Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH
ĐỀ GIỚI THIỆU
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM
2013
MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút
Câu 1 (Phản ứng hạt nhân, HTTH)
134
Cs và 137Cs là sản phẩm phân hạch của nhiên liệu urani trong lò phản ứng hạt nhân. Cả hai đồng
vị này đều phân rã β- với thời gian bán hủy là t1/2(134Cs) = 2,062 năm và t1/2(137Cs) = 30,17 năm.
a) Viết phương trình phản ứng hạt nhân biểu diễn các phân rã phóng xạ của 134Cs và 137Cs, tính
năng lượng (ra eV) được giải phóng trong phân rã của 134Cs dựa vào các số liệu dưới đây
Đồng vị
Nguyên tử khối (u)
134
55
Cs
Ba
133,906700
133,904490
134
56
b) Trong một mẫu nước thu được sau sự cố của nhà máy điện hạt nhân người ta phát hiện được
hai đồng vị nói trên của Cs với hoạt độ phóng xạ tổng cộng 1,92 mCi. Khối lượng 137Cs có trong
mẫu nước này là 14,8 = µg.
- Sau bao nhiêu năm thì hoạt độ phóng xạ tổng cộng của 2 đồng vị này trong mẫu nước đã cho
chỉ còn bằng 80,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng của 134Cs và 137Cs tại thời điểm đó. Giả thiết rằng
thiết bi đo chỉ đo được các hoạt độ phóng xạ β- lớn hơn 0,1 Bq.
Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq; vận tốc ánh sáng c = 2,997925.108ms-1;
1eV = 1,60219.10-19J; số Avogađro NA= 6,02.1023; 1 năm = 365 ngày.
Câu 2: (Cân bằng trong dung dịch)
Dung dịch A chứa NH3 0,2M; Na2C2O4 0,1M; Na2SO4 0,08M.
a. Tính pH của dung dịch A.
b. Thêm dần CaCl2 vào dung dịch A vào 10ml dung dịch A đến C = 0,18M.
Tính [C2O42-], [SO42-], [Ca2+]? (Coi như thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể)
Cho pKa: NH4+ (9,24); HSO4- (2,00); H2C2O4 (1,25; 4,27)
pKs: CaSO4 (4,26); CaC2O4 (8,75);
* ( CaOH ) = 10-12,6
Câu 3: (Nhiệt động học) Ở nhiệt độ cao hơn 100oc SO2Cl2 đã chuyển sang thể hơi và phân hủy
theo PT:
SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2 (k).
Người ta cho SO2Cl2 vào một bình rỗng (không có không khí) nút kín và theo dõi biến thiên áp
suất trong bình theo thời gian ở nhiệt độ 375 K:
0
Thời gian (s)
5000
7500
10000
2500
P(áp suất tổng cộng, atm)
1,000
1,053
1,105
1,152
1,197
a) Tìm bậc phản ứng và tính hằng số tốc độ khi biểu diễn tốc độ phản ứng qua áp suất riêng
phần của SO2Cl2
b) Nếu thực hiên thí nghiệm trên ở 385 K thì sau 1h áp suất tổng cộng bằng 1,55 atm.
Tính năng lượng hoạt động hóa của phản ứng
Câu 4(Liên kết hóa học, hình học phân tử)
www.nbkqna.edu.vn
1
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
1) Dựa vào mô hình VSEPR hãy cho biết dạng hình học của các phân tử và ion sau đồng thời
cho biết kiểu lai hoá các AO hoá trị của nguyên tử trung tâm
a)NH4+
b) COCl2
4c) [Fe(CN)6]
d) BrF5
2) Có tồn tại phân tử NF5 và AsF5 không ? Tại sao?
Câu 5: (Halogen, cân bằng trong pha khí)
1. Cho dãy năng lượng liên kết của các Halogen như sau:
F2
Cl2
Br2
I2.
Elk(kJ.mol-1) 155,0
240,0
190,0
149,0
Hãy giải thích tại sao năng lượng liên kết của F2 không tuân theo quy luật của các halogen khác?
2. Ở 12270C và 1 atm, 4,5% phân tử F2 phân ly thành nguyên tử.
a) Tính Kp, G0 và S0 của phản ứng sau:
F2(k) 2F(k)
Biết EF - F = 155,0 kJ/mol
b) Ở nhiệt độ nào độ phân ly là 1%, áp suất của hệ vẫn là 1atm.
Câu 6: (Oxi lưu huỳnh)
1. Cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion – electron:
a) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 KNO3 + ….
b) H2SO4đ + HI
c)
P + H2SO4đ SO2 + ….
d) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4
e) KMnO4 + C6H12O6 + H2SO4 CO2 +……
2. Muối X của kim loại kiềm thổ, là một chất rắn màu trắng, không tan trong H 2O và các dung
dịch axit, nó kết tinh ở dạng không có nước. Trong thực tế nó được sử dụng để uống hoặc bơm
vào ruột bệnh nhân, để làm tăng độ tương phản của những tấm phim X quang trong việc chẩn
đoán hệ tiêu hóa. X là gì? Viết PTPU xảy ra khi cho X tác dụng nhiều lần với dung dịch Xôđa
đậm đặc, tách lấy kết tủa thu được cho phản ứng với dung dịch HCl dư được dung dịch A.
