Đề thi học sinh giỏi vòng trường Hóa học lớp 10 - Năm học 2011-2012 - Trường THPT Lê Quý Đôn

 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 1. (4 đ)
	1. Hợp chất A được tạo từ cation X+ và anion Y-. Phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm 3 nguyên tố phi kim, tỉ lệ nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2:3:4. Tổng số proton trong A là 42 và trong anion Y- chứa 2 nguyên tố cùng chu kì nhưng thuộc 2 phân nhóm chính liên tiếp. 
	* Viết CTPT, CTCT, gọi tên?
	* Cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong cation X+ , Y- ?
	* Nêu bản chất các dạng liên kết trong phân tử A?
	2. So sánh có giải thích?
	* Độ lớn của góc liên kết:
	+ CH4, NH3, H2O
	+ H2O, H2S
	* Nhiệt độ sôi của các chất: C2H5Cl, C2H5OH, CH3COOH
	* Ở điều kiện thường H2S là chất khí trong khi H2O là chất lỏng
Câu 2.(4 đ) 
	Cho 3 nguyên tố có kí hiệu A, B, C chưa biết, có đặc điểm:
	- A, B, C có tổng (n+l) bằng nhau, trong đó nB, nC < nA < 5
	- Tổng đại số của 4 số lượng tử của electron cuối cùng của C là 3,5
	- Tổng số electron ở phân lớp cuối cùng của A và B bằng tổng số electron ở phân lớp cuối cùng của C và ZA - ZC = 1
	a) Xác định 4 số lượng tử của electron cuối cùng của A, B, C? (Biết các electron chiếm các AO từ ml có trị số nhỏ nhất trước)
	b) Xác định các nguyên tố A, B, C?Xác định vị trí của A, B, C trong bảng tuần hoàn? 
	c) Viết cấu hình electron của các ion có thể hình thành từ nguyên tử các nguyên tố trên? Dự đoán tính chất hóa học cơ bản của A, B, C?
Câu 3 (2 đ)
	1. Tìm số hạt a và b được phóng xạ ra từ họ phóng xạ thành nguyên tố X. Biết rằng nguyên tử của nguyên tố X có electron cuối cùng được đặc trưng bởi 4 số lượng tử: n=6, l=1, ml=0, ms=+; tỉ lệ giữa các hạt không mang điện và hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử X là 1,5122 
	2. Một mẫu quặng có chứa chất phóng xạ Xêsi có độ phóng xạ H0=0,693.105Bq, có chu kì bán hủy là 30 năm (biết 1năm = 365 ngày). Tính khối lượng Cs có trong mẫu quặng đó?
Câu 4: (3 đ)
	Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa - khử sau:
	a) CuFeS2 + H2SO4 đặc CuSO4 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
	b) NH4ClO4 + P ® N2 + H3PO4 + Cl2 + H2O
	c) Al + HNO3 ® Al(NO3)3 + N2O + NO + NH4NO3 + H2O 	()
	d) MnO4- + C6H12O6 + H+ ® Mn2+ + CO2 + H2O 
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 5: (4 đ)
	1. Dung dịch A là dung dịch HCl, dung dịch B là dung dịch NaOH
	a) Lấy 10ml dung dịch A pha loãng bằng nước thành 1000ml thì thu được dung dịch HCl có pH = 2. Tính nồng độ mol của dung dịch A?
	Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150ml dung dịch A. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch B?
	b) Hòa tan hết 9,96g hỗn hợp Al, Fe bằng 1,175 lít dung dịch A, ta thu được dung dịch A1.
 Thêm 800g dung dịch B vào dung dịch A1, lọc lấy kết tủa rủa sạch và nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thì thu được 13,65g chất rắn. Tính khối lượng Al, Fe trong hỗn hợp đầu?
