Tính lượng kết tủa thu được, biết rằng chỉ có 50% muối của kim loại Y kết tủa với dung dịch NaOH. 2.Từ các nguyên tố Na, O, S tạo ra được các muối A,B đều có 2 nguyên tử Na trong phân t[r]
Trang 1SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
LÊ KHIẾT Ngày thi : 05/02/2012
Môn :Hoá học 10 Thời gian làm bài : 180 phút
Câu 1(4 điểm )
1 Cho 3 nguyên tố X,Y,Z (ZX< ZY < ZZ) X,Y cùng thuộc 1 nhóm A ở 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn ; Y,Z là 2 nguyên tố kề cận nhau trong 1 chu kì Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử X,Y là 24 Xác định bộ 4 số lượng tử của elêctron sau cùng
trong nguyên tử các nguyên tố X,Y,Z (Quy ước số lượng tử từ ml viết theo thứ tự tăng dần )
2 Natri kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm khối Tính khối lượng riêng của natri theo g/cm3 biết bán kính hiệu dụng của nguyên tử natri bằng 0,189nm
3 Giải thích tại sao ion CO32- không thể nhận thêm 1 nguyên tử oxi để tao ion CO4
2-trong khi đó ion SO32- có thể nhận thêm 1 nguyên tử oxi để tạo thành ion SO42-? Giải thích tại sao hai phân tử NO2 có thể kết hợp với nhau tạo ra phân tử N2O4, trong khi đó hai phân tử CO2 không thể kết hợp với nhau để tạo ra phân tử C2O4?
Câu 2 (4 điểm )
1.Hoàn thành (nếu chưa đầy đủ) và cân bằng phương trình của các phản ứng oxi hoá -khử
sau bằng phương pháp thăng bằng ion- electron:
(1)PbO2 + Mn2+ + H+ MnO4- + …
(2) Al + NO3- + OH- AlO2- + NH3 + …
(3) Zn[Hg(SCN)4] + IO3- + Cl- ICl + SO42- + HCN + Zn2+ + Hg2+
(4) I2 + Cr2O72- + H+ IO3- + Cr3+ +…
2 Cho hằng số cân bằng của phản ứng
3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH- ở 250C là K = 101,508
Hãy tính : E0( MnO4-/MnO42-) biết E0(MnO4- , H+/ MnO2) = 1,695V và Kw = 10-14
Câu 3: (4 điểm )
1 Khói mù quang hoá được tạo thành qua một chuỗi các phản ứng , ba phản ứng đầu tiên của chuỗi này được cho dưới đây Khói mù được tạo thành khi O(k) được tạo thành ở phản ứng (3) phản ứng với các hợp chất hữu cơ
N2(k) + O2(k) 2NO(k) (1)
2NO(k) + O2(k) 2NO2(k) (2) NO2(k) + hv NO(k) + O(k) (3) a) Đối với phản ứng (1),cóH0 = +180,6 kJ/mol Tính năng lưọng phân li liên kết NO(k)
b) Tính biến thiên entropy của phản ứng (1)
c) Các định nhiệt độ cực tiểu mà tại đó phản ứng (1) là tự xảy ra
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2Cho biết :
Năng lượng liên kết ,kJ/mol 193 418 941 142 498
N2(k) O2(k) NO(k) NO2(k) O(k)
S0, J/mol.K 191,5 205,0 210,6 240,5 161,0
2 Khí N2O5 khi phân huỷ tạo thành nitơ đioxit và khí oxi với tốc độ đầu ở 250C được cho trong bảng sau:
Tốc độ phân huỷ (mol.l-1.phút-1) 3,42.10-4 7,98 10-4 1,48 10-3
a)Viết biểu thức tính tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ k cho phản ứng này
b)Tính thời gian cần thiết để nồng độ của N2O5 giảm từ 0,15M đến 0,050M
c) Ở 400C, tốc độ đầu của phản ứng với nồng độ 0,150M là 2,37 10-3 mol.l-1.phút-1 Xác định năng lưọng hoạt hoá cho phản ứng này
Câu 4 : (4 điểm)
Có dung dịch CH3COOH ; Ka = 10-4,76.Hỏi :
1.Nếu thêm vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M một lượng HCl là 0,05 mol( thể tích dung dịch không biến đổi) thì pH của dung dịch là bao nhiêu? Nếu chỉ thêm 10-3 mol HCl thì pH bằng mấy ?
