Kỳ thi chọn đội tuyển quốc gia dự olympic hóa học quốc tế năm 2004

Câu I: 1. Iot tan ít trong nước, nhưng tan nhiều trong nước có KI vì có xảy ra phản ứng: I2 + I ? I3? (1) a. Cho biết cấu trúc hình học của ion I3? và trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm. b. Trình bày (có giải thích) qui luật về sự thay đổi tính bền của d•y các hợp chất MI3 (M là kí hiệu các kim loại kiềm). 2. Phản ứng I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI (2) là một phản ứng quan trọng của I2, là cơ sở của một phương pháp phân tích định lượng. Có thể dùng phản ứng này để xác định hàm lượng Sn2+ và Fe3+ trong dung dịch nước hay không? Nếu được, h•y trình bày tóm tắt cách thực hiện (có thể dùng thêm các hoá chất cần thiết). EO = 0,534 V , EO = 0,771 V , EO = 0,14 V. A B Người ta làm lại thí nghiệm trên ở 273 K và nhận thấy: dung dịch trong A bị mất màu sau khi thêm vào đó 82 mL dung dịch X, còn dung dịch trong B bị mất màu sau khi thêm 3,08 mL dung dịch X. a. Giải thích vì sao có sự chuyển I2 từ A sang B và khi cân bằng được thiết lập thì nồng độ I2 trong hai ống A và B phải bằng nhau. b. Tính hằng số cân bằng Kc của (1) ở 273 K và 298 K. c. Phản ứng (1) phát nhiệt hay thu nhiệt? Tính hiệu ứng nhiệt ?HO của phản ứng. Biết rằng: ?HO của phản ứng được coi như không phụ thuộc vào nhiệt độ (T). Đối với dung dịch nước lo•ng: = . R = 8,314 J.K?1.mol?1

bộ giáo dục và đào tạo kì thi chọn đội tuyển quốc gia dự thi olympic hoá học Quốc tế năm 2004

Thời gian : 240 phút ( không kể thời gian giao đề )

Ngày thi : 14 / 5 / 2004

Câu I:

1 Iot tan ít trong nớc, nhng tan nhiều trong nớc có KI vì có xảy ra phản ứng:

I2 + I  I3 (1)

a Cho biết cấu trúc hình học của ion I3  và trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm

b Trình bày (có giải thích) qui luật về sự thay đổi tính bền của dãy các hợp chất MI3

(M là kí hiệu các kim loại kiềm)

2 Phản ứng I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI (2)

là một phản ứng quan trọng của I2, là cơ sở của một phơng pháp phân tích định lợng

Có thể dùng phản ứng này để xác định hàm lợng Sn2+ và Fe3+ trong dung dịch nớc hay không? Nếu đợc, hãy trình bày tóm tắt cách thực hiện (có thể dùng thêm các hoá chất cần thiết)

EO = 0,534 V , EO = 0,771 V , EO = 0,14 V

A B

Ngời ta làm lại thí nghiệm trên ở 273 K và nhận thấy: dung dịch trong A bị mất màu sau khi thêm vào đó 82 mL dung dịch X, còn dung dịch trong B bị mất màu sau khi thêm 3,08 mL dung dịch X

a Giải thích vì sao có sự chuyển I2 từ A sang B và khi cân bằng đợc thiết lập thì nồng

độ I2 trong hai ống A và B phải bằng nhau

b Tính hằng số cân bằng Kc của (1) ở 273 K và 298 K

c Phản ứng (1) phát nhiệt hay thu nhiệt? Tính hiệu ứng nhiệt HO của phản ứng Biết rằng: HO của phản ứng đợc coi nh không phụ thuộc vào nhiệt độ (T)

Đối với dung dịch nớc loãng: =

R = 8,314 J.K1.mol1

Câu II:

1 Phản ứng phân huỷ đinitơ pentaoxit trong brom lỏng ở nhiệt độ T diễn ra theo ph

-ơng trình:

Nồng độ của đinitơ pentaoxit biến đổi theo thời gian nh sau:

Thời gian, s 0 200 400 600 1000

N2O5, mol/L0,110 0,073 0,048 0,032 0,014

a Phản ứng (1) có thể là phản ứng bậc 1 đợc không?

b Tính hằng số tốc độ của phản ứng

2 Phản ứng phân huỷ đinitơ pentaoxit ở pha khí là phản ứng bậc 1 Hằng số tốc độ

phản ứng bằng 4,8.10 4s1

Ngời ta thực hiện phản ứng trong một bình kín ở thời điểm t = 0 trong bình chỉ

có đinitơ pentaoxit, PO = 66,75 kPa Tính áp suất trong bình ở thời điểm t = 10 phút

3 ở 298 K, hằng số tốc độ của phản ứng phân huỷ đinitơ pentaoxit ở pha khí bằng

3,38.105s1, còn hằng số tốc độ của phản ứng phân huỷ đinitơ pentaoxit ở pha lỏng

3 Để xác định hằng số cân bằng của (1) ngời ta cho: 100 mL dung

dịch I2 trong nớc chứa 3,32 gam KI trong 1 lít (ở đó (1) đã đạt tới

cân bằng) vào một ống thuỷ tinh A, 100 mL dung dịch cha bão hoà

iot trong nớc nguyên chất vào trong một ống B tơng tự A Hai ống

đợc nối với nhau bằng một ống dẫn, qua đó I2 có thể chuyển từ ống

này sang ống kia (xem hình vẽ) Sự vận chuyển nớc đợc bỏ qua

ở 298 K, khi cân bằng trong hệ đợc thiết lập (tức là lúc nồng

độ I2 ở ống A và ống B bằng nhau), để làm mất màu dung dịch

trong A cần 117 mL dung dịch chứa 1 gam Na2S2O3 5 H2O trong 1

lít (dung dịch X), còn để làm mất màu dung dịch trong B chỉ cần

8,65 mL dung dịch X

d ln K

c

dT

HO

RT2

2 N2O5 4 NO2 + O2 (1)

Câu III:

1 Titan (II) oxit TiO có cấu trúc tinh thể kiểu NaCl

a Vẽ một ô mạng đơn vị (tế bào cơ sở).

b Biết cạnh của ô mạng đơn vị a = 0,420 nm Tính khối lợng riêng của TiO.

