Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia năm 2019 môn Hóa học - Sở GD&ĐT tỉnh Bắc Ninh

Nội dung text: Đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia năm 2019 môn Hóa học - Sở GD&ĐT tỉnh Bắc Ninh

1. UBND TỈNH BẮC NINH ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM 2019 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Môn thi: Hóa học ĐỀ CHÍNH THỨC Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi có 04 trang) Ngày thi thứ nhất: 04/10/2018 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Cho: H = 1,0; C = 12,0; N = 14,0; O = 16,0; Na = 23,0; P = 31,0; S = 32,0; Cl = 35,5; K = 39,0; Co = 59,0; Cr = 52; Ag = 108,0; Sn = 119,0; Ba = 137,0; π = 3,1416; T(K) = toC + 273,15; c = 2,9979.108 m.s–1; 5 –9 –10 23 –1 1atm = 101325 Pa; 1 bar = 10 Pa; 1nm = 10 m; 1Å = 10 m; NA = 6,0221.10 mol ; R = 8,3145J.mol–1.K–1 = 0,08205 L.atm.mol–1.K–1; Câu 1 (4 điểm) 1. Sục khí (A) vào dung dịch chất (B) có màu vàng nâu thu được chất rắn (C) màu vàng và dung dịch (D). Khí (X) có màu vàng lục tác dụng với khí (A) tạo ra (C) và (F). Nếu khí (X) tác dụng với khí (A) trong nước tạo ra (Y) và (F), rồi thêm BaCl 2 vào dung dịch thì có kết tủa trắng. Khí (A) tác dụng với dung dịch chất (G) là muối nitrat kim loại tạo ra kết tủa (H) màu đen. Đốt cháy (H) bởi oxi ta được chất lỏng (I) màu trắng bạc. Xác định A, B, C, F, G, H, I, X, Y và viết phương trình hóa học của các phản ứng. 2. Trong phòng thí nghiệm có 7 dung dịch và chất lỏng mất nhãn, riêng biệt gồm NaHCO 3 (dung dịch), Ba(HCO3)2 (dung dịch), C6H5ONa (dung dịch), C6H6 (lỏng), C6H5NH2 (lỏng), C2H5OH (lỏng) và K[Al(OH)4] (dung dịch). Hãy trình bày cách nhận biết các chất trên bằng một dung dịch chỉ chứa một chất tan. 3. Cho biết A là kim loại khá hoạt động. Chất E là hóa chất thông dụng bền trong dung dịch cũng như ở trạng thái rắn, chỉ chứa 3 nguyên tố kali, oxi và A trong đó kali chiếm 40,27%, oxi chiếm 32,96% theo khối lượng. H2SO4 loãng H2SO4 lo·ng, O2 A(r) B(dd) C(dd) D(dd) Xanh da trêi Xanh lôc lôc nh¹t - H2O2,OH H2SO4 dd H2O2,H2SO4 F(dd) E(dd) vµng Xanh lam ®Ëm Xác định các chất từ A đến F và viết các phương trình phản ứng theo sơ đồ chuyển hóa trên. 4. Cho từ từ dung dịch Ba(OH) 2 vào dung dịch chứa hỗn hợp Al 2(SO4)3 và AlCl3. Sự biến thiên khối lượng kết tủa được biểu diễn bằng đồ thị sau: Khối lượng kết tủa (gam) 8,55 Số mol của Ba(OH) 0 0,08 2 Tính tổng khối lượng của hai muối Al2(SO4)3 và AlCl3 có trong hỗn hợp ban đầu? 1
2. Câu 2 (3 điểm) 1. Cho các phân tử XeF4, XeOF4 - Viết công thức cấu tạo Li-uyt (Lewis) cho từng phân tử. - Áp dụng quy tắc đẩy giữa các cặp electron hóa trị, hãy dự đoán cấu trúc hình học của các phân tử đó. - Hãy cho biết kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm trong mỗi phân tử trên. 2. Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) để giải thích dạng hình học, từ tính của các phức chất 2- 2- sau: [Ni(CN)4] , [NiCl4] . 