SỞ GD & ĐT ĐĂKNÔNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI (2007 – 2008) TRƯỜNG THPT QUANG TRUNG Môn: Hoá học - Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu I:( 4,5 điểm) 1/ Thế nào là phản ứng oxi hoá khử? Phân biệt thế nào là chất oxi hoá? Chất khử? Sự oxi hoá? Sự khử? Cho ví dụ minh hoạ? 2/ Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp cân bằng electron: a) KNO 3 + FeS  → 0 t KNO 2 + Fe 2 O 3 + SO 3 b) CrCl 3 + Br 2 + NaOH → Na 2 CrO 4 + NaBr + NaCl + H 2 O c) K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + FeSO 4 → Cr 2 (SO 4 ) 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O. Câu II: ( 4,5 điểm) 1/ Trong các loại mạng tinh thể thì kim cương, P trắng, nước đá, KCl, Mg thuộc loại mạng tinh thể nào? 2/ Dựa vào độ âm điện, hãy sắp xếp theo chiều tăng độ phân cực của liên kết giữa hai nguyên tử trong phân tử các chất sau: CaO, MgO, AlN, N 2 , NaBr, BCl 3 , AlCl 3 , CH 4 . Phân tử chất nào có liên kết ion? Liên kết cộng hoá trị có cực? Liên kết cộng hoá trị không cực? Cho độ âm điện của O = 3,44; Cl = 3,16; Br = 2,96; Na = 0,93; Mg = 1,31; Ca = 1,00; C = 2,55; H = 2,20; Al = 1,61; N = 3,04; B = 2,04 . 3/ a) Hãy thiết lập công thức liên hệ giữa nồng độ % và nồng độ mol/lít khi biết: A là nồng độ % M là nồng độ mol/l D là khối lượng riêng của dung dịch g/ml M B là khối lượng phân tử của chất tan. b) Khi trộn 150 ml dd HCl 10% có D = 1,047 g/ml với 250 ml dd HCl 2M. Tính nồng độ % và nồng độ mol/l của HCl trong dd sau khi trộn ( Biết D = 1,038g/ml). Câu III: ( 3điểm) 1/ Cho các nguyên tố Fe, S có số thứ tự lần lượt bằng 26 và 16. a) Viết cấu hình electron của ion Fe 3+ , S 2- . b) Viết phương trình phản ứng để chứng tỏ tính oxi hoá khử của mỗi ion. 2/ Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10 -8 cm; khối lượng nguyên tử bằng 65 đvC. a) Tính khối lượng riêng của kẽm, biết rằng thể tích thật chiếm bởi các nguyên tử kẽm chỉ bằng 74% thể tích của tinh thể, còn lại là các khe trống. b) Thực tế, khối lượng nguyên tử hầu như tập trung tại hạt nhân nguyên tử. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm. (Cho V hình cầu = 3 4 π r 3 và hạt nhân có bán kính r = 2.10 -13 cm). Câu IV: ( 4điểm) Chất A có %K = 38,613%; %N = 13,862% và oxi. Chất B có %K = 31,837%; %Cl = 28,975% và oxi. Chất C có %K = 24,683%, %Mn = 34,810% và oxi. a) Tìm công thức của A, B, C. b) Nung 38,15g hỗn hợp gồm A, B, C đến khối lượng không đổi, được chất rắn X có khối lượng 30,15g và V lít khí oxi (đktc). Tính phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp. Câu V: ( 4 điểm) Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ đựng 34,2g hỗn hợp X chứa Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 và MgO đến khi phản ứng hoàn toàn được chất rắn A. Hoà tan A trong dung dịch NaOH dư thấy khối lượng chất rắn B thu được bằng 65,306% khối lượng A. Hoà tan B bằng dung dịch HCl 1M vừa đủ cần x lít dung dich HCl; khí thoát ra ở đktc có thể tích bằng 4,48 lít. Tính phần trăm khối lượng của các chất trong X và thể tích dung dịch HCl đã dùng. & - & Hết.