Đang tải... (xem toàn văn)
Dưới đây là đề thi oympic hóa học sinh viên toàn quốc 2016 mới nhất các bạn nhé. Bạn nào có nhu cầu mua tài liệu thì liên hệ anh nha. Các bạn có thể sử dụng tài liệu này như một cách để rèn luyện kiến thức.
LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM HỘI HÓA HỌC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐÁP ÁN BÀI THI OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ IX (4/2016) Bài thi lý thuyết Bảng: C Họ tên thí sinh: Số phách: Ngày tháng năm sinh: Số báo danh: Đơn vị: Bài thi lý thuyết bảng C Bài làm lý thuyết thí sinh Bảng: C KẾT QUẢ CHẤM BÀI THI LÝ THUYẾT Câu Tổng điểm số Tổng điểm chữ Điểm Cần Thơ, ngày 06 tháng 04 năm 2016 CÁN BỘ CHẤM THI CÁN BỘ CHẤM THI TRƯỞNG TIỂU BAN CHẤM THI BẢNG C Hướng dẫn thí sinh làm thi Thí sinh phải viết họ, tên, ngày tháng năm sinh số báo danh vào tờ bìa thi (Vì phách thi) Các trang bên thi không viết thông tin cá nhân nào, mà làm bút xanh đen, không dùng bút đỏ Tất kết trả lời câu hỏi phải viết khung quy định thi Làm khác quy định không chấm điểm Bài thi gồm 07 câu, 17 trang Khi làm xong thí sinh phải nộp tồn thi ký xác nhận trước Thí sinh có 180 phút để làm thi Thí sinh không sử dụng tài liệu tham khảo, sử dụng máy tính khơng có thẻ nhớ Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C Các số cơng thức cần thiết NA = 6.0221×1023 mol–1 Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT 8.314 J⋅ K–1⋅ mol–1 0.08205 atm⋅ L⋅ K–1⋅ mol–1 62400 mmHg.mL K–1⋅ mol–1 Năng lượng photon: E= Hằng số Faraday: F = 96485 C⋅ mol–1 Năng lượng tự Gibbs: G = H – TS Hằng số Planck: h = 6.6261×10–34 J⋅ s Vận tốc ánh sáng : c = 3.000×108 m⋅ s–1 Phương trình Faraday: Q = it Khơng độ C: 273.15 K Phương trình Arrhenius: k =A N = kg.m.-1s-2 eV = 1.602×10-19 J Kw = = 1.0×10-14 Số Avogadro: Hằng số khí: R= hc λ ∆H = ∆E + ∆nRT atm = 760 torr = 1.01325×105 Pa 1m = 109m = 1010Å ppm phần triệu 1ppb phần tỷ BẢNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HĨA HỌC 1 H 1.008 Li 6.941 11 Na 22.99 19 K 39.10 37 Rb 85.47 55 Cs 132.91 87 Fr (223) 18 13 14 15 16 17 Be 9.012 12 Mg 24.31 20 Ca 40.08 38 Sr 87.62 56 Ba 137.33 88 Ra 226.0 C 12.01 14 Si 28.09 32 Ge 72.64 50 Sn 118.71 82 Pb 207.2 N 14.01 15 P 30.97 33 As 74.92 51 Sb 121.76 83 Bi 208.98 O 16.00 16 S 32.07 34 Se 78.96 52 Te 127.60 84 Po (209) F 19.00 17 Cl 35.45 35 Br 79.90 53 I 126.90 85 At (210) 69 Tm 168.93 101 Md (256) 70 Yb 173.05 102 No (254) 71 Lu 174.97 103 Lr (257) 10 11 