Đề kì thi chọn học sinh giỏi trại hè Hùng vương năm học: 2012 – 2013 môn: Hóa học lớp 10

Sở GD&ĐT Hũa Bỡnh
Trường THPT chuyờn Hoàng Văn Thụ
ĐỀ Kè THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
TRẠI Hẩ HÙNG VƯƠNG
Năm học: 2012 – 2013
Mụn: Húa học – Lớp 10
Thời gian: 180 phỳt
	Cõu 1: Cấu tạo nguyờn tử - húa học hạt nhõn (2,5 điểm)
1- Tớnh năng lượng ion húa I1, I2, I3, I4, I5 của nguyờn tử 5X.
2- 137Ce tham gia phản ứng trong lũ phản ứng hạt nhõn, cú chu kỡ bỏn hủy 30,2 năm. 137Ce là một trong những đồng vị bị phỏt tỏn mạnh ở nhiều vựng của Chõu Âu sau tại nạn hạt nhõn Treenibun. Sau bao lõu lượng chất độc này cũn 1% kể từ lỳc tai nạn xảy ra.
	Cõu 2: Hỡnh học phõn tử - Liờn kết húa học – Tinh thể - Định luật tuần hoàn (2,5 điểm)
1- Cho cỏc phõn tử: XeF2, XeF4, XeOF4, XeO2F4.
	Viết cụng thức cấu tạo Li-uyt, dự đoỏn cầu trỳc hỡnh học của từng phõn tử trờn và cho biết kiểu lai húa của nguyờn tử trung tõm của mỗi phõn tử trờn.
2- So sỏnh cú giải thớch
	a) Độ lớn gúc liờn kết của cỏc phõn tử: CH4, NH3, H2O.
	b) Nhiệt độ núng chảy của cỏc chất: NaCl, KCl, MgO.
	Cõu 3: Nhiệt húa học (2,5 điểm)
1- Phản ứng: CH4 (khớ) + H2O(khớ) CO(khớ) + 3H2 (khớ)
 Biết:	 	Ho (KJ/mol) So (J/mol K)
	 300 K	-41,16	-42,4
	 1200 K	-32,93	-29,6
Phản ứng tự diễn biến theo chiều nào ở 300 K và 1200 K
2- Hóy thiết lập chu trỡnh để tớnh năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết:
- Sinh nhiệt của CaCl2: 	H1 = -795 KJ/mol.
- Nhiệt nguyờn tử húa của Ca: 	H2 = 192 KJ/mol.
- Năng lượng ion húa (I1 + I2) của Ca 	 = 1745 KJ/mol.
- Năng lượng phõn li liờn kết Cl2: 	H3 = 243 KJ/mol.
- Ái lực với electron của clo: 	A = - 364 KJ/mol.
Cõu 4: Cõn bằng húa học trong pha khớ ( 2,5 điểm)
	Cho phản ứng: SO2Cl2 đ SO2 + Cl2
	Người ta tiến hành nung núng 0,1 mol SO2Cl2 ở 600K trong bỡnh phản ứng cú dung tớch 1 lớt và đo ỏp suất của hỗn hợp cỏc chất trong bỡnh thỡ thu được cỏc số liệu thực nghiệm sau:
T (giờ)
0
1
2
4
8
P (atm)
4,92
5,67
6,31
7,31
8,54
	1. Xỏc định bậc của phản ứng.
	2. Tớnh hằng số tốc độ và thời gian bỏn phản ứng ở 600K.
	3. Tớnh ỏp suất trong bỡnh sau khi tiến hành phản ứng 24 giờ.
	4. Nếu tiến hành phản ứng với cựng lượng SO2Cl2 trong bỡnh trờn ở 620K thỡ sau 2 giờ, ỏp suất trong bỡnh là 9,12. Tớnh hệ số nhiệt của phản ứng.
	Cõu 5: Cõn bằng trong dung dịch điện li ( 2,5 điểm)
	Thờm NH3 vào hỗn hợp gồm CH3COOH 0,1M; HCOOH 0,2M; H2SO4 0,01M (dung dịch A) cho đến .