	2. Thực hiện dãy chuyển hóa
Trong đó: A0 là hợp chất của một kim loại và một phi kim
A, A1, A2, C là các hợp chất của lưu huỳnh
B, B1, B2, C là các hợp chất của đồng hoặc đồng kim loại
Câu 6:(3 đ)
a. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (3000k) của phản ứng: 
	A(k) + B(k) → C(k)
Dựa trên kết quả thực nghiệm sau đây:
Thí nghiệm
[A] mol/l
[B] mol/l
Tốc độ mol.l-1.s-1
1
0,010
0,010
1,2.10-4
2
0,010
0,020
2,4.10-4
3
0,020
0,020
9,6.10-4
b. Người ta trộn CO và hơi H2O tại nhiệt độ 1000k với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng:
	 có pkp,1 = 20,113
	 có pkp,2 = 20,400
c. Cho các dữ kiện dưới đây:
Hãy xác định: Nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy của etylen C2H4 
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 1. (4 đ)
	1. Hợp chất A được tạo từ cation X+ và anion Y-. Phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm 3 nguyên tố phi kim, tỉ lệ nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2:3:4. Tổng số proton trong A là 42 và trong anion Y- chứa 2 nguyên tố cùng chu kì nhưng thuộc 2 phân nhóm chính liên tiếp. 
	* Viết CTPT, CTCT, gọi tên?
	* Cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong cation X+ , Y- ?
	* Nêu bản chất các dạng liên kết trong phân tử A?
	2. So sánh có giải thích?
	* Độ lớn của góc liên kết:
	+ CH4, NH3, H2O
	+ H2O, H2S
	* Nhiệt độ sôi của các chất: C2H5Cl, C2H5OH, CH3COOH
	* Ở điều kiện thường H2S là chất khí trong khi H2O là chất lỏng
ĐÁP ÁN
1. * Số proton trung bình của 3 nguyên tố 
 ® Phải có một nguyên tố phi kim Z < 4,67 ® H (hidro)
® Hai phi kim còn lại có trong Y- ở một chu kì và hai phân nhóm chính liên tiếp nên số proton tương ứng Z và Z + 1
Xét 3 trường hợp:
- A có 2 nguyên tử H
	Hoặc 2 + 3Z + 4(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 2 + 4Z + 3(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
- A có 3 nguyên tử H
	Hoặc 3 + 2Z + 4(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 3 + 4Z + 2(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
- A có 4 nguyên tử H
	Hoặc 4 + 3Z + 2(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 4 + 2Z + 3(Z + 1) = 42 ® Z= 7 (nhận) - nguyên tố nitơ
® Z + 1 = 8 (nguyên tố oxi) ® A: H4N2O3 hay NH4NO3 (Amoni nitrat)
Công thức electron A
Công thức cấu tạo A
* N (NH4+) lai hóa sp3, N (NO3-) lai hóa sp2
* Liên kết ion, 2 liên kết cho nhận, còn lại là liên kết cộng hóa trị có cực
2. * Góc liên kết 
+ CH4 > NH3 > H2O (Cùng trạng thái lai hóa sp3, số cặp e chưa tham gia liên kết càng nhiều càng đẩy nhau ® góc liên kết càng nhỏ )
+ H2O > H2S (Cùng trạng thái lai hóa sp3, độ âm điện của O > S, độ âm điện của nguyên tử trung tâm càng lớn sẽ kéo mây của đôi e liên kết về phía nó nhiều hơn và lực đẩy của cặp e không liên kết lên cặp e liên kết giảm làm tăng độ lớn góc liên kết)
* Nhiệt độ sôi các chất: C2H5Cl < C2H5OH< CH3COOH (vì C2H5Cl không có liên kết hidro, trong phân tử axit có khả năng tạo được 2 liên kết hidro nên bền hơn trong phân tử rượu tạo được một liên kết hidro)
* Các phân tử H2O và H2S có khả năng tạo được liên kết hidro liên phân tử, nhưng độ âm điện của O > S nên khả năng tạo thành liên kết hidro giữa các phân tử H2S là yếu hơn nhiều so với giữa các phân tử H2O, do đó cần năng lượng khá cao dưới dạng nhiệt để phá vỡ các liên kết hidro của H2O trước khi chuyển nước từ lỏng sang hơi.
