TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT CHUYÊN TỈNH CAO BẰNG ĐỀ THI MÔN: HOÁ HỌC LỚP: 10 Thời gian: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ (Đề gồm 01 trang) Câu Cấu tạo nguyên tử, phân tử, BTH, hạt nhân ( 2,5 điểm) 1.1 Cho dãy phóng xạ sau: 222 α α β− β− α → Po  → Pb  → Bi  → Po  →? 86 Rn  Viết phương trình biểu diễn phân rã phóng xạ dãy 1.2 Ở nước hồ, người ta đo tốc độ phân rã phóng xạ đông vị 226Ra 6,7 nguyên tử.phút-1.(100lit-1) Qúa trình tạo đồng vị 222Rn có hoạt độ phóng xạ 4,2 nguyên tử.phút-1.(100lit-1) Độ phóng xạ đồng vị không thay đổi theo thời gian, phần 222 Rn sinh từ trình phân rã 226Ra lại bị trình tên xảy hồ a/ Tính nồng độ 222Rn (đơn vị mol/lít) b/ Tính số tốc độ (đơn vị phút -1) trình tên t rên Biết trình tuân theo định luật tốc độ phản ứng bậc Cho: t1/2(222Rn) = 3,8 ngày; t1/2(226Ra) = 1600 năm; NA= 6,02.1023 Câu Động hóa học (2,5 điểm) Phản ứng sau dùng để phân tích ion iotua IO3-(dd) + I-(dd) + H+(dd) → I2(dd) + H2O(dd) Khi nghiên cứu động học phản ứng 25oC, thu kết thực nghiệm sau: Thí nghiệm [IO3-], M [I-], M [H+], M v, (mol.l-1.s-1) 0,010 0,10 0,010 0,60 0,040 0,10 0,010 2,40 0,010 0,30 0,010 5,40 0,010 0,10 0,020 2,40 a/ Sử dụng kiện để xác định bậc riêng phần chất phản ứng Viết biểu thức tốc độ phản ứng b/ Tính số tốc độ cho biết thứ nguyên c/ Năng lượng hoạt hóa phản ứng xác định 84 KJ/mol 25 oC Tốc độ phản ứng tăng lên lần lượng hoạt hóa giảm 74 KJ/mol cách dùng xúc tác thích hợp Câu Nhiệt hóa học, cân hóa học (2,5 điểm) 3.1 Phản ứng: CH4 (khí) + H2O(khí) → CO(khí) + 3H2 (khí) Biết: ∆ Ho (KJ/mol) ∆ So (J/mol K) 300 K -41,16 -42,4 1200 K -32,93 -29,6 Phản ứng tự diễn biến theo chiều 300 K 1200 K 3.2 Ở nhiệt độ xác định áp suất atm, độ phân li N2O4 thành NO2 11% a/ Tính số cân Kp phản ứng b/ Độ điện li thay đổi áp suất giảm từ atm xuống 0,8 atm c/ Để cho độ điện li giảm từ 11% xuống 8% phải nén hỗn hợp khí tới áp suất nào? Kết nhận có phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân Le Chatelie không? Vì sao? Câu Liên kết hóa học, cấu tạo phân tử, tinh thể (2,5 điểm) 4.1 Xét phân tử: BF3, NF3, IF3, NOF3, ICl4a/ Viết công thức Lewis chất b/ Xác định trạng thái lai hóa nguyên tử trung tâm dạng hình học phân tử ion c/ Xác định xem phân tử phân cực không phân cực Giải thích? 