Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10

1. HÓA 10 – ĐỀ HSG – DUYÊN HẢI BẮC BỘ Câu 1:(2 điểm): 1. Tính năng lượng của electron ở trạng thái cơ bản trong các nguyên tử và ion + sau: H, He . (Cho ZH = 1; ZHe = 2). 2. Tính năng lượng ion hóa của H và năng lượng ion hóa thứ 2 của He. 3. Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 12. a, Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và công thức phân tử XY2 . b, Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y và xác định các số lượng tử của electron cuối cùng được điền vào. Câu 2:(2 điểm): Viết công thức Lewis, dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion sau (có giải thích) và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm? 2- - SO2; SO3; SO4 ; SF4; SCN Câu 3:(2 điểm): 1. Cho giá trị của biến thiên entanpi và biến thiên entropi chuẩn ở 300K và 1200K của phản ứng: CH4 (khí) + H2O (khí) ‡ˆ ˆ† ˆˆ CO ( khí) + 3H2 ( khí) Biết: 0 0 DH (KJ/mol) DS J/K.mol 3000K - 41,16 - 42,4 12000K -32,93 -29,6 a) Hỏi phản ứng tự diễn biến sẽ theo chiều nào ở 300K và 1200K? b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 300K 2. Năng lượng mạng lưới của một tinh thể có thể hiểu là năng lượng cần thiết để tách những hạt ở trong tinh thể đó ra cách xa nhau những khoảng vô cực. Hãy thiết lập chu trình để tính năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết: Sinh nhiệt của CaCl2: DH1 = -795 kJ/ mol Nhiệt nguyên tử hoá của Ca: DH2 = 192 kJ / mol Năng lượng ion hoá (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol Năng lượng phân ly liên kết Cl2: DH3 = 243 kJ/ mol Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol Câu 4:(2 điểm): -3 1.Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH3 0,150 M và KOH 5,00.10 M. + Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4 là 9,24. -3 -3 2. Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2(10 M) và FeCl3(10 M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A. a) Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch. Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10–6 M thì coi như đã được tách hết.
2. – 39 – 11 ( Cho tích số tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt là: 10 và 10 ) Câu 5:(2 điểm): Một pin điện hóa được tạo bởi 2 điện cực. Điện cực thứ nhất là tấm đồng nhúng vào dung Cu(NO3)2 0,8M. Điện cực 2 là một đũa Pt nhúng vào dung dịch chứa hỗn hợp Fe2+ và Fe3+ (trong đó [Fe3+] = 4[Fe2+]. Thế điện cực chuẩn của Cu2+/ Cu và Fe3+/Fe2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V. 1. Xác định điện cực dương, điện cực âm. Tính suất điện động khi pin bắt đầu làm việc. [Fe3 ] 2. Tính tỉ lệ khi pin hết điện (coi thể tích của dung dịch Cu(NO3)2 0,8M là rất [Fe2 ] lớn). Câu 6:(2 điểm): Cho sơ đồ biến hóa: (2) (1) A FeCl3 (3) (4) (9) X ( 5) Y Z (7) (8) (10) (6) T ( 11) M ( 12) N Hoàn thành phương trình hóa học khác nhau trong sơ đồ biến hóa trên. Biết: X là một đơn chất, Y, Z, M là các muối có oxi của X, T là muối không chứa oxi của X, N là axit không bền của X. Câu 7:(2 điểm): Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe3+ thành Fe2+) tạo ra dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml. Lượng I2 có trong 10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,50 ml dung dịch Na2S2O3 1,00M (sinh ra 2- 2+ SO4 6 ). Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 ml dung dịch KMnO4 1,00M trong dung dịch H2SO4. 1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn). 2. Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu? Câu 8:(2 điểm): Nguyên tử của một nguyên tố X trong đó electron cuối cùng có 4 số lượng tử n = 3, l = 1, m = 0, s = - ½ 1) Xác định tên nguyên tố X.