Dung dịch A có ion kim loại kiềm thổ không? Nếu có hãy trình bày cách tìm ion kim loại đó
trong dung dịch A?
Câu 7: (Phản ứng oxi hóa – khử, điện phân)
1. Tính sức điện động của pin:
Pt, H2 (1atm) ∣ HCl 0,02M, CH3COONa (0,04M) ∣ AgCl, Ag
Cho: E 0AgCl / Ag 0,222V; K CH COOH 1,8.10 5.
3
2. Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) một dung dịch chứa m gam hỗn hợp
CuSO4 và NaCl cho tới khi H2O bắt đầu bị điện phân ở cả 2 điện cực thì dừng lại. Ở anốt thu
được 0,448 lít khí (ở đktc). Dung dịch sau điện phân có thể hòa tan tối đa 0,68 gam Al2O3.
a. Tính khối lượng của m.
b. Tính khối lượng catốt tăng lên trong quá trình điện phân.
Câu 8: (Bài tập tổng hợp)
Cho 1,92 gam Cu vào 100ml dung dịch chứa đồng thời KNO 3 0,16M và H2SO4 0,4M thấy sinh ra một chất
khí có tỷ khối hơi so với H2 là 15 và thu được dung dịch A. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a) Viết phương trình ion thu gọn của phản ứng xảy ra và tính thể tích khí sinh ra (ở đktc).
b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M tối thiểu cần dùng để kết tủa toàn bộ Cu 2+ trong dung dịch A.
Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử)
1 Hai nguyên tố A , B trong cấu electron có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử sau :
A ( n = 3 ; l = 1 ; m = -1 ; s = - ½ )
B (n=3 ; l=1 ; m=0 ; s=-½)
www.nbkqna.edu.vn
2
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
a. Viết cấu hình electron và xác định vị trí của A và B trong bảng tuần hoàn
b. Viết công thức cấu tạo hidrua của A, B.So sánh tính axit của các hiđrua đó, giải thích?
2. Cho 2 nguyên tố X và Y. X thuộc chu kì 2, Y thuộc chu kì 4. Trong bảng dưới đây có ghi các
năng lượng ion hóa liên tiếp In (n= 1,….,6) của chúng (theo kJ.mol-1)
I1
I2
I3
I4
I5
I6
X
1086
2352
4619
6221
37820
47260
Y
590
1146
4944
6485
8142
10519
1- Xác định X và Y?
2- Tính của bức xạ phải dùng để có thể tách được electron thứ nhất ra khỏi nguyên tử Y?
3- Tính năng lượng của ion X+ và nguyên tử X?
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC NINH
THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM
2013
ĐÁP ÁN
MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút
Câu 1: (phản ứng hạt nhân)
a) 55134Cs → 56134Ba + e
(1)
137
137
(2)
55 Cs → 56 Ba + e
Năng lượng thoát ra trong phân rã phóng xạ của 55134Cs:
∆E = ∆m.c2 = (133,906700 - 133,904490) (10-3/6,02.1023)( 2,997925.108)2(J)
= 3,28.10-13 J = 3,28.10-13/1,60219.10-19 = 2,05.106 eV
b) Gọi A1 là hoạt độ phóng xạ, t1/21 là thời gian bán hủy của 55134Cs
Gọi A2 là hoạt độ phóng xạ, t1/22 là thời gian bán hủy của 55137Cs
0, 693
14,8.106 x6, 02.1023
137
1, 28.mCi
A02 = 137 Cs .N( Cs)
30,17x365x24x3600
137x3, 7.1010
A01 = Atổng - A02 = 1,92 mCi – 1,28 mCi = 0,64 mCi
Sau thời gian t:
t
1
t1/
1�
0
2
Atổng = A1 + A2 = A 1 �
�� +A2
�2 �
0
t
t1/2 2
�1 �
��
�2 �
Vì: A2 ≤ Atổng. = 0,08 mCi.
t
(1)
4
t1/2 2
�1 �
1�
→ A2/ A 2 = �
�
� � ≤ 0,08/1,28 = �
�2 �
�2 �
0
→ t/ t1/22 ≥ 4 → t ≥ 4t1/22 = 120,68 năm = 58,53 t1/21
(2)
(3)
Sau 58,53 t1/21, hoạt độ phóng xạ của 55134Cs chỉ còn:
58,53
58,53
�1 �
�1 �
A1 = A 1 � � = 640. � � = 1,54.10-15 µCi
�2 �
�2 �
0
www.nbkqna.edu.vn
3
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
= 1,54.10-15x3,7.104 Bq = 5,7.10-11 Bq << 0,1 Bq (giới hạn đo được). Như vậy, sau
120,68 năm, A1 = 0, hoạt độ phóng xạ tổng cộng của mẫu chỉ còn là hoạt độ phóng xạ của
137
55 Cs.
Atổng = A2 và t = 120,68 năm
134
134
55 Cs thực tế đã phân rã hết, m(55 Cs) ≈ 0 và tỉ số
m(55134Cs)/ m(55137Cs) ≈ 0.
