Cấu hình electron của ion phân tử hoặc phân tử đơn giản của các hoặc tổ hợp của các nguyên tố chu kì 2.. Từ đó suy ra một số bản chất của các chất, hoặc so sánh tính chất vật lý, hoá học
Trang 1SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
MA TRẬN CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 THPT, NĂM HỌC 2013 - 2014
MÔN THI: HOÁ HỌC THỜI GIAN LÀM BÀI: 180 phút
(không kể thời gian giao đề)
- Ma trận này có hai trang – Hình thức: Tự luận
Phần I: Cấu tạo nguyên tử (20%)
1 Xác định cấu hình electron nguyên tử hoặc ion đơn nguyên tử
2 Bài toán về hạt (proton, nơtron, electron) Mối liên hệ giữa các loại hạt (về số lượng, trường lực hạt nhân, bài tập về hằng số chắn giữa các electron)
3 Bài tập áp dụng quy tắc Hund, nguyên lý Pau – li, nguyên lý vững bền (biểu diễn ô lượng tử, bài tập về bốn số lượng tử)
4 Dựa vào cấu hình electron suy ra tính kim loại, phi kim, vị trí trong bảng tuần hoàn
5 Bài toán về phóng xạ
Phần II: Liên kết hoá học (10%)
1 Xác định các trạng thái lai hoá cơ bản (sp, sp2, sp3; sp3d; sp3d2)
2 Xét các bản chất liên kết, bản chất hoá học của liên kết (góc liên kết, loại liên kết, hình học phân tử, tính chất hoá học từ tính chất liên kết, …)
3 Cấu hình electron của ion phân tử hoặc phân tử đơn giản của các hoặc tổ hợp của các nguyên tố chu kì 2 Từ đó suy ra một số bản chất của các chất, hoặc so sánh tính chất vật lý, hoá học giữa chúng
4 Bài toán về tinh thể nguyên tử
5 Thiết lập giản đồ năng lượng
Phần III: Phản ứng oxi hoá – khử (15%)
1 Xác định chất oxi hoá, chất khử; quá trình oxi hoá, quá trình khử; phản ứng oxi hoá – khử với các loại phản ứng khác
2 Cân bằng phương trình oxi hoá – khử bằng phương pháp thăng bằng electron hoặc ion – electron
3 Giải bài toán áp dụng đến phản ứng oxi hoá – khử, phương pháp bảo toàn electron
Phần IV: Nhiệt – Động hoá học (15%)
1 Dạng bài tập áp dụng định luật Hess tính năng lượng mạng lưới, năng lượng liên kết
X – Y trong phân tử, ∆H, ∆G từ dữ kiện của một số chất hoặc một số phản ứng đơn giản
2 Nội dung Lơ satơliê, áp dụng nguyên lý dịch chuyển cân bằng Lơ satơliê
3 Tính hằng số cân bằng, mối liên hệ giữa Kp và ∆G của phản ứng
4 Các bài toán áp dụng Van’t Hoff, Arrhenius
5 Chứng minh các cơ chế hoá học
6 Bài toán về tốc độ phản ứng
Trang 22 Bài tập áp dụng công thức oxit cao nhất, công thức hiđroxit cao nhất, hợp chất với hiđro
Phần VI: Halogen (25%)
1 Bài toán áp dụng các tính chất hoá – lý của halogen, axit của halogen (axit halogenua hoặc axit có oxi), muối tương ứng
2 Giải thích về tính biến đổi về tính chất của các axit halogenua hoặc axit có oxi của halogen
3 Các phản ứng ứng với tính chất hoá học và điều chế các halogen hoặc hợp chất quan trọng của chúng
4 Dạng toán về tinh thể ngậm nước của muối halogenua
5 Dạng toán kết hợp các tính chất phản ứng của hợp chất chứa nguyên tố halogen (axit, muối) với các hợp chất tương ứng chứa nguyên tố nhóm oxi – lưu huỳnh
Phần VII: Oxi – Lưu huỳnh (10%)
1. Giải toán áp dụng tính chất của H2O2, H2S, SO2, SO3, S hoặc muối (hoặc axit) của các gốc axit S2-; SO2
3
−; SO2 4
−
2 Nhận biết các hợp chất và đơn chất các nguyên tố, hợp chất chứa nguyên tố của nhóm oxi – lưu huỳnh
Trang 3
-HẾT -SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 THPT, NĂM HỌC 2013 – 2014
MÔN THI: HOÁ HỌC THỜI GIAN LÀM BÀI: 180 phút
(không kể thời gian giao đề)
- Đề thi có hai trang –
Bài 1: 2,0 điểm
Một hợp chất (A) được cấu tạo từ cation M 2 +và anion X − Trong phân tử MX2 có tổng
số proton, nơtron, electron là 186 hạt, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54 hạt Số khối của M2+ lớn hơn số khối của X − là 21 Tổng số hạt trong cation M2+ nhiều hơn tổng số hạt trong anion X − là 27
