|TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐHSP ĐỀ NGUỒN KÌ THI HỌC SINH GIỎI VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2015 MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian phát đề) Câu 1: (2 điểm) Cấu tạo Kim loại X được tìm thấy vào năm 1737. Tên của nó có nguồn gốc tiếng Đức là “kobold” có nghĩa là “linh hồn của quỷ”. Một mẫu kim loại X được ngâm trong nước cân nặng 13,315g, trong khi đó đem ngâm cùng khối lượng mẫu kim loại vào CCl 4 chỉ nặng 12,331g. Biết khối lượng riêng của CCl 4 là 1,5842 g/cm 3 .Để xác định nguyên tố X thì người ta phải dùng đến nhiễu xạ neutron. Phương pháp nhiễu xạ này chỉ đặc trưng cho cấu trúc lập phương tâm mặt (fcc) và đo được thông số mạng a= 353,02pm. Cũng cùng mẫu đó được đem nung trong khí quyển O 2 cho đến khi kim loại X phản ứng hoàn toàn. Sản phẩm phản ứng là hợp chất A chứa 26,579% oxy về khối lượng. Tất cả lượng hợp chất A khi cho phản ứng với HCl loãng cho 1,0298 L O 2 ở 25,00 o C và áp suất 100kPa cùng với một muối B và nước. 1. Tính khối lượng riêng của kim loại X (g/cm 3 ). Tính khối lượng mol nguyên tử của kim loại X (g/mol). X là nguyên tố nào? 2. Viết công thức hóa học của hợp chất A. Viết và cân bằng phản ứng của A với dung dịch HCl loãng Câu 2: (2 điểm) Cân bằng dung dịch điện li Một học sinh đã nghiên cứu phản ứng hóa học giữa các cation A 2+ , B 2+ , C 2+ , D 2+ , E 2+ trong dung dịch nitrat và các anion X - , Y - , Z - , Cl - , OH - trong dung dịch chứa cation natri. Học sinh này đã xác định được một số hợp chất kết tủa và một số phức chất màu như trong bảng dưới đây: X - Y - Z - Cl - OH - A 2+ *** *** *** *** kết tủa trắng B 2+ kết tủa kết tủa *** *** *** vàng trắng C 2+ kết tủa trắng kết tủa nâu kết tủa nâu kết tủa trắng kết tủa đen D 2+ *** kết tủa đỏ *** *** *** E 2+ *** kết tủa đỏ kết tủa trắng *** *** *** = không phản ứng, 1. Lập sơ đồ tách các cation A 2+ , B 2+ , C 2+ , D 2+ , E 2+ trong dung dịch nitrat bằng cách sử dụng các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các anion X - , Y - , Z - , Cl - , OH - . Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước. 2. Lập sơ đồ tách các anion X - , Y - , Z - , Cl - , OH - trong dung dịch chứa cation natri bằng cách sử dụng các dung dịch thuốc thử khác nhau chứa các cation A 2+ , B 2+ , C 2+ , D 2+ , E 2+ . Ghi rõ sản phẩm các sản phẩm hình thành trong mỗi bước. Câu 3: (2 điểm) Phản ứng hạt nhân 1. Tính năng lượng được giải phóng (theo J) trong quá trình hình thành 2 mol 4 He từ phản ứng nhiệt hạch nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1  . Biết khối lượng hạt nhân (theo đvC) của H 2 1 là 2,01410; H 3 1 là 3,01604; He 4 2 là 4,00260 và của n 1 0 là 1,00862. 