Tớnh pH của dung dịch thu được cho
pKa HCOOH: 3,75; CH3COOH : 4,76; : 2; : 9,24.
2- Trộn 1ml dung dịch thu được với 1 ml dung dịch MnCl2 0,006M. Cú hiện tượng gỡ xảy ra .
3- Tớnh số ml NaOH 0,1M cần cho vào 25 ml dung dịch A để pH = 4,76.
Cõu 6: Phản ứng oxihúa - khử. Pin điện. Điện phõn. ( 2,5 điểm)
	Dung dịch Y thu được sau khi trộn 100ml dung dịch KMnO4 0,04M, 50ml dung dịch H2SO42M, 50ml dung dịch FeBr20,2M.
	1. Tớnh thành phần cõn bằng của hệ.
	2. Tớnh thế của điện cực Pt nhỳng vào dung dịch X.
	3. Thiết lập sơ đồ pin, tớnh sức điện động của pin điện được ghộp bởi điện cực Pt nhỳng vào dung dịch X và điện cực calomen bóo hũa. Viết phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.
 Cho 	
	Cõu 7: Halogen – Oxi – Lưu huỳnh ( 2,5 điểm)
1- Hoàn thành dóy chuyển húa:
 (4)
2- Viết phương trỡnh phản ứng xảy ra.
a) Ion I- trong KI bị oxi húa thành I2 bởi FeCl3 cũn O2 oxi húa được Na2S2O3.
b) Ion I- bị oxi húa bởi H2SO4 đặc, trong mụi trường axit cũn Br2 lại oxi húa được P thành axit tương ứng.
c) Sục clo đến dư vào dung dịch FeI2.
Cõu 8: Bài tập tổng hợp ( 2,5 điểm)
Hũa tan hoàn toàn 25 gam một cacbonat kim loại bằng dung dịch HCl 7,3% (vừa đủ) thu được dung dịch muối 10,511%. Khi làm lạnh dung dịch này thấy thoỏt ra 26,28 gam muối rắn A và nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch cũn lại là 6,07%. Xỏc định cụng thức của muối A.
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI
ĐỂ NGHỊ HỌC SINH GIỎI TRẠI Hẩ HÙNG VƯƠNG
Năm học: 2012 – 2013
Trường THPT chuyờn Hoàng Văn Thụ
Mụn: Hoỏ học - Lớp 10
Cõu
í
Nội dung
Điểm
1
1
X X+ + 1e I1 (1)
X+ X2+ + 1e I2 (2)
X2+ X3+ + 1e I3 (3)
X3+ X4+ + 1e I4 (4)
X4+ X5+ + 1e I5 (5)
Trước tiờn ta tớnh tổng năng lượng cỏc e theo từng cấu hỡnh e:
Theo kết quả trờn, dựa vào mối quan hệ giữa I và E ta cú:
In = -E1; In + In-1 = -E2; I1 + I2 + ... In = - En
Nờn ta cú: 
I1 = -E5 + E4 = -(-669,8) – 660,025 = 9,775 (eV)
I2 = -E4 + E3 = -(-660,025) – 637,874 = 22,151 (eV)
I3 = - E3 + E2 = -(-637,874) – 600,848 = 37,026 (eV)
I4 = - E2 + E1 = -(600,848) – 340 = 260,848 (eV)
I5 = -E1 = 340 (eV)
2
Áp dụng cụng thức:
Vậy sau 200,46 năm thỡ lượng chất độc trờn cũn 1% kể từ lỳc tai nạn xảy ra
2
1
F - -F phõn tử thẳng, Xe ở trạng thỏi lai hoỏ sp3d.
 F,,
F - Xe - F vuụng phẳng, Xe ở trạng thỏi lai hoỏ sp3d2.
 ;|
 F
 O
F – Xe – F thỏp vuụng, Xe ở trạng thỏi lai hoỏ sp3d2.
 / \
 F F
 O
F – Xe – F vỏn bập bờnh, Xe ở trạng thỏi lai hoỏ sp3d.
