Tài liệu [hoahoc11]dethidenghi-olympic30thang4-lanthuxii-2006-thptnguyenthuonghien-tphcm

Kỳ thi olympic truyền thống 30/4 Mã số : Lần XII - Năm 2006 Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền - TPHCM --------------------------------------------------------------------------------------------------------------ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ Mã số : MÔN HÓA KHỐI 11 Ngày thi : 17 - 4 - 2006 Thời gian làm bài : 180 phút CÂU I : Bê tông được sản xuất từ hỗn hợp xi măng, nước cát và đá dăm ( đá nhỏ ) . Xi măng gồm chủ yếu là canxi silicat và canxi aluminat tạo thành khi nung nghiền đất sét với đá vôi. Trong các bước tiếp theo của việc sản xuất xi măng, người ta thêm 1 lượng nhỏ gypsum, CaSO4.2H2O, để tăng cường sự đông cứng của bê tông. Sử dụng nhiệt độ tăng cao trong giai đoạn cuối của sản xuất có thể dẫn đến sự tạo thành 1 hemihidrat không mong muốn là CaSO4.1/2H2O. Xét phản ứng sau : CaSO4.2H2O (r)  CaSO4.1/2H2O (r) + 3/2H2O (k) Các số liệu nhiệt động học sau đo tại 25oC, áp suất tiêu chuẩn 1,00 bar : Hợp chất Ho / (KJ.mol-1) So / (JK-1.mol-1) CaSO4.2H2O (r) - 2021,0 194,0 CaSO4.1/2H2O (r) -1575,0 130,5 H2O ( k) -241,8 188,6 Hằng số khí : R = 8,314 J.mol-1 .K-1 = 0,08314 L. bar. mol-1.K-1 OoC = 273,15oK 1/ Hãy tính ΔHo ( theo KJ) của sự chuyển hóa 1,00 kg CaSO4.2H2O ( r) thành CaSO4.1/2H2O (r). Phản ứng này là tỏa nhiệt hay thu nhiệt ? 2/ Hãy tính áp suất hơi nước ( theo bar) tại cân bằng trong 1 bình kín có chứa CaSO4.2H2O ( r) , CaSO4.1/2 H2O (r) và H2O ( k) tại 25oC. 3/ Hãy tính nhiệt độ tại đó áp suất hơi nước tại cân bằng là 1,00 bar trong hệ được mô tả ở câu 2. Giả thiết rằng ΔHo và ΔSo không phụ thuộc nhiệt độ. CÂU II : Sự ăn mòn kim loại gắn liền với các phản ứng điện hóa. Điều này cũng đúng với sự tạo thành gỉ trên bề mặt sắt, tại đó các phản ứng ban đầu tại điện cực thường là : Fe (r)  Fe2+ ( aq) + 2e (1) O2 (k) + 2H2O (l) + 4e  4OH (aq) (2) Thiết lập 1 pin điện hóa trong đó diễn ra các phản ứng tại điện cực như trên. Nhiệt độ là 25oC. Pin được biểu thị bằng giản đồ pin sau đây : Fe (r) | Fe2+ (aq)  OH- (aq) , O2 (k) | Pt (r) Thế điện cực tiêu chuẩn tại 25oC : Hệ số Nernst : RTln10/F = 0,05916 Volt tại 25oC Hằng số Faraday : F = 96450 C. mol-1 Hằng số khí : R = 8,314 J.mol-1.K-1 = 0,08314 L. bar. mol-1.K-1 OoC = 273,15oK Fe2+ (aq) + 2e  Fe (r) O2 (k) + 2H2O (l) + 4e  4OH- (aq) Eo = -0,44V Eo = 0,40V Kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 Mã số : Lần XII - Năm 2006 Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền - TPHCM --------------------------------------------------------------------------------------------------------------1/ Hãy tính sức điện động tiêu chuẩn ( điện thế pin tiêu chuẩn) , Eo , tại 25oC. 2/ Hãy viết phản ứng chung xảy ra trong quá trình phóng điện của pin ở điều kiện tiêu chuẩn. 