Đề thi olympic hóa 2010 bảng C và đáp án

b Hãy cho biết sự chuyển dịch cân bằng hóa học của phản ứng 2 nếu giảm thể tich bình phản ứng ở hai trường hợp: * Trong bình không có Br2 lỏng ; ** Trong bình có Br2 lỏng... 1017 b Khi g

Bảng C:

Bài 1 (Cấu tạo chất)

1) Có các phân tử XH3:

a) Hãy cho biết cấu hình hình học của các phân tử PH3 và AsH3

b) So sánh góc liên kết HXH giữa hai phân tử trên và giải thích

2) Xét các phân tử POX3

a) Các phân tử POF3 và POCl3 có cấu hình hình học như thế nào?

b) Góc liên kết XPX trong phân tử nào lớn hơn?

3) Những phân tử nào sau đây có momen lưỡng cực lớn hơn 0?

BF3; NH3; SiF4; SiHCl3; SF2; O3

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

Bài giải:

1) Để giải thích câu này ta có thể dùng thuyết VSEPR hoặc thuyết lai hóa (hoặc kết hợp cả hai)

1) P: 1s22s22p63s23p3; As: 1s22s22p63s23p63d104s24p3

P và As đều có 5e hóa trị và đã tham gia liên kết 3e trong XH3

Hình tháp tam giác Góc HPH > HasH vì độ âm điện của nguyên tử trung tâm P lớn hơn so với của As nên lực đẩy mạnh hơn

Bài 2 ( Cân bằng hóa học):

1 Người ta nung nóng đến 8000oC một bình chân không thể tích 1 lit chứa 10.0 gam CaCO3 và 5.6 gam CaO Hãy tính số mol khí CO2 có trong bình Muốn cho lượng CaCO3 ban đầu phân hủy hết thì thể tich tối thiểu của bình phải bằng bao nhiêu? Biết tại nhiệt độ đó khí CO2 trong bình có áp suất là 0.903 atm

2 Tại 200C, phản ứng: H2 (k) + Br2 (lỏng) ⇌ 2 HBr (k) (1)

có hằng số cân bằng Kp = 9.0 1016 kí hiệu (k) chỉ trạng thái khí

a) Hãy tính Kp của phản ứng: H2 (k) + Br2 (k) ⇌2 HBr (k) (2)

tại 20oC và áp suất pBr2 = 0.25 atm

b) Hãy cho biết sự chuyển dịch cân bằng hóa học của phản ứng (2) nếu giảm thể tich bình phản ứng ở hai trường hợp:

*) Trong bình không có Br2 (lỏng) ; **) Trong bình có Br2 (lỏng)

Bài giải:

1 Với điều kiện đã cho trong bình có phản ứng:

CaCO3⇌ CaO + CO2 (k) (*)

Trong bình chỉ có khí CO2 Giả thiết đó là khí lý tưởng, ta có:

n = PV/RT = 0.903 × 1.0/ (0.082054 ×1073.15) = 0,01 (mol) Vậy nCO2 = 0,01 mol Nhận xét:

Theo đề bài, lượng CaCO3 cho vào bình chân không là: 10 g

nCaCO3 =100 = 0.1 mol

Lượng CaCO3 đã bị phân hủy chỉ là 0.01 mol

Sự có mặt của 5.6 gam CaO và lượng CaCO3 còn lại không ảnh hưởng tới kết quả tính vì các chất này ở trạng thái rắn chiếm thể tich không đáng kể

b) Giả thiết lượng CaCO3 cho vào bình chân không bị phân hủy hết, áp suất khí CO2

vẫn là: 0.903 atm (vì phản ứng (*) đạt tới cân bằng hoá học )

Do đó:

Vmin = nRT / P = 0.1 × 0.082054 × 1073.15 / 0.903 = 9.75 (lit)