 O
2
a) Gúc b phõn tử CH4 > NH3 > H2O
Giải thớch: Số cặp e chưa liờn kết càng lớn chiếm vựng khụng gian càng rộng đẩy gúc liờn kết vào càng nhỏ.
b) Nhiệt độ núng chảy MgO > NaCl > KCl do bỏn kớnh ion K+ > Na+
điện tớch ion Mg2+ > Na+ và O2- > ce-
(năng lượng phõn li tỉ lệ thuận với điện tớch ion và tỉ lệ nghịch với bỏn kớnh ion) 
3
1
Dựa vào biểu thức: 
Ở 300K, = (-41160) – [300(-42,4)] = -28440 J = - 28,44 KJ
Ở 1200K, = (-32930) – [1200(-29,6)] = 2590 J = 2,59 KJ
< 0, phản ứng tự xảy ra ở 300K theo chiều từ trỏi sang phải.
> 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại ở 1200K.
2
Ca(H) + Cl2 (khớ) CaCl2 (tt)
Ca(K) 2Cl
 -Uml
 I1 + I2 2A 
 + 
Ta cú: Uml = + I1 + I2 + + 2A - 
Uml = 192 + 1745 + 243 – (2.364) – (-795)
Uml = 2247 (KJ/mol)
4
1
 Giả sử phản ứng là bậc 1 ị Phương trỡnh động học k = ln 
(P0 là ỏp suất của SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t là ỏp suất của SO2Cl2 tại thời điểm t)
 SO2Cl2 Û SO2 + Cl2
t = 0 Po 0 0
phản ứng x x x (atm)
t Po - x x x
ị Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh. Ta cú bảng số liệu sau :
t(h)
0
1
2
4
8
Phh (atm)
4,92
5,67
6,31
7,31
8,54
P (atm)
4,92
4,17
3,53
2,53
1,30
Thế cỏc giỏ trị vào phương trỡnh động học, ta cú :
Vỡ k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ị Phản ứng trờn là bậc 1
2
3
t = 24h
P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ị x = 4,827 atm
Vậy ỏp suất trong bỡnh: Phh = Po + x = 9,747 atm
4
Ở 620k: 
 Ta cú : 
5
1
H2SO4 H+ + 
NH3 + H+ 
0,58 0,01
0,57 - 0,01
NH3 + + 
0,57 0,01 0,01
0,56 - 0,02
NH3 + HCOOH + HCOO-
0,56 0,2 0,02
0,36 - 0,22
NH3 + CH3COOH + CH3COO-
0,36 0,1 0,22
0,26 - 0,32 0,1
Thành phần giới hạn: NH3 : 0,26M; : 0,32M; CH3COO- : 0,1M; 
HCOO- : 0,2M; : 0,01M.
Cõn bằng: 
 D NH3 + H+ K4 = 10-9,24 (1)
H2O D H+ + OH- Kn = 10 (2)
NH3 + H2O D + OH- Kb = 10-4,67 (3)
CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- = 10-9,24 (4)
HCOO- + H2O D HCOOH + OH- = 10-10,25 (5)
 + H2O D + OH- = 10-12 (6)
So sỏnh (1) và (2) thấy (1) là chủ yếu.
So sỏnh (3), (4), (5), (6) thấy (3) là chủ yếu.
Vậy cõn bằng (1) và (3) là chủ yếu hay:
 D NH3 + H+ Ka = 10-9,24.