4.2 Bạc kim loại rắn có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện a/ Vẽ cấu trúc mạng tế bào sở cho biết số nguyên tử Ag chứa tế bào sở b/ Khối lượng riêng Ag xác định 10,5g/cm Chiều dài cạnh ô mạng sở ? c/ Tính bán kính nguyên tử Ag ? Cho biết : MAg=107,8682 g/mol số Avogadro NA= 6,022142.1023 Câu Cân hóa học dung dịch chất điện li (2,5 điểm) 5.1.Tính pH dung dịch gồm HCl 0,01M; H2SO4 0,012M; NH4Cl 0,01M Cho biết: HSO4-có pKa = 1,99; NH4+ có pKa = 9,24 5.2 Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần dùng vào 200ml dung dịch H 3PO4 0,1M sau phản ứng thu dung dịch có pH = 7,21 ; pH = 9,765 Cho biết pKa (H3PO4) : pKa1 = 2,15 ; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32 Câu Phản ứng oxi hóa khử, điện hóa, điện phân (2,5 điểm) 6.1 Hoàn thành phản ứng oxi - hóa khử sau : a/ C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + CO2 + H2O b/ As2S3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + H2SO4 + NO c/ FexOy + SO42- + H+ → Fe3+ + SO2 + S + H2O ( Số mol SO2: S =1:1) 6.2.Cho giản đồ Latimer photpho môi trường kiềm: -1,345V -1,12V PO43- HPO32- -0,89V -2,05V H2PO22- P PH3 - Tính khử chuẩn cặp HPO3 / H2PO2 H2PO2-/PH3 6.3 Cho pin có sơ đồ sau: PtI- 0,1 M; I3- 0,02 M  MnO4- 0,05 M, Mn2+ 0,01 M, HSO4- C MPt biết giá trị sức điện động pin 25oC đo 0,824 V o o Cho E MnO −4 / Mn + = 1,51V E I3− / I− = 0,5355V a/ Viết phương trình phản ứng xảy pin hoạt động b/ Tính nồng độ ban đầu HSO4- (biết Ka = 10-2) Câu Nhóm halogen, oxi-lưu huỳnh (2,5 điểm) 7.1 Viết phương trình phản ứng xảy trường hợp sau: a/ Ozon oxi hóa I- môi trường trung tính b/ Sục khí CO2 qua nước Javel c/ Sục khí Flo qua dung dịch NaOH loãng lạnh d/ Cho dung dịch Na2S2O3 tác dụng với dung dịch I2 có pha vài giọt hồ tinh bột 7.2 Một dung dịch A chứa muối Na2SO3 Na2S2O3 Cho Cl2 dư qua 100 ml dung dịch A thêm vào hỗn hợp sản phẩm lượng dư dung dịch BaCl thấy tách 6,524 gam kết tủa Thêm vào 100ml dung dịch A hồ tinh bột, sau chuẩn độ dung dịch A đến màu xanh bắt đầu xuất dùng hết 29 ml dung dịch iôt 0,5 M a/ Viết phương trình hoá học tính nồng độ mol chất dung dịch A b/ Nếu thí nghiệm thay Cl2 HCl lượng kết tủa tách bao nhiêu? Câu Bài tập tổng hợp (2,5 điểm) 8.1 Hỗn hợp A gồm bột S Mg Đun nóng A điều kiện không khí, sau làm nguội cho sản phẩm tác dụng với dung dịch HCl (dư) thu 2,987 lit khí B có tỉ khối so với không khí 0,8966 Đốt cháy hết khí B, sau cho toàn sản phẩm vào 100ml H 2O2 5% (D = 1g/mL) thu dung dịch D Xác định % khối lượng chất A nồng độ % chất tạo dung dịch D Cho thể tích chất khí đo điều kiện tiêu chuẩn 8.2 Hàm lượng cho phép tạp chất lưu huỳnh nhiên liệu 0,30% Người ta đốt cháy hoàn toàn 100,0 gam loại nhiên liệu dẫn sản phẩm cháy (giả thiết có CO 2, SO2 nước) qua dung dịch KMnO4 5,0.10-3M H2SO4 thấy