1 Xác định số proton, nơtron và tên nguyên tố của M và X
2 Hãy viết bốn số lượng tử ứng với electron cuối cùng của M và X.
3 Xác định vị trí của M và X trong bảng tuần hoàn.
Bài 2: 2,0 điểm
1 Một mẫu đá uranynit có tỉ lệ khối lượng 206238Pb 0,0453
U = ; cho chu kì bán huỷ của 238U
là 4,55921.103 năm Hãy tính tuổi của mẫu đá đó
2 Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1 - kJ/mol) của các nguyên tố chu kỳ 2 có giá trị (không theo trật tự) 1402, 1314, 520, 899, 2081, 801, 1086, 1681 Gán các giá trị này cho các nguyên tố tương ứng Giải thích
Bài 3: 2,0 điểm
1 a Hãy cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tâm và dạng hình học của BrF5
b Theo thuyết MO hãy viết cấu hình electron của N2, suy ra từ tính của nó
2 Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ 2 tổ hợp dữ kiện sau: (vẽ rõ sơ đồ)
- Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol
- Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol
- Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol
- Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol
- Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol
- Ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol
Bài 4: 2,0 điểm
Cho phản ứng : 2SO2 (k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k) H = - 198 kJ
1 Để tăng hiệu suất quá trình tổng hợp SO3, người ta có thể sử dụng biện pháp nào liên
quan đến áp suất, nhiệt độ và chất xúc tác ? Giải thích ?
2 Cho 10,51 mol khí SO2 và 37,17 mol không khí (20% về thể tích là O2 còn lại là N2) có xúc tác là V2O5 Thực hiện phản ứng ở 427oC, 1 atm thì phản ứng đạt hiệu suất 98% Tính hằng số cân bằng KC, KP của phản ứng ở 427oC
Bài 5: 2,0 điểm.
Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau bằng phương pháp ion – electron:
1 CrO2
−
+ Br2 + OH− →CrO2
4
−
+ …
2 FexOy + H2SO4 đ → SO2 + …
Trang 4và điện cực Ag nhúng vào dung dịch AgNO3 0,1 M Biết 2
0Zn+ Zn 0,76 ;V 0Ag+ Ag 0,80V
1 Hãy thiết lập sơ đồ pin theo quy ước và viết phương trình hoá học xảy ra khi pin hoạt
động
2 Tính sức điện động của pin và nồng độ các chất khi pin hết.
Bài 7: 2,0 điểm
Hoà tan 60,9 gam hỗn hợp hai muối bari của hai halogen vào nước rồi cho tác dụng vừa đủ với dung dịch K2SO4 Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 58,25 gam kết tủa trắng và dung dịch muối Cô cạn dung dịch thu được hỗn hợp hai muối khan