Hệ điện: pH = pKa + = 9,24 + = 9,15
2
Sau khi trộn:
Cõn bằng chủ yếu vẫn là: D NH3 + H+ Ka = 10-9,24
 pOH = 14 – 9,15 = 4,85 [OH-] = 10-4,85
Do = 10-12,6 
 cú kết tủa Mn(OH)2 tạo ra
3
Khi cho NaOH vào dung dịch A để pH = 4,76 thỡ:
% bị trung hoà: 
% HCOOH bị trung hoà: 
% CH3COOH bị trung hoà: 
25(CH + + 0,91098.CHCOOH + 0,5.) = V. 0,1
V = 63, 019 mol
6
1
Thành phần cõn bằng của hệ
Nồng độ ban đầu của cỏc chất sau khi trộn
ị Nồng độ cỏc ion : H+ : 0,5M ; HSO : 0,5M ; K+ : 0,02M ; MnO : 0,02M
Fe2+ : 0,05M ; Br- : 0,1M
 Do nờn cỏc phản ứng xảy ra theo thứ tự :
bđ 0,05 0,02 0,5
sau - 0,01 0,42 0,05 0,01
bđ 0,01 0,01 0,42 0,01
sau - 0,05 0,34 0,02 0,025
Nồng độ cỏc chất sau phản ứng (2) là :
[Fe3+] = 0,05 ; [Mn2+] = 0,02M ; [K+] = 0,02M
 [H+] = 0,34M ; [Br2] = 0,025M; [HSO] = 0,5M; [Br] = 0,05M
 Xột cõn bằng: HSO Û H+ + SO 
 C 0,5 0,34
 0,5-x 0,34+x x
Vậy nồng độ cỏc chất tại trạng thỏi cõn bằng là:
[Fe3+] : 0,05M; [Mn2+] : 0,02M; [K+] : 0,02M; [H+] : 0,3537M
 [Br2] : 0,025M; [SO] : 0,0137M; [HSO] : 0,4863M; [Br-] : 0,05M 
2
Thế của điện cực Pt nhỳng vào dung dịch X được tớnh theo cặp Br2/2Br-
Từ bỏn phương trỡnh Br2 + 2e Û 2Br-
3
Vỡ thế của điện cực Pt nhỳng vào dung dịch X = 1,115V > Ecal= 0,244V
Nờn: + Điện cực Pt là điện cực dương
 + Điện cực calomen là cực õm
Sơ đồ pin như sau :
Û Hg/Hg2Cl2/dd KCl bóo hũa // dd x / Pt (1)
Phản ứng xảy ra khi pin hoạt động :
Tại cực (-) 2Hg + 2Cl- đ Hg2Cl2 + 2e
Tại cực (+) Br2 + 2e đ 2Br-
 2Hg + 2Cl- + Br2 đ Hg2Cl2 + 2Br-
Sức điện động của pin: Epin = 
7
1
(1) Na2SO + S Na2S2O3
(2) Na2S2O3 + 2AgNO3 Ag2S2O3 + 2NaNO3
(3) Ag2S2O3 + 3Na2S2O3 2Na3[Ag(S2O3)2]
(4) Na2S2O3 + 2HCl loóng nguội 2NaCl + SO2 + S + H2O
(5) S + O2 SO2
(6) SO2 + 2H2S 3S + 2H2O
(7) S + NaOH đặc Na2S + Na2SO3 + H2O
(8) Na2SO3 + NaClO Na2SO4 + NaCl
2
a. 2KI + 2FeCl3 2FeCl2 + 2KCl + I2
 2KI + O3 + H2O 2KOH + O2 + I2
 I2 + Na2S2O3 2NaI + Na2S4O6
b. 2Br- + 4H+ + đặc Br2 + SO2 + 2H2O
 5Br- + + 6H+ 3Br2 + 3H2O
 5Br2 + 2P + 8H2O 10HBr + 2H3PO3
c. 2FeI2 + 3Cl2 2FeCl3 + 2I2
 5Cl2 + I2 + 6H2O 2HIO3 + 10HCl 
8
Phương trỡnh phản ứng
M2(CO3)x + 2xHCl 2MClx + xH2O + xCO2
Ta cú: 
C% muối 
M = 20x nghiệm phự hợp n = 2, M = 40 kim loại là Canxi.
Phương trỡnh: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2
 0,25 0,25
Khối lượng dung dịch sau phản ứng: 
Khối lượng dung dịch sau khi làm lạnh: 264 – 26,28 = 237,72 gam.
Đặt cụng thức A: CaCl2.nH2O
Số mol CaCl2 ban đầu = 0,25 mol = 
 Cụng thức của A là CaCl2.6H2O.