3. Thuyết orbital phân tử (MO) có thể áp dụng để nghiên cứu các phân tử sau: CN, NN và NO. a) Hãy vẽ giản đồ phân tử và xác định bậc liên kết của các phân tử này. b) Cho biết phân tử nào có năng lượng ion hoá thứ nhất (I1) lớn nhất và nhỏ nhất? Câu 3 (3 điểm) Tính dẻo và dễ uốn cong của kim loại là những đặc tính cực kì quan trọng trong xây dựng hiện đại. Dạng bền nhiệt động của thiếc kim loại ở 298,15 K và áp suất thường là thiếc trắng. Loại thiếc này có các tính chất cơ học điển hình của kim loại và vì vậy có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng. Ở nhiệt độ thấp hơn, thiếc xám, một loại thù hình của thiếc trắng lại bền nhiệt động hơn. Bởi vì thiếc xám giòn hơn nhiều so với thiếc trắng, vì vậy các thành phần xây dựng bằng thiếc nếu để lâu ở nhiệt độ thấp sẽ trở nên hư hại, dễ gãy. Bởi vì sự hư hại này tương tự như một loại bệnh, nên người ta gọi sự hư hại này là “bệnh dịch thiếc”. 1. Sử dụng bảng số liệu dưới đây, tính nhiệt độ tại đó thiếc xám cân bằng với thiếc trắng (tại áp suất 1 bar = 105 Pascal). Chất H0 (kJ.mol-1) S0 (J.mol-1.K-1) Thiếc xám -2,016 44,14 Thiếc trắng 0 51,18 2. Thiếc trắng có ô mạng cơ sở khá phức tạp, ở dạng bốn phương, với a = b = 583,2 pm và c = 318,1 pm, trong 1 ô mạng cơ sở có 4 nguyên tử Sn . Tính khối lượng riêng của thiếc trắng theo g/cm3. 3. Cho rằng thiếc xám có cấu trúc lập phương tâm mặt giống kim cương. Khảo sát một mẫu thiếc xám bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (sử dụng bức xạ Cu - Kα có  = 154.18 pm). Góc phản xạ nhỏ nhất, gây bởi sự nhiễu xạ từ họ các mặt phẳng (111), được quan sát thấy ở 2 = 23,74°. Hãy mô tả cấu trúc tinh thể và tính khối lượng riêng của thiếc xám theo g/cm3. 4. Áp suất tại đáy thung lũng Mariana Trendch của Thái Bình Dương là 1090 bar. Nhiệt độ cân bằng sẽ thay đổi cụ thể như thế nào tại áp suất đó? Giả sử tại áp suất đó, 2 dạng thù hình của thiếc nằm cân bằng với nhau? Trong các tính toán, cho rằng nội năng, entropy S và thể tích mol phân tử của cả 2 dạng thiếc không phụ thuộc vào nhiệt độ. 2
3. Câu 4 (3 điểm) 1. Trạng thái chuẩn của một nguyên tố là dạng thù hình bền vững nhất tồn tại ở điều kiện chuẩn. Photpho là một ngoại lệ, P trắng được quy ước là trạng thái chuẩn; có hai dạng thù hình khác của photpho bền nhiệt động hơn là photpho đỏ và photpho đen. Tất cả các dạng thù hình photpho khi nóng chảy đều tạo ra phân tử P 4 dạng lỏng. Coi H và S không phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất. a) Biết ∆ 0 = 8,627kJ/mol; = 313,3K (1 atm). Hãy tính biến thiên 푃4(푙ỏ푛 ) 푛 ,푃푡 ắ푛 entanpi và entropi nóng chảy của photpho trắng. 3 b) Photpho đen và photpho lỏng có khối lượng riêng lần lượt là dđen = 2,69 g/cm ; dlỏng = 1,53 g/cm3; Nhiệt độ nóng chảy của Photpho đen tại 1 bar và 1000 bar lần lượt là 883,15K và 905,78K. Hãy 0 xác định ∆푛 푃4(đ푒푛) c) Tính sinh nhiệt của Photpho đen (tính cho đơn vị một nguyên tử P). Từ đó chứng minh nhận định ban đầu là: tại điều kiện chuẩn Photpho đen bền nhiệt động hơn photpho trắng. 