2) a) Phản ứng H2 (k) + Br2 (lỏng) ⇌ 2 HBr (k) (1)

có (Kp)1 = p2

HBr / pH2 (a) còn phản ứng: H2 (k) + Br2 (k) ⇌ 2 HBr (k) (2)

co (Kp)2 = p2

HBr / (pH2 × pBr2) (b) Xét cân bằng Br2 (lỏng) ⇌ Br2 (k) (3)

co (Kp)3 = pBr2 (k) (c)

Khi tổ hợp (1) với (3) ta có cân bằng (2):

H2 (k) + Br2 (l) ⇌ 2 HBr (k) (1)

Br2 (l) ⇌ Br2 (k) (3)

(1) – (3): H2 (k) + Br2 (k)⇌ 2 HBr (k) (2)

(Kp)2 = (KP)1/(Kp)3 = 9.0 × 1016 / 0.25 (atm) = 3.6 1017

b) Khi giảm thể tích bình phản ứng nghĩa là tăng áp suất riêng phần của khí trong hệ Xét:

Q = p2

HBr / (pH2 × pBr2) (d)

Trườ ng hợp 1: Không có brom lỏng trong bình: Phản ứng (2) có tăng số mol khí trước và sau phản ứng bằng nhau ( n = 0) nên sự thay đổi áp suất đo không dẫn tới chuyển dịch cân bằng

Trường hợp 2: Có brom lỏng trong bình: áp suất riêng phần của các khí H2 , HBr tăng; trong lúc đó áp suất riêng phần của Br2 khí lại không đổi do còn Br2 lỏng

Theo (d), vì số mũ của pHBr lớn hơn số mũ của pH2 nên sự tăng áp suất nói trên dẫn đến

sự tăng Q và cân bằng (2) chuyển dịch theo chiều nghịch

Bài 3 (Điện hóa học):

Cho biết:

Eo

Ag+/Ag = 0.80V;Eo

AgI/AgI- = -0.15V; Eo

Au3+/Au =1.26V;Eo

Fe3+/Fe = -0,037V; EFe2+/Fe =

-0,440V Hãy:

1 a Thiết lập một sơ đồ pin để xấc định tích số tan của AgI Viết các phưng trình phản ứng xảy ra trong mỗi điện cực và trong pin

b Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước

2.a Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị khử thành ion Au+ Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin

b Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin này

Bài 4: Nhiệt động học

Tính nhiệt thoát ra khi tổng hợp 9.9 kg As2O3 ở 1000K Cho biết nhiệt tiêu chuẩn của các phản ứng sau:

a) As2O3(r) + 3H2O (l) → 2H3AsO3 (dd) ΔH1 = 31.59 kJ/mol

b) AsCl3(r) + 3H2O (l) → 2H2AsO3 (dd) + 3HCl (dd) ΔH2 = 73.55 kJ/mol

c) As (r) + 3/2 Cl2 (l) → AsCl3 (r) ΔH3 = -298.70 kJ/mol

d) HCl (k) + aq → HCl (dd) ΔH4 = -72.43 kJ/mol

e) ½ H2 (k) + 1/2 Cl2 (l) → HCl (k) ΔH5 = -93.05 kJ/mol f) H2 (k) + 1/2 O2 (k) → H2O (l) ΔH6 = -285.77 kJ/mol

và ΔP(As2O3,r) = 135 + 1.17 × 10-3 T J/mol.K

Bài 5: Động hóa học

Cho phản ứng của KI với ion pesunfat (S2O82-) tạo thành I2 và ion sunfat Khảo sát động học phản ứng này ở 25 oC thì nhận được kết quả sự phụ thuộc giữa tốc độ đầu v0 vào nồng độ đầu chất phản ứng C0 Kết quả được trình bày ở bảng dưới:

Co (I-), mmol/L Co (S2O82-), mmol/L Vo mol/(L.S)