2.Cần phải thêm bao nhiêu mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch đó để của axit giảm đi một nửa(coi thể tích không biến đổi khi thêm CH3COOH) Tính pH của dung dịch mới
này (Chấp nhận <<1 1- 1)
Câu 5 : (4 điểm )
Hỗn hợp 3 kim loại X,Y,Z có tỉ lệ số mol tương ứng là 4 : 3: 2 và có tỉ lệ khối lượng nguyên tử tương ứng là 3 : 5 : 7 Hoà tan hết 3,28gam hỗn hợp 3 kim loại trên trong dung dịch HCl dư thì thu được 2,016 lít khí (ở đktc) và dung dịch A
Xác định 3 kim loại X, Y,Z biết rằng khi chúng tác dụng với axit đều tạo muối và kim loại đều có hoá trị II
b) Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, đun nóng trong không khí cho phản ứng xảy ra hoàn toàn Tính lượng kết tủa thu được, biết rằng chỉ có 50% muối của kim loại Y kết tủa với dung dịch NaOH
2.Từ các nguyên tố Na, O, S tạo ra được các muối A,B đều có 2 nguyên tử Na trong phân
tử Trong một thí nghiệm hoá học người ta cho m1 gam muối A biến đổi thành m2 gam muối B và 6,16 lít khí Z tại 27,30C ; 1 atm.Biết rằng hai khối lượng đó khác nhau 16,0 gam
a) Hãy viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra với công thức cụ thể của A,B b) Tính m1,m2
HẾT
Học sinh được sử dụng bảng tuần hoàn
Trang 3Đáp án chi tiết
ĐIỂM
1 Ta có :
ZX +ZY = 24 (1)
Z = 24
2 =12 ⇒ ZX < Z < ZY X,Y thuộc cùng1 nhóm A ở 2 chu kì
liên tiếp trong bảng tuần hoàn ⇒ X ,Y thuộc chu kì 2,3.Do đó ZY – ZX
= 8(2)
Từ (1) và (2) suy ra : ZX = 8 ,ZY = 16 ⇒ X :O , Y: S
Y, Z là 2 nguyên tố kề cận nhau trong 1 chu kì ZZ = 17 ⇒ Z là Cl
Cấu hình electron nguyên tử :
O : 1s22s22p4
S : 1s22s22p63s23p4
Cl: 1s22s22p63s23p5
Bộ 4 số lượng tử của electron sau cùng :
O: n = 2 ; l = 1: ml = -1 ; ms = - 1
2
S : n = 3 ; l = 1 ; ml = -1 ; ms = - 12
Cl : n = 3 ; l = 1 ; ml = 0 ; ms = - 1
2
2
2 Số nguyên tử natri trong 1 ô mạng cơ sở :
8 x 18 + 1 = 2
Mặt khác ta có :
a √3 = 4r ⇒ a = 4 r
√3 Khối lượng riêng của natri:
D = m
V =
2 mNa
a3 = ( 2 x
23
6 ,02 1023 ) : (4 x 0 ,189 10√3 −7)3 = 0,92 g/cm3
0,5
3 Trên nguyên tử cacbon trong CO32- không còn electron tự do nên không
có khả năng kết hợp thêm với 1 nguyên tử oxi để tạo ra CO4
2-Trên nguyên tử lưu huỳnh còn 1 cặp electron tự do chưa liên kết , do đo
nguyên tử lưu huỳnh có thể tạo liên kết với 1 nguyên tử oxi thứ tư để tạo
ra SO4
2-Cấu tạo của CO2: O = C = O
Trên nguyên tử cacbon không còn electron tự do nên hai phân tử CO2
không thể liên kết với nhau để tạo ra C2O4
Cấu tạo của NO2 :
1
Trang 4N•
O O Trên nguyên tử nitơ còn một electron độc thân tự do ,nên nguyên tử nitơ
này có khả năng tạo ra liên kết cộng hóa trị với nguyên tử nitơ trong phân
tử thứ hai để tạo N2O4