1 Xác định khối lượng hai muối khan.
2 Biết rằng halogen ở hai chu kì liên tiếp Xác định hai halogen này và tính phần trăm
khối lượng muối trong hỗn hợp đầu
Bài 8: 2,0 điểm
1 Hòa tan hoàn toàn 9,06 gam một mẫu hợp kim Al-Mg (giả thiết không có tạp chất
nào khác) bằng dung dịch H2SO4 đặc, thu được 12,22 lít khí SO2 (đo ở 136,5oC; 1,1 atm) và 0,64 gam chất rắn màu vàng Xác định phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong mẫu hợp kim trên
2 Viết các phản ứng xảy ra khi điện phân dung dịch gồm NaCl 0,5 M và Cu(NO3)2 2M
Bài 9: 2,0 điểm
1 Dung dịch A chứa các ion: Na+; Cu2+; Ag+; Al3+; Mg2+- Cho dung dịch A tác dụng với HCl dư được kết tủa B và dung dịch C Cho khí H2S sục qua dung dịch C thu được kết tủa D và dung dịch E Thêm NH3 vào dung dịch E được kết tủa F và dung dịch G Thêm (NH4)2CO3 vào dung dịch G thu được kết tủa H Xác định các chất và viết phương trình ion của tất cả các phản ứng xảy ra
2 Tại sao Na2O2 được dùng làm khí trong bình dưỡng khí của thợ lặn? Viết phương trình hoá học xảy ra (nếu có)
Bài 10: 2,0 điểm
1 Muối LiCl kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm diện Ô mạng cơ sở có độ dài mỗi
cạnh là 0,514nm Giả thiết ion Li+ nhỏ đến mức có thể xảy ra sự tiếp xúc anion – anion
và ion Li+ được xếp khít vào khe giữa các ion Cl-
a Tính độ dài bán kính của mỗi ion Li+, Cl- trong mạng tinh thể
b Xác định khối lượng riêng của tinh thể LiCl Biết Li = 6.94; Cl = 35,45
2 Hoà tan 63 gam Na2SO3 khan vào nước sau đó đun sôi dung dịch khoảng 2 giờ với một lượng dư bột lưu huỳnh Lọc bỏ phần lưu huỳnh dư, từ dung dịch làm kết tinh tối đa 93 gam tinh thể Na2S2O3.5H2O
a Tính hiệu suất điều chế Na2S2O3
b Hoà tan muối kết tinh vào nước lẫn với hồ tinh bột, sục I2 vào dung dịch đó tới dư Nêu hiện tượng phản ứng có thể xảy ra và viết phương trình hoá học
3 Khi hoà tan CH3COOH tới bão hoà vào nước Viết các quá trình điện ly có thể xảy ra
-HẾT -Ghi chú: Thí sinh được sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
Trang 5SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
ĐÁP ÁN ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 THPT, NĂM HỌC 2013 – 2014
MÔN THI: HOÁ HỌC
(Đáp án này có 4 trang)
Bài 1: 2,0 điểm
Câu 1
1,0 điểm
CrO2
−
+ Br2 + OH− →CrO2
4
−
+ Br− + H2O
2 x CrO2
−
+ 4OH− → CrO2
4
−
+ 2H2O + 3e
3 x Br2 + 2e → 2Br−
2CrO2
−
+ 8OH− + 3Br2 → 2CrO2
4
−
+ 6Br− + 4H2O
0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm
Câu 2
1,0 điểm
FexOy + H2SO4 đ → SO2 + …
2 x FexOy + 2yH+ → xFe3+ + yH2O + (3x – 2y)e (3x – 2y) x SO2
4
−
+ 4H+ + 2e → SO2 + 2H2O 2FexOy + (3x – 2y)SO2
4
− + (12x – 4y)H+ → 2xFe3+ (3x – 2y)SO2 + (6x – 2y) H2O
0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm
Bài 2: 2,0 điểm
Câu 1
1,0 điểm
Đặt halogen X có X đvC và muối của nó là BaX2, số mol a
Y Y BaY2 b BaX2 + K2SO4 → 2KX + BaSO4↓
a a 2a a (mol) BaY2 + K2SO4 → 2KY + BaSO4↓
b b 2b b (mol)
0,25 điểm 0,25 điểm
Từ 2 phương trình phản ứng ta có: n 4 58, 25 0, 25
233
BaSO = + =a b = Theo định luật bảo toàn khối lượng:
(BaX2 BaY2 ) K SO2 4 BaSO4 (KX KY)
60,9 174 a b 58, 25 m KX KY
Với a + b = 0,25 ⇒m KX KY, = 46,15( )g
0,5 điểm
Câu 2
1,0 điểm
Số mol halogen tương ứng: 2a + 2b = 0,5
⇒khối lượng mol trung bình của X, Y: 26, 65 53,3( )
0,5
Với X, Y là 2 halogen thuộc hai chu kì liên tiếp nên đó là Cl và Br (thoả mãn điều kiện 35,5 < 53,3 < 80)
Thay giá trị Cl và Br vào phương trình khối lượng:
2 35,5 2 80 26,65
0,15; 0,1
0, 25
a b
+ =
137 71 0,15
60,9
0,25 điểm 0,25 điểm
0,25 điểm 0,25 điểm
Trang 6Câu 1
1,0 điểm
BrF5 có công thức VSEPR là AX5E1 ⇒ chóp vuông.
b ( )2( )* 2( )2 ( )2( )2
2s 2s x y z
⇒ N2 có tính nghịch từ.