Câu 2 (Cân bằng trong dung dịch)
a. Tính pHA?
Xét các cân bằng:
NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76
(1)
2-9,73
C2O4 + H2O HC2O4 + OH Kb1 = 10
(2)
HC2O4 + H2O H2C2O4 + OH
Kb2 = 10-12,75 (3)
SO42- + H2O HSO4- + OH- Kb’ = 10-12
(4)
Do Kb >> Kb1 >> Kb2, Kb’ nên cân bằng (1) là chủ yếu, quyết định pH của dung dịch A.
NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76
(1)
C
0,2
[]
0,2-x
x
x
2
x
= 10-4,76 x = 1,856.10-3 pH = 11,27.
(0, 2 x)
b. Dung dịch A: NH3 (0,2M), C2O42- (0,1M), SO42- (0,08M)
Xét điều kiện hình thành kết tủa:
K s (CaSO4 )
Muốn có CaSO4: CCa2 � C
= 6,87.10-4
2
SO
4
K s (CaC2O4 )
Muốn có CaC2O4: CCa2 � C
= 10-7,75
C2O42
Vậy CaC2O4 xuất hiện trước.
Các phản ứng xảy ra:
Ca2+ + C2O42- CaC2O4
0,18 0,1
Còn 0,08
2+
Ca + SO42- CaSO4
0,08 0,08
Còn
TPGH: CaC2O4, CaSO4, NH3 (0,2M)
NH3 + H2O NH4+ + OHKb = 10-4,76
(1’)
2+
2-4,26
CaSO4 Ca + SO4
Ks1 = 10
(2’)
2+
2CaC2O4 Ca + C2O4
Ks2 = 10-8,75 (3’)
So sánh Ks1 >> Ks2 cân bằng (1’) và (2’) là chủ yếu.
Cân bằng (1’) đó xét ở phần a: pH = 11,27
Xét cân bằng (2’):
CaSO4 Ca2+ + SO42Ks1 = 10-4,26 (2’)
S
S
Các quá trình phụ:
* ( CaOH ) = 10-12,6 (4’)
Ca2+ + H2O CaOH+ + H+
SO42- + H2O HSO4- + OHwww.nbkqna.edu.vn
Kb’ = 10-12
(5’)
4
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
Do môi trưêng bazơ (pH = 11,27) nên có thể bỏ qua cân bằng nhận proton của SO 42- (cân bằng
(5’)).
Vậy
S = [SO42-]
và
S = [Ca2+] + [CaOH+] = [Ca2+].(1+ * .[H+]-1)
S
2
[Ca ]
1 * .[H ]1
Vậy Ks1 = [Ca2+].[SO42-]=
S2
1 * .[H ]1
Thay [H+] = 10-11,27, * , Ks1 ta tính được S = 7,6.10-3
Kết quả:
[SO42-] = S = 7,6.10-3
[Ca2+] = 7,25.10-3
Ks2
[C2O42-] =
= 2,45.10-7.
[Ca 2 ]
Câu 3: (Nhiệt động học)
Pi = xiP → PiV = niRT → Pi = CiRT
dCi
1 dPi
k
n
.Pi n = k ' P n
n
→ Ci = Pi/RT và v dt RT dt k .Ci
i
RT
Như vậy định luật tốc độ có thể biểu diễn qua áp suất riêng phần của chất khí trong hỗn
hợp.
dPi
RT .k n
1 n
.Pi RT k .Pi n k ''.Pi n với k’’ = k (RT)1-n
Ngoài ra: dt
n
RT
Khi n =1 (phản ứng bậc 1) thì k = k’’
PSO2Cl2 = 1 – x ;
PSO2 = x ; PCl2= x
Ptổng = 1 - x + x + x = 1 + x→ x = Ptổng - 1
Bảng 2
Thời gian (s)
P(áp suất tổng cộng, atm)
x = Ptổng - 1
PSO2Cl2 = 1 – x
ln PSO2Cl2
0
1,000
0
1
0
1,105
7500
(t3)
10000
(t4)
1,152
1,197
0,105
0,895
-0,11093
(lnP2)
0,152
0.848
-0,16487
(lnP3)
0,197
0,803
-0,2194
(lnP4)
2500
(t1)
5000
(t2)
1,053
0,053
0,947
-0,05446
(lnP1)
Dựa váo bảng 2 dễ thấy rằng
t2 ln P2
t4 ln P4
2
4
k ' Pi n
t1 ln P1
t1 ln P1
lnP như vậy phụ thuộc tuyến tính vào t. Mặt khác giá trị đại số của lnP giảm dần.
LnP giảm tuyến tính theo thời gian chứng tỏ rằng phản ứng là bậc 1.