3/ Hãy tính hằng số cân bằng tại 25oC của phản ứng chung của pin. 4/ Phản ứng chung nói trên được cho phép là tiến hành trong 24 giờ ở điều kiện tiêu chuẩn và với dòng điện không đổi là 0,12A. Hãy tính khối lượng của Fe chuyển thành Fe2+ sau 24 giờ. Oxi và nước được giả thiết là có dư. 5/ Hãy tính Eo của pin tại 25oC với điều kiện sau : Fe2+ = 0,015M ; pH nửa pin bên phải = 9,00 ; PO2 = 0,700 bar CÂU III. Trị số pH của nước nguyên chất là 7,0 ; trong khi đó nước mưa tự nhiên có tính axit yếu do sự hòa tan của CO2 trong khí quyển. Tuy nhiên, trong nhiều khu vực, nước mưa có tính axit mạnh hơn. Điều này do 1 số nguyên nhân, trong đó có những nguyên nhân tự nhiên và những nguyên nhân xuất phát từ các hoạt động của con người. Trong khí quyển, SO2 và NO bị oxi hóa theo thứ tự thành SO3 và NO2, chúng phản ứng với H2O thành H2SO4 và HNO3. Hậu quả là tạo thành "mưa axit" với pH trung bình khoảng 4,5. Tuy nhiên, cũng đã đo được các trị số thấp đến mức 1,7. SO2 là 1 axit đa chức trong dung dịch nước. Tại 25oC, các hằng số axit bằng :  SO2 (aq) + H2O (l) D HSO3 (aq) + H+ (aq) Ka1 = 10-1,92 HSO3 (aq) D SO32 - (aq) + H+ (aq) Ka2 = 10-7,18 o Tất cả các câu hỏi sau đều xét ở 25 C : 1/ Tính tan của khí SO2 là 33,9 lit/ 1 lit nước tại áp suất riêng phần của SO2 = 1 bar a. Hãy tính nồng độ toàn phần của SO2 trong nước bão hòa khí SO2 ( bỏ qua sự thay đổi thể tích gây ra bởi sự hoà tan SO2.  b. Hãy tính % của ion HSO3 . c. Tính pH của dung dịch. 2/ Hãy tính nồng độ của ion Hidro trong dung dịch nước của Na2SO3 0,0100 M. 3/ Cân bằng chính trong dung dịch nước của NaHSO3 là : 2HSO3 ( aq) D SO2 (aq) + SO32 (aq) + H2O ( l) a. Hãy tính hằng số cân bằng của cân bằng trên. b. Hãy tính nồng độ của SO2 trong nước của NaHSO3 0,0100 M nếu chỉ xét cân bằng ghi trên. 4/ Tính tan của BaSO3 trong nước bằng 0,016 g / 100ml. a. Tính nồng độ của ion Ba2+ trong dung dịch bão hòa. 2 b. Tính nồng độ ion SO3 trong dung dịch bão hòa. c. Tính tích số tan của BaSO3. 5/ Tích số tan của Ag2SO3 = 10-13,82 M3. Hãy tính Ag+ trong dung dịch nước của Ag2SO3 2 ( bỏ qua tính baz của SO3 ). 