3. 2) Hòa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,1M và AgNO3 chưa biết nồng độ, thu được kết tủa A và dung dịch B. Trong dung dịch B, nồng độ % của NaNO3 và KNO3 tương ứng theo tỉ lệ 3,4 : 3,03. Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng 1,1225g. a) Tính lượng kết tủa của A? b) Tính CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp. Câu 9:(2 điểm): 1. Một chất thải phóng xạ có chu kỳ bán hủy là 200 năm được chứa trong thùng kín và chôn dưới đất. Phải trong thời gian là bao nhiêu để tốc độ phân rã giảm từ 6,5.1012 nguyên tử/phút xuống còn 3.10-3 nguyên tử/phút. 2. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau: 26 23 4 a) 12Mg + ? → 10Ne + 2He 19 1 4 b) 9F + 1H → ? + 2He 235 1 1 146 c) 92U + 0n → 3(0n ) + ? + 57La 2 4 1 d) 1H + ? → 2 2He + 0n Câu 10:(2 điểm): 0 Ở 27 C, 1atm N2O4 phân huỷ theo phản ứng : N2O4 (khí) 2NO2 (khí) với độ phân huỷ là 20% 1. Tính hằng số cân bằng Kp. 2. Tính độ phân huỷ một mẫu N2O4 (khí) có khối lượng 69 gam, chứa trong một bình có thể tích 20 (lít) ở 270C Hết (Thí sinh được sử dụng bảng HTTH-Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) KEYS CÂU ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN ĐIỂM 1 1. Tính năng lượng của electron ở trạng thái cơ bản trong các + nguyên tử và ion sau: H, He . (Cho ZH = 1; ZHe = 2). 2. Tính năng lượng ion hóa của H và năng lượng ion hóa thứ 2 của He. 3. Mỗi phân tử XY2 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 54, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 12. a , Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY2 . b , Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y và xác định các
4. số lượng tử của electron cuối cùng được điền vào. Hướng dẫn 1. Năng lượng của electron trong hệ một hạt nhân và một electron: 0.5 En = (eV) Ở trạng thái cơ bản: n = 1. * Với H: E1(H) = -13,6eV; + + * Với He : E1(He ) = - 54,4 eV; 2. Năng lượng ion hóa của hidro là năng lượng tối thiểu để bứt e ra 0,25 khỏi nguyên tử hoặc ion, tức là đưa e từ trạng thái cơ bản ra xa vô cùng (không truyền thêm động năng cho e). Dễ thấy: I1(H) =13,6eV; I2(He) = 54,4 eV. 0,75 a , Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số nơtron (hạt không mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY2 , ta có các phương trình: 2 Zx + 4 Zy + Nx + 2 Ny = 178 (1) 2 Zx + 4 Zy - Nx - 2 Ny = 54 (2) 4 Zy - 2 Zx = 12 (3) Zy = 16 ; Zx = 26 Vậy X là sắt, Y là lưu huỳnh. XY2 là FeS2 . 0,25 b, Cấu hình electron: Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d64s2 ; S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 0,25 Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 2; ml =-2; ms= -1/2. Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 1; ml =-1; ms= -1/2. 2 Viết công thức Lewis, dự đoán dạng hình học của các phân tử và ion Mỗi ý sau (có giải thích) và trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm? đúng 2- - SO2; SO3; SO4 ; SF4; SCN 0,1 Hướng dẫn điểm Phân tử Công thức Lewis Công thức Dạng lai hóa Dạng hình học của phân tử cấu trúc của NTTT 2 S AX2E sp Gấp khúc O O 2 O AX3 sp Tam giác đều S O O