PI = PoIe-kt → lnP = lnPo – kt
lnP1 = lnPo – kt1
lnP2 = lnPo – kt2
P
1
k
ln 1 = 2,2.10-5 s-1
t2 t1 P2
Chú ý: Có thể tính k bằng đồ thị. Dựa vào các số liệu có thể tính k với các cặp số liệu khác
nhau rồi tính trị trung bình
www.nbkqna.edu.vn
5
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
c) PSO2Cl2 = 1 – x = 2- Ptổng = 2 – 1,55 atm = 0,45 atm
1
1, 00
ln
2,2.10-4 s-1
kT2 =
3600 0, 45
Câu 4: (Liên kết hóa học, hình học phân tử)
1) a) NH4+ có công thức VSEPR là AX4 có cấu trúc tứ diện (1 đ), N lai hoá sp3 (0,5 đ)
b) COCl2 có công thức VSEPR AX2 có cấu trúc tam giác (1đ), C lai hoá sp2 (0,5đ)
c) [Fe(CN)6]4- có công thức VSEPR AX6 có cấu trúc bát diện đều (1đ) . Fe lai hoá sp3d2 (0,5
đ)
d) BrF5 có công thức VSEPR AX 5E1 có cấu trúc hình chóp vuông ((1đ). Br lai hoá sp3d2 (0,5
đ)
2) Không tồn tại phân tử NF 5 (1đ) vì : cấu hình electron ngoài cùng của N là : 2s 2 2p3 không có
phân lớp d trống và chênh lệch năng lượng giữa lớp thứ 2 và 3 khá lớn nên khó có sự kích
thích electron từ lớp 2 3 để có 5 electron độc thân để tạo 5 liên kết (1đ).
+ As (Z=33) 4s2 4p3 4d0 (1 đ) Ở điều kiện thích hợp sẽ xảy ra sự chuyển electron từ phân lớp 4p
4d trống nên có 5 eletron độc thân ,tồn tai phân tử AsF5.
Câu 5: (Halogen, cân bằng trong pha khí)
1. Theo các trị số năng lượng liên kết của các phân tử X2 trên thấy có sự khác biệt giữa F2 với Cl2,
Br2, I2 vì F2 chỉ có 1 liên kết đơn giữa hai nguyên tử, còn Cl2, Br2, I2 ngoài 1 liên kết xích ma tạo
thành giống phân tử F2 còn có một phần liên kết pi do sự xen phủ một phần AO-p với AO-d, vì
vậy năng lượng liên kết của Cl2, Br2 là cao hơn của F2. Còn từ Cl2 đến I2 năng lượng liên kết giảm
dần vì độ dài liên kết dH-X lớn dần nên năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết là giảm dần.
2.a. EF- F = 155 kJ/mol > 0 => năng lượng thu vào để phá vỡ liên kết F-F
�n
F2(k)
2F(k)
H0 = 155,0 kJ/mol
[ ]
1-
2
1 + ( là độ phân li)
1
2
Phần mol
1
1
2
�2 �
�
1 �
� .P0 . Thay =0,045; P0=1 => Kp = 8,12.10-3
Kp = �
1
1
0
△G = – RTlnKp = - 8,314.1500.ln(8,12.10-3)= 60,034 kJ
Ở điều kiện chuẩn và 1500K => phản ứng xảy ra theo chiều nghịch
△S01500K= (△H0 - △G0 )/T= (155000-60034)/1500=63,311 J/K>0
2
�2 �
K2
�
H 1
1
1 �
� .P0 . Thay =0,01; P0=1 => Kp2 = 4.10-4
(
) ; Kp2 = �
b. ln
=
R T1 T2
K1
1
1
-3
Kp1 = 8,12.10
T2= 1207,51K hay 934,510C
Câu 6: (Oxi Lưu huỳnh)
1. Cân bằng các phản ứng
2. X là BaSO4.
BaSO4 + Na2CO3đ BaCO3 ↓+ Na2SO4
BaCO3 + 2HCl BaCl2 + CO2↑ + H2O
Nhận biết ion Ba2+ bằng dung dịch CaSO4 bão hòa
Câu 7: (Phản ứng oxi hóa – khử, điện phân)
1.Ta có :
(-) H2 - 2e = 2H+
www.nbkqna.edu.vn
6
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
(+) AgCl + 1e = Ag + Cl2AgCl + H2 → 2Ag + 2Cl- + 2H+
CH3COO- + H+ = CH3COOH
0,04
0,02
0,02
0,02
CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+
0,02
0,02
0,02 - x
0,02 + x
x
C
[]
C
[]
�
x 0,02 x
1,8.10 5
0,02 x
x<< 0,02 → x = 1,8.10-5
→ pin: Pt, H 2 (1atm)
Cl- 0,02M,
CH3COO- 0,02M
H + 1,8.10-5M, CH3COOH 0,02M
1
E P E 0AgCl / Ag 0,059.lg
0,322V
Cl
�
�
2
�H �
�
0,059 �
0
ET E2 H / H
.lg � � 0,28V
2
PH
2. (1 điểm):
AgCl,Ag
2
2
2+
Trong dung dịch có các ion Cu ; SO42-; Na+; Cl Khi điện phân giai đoạn đầu:
(K): Cu2+; Na+; H2O
(A) Cl -; SO42-; H2O
Cu 2+ +2e ->
Cu
2Cl - -> Cl2 + 2e
2+
Cu
+
2Cl
đp
Cu
+
Cl2
CuSO4 +
2NaCl
đp
Cu
+Cl2 + Na2SO4 (1)
Sau điện phân thu được dung dịch B, hoà tan được Al2O3 vậy dd B có axit hoặc kiềm:
(TH1): nNaCl < 2n CuSO 4
Sau (1)CuSO4 dư
2CuSO4
+
2H2O
đp
2Cu +
O2
+
2H2SO4
(2)
Khi nước bắt đầu điện phân ở hai điện cực thì Cu2+ hết.