2 Tính năng lợng mạng tinh thể của TiO từ các số liệu sau:

Năng lợng thăng hoa của Ti 425 kJ.mol1

Năng lợng nguyên tử hoá của O2 494 kJ.mol1

Năng lợng ion hoá thứ nhất của Ti 658 kJ.mol1

Năng lợng ion hoá thứ hai của Ti 1310 kJ.mol1

ái lực electron của O 141,5 kJ.mol1

ái lực electron của O 797,5 kJ.mol1

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của TiO 416 kJ.mol1

Câu IV:

Đơn chất A là một khí không màu, rất khó tham gia phản ứng 250 cm3 khí này ở điều kiện 105 Pa, 298 K nặng 1,32 gam

0,651 gam A tác dụng vừa đủ với 0,380 gam flo ở 400OC tạo thành một sản phẩm duy nhất ở dạng bột màu trắng B

1,035 gam B tác dụng hết với đioxi điflorua ở 78OC tạo thành 124 cm3 oxi ở điều kiện 105 Pa, 298 K và 1,23 gam chất rắn C màu trắng

Khi chiếu xạ hỗn hợp gồm A và flo ở 25 OC tạo thành chất D Lấy 1,00 mol D cho tác dụng với hiđro (d) ở 400 OC rồi hoà tan sản phẩm trong H2O (d) Để trung hoà dung dịch thu đợc cần 250 mL dung dịch NaOH 8 M

1 Xác định các chất: A, B, C, D Viết các phơng trình phản ứng (nếu có).

2 Cho biết cấu trúc hình học của B và trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm

R = 8,314 J.K1.mol1

Câu V:

1 Cho các cân bằng:

AgSCN  + IO3 AgIO3  + SCN ; KI = 104,49

Ag2CrO4  + 2 IO3 2 AgIO3  + CrO42 ; KII = 103,04 (mol/L)

2 AgCl  + CrO42 Ag2CrO4  + 2 Cl

; KIII = 1,0.108(mol/L) 1

Hãy tính hằng số cân bằng của phản ứng:

AgSCN  + Cl AgCl + SCN

Biết rằng độ tan của AgIO3 trong nớc bằng 1,74 104M

2 Dung dịch A thu đợc khi trộn 10,00 mL NH3 0,200 M với 10,00 mL hỗn hợp AgNO3 0,010 M và HNO3 0,200 M

Dung dịch B thu đợc khi trộn 10,00 mL AgNO3 0,010 M, 10,00 mL HNO3 0,200 M với 20,00 mL NH3 pH của dung dịch B bằng 9,00

a Tính pH của dung dịch A.

b Nhúng điện cực Ag vào dung dịch A và dung dịch B rồi ghép thành pin (có cầu

muối tiếp xúc giữa hai dung dịch)

Biểu diễn sơ đồ pin Viết phơng trình phản ứng điện hoá xảy ra tại mỗi điện cực và phản ứng tổng quát khi pin hoạt động

3 Biết Epin = 0,262 V Tính hằng số cân bằng tạo phức K

Ag+ + 2 NH3 Ag(NH3)2 ; K

nếu coi trong dung dịch B chỉ có một phức chất duy nhất Ag(NH3)2 đợc tạo thành

4 Hãy chứng tỏ rằng trong dung dịch B sự tạo thành ion phức AgNH3 không đáng kể

so với ion phức Ag(NH3)2

EO = 0,80 V ; pKa (NH 4 ) = 9,24 ; ln = 0,0592 lg

Ag+ + NH3 AgNH3 ; K = 103,4

Câu VI:

Độ tan của các muối ít tan bị ảnh hởng bởi hai yếu tố quan trọng là pH và sự tạo phức

f 2

F

f 1

f 2

1 Giải thích tại sao pH ảnh hởng đến độ tan của bạc oxalat Tính độ tan của bạc

oxalat (theo mol.L1) trong dung dịch có pH = 5

Tại 25OC, K (H 2 C 2 O 4 ) = 5,9.102 mol.L1 ; K (H 2 C 2 O 4 ) = 6,4.105 mol.L1

Tích số tan của bạc oxalat bằng 3,5.1011

2 Giải thích tại sao bạc oxalat tan nhiều trong dung dịch amoniac Tính độ tan của

bạc oxalat (theo mol.L1) trong một dung dịch amoniac, biết rằng khi sự hoà tan ngừng lại (cân bằng hoà tan đã đợc thiết lập), NH3 = 0,02 mol.L1

Cho: Ag+ + NH3 AgNH3 ; K = 2,51 103 mol.L1

AgNH3 + NH3 Ag(NH3)2 ; K = 8,32 103 mol.L1

3 So sánh độ tan của bạc oxalat trong hai trờng hợp trên với độ tan của bạc oxalat

trong nớc nguyên chất

f 1

f 2