1 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ CHÍNH THỨC ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LẦN THỨ VIII MÔN HÓA HỌC - KHỐI 10 Ngày thi: 18/04/2015 Thời gian làm bài: 180 phút (Đề này có 10 câu; gồm 04 trang) Học sinh sử dụng các dữ kiện sau để làm bài : h = 6,626.10 -34 J.s; m e = 9,109.10 -31 kg; N A = 6,022.10 23 ; R =8,314 J.mol -1 .K -1 Khối lượng nguyên tử : H = 1; O = 16; Mg = 24; S = 32; Số thứ tự Z: He = 2; C = 6; N = 7; O = 8 1 A° = 10 -10 m; 1nm = 10 -9 m; 1 eV = 1,902.10 -19 J; 1atm =1,01325.10 5 Pa. Câu 1 (2 điểm) 1. Biết năng lượng tối thiểu cần cung cấp để tách cả hai electron ra khỏi nguyên tử He ở trạng thái cơ bản là 79,00eV. Khi chiếu một bức xạ có tần số  (s -1 hay Hz) vào nguyên tử He (cũng ở trạng thái cơ bản) thì thấy có 1 electron thoát ra với vận tốc 1,503.10 6 m/s. Tính  (Hz). 2. Sử dụng mô hình cộng hưởng electron theo Lewis, vẽ tất cả các công thức cộng hưởng (hay còn gọi là các cấu trúc cộng hưởng) có thể có của ion OCN - . 3. X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong hệ thống tuần hoàn (HTTH) có tổng số điện tích là 90 (X có số điện tích hạt nhân nhỏ nhất). a) Xác định số điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B. b) Viết cấu hình electron của X 2− ,Y − , R, A + , B 2+ . So sánh bán kính của chúng và giải thích. Câu 2 (2 điểm) 1. Tantan (Ta) có khối lượng riêng là 16,7 g/cm 3 , kết tinh theo mạng lập phương với cạnh của ô mạng cơ sở là 3,32A°. Tantan kết tinh theo kiểu mạng lập phương nào? Cho Ta = 180,95 g/mol. Học sinh không cần vẽ hình ở phần 1 2. Muối florua của kim loại Ba có cấu trúc lập phương với hằng số mạng a . Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion Ba 2+ chiếm đỉnh và tâm các mặt của hình lập phương, còn các ion florua (F - ) chiếm tất cả các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của muối bari florua này là 4,89 g/cm 3 . a) Vẽ cấu trúc tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) của mạng tinh thể bari florua. Trong một tế bào đơn vị này có bao nhiêu phân tử BaF 2 ? b) Tính số phối trí của ion Ba 2+ và F - trong tinh thể này. Cho biết số phối trí của một ion trong tinh thể là số ion trái dấu, gần nhất bao quanh ion đó. c) Xác định giá trị của a (nm)? Cho: F = 19; Ba = 137,31 (g/mol). Câu 3 (2 điểm) 1. Cho dãy phóng xạ sau (cho biết Rn có Z = 86) 222 Rn   218 Po 214   Pb    214 Bi    214 Po Viết các phương trình biểu diễn các phân rã phóng xạ trong dãy trên. 2 2. Khi nghiên cứu một mẫu cổ vật nguồn gốc hữu cơ chứa 1 mg cacbon, người ta thấy rằng tỷ lệ đồng vị C C 12 14 của mẫu là 1,2.10 -14 . a) Có bao nhiêu nguyên tử 14 C có trong mẫu ? b) Tuổi của mẫu nghiên cứu bằng bao nhiêu? Cho chu kỳ bán hủy của 14 C là 5730 năm, hoạt độ phóng xạ riêng của cacbon thời chưa có các hoạt động hạt nhân của con người là 227 Bq/KgC. Cho biết 1Bq = 1 phân rã/giây. 3. Trong tự