5. 2- 3 AX4 sp Tứ diện O O S O O 3 F S F AX4E sp d Cái bập bênh F F AX2 Sp Đường thẳng S C N 3 1.Cho giá trị của biến thiên entanpi và biến thiên entropi chuẩn ở 3000K và 12000K của phản ứng: CH4 (khí) + H2O (khí) ‡ˆ ˆ† ˆˆ CO ( khí) + 3H2 ( khí) Biết là 0 0 DH (KJ/mol) DS J/K.mol 3000K - 41,16 - 42,4 12000K -32,93 -29,6 a) Hỏi phản ứng tự diễn biến sẽ theo chiều nào ở 3000K và 12000K? b) Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 3000K 2. Năng lượng mạng lưới của một tinh thể có thể hiểu là năng lượng cần thiết để tách những hạt ở trong tinh thể đó ra cách xa nhau những khoảng vô cực. Hãy thiết lập chu trình để tính năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết: Sinh nhiệt của CaCl2: DH1 = -795 kJ/ mol Nhiệt nguyên tử hoá của Ca: DH2 = 192 kJ / mol Năng lượng ion hoá (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol Năng lượng phân ly liên kết Cl2: DH3 = 243 kJ/ mol Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol Hướng dẫn 1. a) Dựa vào biểu thức: DG0 = DH0 - TDS0 0 0 Ở 300 K ; DG 300 = (- 41160) - [ 300.(- 42,4)] = -28440J = -28,44 kJ 0 0 Ở 1200 K ; DG 1200 = (- 32930) - [ 1200.(- 29,6)] = 2590 = 2,59 kJ 0 0 DG 300 0, phản ứng đã cho tự xảy ra ở 300 K theo chiều từ trái sang phải. 0 0 DG 1200 > 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại ở 1200 K 0,5 b) + Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 3000K DG0 = -2,303RT lgK 0,5 (-28440) = (-2,303).8,314. 300.lgK
6. lgK = 28440/ 2,303.8,314.300 = 4,95 K = 10 4,95 2. Thiết lập chu trình Chu trình Born - Haber DH 1 Ca(tt) + Cl2 (k) CaCl2(tt) DH DH 2 3 Ca (k) 2Cl (k) -U I +I 2A ml 1 2 Ca2+ (k) + 2Cl- (k) 0,5 Ta có: 0, Uml = DH2 + I1 + I2 + DH3 + 2A - DH1 5 Uml = 192 + 1745 + 243 – (2 x 364) - (-795) Uml = 2247 (kJ/.mol) 4 1.Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH3 0,150 M và 2 điểm -3 + KOH 5,00.10 M.Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4 là 9,24 -3 - 2.Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2(10 M) và FeCl3(10 3M) Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A. a) Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? b) Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch. Biết rằng nếu ion có nồng độ = 10 –6 M thì coi như đã được tách hết. – 39 – 11 ( Cho tích số tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lần lượt là: 10 và 10 ) Hướng dẫn 1) Tính pH của dung dịch: - - - 4,65 CN + H2O HCN + OH Kb1 = 10 + - - 4,76 NH3 + H2O NH4 + OH Kb2 = 10 KOH -> K+ + OH- + - H2O H + OH - + + [OH ] = CKOH + [HCN] + [NH4 ] + [H ] Đặt [OH-] = x -3 0,5 x = 5.10 + Kb1[CN]/x + Kb2[NH3]/x + KH2O/x 2 -3 - x - 5.10 x - (Kb1[CN ] + Kb2[NH3] + KH2O) = 0
7. - Tính gần đúng coi [CN ] bằng CCN- = 0,12M ; [NH3] = CNH3 = 0,15 M . Ta có: x2 - 5.10-3 . x - 5,29 . 10-6 = 0 -> x = [OH-] = 5,9.10-3M. Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65/ 5,9.10-3 = 3,8.10-3 -> [HCN] [NH4 ] pH = 11,77. 2+ – 2+ – 0,5 2) MgCl2 ® Mg + 2Cl và Mg + 2OH ® Mg(OH)2 (1) 3+ – 3+ – FeCl3 ® Fe + 3Cl và Fe + 3OH ® Fe(OH)3 (2) -39 – 10 -12 a) Để tạo ¯ Fe(OH)3 thì [OH ] ³ 3 = 10 M (I) 10-3 -11 – 10 -4 Để tạo ¯ Mg(OH)2 ® [OH ] ³ = 10 M (II) 10-3 So sánh (I) 10 ® [H ] 3 Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd thì: 3 nồng độ Cu thay đổi không đáng kể