Al2O3
+
3H2SO4
->
Al2(SO4)3
+
3H2O
(3)
Theo (2, 3)
n O2 =
n CuSO 4 =
3n Al2 O 3
=
3.
0,68
102
= 0,02mol
1
n CuSO 4 = 0,01
2
Theo PT (1) n Cl = n CuSO = 0,02 - 0,01
n NaCl = n Cl 2 = 0,02
2
4
= 0,01
n CuSO 4 đầu = 0,03
m = 160.0,03 + 58,5.0,02 = 5,97(gam)
mcatốt tăng = mCu = 1,92 (g)
(TH2): nNaCl > 2n CuSO
Sau (1) NaCl dư:
đp ngăn
2NaCl + 2H2O
H2
+
Al2O3 + 2NaOH
2NaAlO2
Hoặc có thể viết Pt tạo ra Na[Al(OH)4]
4
www.nbkqna.edu.vn
Cl2
+
+
H2O
2NaOH (4)
(5)
7
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
Theo phương trình (4, 5): nNaCl = 2n Al
n
CuSO 4 đầu
=
2O3
0,02
3
0,68
0,04
=
102
3
0,08
n NaCl đầu = 3
=2
m = mCuSO4 + mNaCl = 2,627 (g)
mCu bám catốt = 64
0,02
(g)
3
Câu 8:
a. VNO= 0,3584 l
b. VNaOH= 128 ml
Câu 9: (Cấu tạo nguyên tử)
1.a. Nguyên tố A: n = 3 ; lớp 3 ; l = 1 : phân lớp p ; m= -1 obitan px ; s = -1/2 electron cuối ở px
Vậy A có cấu hình electron 1s2 2s2 2p43s2 3p4; nguyên tố A có số thứ tự 16 chu kì 3; nhóm VIA
A là Lưu huỳnh
Tương tự Nguyên tố B có thứ tự là 17, chu kì 3, nhóm VIIA, B là clo
b. hidrua là H2S và HCl. Tính axit của HCl > H2S , do χCl > χS
2. I5 (X) và I3(Y) tăng nhiều và đột ngột X thuộc nhóm IV A , Y thuộc nhóm IIA X là C; Y
là Ca
hc 6, 6256.10 34 J.s.3, 0.108 ms1 .6, 0223.1023 mol 1
2. max
= 2,03.10-7 m
E
590.103 J.mol 1
3. EC = -(I1 + I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -99358 kJ và E C+ = - (I2 + I3+ I4 + I5 + I6) = -98272 kJ
www.nbkqna.edu.vn
8
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
SỞ GDĐT THỪA THIÊN HUẾ
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
TRƯỜNG THPT CHUYÊN QUỐC THPT CHUYÊN – DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM
HỌC
2013
MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10
ĐỀ GIỚI THIỆU
Thời gian làm bài: 180 phút
Bài 1: ( 2 điểm)
1. Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:
Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8];
Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2].
Áp dụng phương pháp gần đúng Slater (Xlâytơ) tính năng lượng electron của Ni 2+
với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV). Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại
sao?
2. Viết công thức Lewis và xác định dạng hình học của các phân tử và ion sau:
BCl3, CO2, NO2+, NO2, IF3
Bài 2: ( 2 điểm)
Hãy chứng minh rằng phần thể tích bị chiếm bởi các đơn vị cấu trúc (các nguyên
tử) trong mạng tinh thể kim loại thuộc các hệ lập phương đơn giản, lập phương tâm
khối, lập phương tâm diện tăng theo tỉ lệ 1 : 1,31 : 1,42.
Bài 3: ( 2 điểm)
Đồng vị 2964 Cu phân rã phóng xạ đồng thời theo 2 phản ứng :
-
64
29Cu
k1
64
30 Zn
+
-
Thực nghiệm cho biết từ 1 mol
vµ
64
29
64
29Cu
k2
64+
28 Ni
+
+
Cu ban đầu, sau 25 giờ 36 phút lấy hỗn hợp còn lại
hòa tan vào dung dịch HCl dư thì còn 16 g chất rắn không tan.
Từ một lượng
64
29
Cu ban đầu, sau 29 giờ 44 phút lấy hỗn hợp còn lại hòa tan vào
dung dịch KOH dư thì phần chất rắn không tan có khối lượng bằng 50,4% khối
lượng hỗn hợp.