nhiên, các đồng vị có mặt trong một chuỗi thoát biến phóng xạ nối tiếp, kết thúc ở một đồng vị bền của chì có số khối từ 206-208, tạo thành một họ phóng xạ. (Chỉ có họ neptuni mở đầu bằng 237 Np kết thúc bằng 209 Bi). Họ phóng xạ mở đầu bằng 238 U gọi là họ urani (cũng gọi là họ urani – rađi), còn họ phóng xạ mở đầu bằng 235 U gọi là họ actini. Trong 4 đồng vị bền của chì: 204 Pb, 206 Pb, 207 Pb và 208 Pb, những đồng vị nào thuộc vào các họ urani và họ actini? Câu 4 (2 điểm) 1. Tính năng lượng cần thiết để phá vỡ mạng lưới tinh thể ion BaCl 2 từ các dữ kiện thực nghiệm sau đây: Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn BaCl 2 tinh thể: -205,6 kcal.mol -1 Nhiệt thăng hoa của Ba (rắn): + 46,0 kcal.mol -1 Năng lượng liên kết của Cl 2 : + 57,0 kcal.mol -1 Ái lực electron của Cl: - 87,0 kcal.mol -1 Năng lượng ion hóa lần thứ nhất của Ba: + 119,8 kcal.mol -1 Năng lượng ion hóa lần thứ hai của Ba: + 230,0 kcal. mol -1 2. Ở điều kiện chuẩn, entanpi phản ứng và entropi của các chất có giá trị như sau: STT Phản ứng  H 0 298 (kJ) 1 2NH 3(k) + 3N 2 O (k) → 4N 2(k) + 3H 2 O ( l ) -1011 2 N 2 O (k) + 3H 2(k) → N 2 H 4(k) + H 2 O ( l ) -317 3 2NH 3(k) + 0,5O 2(k) → N 2 H 4(k) + H 2 O ( l ) -143 4 H 2(k) + 0,5 O 2(k) → H 2 O ( l ) -286 S 0 298 (N 2 H 4(k) ) = 240J/mol.K S 0 298 (N 2(k) ) = 191J/mol.K S 0 298 (H 2 O ( l ) ) = 66,6J/mol.K S 0 298 (O 2(k) ) = 205 J/mol.K a) Tính entanpi tạo thành  H 0 298 (kJ) của N 2 H 4(k) b) Tính  G 0 298 phản ứng cháy đẳng áp N 2 H 4(k) tạo thành H 2 O (l) và N 2(k) ở 298K. c) Nếu hỗn hợp ban đầu gồm 2 mol khí NH 3 và 0,5 mol khí O 2 thì nhiệt của phản ứng cháy ở (3) trong điều kiện thể tích không đổi bằng bao nhiêu? Câu 5 (2 điểm) 1. Cho phản ứng 2NO 2(k)  N 2 O 4(k) có K p = 9,18 ở 25 0 C. Hỏi ở cùng nhiệt độ phản ứng xảy ra theo chiều nào trong điều kiện sau: P(N 2 O 4 ) = 0,9atm ; P(NO 2 ) = 0,1 atm. 2. Cho cân bằng hóa học: N 2 (k) + 3H 2 (k)  2NH 3 (k) ; 0  = - 46 kJ.mol -1 . Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N 2 và H 2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (450 o C, 300 atm) NH 3 chiếm 36% thể tích. 3 a) Tính hằng số cân bằng K P (ghi rõ đơn vị nếu có). b) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH 3 chiếm 50% thể tích? Giả sử 0  không thay đổi trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu. Cho phương trình Van ’ t Hoff: 0 2 1 2 1 1 1 ln K H K R T T           Câu 6 (2 điểm) 1. Nhỏ từ từ đến hết V lít dung dịch NaOH 0,03M vào V lít dung dịch H 3 PO 4 0,02M có sẵn vài giọt quỳ tím, thu được dung dịch X. Viết phương trình phản ứng xảy ra và cho biết sự thay đổi màu sắc của dung dịch. Cho biết: H 3 PO 4 có pKa 1 = 2,15; pKa 2 = 7,21; pKa 3 = 12,32; pK w = 14. Quỳ tím (khoảng chuyển màu 5,0-8,0; pH < 5,0 màu đỏ; pH > 8,0 màu xanh). 