6/ Tích số tan của CaSO3 = 10-7,17 M3. Tính Kcb của phản ứng : Ca2+ (aq) + Ag2SO3 (r) D CaSO3 (r) + 2Ag+ (aq) 7/ Nhỏ từng giọt Brom đến dư vào dung dịch SO2 0,0100 M. Toàn bộ SO2 bị oxi hóa thành sunfat VI. Brom dư được tách ra bằng cách sục với khí Nitơ. Viết 1 phương trình phản ứng của quá trình và tính nồng độ H+ trong dung dịch thu được. Giả sử tất cả các quá trình hóa học cũng như các thao tác thí nghiệm không làm thay đổi thể tích dung dịch. Trị số pKa của HSO4 = 1,99. Kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 Mã số : Lần XII - Năm 2006 Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền - TPHCM --------------------------------------------------------------------------------------------------------------8/ Sau 1 đợt phun trào núi lửa, trị số pH của nước mưa đo được bằng 3,2. Hãy tính nồng độ toàn phần của H2SO4 trong nước mưa, giả thiết sự axit hóa là chỉ do H2SO4. Proton thứ nhất của H2SO4 có thể xem như phân ly hoàn toàn.  CÂU IV. Đem hoà tan a gam một hỗn hợp X gồm Al2O3, MgO và 2 oxit của kim loại kiềm A và B (thuộc 2 chu kỳ kế tiếp) vào nước thấy có 4 gam chất không tan. Nếu thêm vào hỗn hợp 1 lượng Al2O3 bằng ¾ lượng Al2O3 có trong X rồi mới hòa tan vào nước thì có 6,55g chất không tan. Còn nếu thêm vào hỗn hợp 1 lượng Al2O3 bằng lượng Al2O3 có trong X thì có 9,1g chất không tan. Lấy 1 trong số dung dịch đã phản ứng hết kiềm ở trên cho sục khí CO2 đến dư để tất cả lượng Al(OH)3 kết tủa , lọc bỏ chất không tan, cô cạn nước lọc, thu được 24,99g hỗn hợp các muối cacbonat axit và muối cacbonat trung tính khan. Biết khi cô cạn 50% muối cacbonat axit kim loại kiềm A và 30% muối cacbonat axit kim loại kiềm B đã chuyển thành muối cacbonat trung tính. Hãy cho biết 2 kim loại kiềm và % khối lượng các oxit trong X. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn ( trừ phản ứng phân hủy nhiệt muối cacbonat axit) và không có sự hao hụt khi thu hồi các muối cacbonat. CÂU V. 1/ Cho biết độ dài liên kết tương đối và độ bền liên kết của C �C  và  C  C  giải thích . 2/ Giải thích tại sao hình ảnh orbital của C �C  cho ta biết sự thiếu vắng đồng phân hình học của CH 3  C �C  CH 2  CH 3 3/ a. Giải thích tại sao xiclohexin không tồn tại ? b. Vòng nhỏ nhất thích ứng với nối ba  � là gì ? 4/ Tại sao Butin-1 có momen lưỡng cực ( 0,8D) lớn hớn của Buten-1 ( 0,3D). Trường THPT Nguyễn Thượng Hiền - TPHCM Giáo viên : HÀ THỊ KIM LIÊN ĐÁP ÁN HOÁ 11 CÂU I : H  HCaSO . 1 1/  3 H H2O ( K )  HCaSO4 .2 H2O ( r ) 2 = -1575,0 + 3 2 (-241,8) - (- 2021,0) = + 83,3 KJ.mol-1 4 2 H 2O 1000 = 5,808 (mol) 172,18 Số mol CaSO4.2H2O(r) = ΔHpư = 5,808 x 83,3 = 483,8 KJ > 0 2/ S  S 0CaSO . 1 4 2 H 2O _ Phản ứng thu nhiệt 0  SH0 2O ( k )  SCaSO 4 .2 H2O ( r ) = 130,5 + 188,6. 