1. Tính các hằng số phóng xạ k1, k2 và chu kì bán rã của 2964 Cu .
2. Tính thời gan để 2964 Cu còn lại 10%.
3. Tính thời gan để khối lượng 64Zn chiếm 30% khối lượng hỗn hợp.
BÀI 4:( 2 điểm)
www.nbkqna.edu.vn
9
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
Nitrosyl clorua (NOCl) là một chất rất độc, khi đun nóng bị phân hủy thành NO
và Cl2.
a) Tính Kp của phản ứng ở 298K. Cho:
Nitrosyl clorua
H (kJ/mol) 51,71
S0298 (J/K.mol) 264
b) Tính Kp của phản ứng ở 475K
Nitơ monooxit
90,25
211
o
298
Cl2
223
BÀI 5: ( 2 điểm)
Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khi duy nhất trong phân tử có 3 nguyên tử.
1.Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2. Biết phản ứng trên thu nhiệt, tại 25 oC cã Kp = 116,6. Hãy tính Kp (ghi rõ đơn
vị) tại 0oC ; 50oC. Giả thiết rằng tỷ số giữa 2 trị số hằng số cân bằng tạii 0 oC với
25oC hay 25oC với 50oC đều bằng 1,54.
3. Xét tại 25oC, cân bằng hóa học đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển dịch
như thế nào nếu:
a) Tăng lượng khí NO.
b) Giảm lượng hơi Br2.
c) Giảm nhiệt độ
d) Thêm khí N2 vào hệ mà:
- Thể tích bình phản ứng không đổi (V = const)
- Áp suất chung của hệ không đổi (P = const).
BÀI 6: ( 2 điểm)
Dung dịch A gồm Na2S và CH3COONa có pHA = 12,50. Thêm một lượng Na3PO4
vào dung dịch A sao cho độ điện li của ion S 2- giảm 20% (coi thể tích dung dịch
không đổi). Tính nồng độ của Na3PO4 trong dung dịch A.
Cho: pK a1(H2S) 7,02; pK a2(H 2S) 12,9; pK a1(H3PO4 ) 2,15; pK a2(H PO ) 7,21; pK a3(H3PO4 )
3
4
RT
0
12,32; pK a(CH3COOH) 4,76; ES/H2S = 0,14 V; ở 25 oC: 2,303 l n = 0,0592lg.
F
BÀI 7: ( 2 điểm)
0
0
Cho: E 0Ag Ag = 0,80V; E AgI/Ag,I
= -0,15V; E Au
+
-
3+
/Ag
0
0
= 1,26V; EFe
= -0,037V; EFe
= -0,440V.
3+
2+
/Fe
/Fe
Hãy:
www.nbkqna.edu.vn
10
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
1. a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình
phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin.
b. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước.
2. a. Lập pin điện trong đó xảy ra sự oxi hoá ion Fe2+ thành ion Fe3+ và ion Au3+ bị
khử thành ion Au+. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và
trong pin.
b. Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin
này.
BÀI 8: ( 2 điểm)
1. Cho các dữ kiện sau:
Năng lượng
kJ.mol¯1
Năng lượng
thăng hoa của Na
108,68
liên kết của Cl2
ion hóa thứ nhất của Na 495,80
mạng lưới NaF
liên kết của F2
155,00
mạng lưới NaCl
Nhiệt hình thành của NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1
kJ.mol¯1
242,60
922,88
767,00
Nhiệt hình thành của NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1
Tính ái lực electron của F và Cl ; so sánh các kết quả thu được và giải thích.
2. Hãy cho biết quy luật biến đổi (có giải thích):
a) Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen từ F2 đến I2.
b) Độ bền nhiệt của các phân tử halogen từ F2 đến I2.
c) Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các hidro halogenua từ HF đến HI.
BÀI 9: ( 2 điểm )
Hỗn hợp A gồm Al, Zn, S dưới dạng bột mịn. Sau khi nung 33,02 gam hỗn hợp A
(không có không khí) một thời gian, nhận được hỗn hợp B. Nếu thêm 8,296 gam
Zn vào B thì hàm lượng đơn chất Zn trong hỗn hợp này bằng ½ hàm lượng Zn
trong A.
- Lấy ½ hỗn hợp B hòa tan trong H 2SO4 loãng dư thì sau phản ứng thu
được 0,48 gam chất rắn nguyên chất.
- Lấy ½ hỗn hợp B thêm 1 thể tích không khí thích hợp. Sau khi đốt cháy
hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí C trong đó N 2 chiếm 85,8% về thể tích
và chất rắn D. Cho hỗn hợp khí C đi qua dung dịch NaOH dư thì thể tích
giảm 5,04 lit (đktc)
9.1. Viết các phương trình phản ứng.
www.nbkqna.edu.vn
11
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
9.2.Tính thể tích không khí (đktc) đã dùng.
9.3. Tính thành phần % theo khối lượng các chất trong B.(Cho: Al=27, Zn=65,
S=32)
BÀI 10: ( 2 điểm)
Một loại thủy tinh được biểu diễn dưới dạng x(Na 2O). y(CaO). z(SiO2). Trong loại
thủy tinh này, % khối lượng của oxi là 46,862%; của Ca là 8,368% và Si là
35,146%.
a. Nếu giả thiết x, y, z là các số nguyên, hãy xác định các giá trị đó.
b. Người ta có thể hoàn tan thủy tinh bằng dung dịch HF. Tính thể tích dung
dịch HF nồng độ 0,10M cần lấy để có thể hòa tan vừa hết 10,0 gam thủy tinh đó.