12 21 Sc 44.96 39 Y 88.91 57 La 138.91 89 Ac (227) 22 Ti 47.87 40 Zr 91.22 72 Hf 178.49 104 Rf (261) 23 V 50.94 41 Nb 92.91 73 Ta 180.95 105 Ha (262) 24 Cr 52.00 42 Mo 95.96 74 W 183.84 25 Mn 54.94 43 Tc [98] 75 Re 186.21 26 Fe 55.85 44 Ru 101.07 76 Os 190.23 27 Co 58.93 45 Rh 102.91 77 Ir 192.22 28 Ni 58.69 46 Pd 106.42 78 Pt 195.08 29 Cu 63.55 47 Ag 107.87 79 Au 196.97 30 Zn 65.38 48 Cd 112.41 80 Hg 200.59 B 10.81 13 Al 26.98 31 Ga 69.72 49 In 114.82 81 Tl 204.38 58 Ce 140.12 90 Th 232.04 59 Pr 140.91 91 Pa 231.04 60 Nd 144.24 92 U 238.03 61 Pm (145) 93 Np 237.05 62 Sm 150.36 94 Pu (244) 63 Eu 151.96 95 Am (243) 64 Gd 157.25 96 Cm (247) 65 Tb 158.93 97 Bk (247) 66 Dy 162.50 98 Cf (251) 67 Ho 164.93 99 Es (254) 68 Er 167.26 100 Fm (257) He 4.003 10 Ne 20.18 18 Ar 39.95 36 Kr 83.80 54 Xe 131.29 86 Rn (222) Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C Câu 1(4,0đ): Tổng điểm (1,0) 0,5) (1,5) (1,0) 4,0 Cán Cán Ion X3+ có phân lớp electron 4d Viết cấu hình electron nguyên tử X cho biết vị trí X bảng tuần hồn ngun tố hóa học (chu kỳ, nhóm A, B)? Electron 4d1 X3+ ứng với giá trị số lượng tử n, l, m ms? Cấu hình electron X: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2 X chu kỳ 5, nhóm IVB 4d1: n = 4, l = 2, m nhận giá trị -2, -1, 0, +1 +2, ms = +1/2 -1/2 Viết công thức cấu tạo phân tử N2O theo phương pháp VB rõ hình thành liên kết phân tử nào? N≡N →O 3e độc thân N tạo liên kết N ≡ N cặp e N chưa tham gia liên kết (2s2) tạo liên kết cho nhận NO Viết cơng thức Lewis, cho biết kiểu lai hóa ngun tử trung tâm dự đốn cấu trúc hình học các phân tử ion sau: CS2, SO2, ClO3- Biết: ZC=6, ZO=8, ZS=16, ZCl=17 S = C = S; C: lai hóa sp; CS2 cấu trúc thẳng; góc SCS = 1800 S O O Cl O O S: lai hóa sp2; SO2 cấu trúc chữ V; góc OSO ≈ 1200 O Cl: lai hóa sp3; ClO3- cấu trúc tháp tam giác; góc OClO ≈ 1090 Cho dãy chất sau: HF, HCl, HBr, HI; Hãy xếp chất theo chiều giảm dần nhiệt độ sôi chất giải thích? *) Nhiệt độ sơi giảm dần theo chiều: HF > HI > HBr > HCl *) Giải thích: Nhiệt độ sơi chất phụ thuộc vào yếu tố: Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C - Khối lượng phân tử lớn nhiệt độ sơi cao - Lực hút phân tử (lực liên kết hidro, lực Vanderwaals) lớn nhiệt độ sơi cao Đặc biệt lực liên kết hidro làm tăng đột biến nhiệt độ sơi chất HF có liên kết hidro nên có nhiệt độ sơi cao Từ HI HBr HCl: Khối lượng phân tử giảm dần (đều liên kết hidro) nên nhiệt độ sơi giảm dần Câu (1,5đ): Tổng điểm (0,5) (1,0đ) 1,5 