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 2.(4 đ) 
	Cho 3 nguyên tố có kí hiệu A, B, C chưa biết, có đặc điểm:
	- A, B, C có tổng (n+l) bằng nhau, trong đó nB, nC < nA < 5
	- Tổng đại số của 4 số lượng tử của electron cuối cùng của C là 3,5
	- Tổng số electron ở phân lớp cuối cùng của A và B bằng tổng số electron ở phân lớp cuối cùng của C và ZA - ZC = 1
	a) Xác định 4 số lượng tử của electron cuối cùng của A, B, C? (Biết các electron chiếm các AO từ ml có trị số nhỏ nhất trước)
	b) Xác định các nguyên tố A, B, C?Xác định vị trí của A, B, C trong bảng tuần hoàn? 
	c) Viết cấu hình electron của các ion có thể hình thành từ nguyên tử các nguyên tố trên? Dự đoán tính chất hóa học cơ bản của A, B, C?
ĐÁP ÁN
+ A, B, C có tổng (n+l) bằng nhau
+ nB, nC < nA < 5
+ A và C đứng kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn
® Cấu hình electron phân lớp ngoài cùng
 	C: np6 -1 0 +1
	A: (n+1)s1
Electron cuối cùng của C có giá trị các số lượng tử sau:
l = 1, ml =+1, ms=- 
Theo bài ra ta có: n + 1 + 1 - = 3,5 ® n = 2
® bộ 4 số lượng tử của e cuối cùng của C: n = 2, l = 1, ml =+1, ms=- 
® cấu hình electron của C: 1s22s22p6 (Ne), ô thứ 10, chu kì 2, nhóm VIIIA
bộ 4 số lượng tử của e cuối cùng của A: n = 3, l = 0, ml =0, ms=+ 
cấu hình electron của A: 1s22s22p63s1 (Na), ô thứ 11, chu kì 3, nhóm IA
Gọi x là số e của phân lớp cuối cùng của B, ta có:
 1 + x = 6 ® x = 5
 nA = 3 > nB
 -1 0 +1
® Phân lớp cuối cùng của B chỉ có thể là 2p5
 2p
bộ 4 số lượng tử của e cuối cùng của B: n = 2, l = 1, ml =0, ms=- 
cấu hình electron của B: 1s22s22p5 (F), ô thứ 9, chu kì 2, nhóm VIIA
c) Cấu hình electron của các ion:
	A ® A+ + 1e
1s22s22p63s1 1s22s22p6
	B + 1e ® B- 
 1s22s22p5 1s22s22p6
A là kim loại kiềm ® tính khử mạnh
B là phi kim điển hình ® tính oxi hóa mạnh
C là nguyên tố khí hiếm, bền vững và trơ về mặt hóa học
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 3 (2 đ)
	1. Tìm số hạt a và b được phóng xạ ra từ họ phóng xạ thành nguyên tố X. Biết rằng nguyên tử của nguyên tố X có electron cuối cùng được đặc trưng bởi 4 số lượng tử: n=6, l=1, ml=0, ms=+; tỉ lệ giữa các hạt không mang điện và hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử X là 1,5122 
	2. Một mẫu quặng có chứa chất phóng xạ Xêsi có độ phóng xạ H0=0,693.105Bq, có chu kì bán hủy là 30 năm (biết 1năm = 365 ngày). Tính khối lượng Cs có trong mẫu quặng đó?
ĐÁP ÁN
1. X có e cuối cùng được đặc trưng bằng 4 số lượng tử: n=6, l=1, ml=0, ms=+
® cấu hình e theo AO là -1 0 +1 
 6p
® cấu hình e của X là 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2 ® Z = 82
® N = 1,5122 . 82 = 124 ® A = 82 + 124 = 206 ® X là 
Gọi x, y lần lượt là số hạt a và b () sinh ra từ sự biến đổi phóng xạ ® 
ta có 206 + 4x = 238 x = 8
 ®
 82 + 2x - y = 92 y = 6
2. 