2. Ra-226 có chu kỳ bán huỷ là 1590 năm. Hãy tính khối lượng của một mẫu Ra- 226 có cường độ phóng xạ 1Ci (1Ci = 3,7.10 10 phân rã/giây), với giả thiết một năm có 365 ngày. Câu 4: (2 điểm) Nhiệt hóa học Các hydrat của axit nitric rất được chú ý do nó xúc tác cho quá trình dị thể tạo thành các lỗ thủng ozone ở Nam cực. Worsnop đã tiến hành nghiên cứu sự thăng hoa của mono-, di - và trihydrat của axit nitric.Kết quả được thể hiện bởi các thông số nhiệt động sau đây ở 220K a) Tính ∆G 0 của các phản ứng này ở 190K (là nhiệt độ của vùng cực). Giả sử ∆H 0 và ∆S 0 ít biến đổi theo nhiệt độ b) Hydrat nào sẽ bền vững nhất ở 190K nếu áp suất của nước là 1,3.10 -7 bar và áp suất HNO 3 là 4,1.10 -10 bar. Biết áp suất tiêu chuẩn là 1 bar. Câu 5: (2 điểm) CB pha khí Trong một hệ có cân bằng 3 H 2 + N 2   2 NH 3 ( * ) được thiết lập ở 400 K người ta xác định được các áp suất phần: p(H 2 ) = 0,376.10 5 Pa , p(N 2 ) = 0,125.10 5 Pa , p(NH 3 ) = 0,499.10 5 Pa a. Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG 0 của phản ứng ( * ) ở 400 K. Tính lượng N 2 và NH 3, biết hệ có 500 mol H 2. b. Thêm 10 mol H 2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không đổi. Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng ( * ) chuyển dịch theo chiều nào? Cho: Áp suất tiêu chuẩn P 0 = 1,013.10 5 Pa; R = 8,314 JK -1 mol -1 ; 1 atm = 1,013.10 5 Pa. Câu 6: (2 điểm) CB axit, bazơ, kết tủa Cho 0,01 mol NH 3 và 0,1 mol CH 3 NH 2 vào H 2 O được 1 lít dung dịch A. 1. Cho thêm 0,11 mol HCl vào 1 lít dung dịch A (coi như thể tích dung dịch không thay đổi) thì được dung dịch B. Tính pH của dung dịch B? 2. Cho thêm x mol HCl vào 1 lít dung dịch A (coi như thể tích dung dịch không thay đổi) thì được dung dịch C có pH = 10. Tính giá trị của x? Cho + NH 4 pKa = 9,24 , + 3 CH NH 3 pKa = 10,6 , W pK = 14 Câu 7: (2 điểm)Phản ứng oxi hóa – khử, điện hóa Pin nhiên liệu hiện nay đang được các nhà khoa học hết sức quan tâm. Pin này hoạt động dựa trên phản ứng: 2CH 3 OH(l) + 3O 2 (k) → 2CO 2 (k) + 4H 2 O(l) 1. Viết sơ đồ pin và các phản ứng xảy ra tại các điện cực sao để khi pin hoạt động xảy ra phản ứng ở trên? 2. Cho thế chuẩn của pin E° = 1.21 V hãy tính biến thiên năng lượng Gibbs ΔG° của phản ứng? 3. Biết thế điện cực chuẩn của Catot ở pH=0 là 1,23V. Hãy tính giá trị E° c ở pH=14. Không tính toán hãy so sánh E° pin ở pH=0 và pH=14? 4. Nêu những ưu điểm của việc sử dụng phản ứng này trong pin nhiên liệu so với việc đốt cháy CH 3 OH? Câu 8: (2 điểm) Nhóm Halogen Cho 50 gam dung dịch muối MX (M là kim loại kiềm, X là halogen) 35,6% tác dụng với 10 gam dung dịch AgNO 3 thu được một kết tủa. Lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch nước lọc. Biết nồng độ MX trong dung dịch nước lọc bằng 5/6 lần nồng độ MX trong dung dịch ban đầu. Xác định công thức muối MX. Câu 9: (2 điểm) Nhóm Oxi Nung a gam hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được hỗn hợp khí Z có 2 H/Z d = 13. 1. Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong X. 2. Cho phần 2 tác dụng hết với 55g dung dịch H 2 SO 4 98%, đun nóng thu được V lít khí SO 2 (đktc) và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng hết với dung dịch BaCl 2 dư tạo thành 58,25 gam kết tủa. Tính a,V. Câu 10: (4 điểm) Động học không cơ chế pư Chu kỳ bán hủy của phản ứng phân hủy dinitơ oxit (N 2 O) để tạo thành các nguyên tố tỉ lệ nghịch đảo với nồng độ ban đầu C 0 của N 2 O. Ở 694 0 C chu kỳ bán hủy là 1520 (s) vào áp suất đầu P 0 (N 2 O) = 39,2 kPa a. Từ P 0 tính nồng độ mol ban đầu C 0 (mol/L) của N 2 O ở 694 0 C. b. Tính hằng số tốc độ phản ứng ở 694 0 C, sử dụng đơn vị L×mol -1 .s -1 .