2. Cho H 2 S đi qua dung dịch Cd 2+ 0,001M và HCl 0,001M cho đến bão hoà SH 2 C = 0,1M. Hỏi có kết tủa CdS tạo ra không? Cho biết T CdS = 10 -26 ; 2 1, H S K = 10 -7 ; 2 2, H S K = 10 -12,92 Câu 7 (2 điểm) 1.a) Viết sơ đồ biểu diễn cấu tạo của pin theo quy ước quốc tế IUPAC của pin khi hoạt động diễn ra phản ứng tổng sau 2Fe + O 2 + 2H 2 O → 2Fe 2+ + 4OH - b) Cho biết thế khử chuẩn ở 25 o C: E o (Fe 2+ /Fe) = -0,44V, E o (O 2 /OH - ) = 0,40V. Tính E của phản ứng ở 25°C biết: [Fe 2+ ] = 0,015M; pH = 9,00; 2 O p = 0,700 atm. Cho RTln10/F = 0,0592V (ở 25 o C). 2. Hoàn thành và cân bằng phương trình sau theo phương pháp ion – electron 2 2 3 4 Cu S H NO NO SO           Câu 8 (2 điểm) 1. Một trong những oxit quan trọng của halogen là I 2 O 5 , được sử dụng trong phân tích định lượng CO trong máu và trong không khí. Dẫn từ từ 2,24 lít hỗn hợp khí CO và CO 2 qua I 2 O 5 dư, đun nóng. Chất rắn sau phản ứng hòa tan vào dung dịch chứa NaI và Na 2 CO 3 dư được dung dịch Y. Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với 20,00 mL dung dịch Na 2 S 2 O 3 0,10 M. Viết các phương trình phản ứng xảy ra và xác định phần trăm thể tích khí CO trong hỗn hợp khí ban đầu. 2. Bằng hiểu biết về liên kết hoá học, hãy giải thích sự biến đổi năng lượng liên kết trong dãy halogen: Phân tử F 2 Cl 2 Br 2 I 2 Năng lượng liên kết X – X (kJ/mol) 159 242 192 150 Câu 9 (2 điểm) 1. Hoàn thành và cân bằng các phương trình phản ứng sau đây: a) H 2 O 2 + PbS → b) KMnO 4 + H 2 SO 4 + H 2 O 2 → 2. Nêu hiện tượng và giải thích bằng phương trình hóa học khi đựng trong bình miệng hở các dung dịch sau đây ở trong không khí một thời gian. 4 a) Axit sunfuhiđric b) dung dịch HI 3. Hỗn hợp A gồm bột S và Mg. Đun nóng A trong điều kiện không có không khí đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Làm nguội và cho sản phẩm tác dụng hết với dung dịch HCl (dư) thu được 2,987 lit khí B có tỉ khối so với không khí ( 1 29 . KK M g mol   ) bằng 0,8966. Đốt cháy hết khí B, sau đó cho toàn bộ sản phẩm vào 100ml H 2 O 2 5% (d = 1g/mL) thu được dung dịch D. Xác định % khối lượng các chất trong A và nồng độ % các chất tạo ra trong dung dịch D. Cho thể tích các chất khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Câu 10 (2 điểm) 1. Ở nhiệt độ đã cho, tốc độ của một phản ứng phụ thuộc vào thời gian theo phương trình: lgv = -0,68 – 0,09t trong đó v là tốc độ phản ứng tính bằng mol.L -1 .s -1 , t là thời gian tính bằng s. Tính tốc độ phản ứng khi 50% chất đầu đã phản ứng, hằng số tốc độ và nồng độ đầu của chất tham gia phản ứng. 2. Năng lượng hoạt động hóa của một phản ứng hóa sinh học không xúc tác là 50,0 kJ/mol. Khi có mặt xúc tác tại 37°C, hằng số tốc độ phản ứng tăng 2,5.10 3 lần so với khi phản ứng này không có xúc tác. Giả sử tần số va chạm có hiệu quả A (hay còn gọi là thừa số trước lũy thừa) là không đổi cho phản ứng khi có xúc tác và không có xúc tác. Tính năng lượng hoạt động hóa cho phản ứng khi có mặt xúc tác. HẾT