& - & ĐÁP ÁN VÀ HƯỚNG DẪN CHẤM` Câu I: ( 4,5 điểm) 1/ ( 1,5 điểm) - Phản ứng oxi hoá khử là phản ứng hoá học trong đó có sự chuyển dịch electron giữa các chất phản ứng. ( Hay phản ứng oxi hoá khử là phản ứng hoá học trong đó có sự thay đổi số oxi hoá của một số nguyên tố) - Chất khử là chất nhường electron hay là chất có số oxi hoá tăng sau phản ứng. - Chất oxi hoá là chất nhận electron hay là chất có số oxi hoá giảm sau phản ứng. - Sự oxi hoá ( quá trình oxi hoá) một chất là làm cho chất đó nhường electron hay làm tăng số oxi hoá của chất đó. - Sự khử ( quá trình khử) một chất là làm cho chất đó nhận electron hay làm giảm số oxi hoá của chất đó. Mỗi ý đúng được 0,2 điểm. (1điểm) Ví dụ: PT phản ứng: 0 Fe + 11 2 −+ ClH → 2 12 −+ ClFe + 2 0 H (0,5 điểm) 0 Fe - 2e → 2 + Fe : Sự oxi hoá, sắt là chất khử 2 1 + H + 2.1e → 2 0 H : Sự khử, hiđro là chất oxi hoá. 2/ ( 3điểm) Cân bằng phản ứng oxi hoá khử theo phương pháp cân bằng electron: a) 3 5 + NOK + -22 S + Fe  → 0 t 2 3 ONK + + 3 2 3 OFe + + 3 6 OS + ( 0,25điểm) Quá trình oxi hoá của Fe và S: 2 + Fe - 1e → 3 + Fe 2 − S - 8e → 6 + S 2 × -22 S + Fe - 9e → 3 + Fe + 6 + S ( 0,25điểm) Quá trình khử của nitơ: 9 × 5 + N + 2e → 3 + N 2 -22 S + Fe + 9 5 + N → 2 3 + Fe + 2 6 + S + 9 3 + N (0,25 điểm) Phương trình đầy đủ: 9 KNO 3 + 2FeS  → 0 t 9 KNO 2 + Fe 2 O 3 + 2SO 3 (0,25 điểm) b) 3 3 ClCr + + 2 0 Br + NaOH → 4 6 2 OCrNa + + 1 − BrNa + NaCl + H 2 O (0,25 điểm) Quá trình oxi hoá : 2 × 3 + Cr - 3e → 6 + Cr (0,25 điểm) Quá trình khử : 3 × 2 0 Br + 2 × 1e → 2 1 − Br 2 3 + Cr + 3 2 0 Br → 2 6 + Cr + 6 1 − Br (0,25 điểm) Phương trình đầy đủ: 2CrCl 3 + 3Br 2 + 16NaOH → 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 6NaCl + 8H 2 O (0,25 điểm) c) 7 2 6 2 OCrK + + H 2 SO 4 + 4 2 SOFe + → ( ) 3 4 2 3 SOCr + + ( ) 3 4 2 3 SOFe + + K 2 SO 4 + H 2 O Quá trình oxi hoá : 1 × 6 + Cr + 3e → 3 + Cr Quá trình khử : 3 × 2 + Fe - 1e → 3 + Fe 6 + Cr + 3 2 + Fe → 3 + Cr + 3 3 + Fe Phương trình đầy đủ: K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 → Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O. Mỗi phương trình đúng được 1 điểm. Câu II: ( 4,5điểm) 1/ (1điểm) - Tinh thể nguyên tử: kim cương, P trắng. - Tinh thể phân tử : nước đá. - Tinh thể ion : KCl. - Tinh thể kim loại: Mg. 2/ (1,5điểm) Độ phân cực của liên kết giữa hai nguyên tử trong phân tử được xếp theo chiều tăng dần là: N 2 < CH 4 < BCl 3 < AlN < AlCl 3 < NaBr < MgO < CaO. (0,75 điểm) Liên kết ion : CaO, MgO, NaBr (0,25 điểm) Liên kết CHT có cực: AlN, BCl 3 , AlCl 3 (0,25điểm) Liên kết CHT không cực: N 2 , CH 4 . (0,25điểm) 3/ a) Công thức quan hệ giữa nồng độ % và nồng độ mol/l: (0,5điểm) A = D MM B .10 . Trong đó: A là nồng độ % M là nồng độ mol/l M B là khối lượng phân tử của chất tan D là khối lượng riêng của dd. b) Số mol dd HCl 10% : n = B M DVA .100 = 5,36.100 047,1.150.10 = 0,43 (mol) (0,5điểm) Số mol dd HCl 2M: n = 2.0,25 = 0,5 (mol) Số mol dd HCl sau khi trộn : n = 0,93 (mol) Vdd sau khi trộn: 0,15 + 0,25 = 0,4 lít Nồng độ mol/l của dd HCl sau khi trộn: 4,0 93,0 = 2,325 (M) (0,5điểm) Nồng độ % của dd sau khi trrộn : 038,1.10 5,36.325,2 = 8,18% (0,5điểm) Câu III:( 3 điểm) 1/ (1điểm) a) Cấu hình electron: Fe : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 S : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Vì Fe – 3e = Fe 3+ → Cấu hình electron của ion Fe 3+ là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 Vì S + 2e = S 2- → Cấu hình electron của ion S 2- là: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (0,5điểm) b) Vì Fe 3+ có cấu hình khá bền vững nên không có tính khử mà chỉ có tính oxi hoá 2 3 3 ClFe + + Cu → CuCl 2 + 2 2 2 ClFe + (0,25điểm) Vì S 2- ( là trạng thái oxi hoá thấp nhất của S) có cấu hình electron bão hoà, nên không thể nhận thêm electron nữa; S 2- chỉ có thể có tính khử 2 − S - 2e → 0 S hoặc 2 − S - 6e → 4 + S Ví dụ: 2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O (0,25điểm) 2/ a) Ta có thể tích nguyên tử kẽm: V = 3 4 .3,14.