Cán Cán Cho biết số liệu sau: Các số phân ly axit K (CO2.aq/HCO3-) = 10-6,4; K2(HCO3-/CO32-) = 10-10,3; tích số tan CaCO3 Ks(CaCO3) = 10-8,4 : CO2(k) + aq ⇌ CO2.aq K’ = 3,0.10-2 (a) Tính số cân phản ứng sau: CO2 aq + Ca2+ + 2OH- ⇌ CaCO3(r) + 2H2O CO2.aq + Ca2+ + 2OH- K CaCO3(r) + 2H2O K1.K2 CO32- + K2H2O 2H+ + Ca2+ + 2OH- K = K1.K 1/Ks CaCO3(r) + 2H+ + 2OH- 10−6,4.10 −10,3 = = 1019,7 = 5, 0.1019 K s K H 2O 10−8,4.(10−14 ) 2 Trong nước bọt chúng ta, nồng độ Ca2+ vào khoảng 3,0.10-3M, pH = 6,75; áp suất CO2 khơng khí 0,04 atm Hỏi điều kiện có tạo thành kết tủa CaCO theo phản ứng không? ∆G = RT ln Q ; Q= K [CO aq][Ca 2+ ][OH - ]2 [CO aq] ⇒ [CO aq] = 3, 0.10 −2 x0, 04 = 1, 2.10 −3 M Theo (a): K ' = P CO ( k ) Q= 1 = = 8, 78.1019 -3 -14+6,75 −20,5 1,2.10 x3.10 x(10 ) 3, 6.10 -3 Q>K nên ∆G > khơng tạo kết tủa CaCO3 Câu (3,5đ): Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C (0,5) (1,0) a b (1,0) (1,0) Tổng điểm 3,5 Cán Cán Cho biết tích số tan AgCl Ag 2CrO4 Ks(AgCl) = 10-10 Ks(Ag2CrO4) = 2,46.10-12 Tính pH dung dịch chứa đồng thời NaOH 10-4M NaNO2 0,1M Biết Ka(HNO2) = 5,13.10-4 2H2O ⇌ H3O+ + OH- (1) ; KH2O = 10-14 NO2- + H2O ⇌ HNO2 + OH- (2) ; Kb = 10-14: (5,13.10-4) = 1,95.10-11 Kb >> H2O Bỏ qua cân (1), xét cân (2) NO2- + H2O ⇌ HNO2 + OH- (2) ; Kb=1,95.10-11 Ccb(M) 0,1-x x x+10-4 x ( x + 10−4 ) Kb = =1,95.10−11 (0,1 − x) x.10−4 x > PCO nên coi PCl2 ≈ const [Cl2] ≈ const v = k[Cl2]m[CO]n = k.const.[CO]n = k’[CO]n Giả sử bậc riêng CO k’ = const lần thí nghiệm CO(k) + Cl2(k) COCl2(k) t=0 Po = mmHg t Po - P’ P’ P0 C k ' = ln = ln t C t P0 − P , Với t = 34,5 phút, P’ = mmHg k’ = 0,02 phút-1 Với t = 69 phút, P’ = mmHg k’ = 0,02 phút-1 Với t = 138 phút, P’ = 3,75 mmHg k’ = 0,02 phút-1 k= 0,02 phút = const Bậc riêng CO (n=1) Bằng thí nghiệm khác, người ta xác định bậc riêng Cl 3/2 Chứng minh phương trình động học phản ứng phù hợp với chế phản ứng sau: Cl2(k) ⇌ 2Cl(k) (1) nhanh CO(k) + Cl(k) ⇌ COCl(k) (2) nhanh COCl(k) + Cl2(k) → COCl2(k) + Cl(k) (3) chậm Phương trình động học phản ứng là: v = k[Cl2]3/2[CO] Tốc độ phản ứng định giai đoạn chậm (3): v = k’[COCl][Cl2] COCl tạo theo phản ứng (2): CO(k) + Cl(k) ⇌ COCl(k) (2) ; K2 [COCl] = K2[CO][Cl] Cl lại tạo theo phản ứng (1): Cl2(k) ⇌ 2Cl(k) (1) ; K1 [Cl] = K11/2[Cl2]1/2 Thay [Cl] vào biểu thức tính [COCl], có: [COCl] = K2[CO] K11/2[Cl2]1/2 = K11/2K2[CO] [Cl2]1/2 Thay [COCl] vào phương trình tốc độ có: v = k’ K11/2 K2 [Cl2]3/2.