1 Viết phương trình phản ứng xảy ra khi cho ion pesunfat phản ứng với KI (chấp nhận phương trình ion thu gọn)

2 Xác định bậc riêng phần của mỗi chất, viết biểu thức động học và tính hằng số tốc độ phản ứng ở 25oC

3 Theo các kết quả tra cứu thì năng lượng hoạt hóa của phản ứng vào khoảng 55 kJ/mol Tính nhiệt độ (oC) cần thiết để tăng vận tốc phản ứng lên 10 lần nếu cho rằng nồng độ các chất được giữ không đổi

4 Tính thời gian cần thiết để giảm nồng độ chất phản ứng đi 20 lần nếu nồng độ ban đầu của mỗi chất đều là 1.0 mmol/L ở 25oC

Bài 6: (acid-basơ)

1 Tính pH trong dung dịch chứa hỗn hợp HCOOH và HNO2 cùng nồng độ 0.1M Biết HCOOH và HNO2 có hằng số acid lần lượt là 10-3.29 và 10-3.95

2 Tính pH của dung dịch NaHS 10-2M, biết H2S có K1 = 10-7 và K2 = 10-12.02

3 Người ta cho thêm H2SO4 vào dung dịch hỗn hợp gồm Pb(NO3)2 0.01M và Ba(NO3)2 0,02M cho đến nồng độ H2SO4 bằng 0.13M tính pH và nồng độ các ion kim loại

Cho biết Ks (BaSO4) = 10-10; KS (PbSO4) = 10-7.8 và pKHSO4- = 2

4 Tính độ tan của CaC2O4 trong dung dịch có pH = 4 không đổi

Cho biết H2C2O4 có K1 = 5.6×10-2 và K2 = 5.6×10-5, Ks (CaC2O4) = 1.7 ×10-9

Bài 7 : (Hóa học xanh)

Metyl metacrylat là một monome quan trọng để điều chế các vật liệu quang học (thủy tinh khó vỡ) Có hai cách để sản xuất monome này (sơ đồ 1):

Sơ đồ 1: tổng hợp metyl metacrylat

a) tính mức độ có ích của nguyên tử và nhân tố năng lượng của mỗi phản ứng đã được chỉ ra ở sơ đồ 1

Một ví dụ khác là sự sản xuất etylenoxit (sơ đồ 2) Con đường cơ bản là sản xuất canxi clorua Và xa hơn thế thì 10% lượng etylen chuyển thành ,2-etandiol bằng cách thủy phân Ở con đường hiện đại thì người ta dùng xúc tác bạc Ở đây thì 15

% lượng etylen bị oxy hóa thành cacbon dioxit và nước

Sơ đồ 2: tổng hợp etylenoxide

b) Tính mức độ có ích của nguyên tử và nhân tố năng lượng của hai quá trình trên

Bài giải:

a) Khối lượng phân tử của methyl

methacrylate = 100

Khối lượng phân tử của NH4HSO4 = 115

Con đường cơ bản: Mức độ có ích của nguyên tử = 100/(100+115) =0.47 hay47%

Nhân tố năng lượng =115/100 = 1.15

Con đường hiện đại: Mức độ có ích của nguyên tử = 115/115 = 1 hay 100%

Nhân tố năng luợng = 0/100 = 0

b) Con đường chlorohydrin: Mức độ có ích của nguyên tử = 44/173 = 0.25 hay 25%

Con đường hóa dầu: Mức độ có ích của nguyên tử = 44/44 = 1 hay 100%

Con đường cơ bản: Nhân tố năng lượng = 133.4/39.6 = 3.37

sản phẩm : 44 -10 % = 39.6

sản phẩm phụ: 111+ (10% of 62) + (18 - 10%) = 111 + 6.2 + 16.2 = 133.4 Con đường hiện đại: Nhân tố năng lượng = 18.6/37.4 = 0.49

sản phẩm : 44 -15% = 37.4

sản phẩm phụ : 2 CO2 + 2 H2O / mol C2H4 (15%)  2 x 15% của 44 + 2 x 15% của 18 =18.6