(1,35.10 -8 ) 3 ⇔ V = 10,300.10 -24 cm 3 (0,25điểm) Thể tích mol nguyên tử kẽm V = (6,023.10 23 ).10,300.10 -24 cm 3 ⇔ V = 6,20369cm 3 (0,25điểm) Vì khối lượng mol nguyên tử kẽm là 65g và thể tích thật chiếm bởi các nguyên tử kẽm: V ’ = 6,20369.0,74 = 4,5907 cm 3 (0,5điểm) Nên khối lượng riêng của kẽm là: D = ' V m = 5907,4 65 = 14,159g/cm 3 (0,25điểm) b) Thể tích của hạt nhân nguyên tử kẽm: V = 3 4 .3,14.( 2.10 -13 ) 3 = 33,4933.10 -39 cm 3 (0,25điểm) Do đó thể tích của một mol hạt nhân nguyên tử kẽm: V’ = 6,023.10 23 .33,4933.10 -39 = 201,73.10 -16 cm 3 (0,25điểm) Vậy khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm là: D = 16 10.73,201 65 − = 3,222.10 15 g/cm 3 .(0,25điểm) Câu IV: (4điểm) a) A: K x N y O z có x : y : z = 39 613,38 : 14 862,13 : 16 525,47 = 1 : 1 : 3. Vậy A là KNO 3 (0,5điểm) B : K x Cl y O z có x : y : z = 39 537,31 : 5,35 975,28 : 16 188,39 = 1 : 1 : 3. Vậy B là KClO 3 (0,5điểm) C : K x Mn y O z có x : y : z = 39 683,24 : 55 810,34 : 16 507,40 = 1 : 1 : 4. Vậy C là KMnO 4 . (0,5điểm) b) Gọi a, b, c lần lượt là số mol của KNO 3 , KClO 3 , KMnO 4 PTHH: 2KNO 3  → 0 t 2KNO 2 + O 2 (1) (0,25điểm) 2KMnO 4  → 0 t K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (2) (0,25điểm) 2KClO 3  → 0 t 2KCl + 3O 2 (3) (0,25điểm) Ta có : 101a + 158b + 122,5c = 38,15 g (I) (0,25điểm) X gồm KNO 2 , K 2 MnO 4 , MnO 2 , KCl : 85a + 197b + 87b + 74,5c = 30,15 g (II) (0,25điểm) Khối lượng oxi thoát ra: m 2 O = 38,15 – 30,15 = 8 g Nên ta có : 2 a + 2 b + 2 3c = 32 8 = 0,25 mol (III) (0,25điểm) Giải hệ (I), (II), (III) ta được : a = b = c = 0,1 mol (0,25điểm) Phần trăm khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp là: % 3 KNO m = %100. 15,38 101.1,0 = 26,47% (0,25điểm) 3 % KClO m = %100. 15,38 5,122.1,0 = 32,11% (0,25điểm) 4 % KMnO m = 100 – (26,47 + 32,11) = 41,42%. (0,25điểm) Câu V: (4 điểm) Phản ứng của CO với hỗn hợp Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO : Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + 3CO 2 (1) (0,25điểm) MgO, Al 2 O 3 không phản ứng. A gồm MgO, Al 2 O 3 và Fe tác dụng với dd NaOH dư: Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O (2) (0,25điểm) B gồm Fe, MgO tác dụng với dd HCl: Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 ↑ (3) (0,25điểm) MgO + 2HCl → MgCl 2 + H 2 O (4) (0,25điểm) Đặt số mol của Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , MgO lần lượt là a, b, c mol Ta có: 160a + 102b + 40c = 34,2g (0,25điểm) Từ (3) ta có: n Fe = 2 H n = 4,22 48,4 = 0,2 mol. (0,25điểm) Ta có m A = 29,4g (0,25điểm) m B = m Fe + m MgO = 29,4. 100 306,65 = 19,2g (0,25điểm) m Al 2 O 3 = 29,4 – 19,2 = 10,2 g (0,25điểm) m MgO = 19,2 – 11,2 = 8 g (0,25điểm) Trong X có %mFe 2 O 3 = %100. 2,34 16 = 46,784% (0,25điểm) %m Al 2 O 3 = %100. 2,34 2,10 = 29,824% (0,25điểm) %m MgO = 23,392%. (0,25điểm) Từ (3) và (4) ta có n HCl pư = 2n Fe + 2n MgO = 2.0,2 + 2. 40 8 = 0,8 mol (0,5điểm) V d dHCl = x = 1 8,0 = 0,8 lít. (0,25điểm) . tử kẽm: V = 3 4 .3,14.(1,35 .10 -8 ) 3 ⇔ V = 10, 300 .10 -24 cm 3 (0,25điểm) Thể tích mol nguyên tử kẽm V = (6,023 .10 23 ) .10, 300 .10 -24 cm 3 ⇔ V = 6,20369cm. .3,14.( 2 .10 -13 ) 3 = 33,4933 .10 -39 cm 3 (0,25điểm) Do đó thể tích của một mol hạt nhân nguyên tử kẽm: V’ = 6,023 .10 23 .33,4933 .10 -39 = 201,73 .10 -16