[CO] = k[Cl2]3/2[CO] phù hợp với phương trình động học phản ứng Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C Câu (3,0đ): (2,0) (1,0) Tổng điểm 3,0 Cán Cán Cho cân bằng: I2(r) ⇌ I2(k) (1) ∆Go1 = 62400 - 144,5T (J) Cho 0,02 mol I2(r) vào bình chân khơng dung tích lít 373K Tính số mol chất cân Nếu tăng dung tích bình lên V’ lít giữ nhiệt độ khơng đổi với V’ để I2(r) bắt đầu biến Tính bậc tự hệ V>V’ T = const ΔGo1(373) = 62400 – 144,5x373 = 8501,5 (J) lnK p1 = −8501,5 = −2, 74 ⇒ K p1 = 6, 45.10−2 8,314 x373 K p = PI2 ( k ) = 6, 45.10−2 ⇒ nI ( k ) = 6, 45.10−2 x5 = 0, 0105 mol 0, 082 x373 nI2(r) = 0,02 – 0,0105 = 0,0095 mol I2(r) bắt đầu biến nI2(r) = 0,02 mol nI ( k ) RT V '= PI 2( k ) = 0, 02.0, 082.373 = 9, 48(lit ) 6, 45.10−2 Khi V > V’ : có pha : C = - + = Ngồi cân (1) có cân sau: I2(k) ⇌ 2I (k) (2), ∆Go2 = 151200 – 100,8T (J) Ở câu không để ý đến phản ứng (2) thực tế xảy không đáng kể 373K Hãy chứng minh cách tính áp suất I(k) cân ΔGo2(373) = 151200 – 100,8x373 = 113601,6 (J) lnK p2 = Kp2 = −113601, = −36, 63 ⇒ K p = 1, 23.10−16 8,314 x373 P 2I (k ) PI ( k ) ⇒ 1, 23.10−16 = P 2I (k ) 6, 45.10−2 ⇒ PI ( k ) = 2,82.10−9 atm : nhỏ → bỏ qua (2) Câu (3,5đ): Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C (2,0) (1,5) a b a b c (0,75) (1,25) (0,5) (0,75) (0,25) Tổng điểm 3,5 Cán Cán a) Tính EoCr(OH)3/ Cr 25oC ? Biết 25oC, tích số tan Cr(OH)3 5,4.10-31 EoCr3+ / Cr = - 0,74V Cr(OH)3 + 3e ∆G0 Cr + 3OH- ∆G20 ∆G10 Cr 3+ + 3OH- + 3e − 3FE 0Cr (OH )3 /Cr = − RT ln K s − 3FE Cr 3+ / Cr ⇒ E 0Cr (OH )3 / Cr = E 0Cr 3+ / Cr + 8,314.298 0, 059 ln K s = − 0, 74 + lg(5, 4.10−31 ) 3 ⇒ E 0Cr (OH )3 / Cr = −1,34V b) Một hỗn hợp chứa bột Ag, dung dịch AgI bão hoà dung dịch HI 1M 25 oC Hỏi Ag có đẩy H2 khỏi dung dịch HI không ? Cho biết 25 oC, tích số tan AgI (Ks) 1,5.10-16, EoAg+ / Ag = 0,8V độ điện li HI AgI(r) ⇌ Ag+ + I- ; Tt = [Ag+][I-] =s(s+1) ≈ s → s = 1,5.10-16 M = [Ag+] s s+1 EAg+/Ag = 0,80 + 0,059lg1,5.10-16 = -0,134 V Vì [H+] = 1M → EH+/H2 = E0H+/H2 = 0,00 V EH+/H2 > EAg+/Ag nên Ag đẩy hidro khỏi dung dịch HI 1M 2Ag + 2H+ + 2I- → 2AgI↓ + H2(k) Cho pin điện biểu diễn sơ đồ sau: (+) Hg/HgO(r)/OH-/H2(1atm)/Pt (-) a) Viết phản ứng xảy điện cực phản ứng tổng cộng xảy pin (+) HgO↓ + 2e + H2O Hg + 2OH(-) H2(k) -2e + 2OH- 2H2O(l) Phản ứng tổng: HgO↓ + H2(k) Hg + H2O(l) Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C 10 b) Tính suất điện động pin biết entanpi tự tạo thành chuẩn H 2O (l) -237,0 kJ.mol-1 HgO(r) -58,5 kJ.mol-1 ∆Go = ∆Gos (H2O)l - ∆Gos (HgO) = -237,0 + 58,3 = - 178,5 (kJ) 178,5.103 = 0,925V 2.96500 0, 059 E = E0 + lg = E = 0,925V ( PH ( k ) = atm) PH 2( k ) ∆G = − nFE ⇒ E0 = + c) Người ta đo suất điện động pin giá trị pH khác nhau, kết thu giá trị 0,925V Hãy giải thích kết này? Vì suất điện động pin suất điện động tiêu chuẩn nên khơng phụ thuộc vào giá trị pH Câu (1,0đ) Tổng điểm (0,5) (0,5) 1,0 Cán Cán Q trình nóng chảy nước đá có khác biệt với trình nóng chảy hầu hết chất khác, áp suất tăng nhiệt độ nóng chảy nước đá giảm Nhờ mà vận động viên môn thể thao trượt băng nghệ thuật trượt băng tác động lên nước đá (phía lưỡi trượt) áp suất lớn áp suất khí làm giảm nhiệt độ nóng chảy nước đá Vì vậy, lưỡi trượt, rãnh nước lỏng tạo thành (như chất bôi trơn) làm cho vận động viên lướt sân băng Hãy tính cụ thể trường hợp sau: Ở áp suất atm, nước đá nóng chảy 273K Hỏi áp suất 10 atm nóng chảy nhiệt độ nào? Biết d(H2O-r) = 0,92 g/cm3, d(H2O-l) = 1,00 g/cm3, nhiệt nóng chảy nước đá 5860 J.mol-1 dT ∆V Tnc dT ∆V T ∆V = ⇒ = dP ⇒ ln = ( P2 − P1 ); dP ∆H nc T ∆H T1 ∆H ∆V (m3 ); P ( Pa) ∆V = Vl − Vr ; V = m d 18 18 ∆V = ( − ).10−6 (m3 ) = − 1,565.10 −6 (m3 ) 0,92 P2 − P1 = (10 − 1).1, 013.105 Pa = 9,117.105 Pa Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C 11 T2 −1,565.10−6 = 9,117.105 = −2, 435.10−4 273 5860 ⇒ T2 = 272,933 K = − 0, 0670 C ln Một vận động viên nặng khoảng 60 kg trượt băng tác động lên nước đá (phía lưỡi trượt mỏng) áp suất tương đương 500 atm Hỏi nước đá nóng chảy nhiệt độ thấp bao nhiêu? Từ kết câu 1, P tăng lên atm nhiệt độ nóng chảy nước đá giảm 0,067oC Tính cách gần đúng:khi vận động viên khoảng 60 kg trượt băng tác động lên nước đá dưỡi lưỡi trượt áp suất 500 atm, áp suất tăng lên (500-1) = 499 atm nhiệt độ nóng chảy nước đá thấp là: (0,067:9) x 499 = 3,71oC HẾT - (Sinh viên làm theo cách khác, cho đủ điểm) Bài Thi Lý Thuyết - Bảng C 12 ... thuyết thí sinh Bảng: C KẾT QUẢ CHẤM BÀI THI LÝ THUYẾT C u Tổng điểm số Tổng điểm chữ Điểm C n Thơ, ngày 06 tháng 04 năm 2016 C N BỘ CHẤM THI C N BỘ CHẤM THI TRƯỞNG TIỂU BAN CHẤM THI BẢNG C Hướng... 3,75 Chứng minh b c riêng CO Vì PCl2 >> PCO nên coi PCl2 ≈ const [Cl2] ≈ const v = k[Cl2]m[CO]n = k.const.[CO]n = k’[CO]n Giả sử b c riêng CO k’ = const lần thí nghiệm CO(k) + Cl2(k) COCl2(k)... (2): CO(k) + Cl(k) ⇌ COCl(k) (2) ; K2 [COCl] = K2[CO][Cl] Cl lại tạo theo phản ứng (1): Cl2(k) ⇌ 2Cl(k) (1) ; K1 [Cl] = K11/2[Cl2]1/2 Thay [Cl] vào biểu th c tính [COCl], c : [COCl] = K2[CO]