0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm
Câu 2
1,0 điểm
Ba(r) + Cl2(k) BaCl2(tt)
Ba(k) + 2Cl (k) BaI1 (Ba) + I2(Ba) 2+ + 2Cl
-2 ACl
Uml = H - Hth (Ba) - H - I1(Ba) - I2(Ba) - 2ACl
= - 859,41 - 192,28 - 238,26 - 500,76 - 961,40 + 2 363,66
= - 2024,79 (kJ/mol)
2 , tt)
Hpl(Cl2)
o
∆
0,5 điểm
0,5 điểm
Bài 4: 2,0 điểm
Câu 1
1,0 điểm
∗ 2zM+ nM+ 4zX+ 2nX= 186 ⇔ 2zM+ 4zX+ nM + 2nX = 186 (1)
M X M X
2z 4z n 2n 54 (2)
( )
∗ zM+ nM− zX− n =21 X ⇔ zM− zX+ nM− n =21 3X
∗ 2zM+ nM− − 2 (2zX+ n +1)=27X ⇔ 2zM− 2z +nX M− n =30 (4)X
Từ (1), (2), (3), (4) ⇒ zM = 26;zX= 17 n( M = 30; nX = 18)
26 M ⇒ M là Fe; 17X ⇒ X là Cl
0,5 điểm
0,25 điểm 0,25 điểm
Câu 2
0,5 điểm
Fe(Z=26): 1s22s22p63s23p63d64s2
⇒Fe2+(Z=26): 1s22s22p63s23p63d6 Cl(Z=17): 1s22s22p63s23p5
Cl-(Z=17): 1s22s22p63s23p6
0,25 điểm 0,25 điểm Câu 3
0,5 điểm
Fe: Chu kỳ 4 nhóm VIIIB Cl: chu kỳ 3 nhón VIIA
0,25 điểm 0,25 điểm
Bài 5: 2,0 điểm
Câu 1
0,75 điểm
Câu a: phương trình: PBr3 + 3H2O → H3PO3 + 3HBr.
Câu b: Không dùng phương pháp sunfat điều chế HBr vì H2SO4
có tính oxi hoá mạnh nên có thể oxi hoá chất khử mạnh như ion
Br− (trong HBr) thành Br2: 2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O
0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm
Câu 2
1,25 điểm
Câu a: H2Ox + NaCl dpdd mn, → NaClO + H2 2H2O + CaCl2 dpdd mn, → Ca(OCl)2 + 2H2 3H2O + KCl dpdd mn, → KClO3 + 3H2 Câu b: 2CaOCl2 + H2O + CO2 → CaCO3 + CaCl2 + 2HClO.
NaClO + H2O + CO2 →NaHCO3 + HClO
0,75 điểm 0,5 điểm
Trang 7Bài 6: 2,0 điểm
Câu 1
1,0 điểm
2KMnO 4
0
t
→ K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
2KMnO 4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl 2 . 2HCl + Fe → FeCl2 + H 2 .
HCl + Na 2 SO 3 → NaCl + SO 2 + H2O (ngoài ra: H2 + Cl2 →2HCl)
0,25 x 4 = 1,0 điểm
Câu 2
1,0 điểm
Số mol 238U (phóng xạ) = số mol 206Pb = 0,0453206 (mol)
⇒ mU (ban đầu) = 1 + 0,0453
206 298 = 1,0523 (g) 0
3
.ln 4,55921.10
N k
0,25 điểm 0,25 điểm 0,5 điểm
Bài 7: 2,0 điểm
MgS + 2HCl → MgCl 2 + H 2 S (2)
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 (3)
0,25 điểm 0,25 điểm 0,8966 29 26
B
M = × = ⇒ khí B: H 2 S; H 2 : Mg có dư sau phản ứng (1)
Đặt n H S2 =x n; H2 = y , ta có
2,987
22, 4
34 2
26
x y
x y
+ =
0,1 0,1;
3
Từ (1), (2), (3) ta có: % ( )m S =50%; % m ( Mg ) =50%
0,25 điểm
0,25 điểm
2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O 2H 2 + O 2 → 2H 2 O
0,1 0,1 0,1 0,033 0,033
SO 2 + H 2 O 2 → H 2 SO 4 0,1 0,147
0,5 điểm
m(dung dịch) = 100 +(0 , 1 × 64) (+ 0 , 133 × 18)= 108 , 8 gam
C%(H 2 SO 4 ) = ×100 %=
8 , 108
98 1 , 0
9%; C%(H2 O 2 ) = 0,108047,.834=1,47%
0,25 điểm 0,25 điểm
Bài 8: 2,0 điểm
Câu 1
1,5 điểm
Gọi x, y lần lượt là số mol các kim loại Mg và Al.