8. => E (Cu2+/Cu)=0,3371 V E (Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 . lg ([Fe3+]/[Fe2+]) = 0,3371 1,0 => [Fe3+]/[Fe2+] = 4,5995.10-8. 6 Cho sơ đồ biến hóa : (2) (1) A FeCl3 (3) (4) (9) X ( 5) Y Z (7) (8) (10) (6) T ( 11) M ( 12) N Hoàn thành phương trình hóa học khác nhau trong sơ đồ biến hóa trên. Biết: X là một đơn chất, Y, Z, M là các muối có oxi của X, T là muối không chứa oxi của X, N là axit không bền của X. Hướng dẫn: Sơ đồ biến hóa thỏa mãn là: (2) (1) HCl FeCl3 (3) (4) (9) X ( 5) KClO3 KClO4 (7) (8) (10) (6) KCl ( 11) KClO (12) HClO Có các phương trình phản ứng: H2 + Cl2 → 2HCl (1) (X) (A) 6HCl + Fe2O3 → 2FeCl3 + 3H2O (2) (A) (Fe3O4,) 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (3) to 3Cl2 + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3H2O (4) (Y) 6HCl + KClO3 → 3Cl2 + KCl + 3H2O (5) Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O (6) t o (T) 2KClO3 2KCl + 3O2 (7) đp dung dịch(80oC) KCl + 3H 2 O Không có mnx KClO3 + 3H2 (8) 300o 4KClO3 → 3KClO4 + KCl (9) o t cao KClO4 KCl + 2O2 (10)
9. đp dung dịch KCl + H 2 O Không có mnx KClO + H2 (11) (M) KClO + CO2 + H2O → HClO + NaHCO3 (12) (N) 7 Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. 2 điểm Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe3+ thành Fe2+) tạo ra dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50ml. Lượng I2 có trong 10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,50 ml dung dịch Na2S2O3 1,00M (sinh ra 2- 2+ SO4 6 ). Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 ml dung dịch KMnO4 1,00M trong dung dịch H2SO4. 1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn). 2. Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu? Hướng dẫn 1. 1.0 Fe O 8H ® 2Fe3 Fe 2 4H O 3 4 2 (1) FeO 6H ® 2Fe3 3HO 2 3 2 (2) 2Fe3 3I - ® 2Fe 2 I - 3 (3) 2S O2 I ® S O 2 3I 2 3 3 4 6 (4) 5Fe2 MnO - 8H ® 5Fe 3 Mn 2 4H O 4 2 (5) 2. -3 n2 = 5n - = 5x3,2x1x10 Trong 25 ml: Fe MnO4 =0,016 (mol) n -3 → trong 10ml Fe2 = 6,4x10 (mol) -3 -3 n 2 n 2- Từ (3) và (4): Fe = SO2 3 = 5,5x1x10 = 5,5x10 (mol) -3 n 3 n 2 n n Từ (3): Fe = Fe =5,5x10 (mol) =2( Fe3 O 4 + Fe2 O 3 )
10. Có thể xem Fe3O4 như hỗn hợp Fe2O3.FeO 0,25 n n -3 -3 -4 FeO = Fe3 O 4 = 6,4x10 – 5,5x10 = 9x10 (mol) 1 -3 n Fe O = n 3 - n Fe O =1,85x10 (mol). 2 3 2 Fe 3 4 0,25 n -3 m Trong 50 ml : Fe3 O 4 =4,5x10 (mol) → Fe3 O 4 =1,044 gam → % khối lượng Fe3O4 = 1,044/6 x 100% = 17,4% n -3 m Fe2 O 3 = 9,25x10 (mol) → Fe2 O 3 =1,48 gam → % khối lượng Fe2O3 = 1,48/6 x 100% = 24,67% 0,5 8 2 điểm Câu 8: Bài tập tổng hợp(2 đ) Nguyên tử của một nguyên tố X trong đó electron cuối cùng có 4 số lượng tử n = 3, l = 1, m = 0, s = - ½ 1. Xác định tên nguyên tố X. 2. Hòa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,1M và AgNO3 chưa biết nồng độ, thu được kết tủa A và dung dịch B. Trong dung dịch B, nồng độ % của NaNO3 và KNO3 tương ứng theo tỉ lệ 3,4 : 3,03. Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng 1,1225g. a, Tính lượng kết tủa của A? B,Tính CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp. (cho Na = 23, N = 14, K = 39, Ag = 108, Br = 80, Zn = 65, Cu = 64) H ư ớng dẫn 1(0,75đ) Nguyên tử của nguyên tố X có: n = 3 electron cuối cùng ở phân lớp 3p l = 1 0,75 m = 0 electron này là e thứ 5 của ở phân lớp 3p s = - ½ Cấu trúc hình e của X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 -> Zx = 17 X là clo 2(1,25đ). a/ NaCl + AgNO3 = AgCl ¯ + NaNO3 KBr + AgNO3 = AgBr ¯ + KNO3 Khi cho Zn vào dd B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ AgNO 3
11. Trên đây chỉ là phần trích dẫn 10 trang đầu của tài liệu và có thế hiển thị lỗi font, bạn muốn xem đầy đủ tài liệu gốc thì ấn vào nút Tải về phía dưới.