	H0 = k.N0 = ® m0 = 2,15.10-8 (g)
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 4: (3 đ)
	Cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa - khử sau:
	a) CuFeS2 + H2SO4 đặc CuSO4 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
	b) NH4ClO4 + P ® N2 + H3PO4 + Cl2 + H2O
	c) Al + HNO3 ® Al(NO3)3 + N2O + NO + NH4NO3 + H2O 	()
	d) MnO4- + C6H12O6 + H+ ® Mn2+ + CO2 + H2O
ĐÁP ÁN
a) CuFeS2 + H2SO4 đặc CuSO4 + Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
x 2 (CuFeS2)0 ® + + 4 + 13e
x13 + 2e ® 
2CuFeS2 + 18H2SO4 đặc 2CuSO4 + Fe2(SO4)3 + 17SO2 + 18H2O
b) NH4ClO4 + P ® N2 + H3PO4 + Cl2 + H2O
	2 ® + 6e
	2 + 14e ® 
x5	2 + 2 + 8e ® + 
x8	 ® + 5e
10NH4ClO4 + 8P ® 5N2 + 8H3PO4 + 5Cl2 + 8H2O
c) Al + HNO3 ® Al(NO3)3 + N2O + NO + NH4NO3 + H2O 	()
	2 + 8e ® 2
	2 + 6e ® 2
	3 + 24e ® 3
x3	7 + 38e ® 3 + 2 + 2
x38	 ® + 3e
38Al + 144HNO3 ® 38Al(NO3)3 + 3N2O + 6NO + 9NH4NO3 + 54H2O
d) 
x 24	 (: chất oxi hóa)
x 5	 ( C6H12O6: chất khử)
Phương trình dưới dạng phân tử:
24KMnO4 + C6H12O6 + 36 H2SO4 → 24 MnSO4 + 30 CO2 + 66 H2O + 12 K2SO4
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 5: (4 đ)
	1. Dung dịch A là dung dịch HCl, dung dịch B là dung dịch NaOH
	a) Lấy 10ml dung dịch A pha loãng bằng nước thành 1000ml thì thu được dung dịch HCl có pH = 2. Tính nồng độ mol của dung dịch A?
	Để trung hòa 100g dung dịch B cần 150ml dung dịch A. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch B?
	b) Hòa tan hết 9,96g hỗn hợp Al, Fe bằng 1,175 lít dung dịch A, ta thu được dung dịch A1.
 Thêm 800g dung dịch B vào dung dịch A1, lọc lấy kết tủa rủa sạch và nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thì thu được 13,65g chất rắn. Tính khối lượng Al, Fe trong hỗn hợp đầu?
	2. Thực hiện dãy chuyển hóa
Trong đó: A0 là hợp chất của một kim loại và một phi kim
A, A1, A2, C là các hợp chất của lưu huỳnh
B, B1, B2, C là các hợp chất của đồng hoặc đồng kim loại
ĐÁP ÁN
1.