2
1,1 12, 22 273
0, 4 ( )
22, 4 273 1,5
SO
× × ; Chất rắn: S, 32 0,02(mol)
64 , 0
nS= =
0 02 0 12 , 0
6 y
4 4 , 0 8 , 0 6
y
3 0 y
x
2 0
x
S e 6 S
S e 2 S e
3 Al Al
e 2 Mg Mg
→ +
→ + +
→
+
→
+
+ +
+
+
Viết các bán phản ứng:
0,25 điểm
0,5 điểm 0,25 điểm
Ta có :
= +
= +
22 , 0 y
; 13 , 0 x 92 , 0 y x
06 , 9 y 27 x 24
gam 06 , 9
mol / gam 24 mol 13 , 0 m
% Mg = × × = và % mAl = 65 , 56 %
0,25 điểm 0,25 điểm
Câu 2
0,5 điểm n = 8 8 1 2
1
= +
3
f = × πr a = 0,5 điểm
Bài 9: 2,0 điểm
Trang 8C: 2p 4 ⇒ C là O
Câu 2
1,25 điểm
Giá trị năng lượng ion hóa tương ứng với các nguyên tố:
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
2s 1 2s 2 2p 1 2p 2 2p 3 2p 4 2p 5 2p 6
I 1 (kJ/mol) 520 899 801 1086 1402 131
4
1681 2081
Nhìn chung từ trái qua phải trong một chu kỳ năng lượng ion hóa I 1 tăng dần, phù hợp với sự biến thiên nhỏ dần của bán kính nguyên tử.
Có hai biến thiên bất thường xảy ra ở đây là:
- Từ IIA qua IIIA, năng lượng I 1 giảm do có sự chuyển từ cấu hình
bền ns 2 qua cấu hình kém bền hơn ns 2 np 1(electron p chịu ảnh hưởng chắn của các electron s nên liên kết với hạt nhân kém bền chặt hơn).
- Từ VA qua VIA, năng lượng I 1 giảm do có sự chuyển từ cấu hình
bền ns 2 np 3 qua cấu hình kém bền hơn ns 2 np 4 (trong p 3 chỉ có các electron độc thân, p 4 có một cặp ghép đôi, xuất hiện lực đẩy giữa các electron).
0,25 điểm
0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm
Bài 10: 2,0 điểm
Câu 1
0,75 điểm
- Giảm nhiệt độ của hệ phản ứng (khoảng 500 o C là thích hợp: nếu giảm thấp quá thì tốc độ phản ứng chậm).
- Tăng áp suất (bằng cách thổi liên tục SO 2 và không khí được nén ở
áp suất cao vào lò phản ứng).
- Xúc tác không ảnh hưởng đến sự chuyển dời cân bằng, nhưng giúp phản ứng nhanh đạt đến trạng thái cân bằng hơn.
0,25 điểm 0,25 điểm 0,25 điểm
Câu 2
1,25 điểm
2SO 2 (k) + O 2 ⇄ 2SO 3 (k) H = - 198 kJ
C o 10,51 (mol) 7,434 (mol) 0
C 10,3 (mol) 5,15 (mol) 10,3 (mol) [C] 0,21 (mol) 2,284 (mol) 10,3 (mol) Tổng số mol hỗn hợp ở cân bằng:
0, 21 2, 284 10,3 29,736 42,53 mol + + + =
P i = x i P = x i 1 = x i ;
2 3
2 2
(Pso )
K = (Pso ) Po và và - n
C P
K =K (RT)∆
(R = 0,082, T = 427 + 273 = 700 0 K, n = -1)
4 2
2
284 , 2 ) 21 , 0 (
53 , 42 ) 3 , 10 (
×
×
=
⇒
và KC = 4 , 48 104× ( 0 , 082 × 700 )−1 = 257 104
0,5 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm 0,25 điểm