Viết phương trình phản ứng xảy ra.
----------------------HẾT------------------------* Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm
ĐÁP ÁN ĐỀ ĐỀ NGHI KỲ THI OLYMPIC LỚP 10 NĂM HỌC 2012-2013
BÀI
Bài 1
( 2 đ)
MÔN HÓA HỌC
ĐÁP ÁN
1. Năng lượng của một electron ở phân lớp l có số lượng tử chính hiệu
dụng n* được tính theo biểu thức Slater:
1 = -13,6 x (Z – b)2 /n* (theo eV)
Hằng số chắn b và số lượng tử n* được tính theo quy tắc Slater. Áp
dụng cho Ni2+ (Z=28, có 26e) ta có:
Với cách viết 1 [Ar]3d8:
1s = -13,6 x (28 – 0,3)2/12
= -10435,1 eV
2s,2p = -13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7)2/ 22 = - 1934,0 3s,3p = -13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7)2/32
= - 424,0 3d = - 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x – 0,35x7)2/32
= - 86,1
E1 = 2 1s + 8 2s,2p + 8 3s,3p + 8 3d = - 40423,2 eV
Với cách viết 2 [Ar]sd64s2:
1s, 2s,2p, 3s,3p có kết quả như trên . Ngoài ra:
3d = -13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5)2/32
= - 102,9 eV
4s = - 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35)2/3,72 = - 32,8 Do đó E2 = - 40417,2 eV.
b) E1 thấp (âm) hơn E2, do đó cách viết 1 ứng với trạng thái bền
hơn. Kết quả thu được phù hợp với thực tế là ở trạng thái cơ bản
ion Ni2+ có cấu hình electron [Ar]3d8.
ĐIỂM
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
2. a Công thức Lewis:
www.nbkqna.edu.vn
12
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
BCl3
NO2+
CO2
Cl
:
B
. . . .. .
Cl
Cl
O:: C::O
O:: N::O
NO2
.
N
.
. . . ..
O
O
+
b . Dạng hình học:
BCl3: Xung quanh nguyên tử B có 3 cặp electron (2 cặp và 1 "siêu
cặp") nên B có lai hoá sp 2, 3 nguyên tử F liên kết với B qua 3
obitan này, do đó phân tử có dạng tam giác đều.
CO2: Xung quanh C có 2 siêu cặp, C có lai hoá sp, 2 nguyên tử O
liên kết với C qua 2 obitan này. Phân tử có dạng thẳng.
IF3
0,25 đ
F
. . :I
..F
.. :
F
0,25 đ
0,25 đ
NO+: Ion này đồng electron với CO2 nên cũng có dạng thẳng.
NO2: Xung quanh N có 3 cặp electron quy ước gồm 1 cặp + 1 siêu
cặp (liên kết đôi) + 1 electron độc thân nên N có lai hoá sp 2. Hai
nguyên tử O liên kết với 2 trong số 3 obitan lai hoá nên phân tử có
cấu tạo dạng chữ V (hay gấp khúc). Góc ONO < 120o vì sự đẩy của
electron độc thân.
IF3: Xung quanh I có 5 cặp electron, do đó I phải có lai hoá sp 3d,
tạo thành 5 obitan hướng đến 5 đỉnh của một hình lưỡng chóp ngũ
giác. Hai obitan nằm dọc trục thẳng đứng liên kết với 2 nguyên tử
F. Nguyên tử F thứ ba liên kết với 1 trong 3 obitan trong mặt phẳng
xích đạo. Như vậy phân tử IF 3 có cấu tạo dạng chữ T. Nếu kể cả đến
sự đẩy của 2 cặp electron không liên kết, phân tử có dạng chữ T cụp.
N
O
.
Bài 2
( 2 đ)
O
.
N
F
.
O
O
0,25 đ
O
F
Phần thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử trong mạng tinh thể cũng
chính là phần thể tích mà các nguyên tử chiếm trong một tế bào đơn vị
(ô mạng cơ sở).
Đối với mạng đơn giản:
+ Số nguyên tử trong 1 tế bào: n = 8 x 1/8 = 1
+ Gọi r là bán kính của nguyên tử kim loại, thể tích V 1 của 1
nguyên tử kim loại là:
V1 = 4/3 x r3 (1)
+ Gọi a là cạnh của tế bào, thể tích của tế bào là:
V2 = a3 (2)
Trong tế bào mạng đơn giản, tương quan giữa r và a được thể
hiện trên hình sau:
r
a
www.nbkqna.edu.vn
I
. ..
O
C
..
..
. ..
Cl
..
..
.. B
..
Cl
Cl
0,25 đ
13
F
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
0,5 đ
hay a = 2r (3).