2. Hơi nước được coi là khí lý tưởng (phân tử 3 nguyên tử dạng góc) ở 523K, 0,3MPa, được thực hiện một quá trình giãn nở đoạn nhiệt chống lại áp suất ngoài không đổi 1 bar tới áp suất bằng 1/3 áp suất ban đầu (coi rằng không có sự ngưng tụ của hơi nước). Hãy tính công, biến thiên entanpi và biến thiên entropi của quá trình này đối với 1 mol nước? Câu 5 (3 điểm) 1. Dung dịch A là hỗn hợp của Na2S và Na2SO3 có pH = 12,25. a) Tính độ điện li của ion S2 trong dung dịch A. b) Tính thể tích dung dịch HCl 0,04352 M phải dùng để khi thêm (rất chậm) vào 25,00 ml dung dịch A thì dung dịch thu được có pH bằng 9,54. Biết H2S có pK 7,02;12,90; H SO có pK 1,76;7,21 a1,2 2 3 a1,2 2. Lấy 25,0 ml dung dịch quinin trong nước pha loãng tới 50,0 ml bằng nước cất. Dung dịch pha loãng thu được có mật độ quang 0,416 khi đo trong một cuvet 1,00 cm ở  = 348 nm. Trong một thí nghiệm khác, lấy 10,00 ml dung dịch quinin nồng độ 23,4 ppm sau đó pha loãng với nước cất đến 50,0 ml. Dung dịch pha loãng có mật độ quang là 0,194 trong điều kiện trên. Tính nồng độ theo ppm của quinin trong mẫu gốc. Câu 6 (2 điểm) Cho phản ứng: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) 0 Giá trị tốc độ đầu của N2O5 tại 25 C được cho trong bảng dưới đây: [N2O5], M 0,150 0,350 0,650 Tốc độ, mol.l-1.phút-1 3,42.10-4 7,98.10-4 1,48.10-3 1. Hãy viết biểu thức của định luật tốc độ phản ứng cho phản ứng trên và tính hằng số tốc độ phản ứng. 2. Tính thời gian cần để nồng độ N2O5 giảm từ 0,150M xuống còn 0,050M. -3 -1 -1 3. Tốc độ đầu của phản ứng khi nồng độ N 2O5 bằng 0,150M là 2,37.10 mol.l .phút tại 400C. Xác định năng lượng hoạt hoá của phản ứng. 4. Cho biết cơ chế của phản ứng phân huỷ N2O5 theo sơ đồ sau: k1 . . N2O5  NO2 + NO3 ' . . k1 NO2 + NO3  N2O5 . . k2 NO2 + NO3  NO2 + NO + O2 k3 NO + N2O5  3NO2 . d[N2O5 ] Áp dụng nguyên lí nồng độ ổn định đối với NO3 và NO, hãy thiết lập biểu thức của tốc độ . dt 3
4. Câu 7 (2 điểm) Đem điện phân 100ml dung dịch X gồm NiCl 2 0,20M và MCl2 0,25 M với điện cực trơ, có cường độ dòng điện một chiều không đổi là 9,65 M. Sau thời gian 10 phút thấy catot tăng lên 1,734 gam và dung dịch sau điện phân chỉ có một chất tan. Nhỏ 100ml dung dịch gồm K 2Cr2O7 0,50M và H2SO4 2M vào 100ml dung dịch MCl2 0,60M, sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch Y (coi như với dung dịch loãng không xét phản ứng oxi hóa ion clorua bởi ion đicromat trong môi trường axit). 1. Xác định muối MCl2. 2. Thiết lập một pin điện tạo bởi điện cực Pt nhúng trong dung dịch Y với điện cực Ag nhúng trong dung dịch [Ag(NH 3)2]NO3 0,50M và KCN 2,10M. Viết các bán phản ứng ở mỗi điện cực, phản ứng khi pin phóng điện và suất điện động của pin mới được thiết lập. 0 0 0 20,67 7,23 Cho: E 2 3 1,33V ; E 0,77V ; E 0,80V ; 10 ; 10 Cr O /Cr Fe3 /Fe2 Ag /Ag Ag(CN)3 Ag(NH ) 2 7 4 3 2 Hết (Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ và tên thí sinh : .Số báo danh : 4