3 2 - 194,0 = 219,4 JK-1.mol-1 G  H  T S = 83300 - 298,15 x 219,4 = 1788,6 J.mol-1 ΔG = -RTlnK  lnK = G 17886  = - 721,553  RT 0,08314.298,15 K  PH3/2O2 K= 7,35.10-4 (bar) PH2O = 8,15.10-3 bar 3/ PH2O = 1 bar  K = 1,00 G 0 = -RTlnK = 0 G   H  T  S 0 = 83300 - T x 219,4  T = 380K hay 107oC CÂU II : 1/ E mạch = Ep - Et = E (+) - E (-) = 0,4 - ( - 0,44 ) = + 0,84 (V) 2/ - Sự oxi hóa xảy ra ở cực âm., bên trái - Sự khử xảy ra ở cực dương , bên phải (+) O2 (k) + 2H2O (l) + 4e  4 OH  (aq) (-) 2| Feo - 2e  Fe2+ 2Feo + O2 + 2H2O  2Fe2+ + 4 OH  3/ Hệ đạt cân bằng khi Epin = 0  Fe   OH  2 2 Kcb = PO2  2 Nồng độ mol theo M, áp suất theo bar G 0   nE 0 Fpin   RT ln K  K = 6,2 x 1056 ( M6.bar-1) 4/ m Fe  Fe2+ AIt 55,845.0,12.24.3600   3,0 g Fn 96485.2 = pH nửa pin bên phải = 9,00 ; PH2O = 0,700 bar Fe2+ = 0,015 M; 5/    2 Fe2 OH  0,5916V o Epin = E pin lg 4 PO2 pH = 9  = 10-9 M [H+]  4 -5 � OH  � � �= 10 M   0,0152 10 5 Epin = 0,84V - 0,5916V lg 4 0,700 CAÂU III : 1/ a/ n  PV = RT =  1,19V 1 x 33,9 1,013 22,4 ( 273 + 25) 273 SO2 (aq) + H2O (l) bñ : 1,368 pö : x cb : (1,368 – x) Ka1 x2 = 1,368 - x x %HSO3 - = 1,368 2/ 4 = 1,368 (mol)  SO2 = 1,368 M b/ c/  = 10-1,92 HSO3- (aq) + H+ (aq) 0 0 x x x x   x = 0,1224 x 100 = 8,95 (%) pH = -lg H+ = - lg 0,1224 = 0,91 Na2SO3  2Na+ + SO320,01 0,01 (M) 2SO3 (aq) + H2O(l)  HSO3 (aq) + OH-(aq) Bñ : 0,01 0 0 Pö : y y y Cb : ( 0,01 – y) y y 10-14 Kb = Ka 2 10-14 3,89.10-5 = 10 -6,82 y2 = 0,01 - y  y = 3,89.10-5 = OH - H+ =  3/ a/ = 2,57.10-10 (M) HSO3- (aq)  HSO3- (aq) + H+ (aq)  2HSO3- (aq)  Kcb = Ka2.Ka1 -1 b/  SO2 0 z z z2 Kcb = ( 0,01 – 2z) 2 4/ a/ b/ bñ : pö : cb : K =  SO2  = Ka2 ( Ka1)-1 SO3 2- (aq) + SO2 (aq) + H2O (l) = 10-7,18 . 10+1,92 = NaHSO3 0,01 2HSO3-  bñ : 0,01 pö : 2z cb : ( 0,01-2z)  SO32- (aq) + H+(aq) SO2 (aq) + H2O (l) 10-5,26 Na+ + HSO30,01 (M) 2+ SO3 + H2O 0 0 z z = 10-5,26 => z = 2,33.10-5 y = 2,33.10-5 M BaSO3 = 217,39 g.mol-1 Soá mol BaSO3 = 0,016 : 217,39 = 7,36.10-5 (mol)  BaSO3 = 7,36.10-5 : 0,1 = 7,36.10-4 (mol/l) BaSO3  Ba 2ø+ + SO3 2s s s 2+ -4   Ba  = 7,36.10 M SO3 2- (aq) + H2O (l)  OH –(aq) + HSO3- (aq) 7,36.10-4 0 0 a a a -4 ( 7,36.10 –a ) a a a2 7,36.10-4 – a = 10-6,82  a = 1,0479.10-5  SO32- = 7,36.10-4 – a = 7,26.10-4 (M) c/ Tt BaSO3 =  Ba 2+  SO32- = ( 7,36.10-4) ( 7,26.10-4)  5/ 6/ 7/ = 5,34.10-7 (M 2 ) Ag2SO3  2Ag + + SO3 2s 2s s 2 -13,82 Tt = 2s = 10  s = 1,558.10-5  Ag+ = 2s = 3,116.10-5 (M) Ag2SO3  2+ 2Ca + SO3  2+ Ca + Ag2 SO3  Br2 + SO2 0,01 2Ag + + SO3 2Tt = 10-13,82 CaSO3 Tt-1 = 10+7,17 2Ag+ + CaSO3 K = 10-13,82.10+7,17 = 10-6,65 + 2H2O = 2 HBr 0,02 + H2SO4 0,01 2HBr 0,02 = H2SO4 = 0,01 HSO4-  Bñ : 0,01 Pl : b Cb : b ((0.01 0,03 –+ b) b) K= 0,01 - b   H+ 8/ = 0,03 + b pH = 3,2 = 2H+ + 2Br0,02 0,02 H+ + 0,01 HSO40,01 H+ + SO4 20,03 0 b b (0,03 +b) b = 10-1,99  b = 2,34.10-3 0,0324 (M)  H+ = 10-3,2 M H2SO4  H+ + HSO40,01 0,01 0,01 + HSO4  H + SO42Bñ : 0,01 0,01 0 Pl : c c c Cb : ( 0,01 – c) ( 0,01 + c) c Ka = 10-1,99 c ( 0,01 + c) K = ( 0,01 – c) = 10-1,99  c = 1,613.10-5   SO4 2- = c = 3,074.10-4 M  HSO4- = 1,613.10-5 M H2SO4 =  HSO4- + SO42- = 1,613.10-5 + 3,074.10-4 = 3,24.10-4 M CAÂU IV :  löôïng Al2O3 ban ñaàu la ø : 9,1 – 6,55 = 2,55 (g) => Al2O3 ban ñaàu la ø : 4 x 2,55 = 10,2 g Vì theâm ¾ löôïng Al2O3 vaøo hoãn hôïp X, sau phaûn öùng coøn 6,55g chöùng toû ñaõ coù : (9 4 + 10,2 + 7,65 ) – 6,55 = 15,3 (g) Al2O3 bò taùc duïng ñaõ tan vaøo dd kieàm. Vaäy löôïng MgO ban ñaàu laø : 4 (g) Soá mol Al2O3 ñaõ phaûn öùng : 15,3 : 102 = 0,15 (mol) + H2O + Al2O3 A2O 2AOH 2 A AlO2 x + H2O + Al2O3 B2O 2 BOH 2 B AlO2 y x + y = 0,15 0,5x ( 2A - 60) + 0,3y ( 2B + 60) + x (A+61) – 1,4y (B + 61) = 24,99 => Toång soá gam 2 kim loaïi A,B laø : 2Ax + 2By = 11,34 – 12,4y (g) (1) (2) Toång soá mol 2 kim loaïi A,B laø : 11,34 – 12,4y 0,3 M = 2x + 2y = 0,3 (mol) => 12,4y = 11,34 – 0,3M 0 < y < 0,15 => 31,6 < M < 37,8 A, B lieân tieáp => A = 23 : Na B = 39 : K (2) => 46x + 90,4y = 11,34 x + y = 0,15 m Na2O = 0,05 x 62 = 3,1 g m K2O = 0,1 x 94 = 9,4 g m MgO = 4 (g) m Al2O3 = 10,2 g Toång khoái löôïng = 26,7 (g) , => y= 11,34 – 0,3M 12,4 A < M y = 0,1 => % m Na2O = % m K2O = %m MgO = % m Al2O3 = 11,61 % 35,2 % 15% 38,19% CAÂU V : 1/ - Lieân keát ba  ngaén vaø beàn hôn lieân keát ñoâi  - Nguyeân töû cacbon cuûa C  C ñöôïc che chaén bôûi 6e cuûa 3 lieân keát trong khi ñoù nguyeân töû cacbon cuûa C  C ñöôïc che chaén bôûi 4e cuûa töø 2 lieân keát. - Vôùi nhieàu e che chaén, cacbon lieân keát ba  coù theå laïi gaàn nhau => chieàu daøi lieân keát ngaén vaø taïo söï xen phuû nhieàu hôn => lieân keát beàn hôn. 2/ Cacbon noái ba  lai hoùa sp thaúng haøng => loaïi tröø khaû naêng taïo ñoàng phaân laäp theå cis-trans trong ñoù caùc nhoùm theá phaûi ôû nhöõng maët khaùc nhau cuûa lieân keát ba . 3/ a. b. Ñôn vò caáu truùc thaúng haøng  C  C  C  khoâng theå taïo caàu chæ vôùi 2 cacbon. Ñôn vò caáu truùc naøy coù theå taïo caàu vôùi 4 cacbon, nhö vaäy xicloankin ñôn giaûn nhaát laø xiclooctin. 4/ Lieân keát C  C lai hoùa sp phaân cöïc nhieàu hôn lieân keát C  C lai hoùa sp2 vì cacbon nhieàu ñaëc tính s thì ñoä aâm ñieän nhieàu hôn. ************************************************************************