Thay (3) vào (2) ta có: V2 = a3 = 8r3 (4)
Phần thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử trong tế bào là:
V1/V2 = 4/3 r3 : 8r3 = /6 = 0,5236
Đối với mạng tâm khối:
+ Số nguyên tử trong 1 tế bào: n = 8 x 1/8 + 1 = 2. Do đó V 1
= 2x(4/3) r3 .
+ Trong tế bào mạng tâm khối quan hệ giữa r và a được thể hiện
trên hình sau:
0,5 đ
Do đó: d = a 3 = 4r. Suy ra a = 4r/ 3
Thể tích của tế bào:
V2 = a3 = 64r3/ 3 3
Do đó phần thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử trong tế bào là:
V1 : V2 = 8/3 r3 : 64r3/3 3 = 0,68
Đối với mạng tâm diện:
+ Số nguyên tử trong 1 tế bào: n = 8 x 1/8 + 6 x 1/2 = 4. Do đó thể
tích của các nguyên tử trong tế bào là:
V1 = 4 x 4/3 r3
+ Trong tế bào mạng tâm diện quan hệ giữa bán kính nguyên tử r và
cạnh a của tế bào được biểu diễn trên hình sau:
d
a
0,5đ
Từ dó ta có:
d = a 2 = 4r, do đó a = 4r/ 2
Thể tích của tế bào:
V2 = a3 = 64r3/2 2
Phần thể tích bị các nguyên tử chiếm trong tế bào là:
V1/V2 = 16/3 r3: 64r3/ 2 2
= 0,74
Như vậy tỉ lệ phần thể tích bị chiếm bởi các nguyên tử trong 1 tế bào
của các mạng đơn giản, tâm khối và tâm diện tỉ lệ với nhau như
0,52 : 0,68 : 0,74 = 1 : 1,31 : 1,42.
0,5 đ
Bài 3
( 2 đ)
Phươ
www.nbkqna.edu.vn
14
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
ng
trình:
-
dn
Cu
0,5 đ
(1)
dt
dnZn k
dt
1
nCu ln
n
n
(0)
k 1 t
(
t
)
Zn
Cu
(1)
-
dn
Cu
(2)
dt
nCu(0) 0,5 đ
dn Ni k 2 nCu ln
k 2 t
dt
(
t
)
nNin
(2)
-
dn
Cu
dt
(k1 +
k2)t
= kt
ln nCu
n
Cu
( 0)
(t )
= kt
(3)
Khi
hòa
tan
hỗn
hợp
vào
dung
dịch
HCl
dư,
www.nbkqna.edu.vn
0,5 đ
15
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
Zn và
Ni
tan
hết
còn
lại 16
g Cu.
- Tại
t =25
giờ
36
phút
=
1536
phút,
nCu(0)
= 1
mol;
nCu(t)
=
0,25
mol.
ln nCu
n
Cu
0,5 đ
( 0)
(t )
ln
1
ln 4 kt kx1536
0,25
phút
k =
9,025
x 104
ph-1
k
1/ 2
ln 2
0,693
4
k
9,025 x10
1
ph
768
phút
* Tại
t = 29
giờ
44
phút
www.nbkqna.edu.vn
16
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
=
1784
phút
khi
hòa
tan
hỗn
hợp
vào
dung
dịch
NaO
H dư
thì
Zn
tan
hết,
còn
lại
Cu
và
Ni.
Từ 1
mol
Cu
ban
đầu
sau
1784
phút
nCu +
nNi =
0,504
mol
nZn
= 10,504
=
0,496
mol.
*
Theo
(3)
www.nbkqna.edu.vn
17
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
( 0)
n
ln
n (1784)
Cu
Cu
=
9,025
x104
ph1
x178
4 ph
=
1,610
06.
1
5,003
(
1784
)
nCu
nCu(
1784)
=
0,199
88
0,20
mol.
nCu(
đã
phân
rã) =
1
0,2 =
0,80
mol.
nCu(đ
ã
phân
rã ở
phản
ứng
www.nbkqna.edu.vn
18
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
(1)) =
nZn
(1) =
0,496
mol.
nCu( đ
ã
phân
rã ở
phản
ứng
(2)) =
0,800
0,496
=
0,304
mol
= nNi
(2).
*
k n
k n
(1) 0,496
1,6316
(2) 0,304
Ni
1
2
Zn
do
đó:
k1 =
1,631
6 k2.
Mặt
khác
k1 +
k2 =
0,000
9025
k2
+
www.nbkqna.edu.vn
19
Tổng hợp một số đề thi học sinh giỏi môn Hóa học 10 của một số trường trên toàn quốc-có đáp án
1,631
6k2 =
0,000
9205
Từ
đó k2
=
3,429
5.10-4
3,43.
10-4.
k1 =
5,595
5. 104
5,56.
10-4.
2. Từ
1 mol
64
Cu
ban
đầu,
thời
gan
để
còn
lại
0,1
mol
64
Cu :
ln
1
9,025 x10 4 t
0,1
t =
2551
phút.
www.nbkqna.edu.vn
20
- Xem thêm -
.DOC 
237 
3548 
77 