Công thức cấu tạo của N2O4 :
4
5 x PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O
2 x Mn2+ + 4H2O → MnO4- + 8H+ + 5e
5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+ → 5Pb2+ + 2MnO4- + 2H2O
8 x Al + 4OH- → AlO2- + 2H2O + 3e
3 x NO3- + 6H2O + 8e → NH3 + 9 OH
8Al + 3NO3- + 5 OH- + 2H2O → 8 AlO2- + 3NH3
1 x Zn[Hg(SCN)4] +16H2O → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +28H+ + 24e
6 x IO3- + Cl- + 6H+ + 4e → ICl + 3H2O
Zn[Hg(SCN)4]+6 IO3- +6Cl- +8H+ → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +6ICl +
2H2O
3 x I2 + 6H2O → 2IO3- + 12H+ + 10e
5 x Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
3I2 + 5Cr2O72- + 34H+ → 6IO3- + 10 Cr3+ + 17H2O
2
5 Ta xét các cân bằng sau:
MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 2 H2O (1)K1 = 103 1 ,695 0 , 0592
H2O → H+ + OH- (2)K2 = 10-14
MnO42- → MnO4- + 1e (3) K3 = 10− 1 E
0
0 ,0592
3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH- (4) K = 101,508
Ta thấy cân bằng (4) = (1) +4x(2) + 3x(3)
Do đó : K = K1 K4 K3
Từ đó suy ra : 3 1 ,695 0 , 0592 - 4.14 - 3 E
0
0 ,0592 = 1,508
Từ đây ta tính được : Eo(MnO4-/MnO42-) = 0,56 V
2
O O
N = N
O O
Trang 5Vậy :ENO = (941+498- 180,6 ) : 2 = 629 kJ/mol
b) ∆SO = 2SNO – SN2 – SO2 = 2.210,6 -191,5 – 205,0 = 24,7 J/mol
c) ∆GO = ∆H0 – T ∆SO =180,6 – T 0,0247
Nhiệt độ cực tiểu mà tại đó phản ứng (1) tự xảy ra khi
∆GO = ∆H0 – T ∆SO =180,6 – T 0,0247 = 0
Tính được T= 7311,7K hay T = 7037,70C
0,5 1
7 a)* biểu thức tính tốc độ phản ứng :
Ta có tốc độ phân hủy : v = [N2O5]x ,ở nhiệt độ không đổi k là hằng số
Do đó : v1
v2
=
N2O5¿1x
¿
N2O5¿2x
¿
¿
¿
Từ bảng số liệu ta có :
-Cặp số liệu thứ nhất : 7 ,98 10
− 4
3 , 42 10 − 4 =
0 , 35¿x
¿
0 , 15¿x
¿
¿
¿
⇔ 2,33x = 2,33 Suy
ra x = 1
Hoặc :
-Cặp số liệu thứ nhất : 1, 48 10
−3
3 , 42 10 − 4 =
0 , 65¿x
¿
0 , 150¿x
¿
¿
¿
⇔ 4,33x = 4,33.Suy
ra x = 1
Vậy phản ứng là bậc 1 , hay : v = k [ N2O5]
*Tính hằng số tốc độ:
v = 1,48.10-3 = k 0,650 suy ra k = 2,28 10-3phút-1
b) phương trình động học dạng tích phân của phản ứng một chiều, bậc 1 :
kt = ln C0
C t , Ct là nồng độ tại thời điểm t , từ đó ta được :
2,28 10-3t = ln 0 ,150 0 ,050 =ln 3 suy ra : t = 481 phút
c)Phương trình Arrhenius : ln k T2
k T1 =
E a
R (T11−
1
T2) Theo đề ta có : -Ở 250C: kT1 = k298 = 2,2,8.10-3 phút -1
-Ở 400C: kT2 = k313
v
C0 = 2 , 37 10
−3
0 , 150 =1,58 10-2 phút -1
Thay vào phương trình Arrhenius ta được :
ln 1 , 58 10
− 2
2 , 28 10 − 3 =
E a
8 ,314 (2981 −
1
313)
Suy ra : Ea = 1,00.105J/mol= 100kJ/mol
0,5
0,5
0,5
0,5
Trang 68 Các quá trình xảy ra trong dung dịch :
HCl → H+ + Cl-
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka
H2O ⇔ OH- + H+
Vì CHCl >> 10-7 ( hoặc Ka.C >> Kw ) nên bỏ qua sự điện li của nước
Khi thêm 0,05mol HCl :
0,5
0,5
HCl → H+ + Cl
0,05 0,05
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 0,05
[ ] 0,1 – x x 0,05 + x
Ta có : Ka = x ( 0 ,05+x )
0,1 − x = 10-4,76 ⇒ x = 3,5.10-5
[H+] = 0,05 + 3,5.10-5 0,05M ⇒ pH = 1,3
Khi thêm 10-3 mol HCl
HCl → H+ + Cl
-10-3 10-3
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 10-3
[ ] 0,1 – x x 10-3 + x
Ta có : Ka = x(10−3+x)
0,1− x = 10
-4,76 ⇒ x = 9.10-4
[H+] = 10-3 + 9.10-4 = 1,93.10-3M ⇒ pH 2,7
1
9 Các quá trình xảy ra trong dung dịch :
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka
H2O ⇔ OH- + H+ Kw
Vì Ka.C >> Kw nên bỏ qua sự điện li của nước
CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+
C 0,1 10-3
[ ] (1- α)C αC αC
Ta có : Ka = α
2C2 (1 − α) C =
α2C
1 − α
Vì 1- α 1 ⇒ α = √K a
C = √10−4 ,76
0,1 = 1,3.10
-2 = 1,3%
Để α giảm đi một nửa nghĩa là α ' = α
2
Ta có : Ka = α2
C =
α2
α '2 =
α2
(α2)2 = 4
⇒ C’ =4C = 0,4M
Vậy cần phải thêm 0,3 mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch trên
Ta có : [H+] = α '2
C ' = 0,65 10-2 0,4 = 2,6.10-3M ⇒ pH = 2,6
10 Gọi số mol 3 kim loại lần lượt là 4x,3x,2x và khối lượng nguyên tử tương 1
Trang 7ứng là MX, MY,MZ
n H2 = 2 , 016
22 , 4 = 0,09 mol
Phương trình hóa học :
X + 2HCl → XCl2 + H2 ↑ (1)
4x 4x 4x
Y + 2HCl → YCl2 + H2 ↑ (2)
3x 3x 3x
Z + 2HCl → ZCl2 + H2 ↑ (3)
2x 2x 2x
Từ (1),(2).(3) ta có : 4x + 3x + 2x =0,09 ⇒ x = 0,01 mol (a)
Ta có : MY = 53 MX (b)
MZ = 7
3 MX (c ) Mặt khác ta có : MX.4x + MY.3x + MZ.2x = 3,28 ( d)
Từ (a),(b) ,(c) ,(d) suy ra :
MX ( 0,04 + 53 x0,03 + 73 x 0,02) = 3,28
⇒ MX = 24 X là Mg
3 x 24 = 40.Y là Ca
⇒ MZ = 73 x 24 = 56 Z là Fe
Dung dịch (A) : MgCl2, CaCl2, FeCl2
Phương trình hóa học :
MgCl2 + 2NaOH → Mg(ỌH)2↓ + 2NaCl (4)
4x 4x
CaCl2 + 2 NaOH → Ca(OH)2 ↓ + 2 NaCl (5)
1,5x 1,5x (50% kết tủa )
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓ + 2 NaCl (6)
2x 2x
4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3 (7)
Từ (4),(5),(6),(7) ⇒ 58.0,04 + 74.0,015 +107.0,02 = 5,5,7g
1
11 Đặt A là Na2X ; B là Na2Y, ta có sơ đồ
Na2X → Na2Y + Z
nA = nB = nC = 6 ,16 273
300 ,3 22 , 4 = 0,25(mol)
Z có thể là H2S, SO2
Cứ 0,25 mol thì lượng A khác lượng B là 16,0g
Vậy cứ 1 mol thì lượng A khác lượng B là m ;m = 16 , 0 0 ,25 = 64 g
Trang 8Hay 1 phân tử A khác 1 phân tử B là 64đvC
A,B có thể là Na2S, Na2SO3, Na2SO4
So sánh các cặp chất thấy A: Na2S , B: Na2SO4
Phương thình hóa học :
Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S ↑ b)Tính m1,m2:
m1 = 78.0,25 = 19,5 (g)
m2 = 19,5 + 16,0 = 142,0.0,25 = 35,5(g)