxi hóa mạnh có thể nhận khi tác dụng với 1 lít dung dịch mẫu

Quy trình phân tích được mô tả như sau: Axit hóa 1,00 L dung dịch mẫu với một lượng vừa

đủ axit sunfuric Loại bỏ ion clorua bằng cách thêm vào dung dịch bạc nitrat Thêm 1,00×10-1 L dung dịch kali pemanganat nồng độ 5,00×10-3 molL-1 vào mẫu và đun trong 30 phút Sau đó, thêm vào 1,00×10-1 L dung dịch chuẩn natri oxalat (Na2C2O4 hoặc NaOOC-

6

COONa) nồng độ 1,25×10-2 molL-1 và khuấy đều Các ion oxalat còn lại được chuẩn độ bằng dung dịch kali pemanganat 5,00×10-3 molL-1 Thể tích dung dịch kali pemangant cần dùng là 3,00×10-2 L

a) Viết phương trình phản ứng oxi hóa-khử của kali pemanganat và natri oxalat

b) Tính lượng O2 (mg) có thể oxi hóa được cùng một lượng mol chất khử giống như khi dùng 1,00 mL dung dịch kali pemanganat nồng độ 5,00×10-3 molL-1

c) Giải thích vì sao phải loại bỏ ion clorua ra khỏi dung dịch mẫu

d) Tính giá trị COD (mgL-1) của mẫu dung dịch mô tả trong thí nghiệm phân tích trên

a) Các bán phương trình khử là:

MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O

C2O42- + 2e → 2CO2

Phản ứng oxi hóa khử của pemanganat và natri oxalat có thể xảy ra là:

2KMnO4+ 5Na2C2O4 + 8H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Hoặc 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O

Hoặc 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

b) Quá trình nhận electron của kali pemanganat và oxi được biểu diễn như sau:

MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Vì vậy 1 mol KMnO4 tương đương với 1,25 mol O2 Ta có:

5×5,00× 10-3 (mol L-1) ×10-3 (L) = 4×X/32 (mol) trong đó X là khối lượng oxi (g)

2MnO4-(aq) + 10Cl-(aq) + 16H+(aq) > 2Mn2+(aq) + 5Cl2(aq) + 8H2O(l)

Như vậy, một lượng kali pemanganat sẽ bị mất đi, gây sai số trong kết quả phân tích

COD

d) Chất hữu cơ có trong nước + KMnO4 (lấy dư) + H2SO4 → CO2 + H2O +

MnSO4 + K2SO4 (1)

2KMnO4 (dư) + 5Na2C2O4 (lấy dư) + 8H2SO4 →

2MnSO4 +5Na2SO4+K2SO4+10CO2 + 8H2O (2)

5Na2C2O4 (dư) + 2KMnO4 + 8H2SO4

2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O (3)

2,75

7

+ Tổng số mol electron cho = tổng số mol electron nhận nên:

Số mol e nhận của KMnO4 ban đầu ở (1) + số mol e nhận của KMnO4 chuẩn độ (3)

= số mol e cho của Na2C2O4 + số mol e cho của chất hữu cơ (X)

Tức là: 5 ×(số mol của KMnO4 ban đầu ở (1) + số mol của KMnO4 chuẩn độ (3)) =

Câu 7: (3,0 điểm) Trong các tinh thể của các hợp chất ion, các ion dương thường được sắp

xếp tại các chỗ trống tạo ra do sự sắp xếp chặt khít các ion âm Cấu trúc của một tinh thể ion như natri chlorua sẽ được làm bền khi các ion dương tiếp xúc với các ion âm gần nó nhất a) Trong tinh thể natri clorua, cả hai loại ion Na+ và Cl- đều sắp xếp theo mạng lập phương tâm mặt Hãy xác định số lượng ion Na+, Cl- và số phối trí của mỗi ion trong một ô mạng cơ

sở của tinh thể natri chlorua

b) Bán kính ion của Na+ và Cl- trong tinh thể natri clorua lần lượt là 0,102 nm và 0,181 nm Tính tỉ khối [kgm-3] của tinh thể natri clorua

c) Trong tinh thể các hợp chất ion như natri clorua, nhiệt hình thành mạng lưới tinh thể từ các ion ở thể khí là rất cao trong khi sự biến đổi entropi là rất nhỏ Vì thế, entanpi hình thành mạng lưới có thể được tính từ các giá trị entanpi sử dụng chu trình Born-Haber

Chu trình Born-Haber của NaCl

Viết các phương trình hóa học xảy ra tại giai đoạn A và F

d) Tính entanpi hình thành mạng lưới của NaCl [kJmol-1] theo chu trình Born-Haber, sử dụng các số liệu entanpi cho trong bảng sau:

E: Clo (k) nhận electron D: Phân ly của Cl2 (k)