a) Dung dịch HCl có pH = 2 ® [H+] = 10-2M
phương trình điện li: HCl ® H+ + Cl-
 10-2 M ¬ 10-2 M
nHCl = 10-2. 1 = 10-2 mol ® CM (A) = 10-2 . 102 = 1M
Trung hòa dung dịch B bằng A:
	NaOH + HCl ® NaCl + H2O	(1)
Đặt C% (NaOH) = x
Theo (1): nNaOH = 0,15 . 1 ® ® x = 6%
b) Các phương trình phản ứng
	2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2­	(2)
	Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2­	(3)
	NaOH + HCl dư ® NaCl + H2O	(4)
	3NaOH + AlCl3 ® 3NaCl + Al(OH)3¯	(5) 
	2NaOH + FeCl2 ® 2NaCl + Fe(OH)2¯	(6)
	NaOH + Al(OH)3 ® NaAlO2 + 2H2O	(7)
	4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O	(8)
	2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O	(9)
nHCl = 1,175 . 1 = 1,175 mol
nNaOH = mol
Từ (2), (3), (4), (5), (6): nNaOH phản ứng = nHCl đem dùng
®nNaOH dư =1,2 - 1,175 = 0,025 mol
	Gọi a, b là số mol Al và Fe đem hòa tan. Vì có phản ứng (7) xảy ra nên có hai trường hợp
TH1: a ) thì Al(OH)3 tan hết, chất rắn sau khi nung chỉ là Fe2O3 và bằng 13,65g
	Khi đó = 13,65 ® b = 0,1706 mol
® mFe = 9,555g; mAl = 0,405g
TH2: a > 0,025 (nNaOH dư < ) thì Al(OH)3 tan một phần, nNaOH dư = 0,025 mol
Khi đó: 27a + 56b = 9,96
.102 + .160 = 13,65
Giải hệ ta có: a = 0,05604 mol; b = 0,15084 mol
® mFe = 8,447 g; mAl = 1,513g	
2. 
CuS + O2 CuO + SO2
(A0) (B) (A)
SO2 + H2O2 ® H2SO4 ( hoặc SO2 + Br2 + 2H2O ® 2HBr + H2SO4)
 (Y) (A1)
H2SO4 + Ag2O ® Ag2SO4 + H2O (hoặc 2H2SO4 đặc + 2Ag Ag2SO4 + SO2 + 2H2O)
 (Z) (A2)
CuO + H2 Cu + H2O (hoặc CuO + CO Cu + CO2)
 (T) (B1)
Cu + Cl2 CuCl2
 (U) (B2)
2H2SO4 đặc + Cu CuSO4 + SO2 + 2H2O
Ag2SO4 + CuCl2 ® CuSO4 + 2 AgCl¯
 (C)
CuSO4 + H2S ® CuS + H2SO4
 SỞ GD&ĐT LAI CHÂU	 KỲ THI HỌC SINH GIỎI VÒNG TRƯỜNG
TRƯỜNG THPT LÊ QUÝ ĐÔN	 NĂM HỌC 2011 - 2012
 MÔN HÓA – Khối 10
Thời gian: 150 phút
Câu 6:(3 đ)
a. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (3000k) của phản ứng: 
	A(k) + B(k) → C(k)
Dựa trên kết quả thực nghiệm sau đây:
Thí nghiệm
[A] mol/l
[B] mol/l
Tốc độ mol.l-1.s-1
1
0,010
0,010
1,2.10-4
2
0,010
0,020
2,4.10-4
3
0,020
0,020
9,6.10-4
b. Người ta trộn CO và hơi H2O tại nhiệt độ 1000k với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng:
	 có pkp,1 = 20,113
	 có pkp,2 = 20,400
c. Cho các dữ kiện dưới đây:
Hãy xác định: Nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy của etylen C2H4 
ĐÁP ÁN
v = k[A]x[B]y 
Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,01x . 0,01y 	(1)
Thí nghiệm 2 Þ 2,4.10-4 = k.0,01x . 0,02y	(2)
Thí nghiệm 3 Þ 9,6.10-4 = k.0,02x . 0,02y	(3)
Lấy (3) chia cho (2) Þ2x = 4 Þ x = 2
Lấy (2) chia cho (1) Þ 2y = 2 Þ y = 1
Bậc phản ứng: x + y = 3
Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,012 . 0,01
	Þ k = 1,20.102mol-2 . l-2.s-1 	
b. Từ các dữ kiện đề bài ta có:
Giả sử ban đầu lấy 1 mol CO và 1 mol H2O
Ban đầu	1mol 1mol
Lúc câu bằng	 1-a(mol) (1-a)mol a mol a mol
	 với P là áp suất chung
c. Từ các dữ kiện đề bài ta có:
2C + 2H2 →C2H4 ΔHht = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 = +52,246 KJ/mol	
C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2 H2O(l) ∆Hđc = ΔH5 + ΔH3 + ΔH6 = -1410,95 KJ/mol