thể tích dung dịch KMnO4 phản ứng vừa hết với lượng sản phẩm cháy 625 ml Hãy tính toán xác định xem nhiên liệu có phép sử dụng hay không? * Các nguyên tử khối: Cho Fe=56; C=12; N=14; O=16; H=1; S=32; Ca=40; Mg=24; K=39; Br=80; Al=27; Ag=108; Cu =64; Ba =127; I = 127 Hết _ (Thí sinh không sử dụng tài liệu, giám thị không giải thích thêm) Họ tên thí sinh:…………………………………… Số báo danh:…………… Họ tên, chữ ký giám thị 1:…………………………………………………… Người đề Trương Thúy Nga Số điện thoại: 01294 915968 TTT TRƯỜNG THPT CHUYÊN CAO BẰNG HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI OLIMPIC LỚP 10 NĂM HỌC 2015 - 2016 MÔN: HÓA HỌC Hướng dẫn chấm gồm 05 trang) Câu ý ( điểm) 1 (2,5đ) Nội dung 222 86 Rn → 218 84 Po + 42 He Po → 214 82 Pb + 42 He 218 84 214 82 Pb → 214 83 214 83 Bi → 214 84 214 84 2 (2,5đ) Po → Bi + −1 e Po + −1 e 210 82 Thang điểm 0,25x5 = 1,25đ Pb + 42 He 0,5đ ln = 1, 2667.10−4 (phót −1 ) 3,8.24.60 A 4, N( 222 Rn) = = = 33157 (nguyªn tö/1001) 222 t1/2 ( Rn) 1, 2667.10−4 33157 C( 222 Rn)= = 5,5.10−22 (M ) 23 6, 02.10 100 b/ Vì độ phóng xạ 222Rn không thay đổi theo thời gian nên số nguyên tử 222 0,75đ Rn không thay đổi theo thời gian (A=k.N) 222 226 Do số nguyên tử Rn tạo từ Ra đơn vị thời gian với tổng số nguyên tử 222Rn bị đơn vị thời giantuwf hai trình: trình phân rã 222Rn (222Rn đồng vị phóng xạ tự nhiên), hai qua trình tên xảy hồ Gọi k số tốc độ trình tên xảy hồ Ta có 6,7 = k(222Rn).N(222Rn) + k.N(222Rn) ⇒ 6,7 = (1,2667.10-4 + k).33157 ⇒ k = 7,54.10-5 (phút-1) IO3-(dd) + I-(dd) + H+(dd) → I2(dd) + H2O(dd) 1,0 đ a/ Theo định luật tác dụng khối lượng ta có v = k.[IO3-]a.[I-]b.[H+]c v (0,01) a (0,1) b (0,01) c 0,6 = = ⇒ a=1 v (0,04) a (0,1) b (0,01) c 2,4 222 a/ t1/2 ( Rn) = v (0,01) a (0,1) b (0,01) c 0,6 = = ⇒ b=2 v (0,01) a (0,3) b (0,01) c 5,4 v (0,01) a (0,1) b (0,01) c 0,6 = = ⇒ c=2 v (0,01) a (0,1) b (0,02) c 2,4 Vậy biểu thức tốc độ phản ứng: v = k.[IO3-].[I-]2.[H+]2 b/ Ta có: v1 = k.[IO3-].[I-]2.[H+]2 =k.[0,010].[0,10]2.[0,010]2 = 0,60 (mol.l-1.s-1) 0, −4 −1 ⇒ ⇒ k = −2 −2 −4 = 6.10 ( mol l s ) 10 10 10 c/ Ta có k = A.e − E a1 RT ; k = A.e − Ea RT 1,0 đ 0,5đ ⇒ ln k E a1 - E a ( 84 − 74 ).1000 = = = 4, 03 k1 RT 298.8, 314 k2 = e 4,03 = 56, k1 Vậy tốc độ phản ứng tăng 56,3 lần Dựa vào biểu thức: ∆G o = ∆H o − T∆S o Ở 300K, ∆G300 = (-41160) – [300(-42,4)] = -28440 J = - 28,44 KJ ⇒ (2,5đ) 1,0 đ Ở 1200K, ∆G1200 = (-32930) – [1200(-29,6)] = 2590 J = 2,59 KJ ∆G300 < 0, phản ứng tự xảy 300K theo chiều từ trái sang phải (2,5đ) ∆G1200 > 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại 1200K a/ Gọi α độ phân li N2O4 N2O4 ⇔ NO2 CB (1 – α) 2α 2α (1 − α ) P ; PN 2O4 = P Từ ta có: PNO2 = (1 + α ) (1 + α ) Như vậy: PNO2 4α 2 Kp = = P (*) PN2 O4 (1 − α ) Với a=0,11; P=1 ⇒ Kp = 0,049 b/ Khi P = 0,8 atm vào phương trình (*) α = 0,123 c/ Với α = 0,08 atm vào phương trính (*) P = 1,9 atm - Theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng: tăng áp suất, cân chuyển dịch theo chiều giảm tổng số mol khí ⇒ cân chuyển dịch theo chiều nghịch - Theo tính toán thực nghiệm, áp suất tăng từ 1atm lên 1,9 atm giá trị α giảm từ 0,11 xuống 0,08 ⇒ cân chuyển dịch theo chiều nghịch a/ Học sinh viết công thức cấu tạo b/ lai hóa nguyên tử Dạng hình học trung tâm BF3 sp2 tam giác NF3 sp tháp đáy tam giác IF3 sp3d chữ T NOF3 sp tứ diện ICl4 sp d vuông 1,5 đ 0,5 đ 0,5 đ c/ BF3, ICl4- phân tử không phân cực mô men lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu 0,5 đ NF3, IF3, NOF3 phân tử có cực moomen lưỡng cực liên kết không bị triệt tiêu - Số nguyên tử Ag đỉnh là: = ( nguyên tử) - Số nguyên Ag mặt là: = ( nguyên tử) ⇒ nAg = ( nguyên tử) 0,5 đ b D= 4.M 4.M 4.107,8682 ⇒ a3 = ⇒ a= = 408 pm (4,08.10 −8 cm) 23 V.N A D.N A 10,5.6, 022.10 Có: a = (2,5đ) 4.rAg 0,5 đ ⇒ rAg = 144 pm (1,44.10-8 cm) 1,0 đ Cân chính: HSO4- (dd) € H+(dd) + SO42-(dd) C Ka = 0,012 ∆C x [C] 0,012 – x 0,022 x 0,022 + x x x [H + ].[SO 24− ] x(0, 022 + x) = = 10−1,99 ⇒ x = 3,44.10-3 − [HSO ] 0, 012 − x ⇒ pH = -lg (0,022 + 3,44.10-3) = 1,59 (2,5đ) ∗ pH = 7,21 = pKa2 ⇒ Tạo muối NaH2PO4 Na2HPO4 với số mol ⇒ NaOH phản ứng hết nấc 1/2 nấc axit H3PO4 NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O Suy ra: V.0,1= 200.0,1+ 100.0,1 Vậy V = 300ml ∗ pH = 9,765 = 1/2(pKa2 + pKa3) ⇒ Tạo Na2HPO4 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O 0,04 0,02 0,02 ⇒ nNaOH = 0,04 mol ⇒ V = 400 ml a/ 5C6H12O6 + 24KMnO4 + 36H2SO4 → 12K2SO4 + 24MnSO4 + 30CO2 + 66H2O b/ 3As2S3 +28 HNO3 + 4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO c/ 8FexOy + (6x-4y) SO42- +(36x-8y) H+ → 8xFe3+ + (3x-2y)SO2 + (3x-2y)S + (18x-4y)H2O ( Số mol SO2: S =1:1) (1) PO43- + 2H2O + 2e⇌ HPO32- + 3OH- ∆G01 = -2FEo1 0,75đ 0,75 đ 3x0,25= 0,75 đ 0,75 đ (2) HPO32- + 2H2O + e ⇌H2PO2- + 3OH- ∆G01 = -2FEo2 (3) PO43- + H2O + e ⇌H2PO2- + 6OH- (4) H2PO2- + 1e (5) P +3H2O ⇌ P + 2OH- + 3e ⇌ PH3 + 3OH- ∆G03 = -4FEo3 ∆G04 = -1 FEo4 ∆G05 = -3FEo5 (6) H2PO2- + 3H2O + 4e ⇌ PH3 + 5OH∆G06 = -4FEo6 Tổ hợp phương trình ta có: * (3) = (1) + (2)  4E3 = 2(E1+ E2) E (HPO32- / H2PO2-)= E2= (4E3 – 2E1)/2 = [4 (-1,345) –2 (-1,12) ]/2 = -1,57 V * (6) = (4) + (5)  E6 = E4 + 3E5  E( H2PO2-/PH3) = E6 = (E4 + 3E5)/4 = [-2,05 + (-0,89) ]/4 = -1,18 V a/ Ở điện cực phải: MnO4- + 8H+ + 5e ⇌ Mn2+ + 4H2O Ở điện cực trái: 3I- ⇌ I3- + 2e Phản ứng xảy pin hoạt động MnO4- + 16 H+ + 15 I- ⇌ Mn2+ + I3- + 8H2O Có: E p = E oMnO − / Mn + + 0,059 [MnO −4 ][H + ]8 0,059 0,05[H + ]8 lg = , 51 + lg 5 0,01 [ Mn 2+ ] 0,5 đ 0,059 [I 3− ] 0,059 0,02 lg − = 0,5355 + lg = 0,574V 2 [I ] (0,1) 0,059 ΔE = Ephải - Etrái ⇔ 0,824 = 1,51 + lg(5[H+]8) – 0,574 E t = E oI− / 3I − + Suy h = [H+] = 0,053 M b/ Mặt khác từ cân bằng: H2SO4- ⇌ H+ + SO42[] C–h h h Ka = 10-2 h2 h2 = K ⇒ +h=C Suy a C−h Ka Thay giá trị h = 0,053 Ka = 1,0.10-2, tính C HSO −4 = 0,334M a/ O3 + 2I- + H2O → O2 + I2 + 2OH(2,5đ) b/ CO2 + NaClO + H2O → NaHCO3 + HClO c/ 2F2 + 2NaOH(loãng, lạnh) → 2NaF + H2O + OF2 d/ Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + NaI Phương trình hóa học: 5H2O + S2O H2O + SO 2− 2− + 4Cl2 → 2SO + Cl2 → SO 2− 2− − + 8Cl + 10H 0,5 đ 4x0,25= 1,0đ 1,5 đ + + 2Cl − + 2H+ 2− Ba2+ + SO → BaSO4 ↓ 2− 2− 2S2O + I2 → S4O + 2I − 2− H2O + SO 2− + I2 → SO Ta có hệ phương trình: 2x + y = + 2I − + 2H+ 6,524 = 0,028 (1) 233 x + y = 0,0145 (2) Giải hệ phương trình trên: x = 0,009 y = 0,01 Nồng độ mol Na2S2O3 = 0,09 M Na2SO3 = 0,1 M b Nếu thay HCl 2− S2O + 2H+ → SO2 + S ↓ + H2O (2,5đ) 10-3 10-3 (mol) −3 Khối lượng kết tủa = 32.9.10 = 0,288 gam Phương trình phản ứng: S + Mg → MgS (1) MgS + 2HCl → MgCl2 + H2S(2) Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 (3) M B = 0,8966 × 29 = 26 ⇒ B chứa H2S H2 [Mg có dư sau phản ứng (1)] 0,5đ 2,987  x + y =  22,4 Gọi x y số mol khí H2S H2, ta có  34x + y  = 26  x + y 0,1 Giải ta có x = 0,1 ; y = Từ (1), (2), (3) ta có: 0,1 × 32 %m(S) = × 100% = 0,1   50%, %m(Mg ) = 50%  0,1 +  × 24 + ( 0,1 × 32 )   H2S + O2 → SO2 + H2O 0,1 0,1 0,1 H2 + O2 → H2O 0,033 0,033 SO2 + H2O2 → H2SO4 0,1 0,147 0,047 0,1 m(dung dịch) = 100 + ( 0,1 × 64) + ( 0,133 × 18) = 108,8 gam 0,1.98 0,047.34 × 100% = 9%; C%(H2O2) = = 1,47% C%(H2SO4) = 108,8 108,8 Phương trình phản ứng: S + O2 → SO2 (1) 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 Từ (1) (2) 5 −3 ⇒ n S = n SO = n KMnO4 = × 0,625 × 0,005 = 7,8125.10 mol 2 7,8125.10 −3 × 32 %m S = × 100% = 0,25% < 0,30% 100 Vậy nhiên liệu phép sử dụng 0,5 đ 0,5đ 1,0 đ (2) -Hết -Lưu ý chung toàn bài: + Điểm câu thi tổng điểm thành phần câu Điểm thi tổng điểm câu thi, phần lẻ tính đến 0,25 điểm theo thang điểm 20 + Nếu thí sinh giải theo cách khác mà lập luận chặt chẽ, tính toán xác cho điểm tối đa