Đề tham khảo kì thi olympic 30 – 04 năm học 2005 – 2006 môn hóa học trường THPT thị xã Sa Đéc

Sở Giáo Dục và Đào Tạo Đồng Tháp 
Trường THPT Thị Xã Sa Đéc	
ĐỀ THAM KHẢO KÌ THI OLYMPIC 30 – 04
NĂM HỌC 2005 – 2006 
MÔN HÓA HỌC
Câu I (4 đ)
I.1. So sánh bán kính của các hạt sau: Al, Al3+, Na, Na+, Mg, Mg2+, F-, O2-.	(1,0 đ)
I.2. Trong số các cấu trúc có thể có sau đây: (1,5 đ)
	a) Của ICl4(-):
	b) Của TeCl4:
	c) Của ClF3:
những cấu trúc nào có khả năng tồn tại ưu tiên hơn? Vì sao?
I.3. Tại sao nước đá nhẹ hơn nước lỏng? (có vẽ hình minh họa) (1,5 đ)
Câu II (4 đ)
	Ở nhiệt độ cao, khí HF bị phân li một phần thành H2 và F2 theo phương trình phản ứng:
	2HF (k) H2 (k) + F2 (k)
Ở 10000C hằng số cân bằng KP = 1,00 x 10 – 13. Tính nồng độ các chất khi thực hiện sự phân li 1 mol HF ở 10000C trong bình kín thể tích 2 lit.
Câu III (4 đ) 
III.1. Có một dung dịch axit HA và HX, biết nồng độ của axit HX trong dung dịch là 2 . 10 – 3 M. Tính nồng độ của axit HA ở trong dung dịch sao cho độ điện ly của HX là bằng 0,08.
	Cho KHA = 1,3 . 10 – 5 và KHX = 1,8 . 10 – 5 (2,5 đ)
III.2.
	III.2.1. Tính nồng độ ion S2 – và pH của dung dịch H2S2 – 0,010M. (0,75 đ)
 	III.2.2. Khi thêm 0,001 mol HCl vào 1 lit dung dịch H2S 0,010M thì nồng độ ion S2 – bằng bao nhiêu? 	Cho hằng số axit của H2S : và . 	 (0,75 đ)
Câu IV (4 điểm)
IV.1. Ion MnO4(-) oxi hóa được Cl(-) v Br(-) (trong môi trường axit). Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó. (1,5 đ)
IV.2. Có thể điều chỉnh pH để MnO4(-) chỉ oxi hóa một trong hai ion. Giải thích tại sao? (1,5 đ)
 Cho: 
IV.3. Viết đầy đủ phương trình phản ứng sau đây và tiến hành cân bằng bằng phương pháp ion electron: 	MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-) ¾® H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O (1 đ)
Câu V (4 điểm)
 V.1. Đun nóng m gam bột Fe với bột lưu huỳnh, trong bình kín không có không khí. Sau một thời gian thu được 4 gam rắn A có Fe, S và FeS. Hòa tan hoàn toàn rắn A vào dd H2SO4 đặc nóng thu được 3,36 lit khí SO2 (đktc).
 	V.1.1. Viết các phương trình phản ứng. (1,0 đ)
 	V.1.2. Tính m gam. (1,5 đ)
V.2. Viết các phương trình phản ứng sau đây: 
 V.2.1. Viết phương trình phản ứng khi cho Cl2 dư tác dụng với dung dịch kali iođua; dung dịch natri thiosunfat.	
 V.2.2. Viết phương trình phản ứng khi cho khí CO2 lội qua các dung dịch nước javel, dung dịch canxi hipoclorit.
 	-----------------------------------------
Câu I (4 đ)
I.1. So sánh bán kính của các hạt sau: Al, Al3+, Na, Na+, Mg, Mg2+, F-, O2-.	(1,0 đ)
I.2. Trong số các cấu trúc có thể có sau đây: (1,5 đ)
	a) Của ICl4(-):
	b) Của TeCl4:
	c) Của ClF3:
những cấu trúc nào có khả năng tồn tại ưu tiên hơn? Vì sao?
I.3. Tại sao nước đá nhẹ hơn nước lỏng? (có vẽ hình minh họa) (1,5 đ)
Trả lời:
I.1. (1 đ)
- Khi đi từ trái sang phai trong một chu kì bán kính nguyên tử giảm dần nên: Na > Mg > Al. 
 	(0,25đ)
- Vì các ion Na+, Mg2+, F - , O2 – đều có cấu hình electron giống Ne : 1s2 2s2 2p6, nên bán kính của chúng giảm xuống khi điện tích hạt nhân tăng: 8O2 – > 9F – > 11Na+ > 12Mg2+ > 13Al3+ . 	(0,25 đ)
- Vì cấu hình electron của Al là 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 rất lớn hơn so với O2 – .	(0,25đ)
- Do đó bán kính giảm dần như sau:
	Na > Mg > Al > O 2-> F – > Na+ > Mg2+ > Al3+	(0,25đ)
I.2. (1,5 điểm)
a) Cấu trúc (a) có khả năng tồn tại thực tế vì nó đảm bảo cho lực đẩy giữa các cặp elctron không liên kết là nhỏ nhất.
b) Cấu trúc (C) có khả năng tồn tại trong thực tế vì tương tác đẩy ở cấu trúc này bé nhất.
c) Cấu trúc đ có sự giảm nhiều lực đẩy giữa các electron không liên kết và cặp electron liên kết.
I.2. (1,5 điểm)
a) Cấu trúc (a) có khả năng tồn tại thực tế vì nó đảm bảo cho lực đẩy giữa các cặp elctron không liên kết là nhỏ nhất.
b) Cấu trúc (C) có khả năng tồn tại trong thực tế vì tương tác đẩy ở cấu trúc này bé nhất.
c) Cấu trúc đ có sự giảm nhiều lực đẩy giữa các electron không liên kết và cặp electron liên kết.
I.3. (1,5 điểm)
 	Do có liên kết hidro nên nước đá có cấu trúc đặc biệt. Các nguyên tử Oxi nằm ở tâm và bốn đỉnh của một tứ diện đều. Mỗi nguyên tử hidro liên kết chính với một nguyên tử oxi và liên kết hidro với một nguyên tử oxi khác. Cấu trúc này tương đối “xốp” nên có tỷ khối nhỏ. Khi tan thành nước lỏng cấu trúc này bị phá vỡ nên thể tích giảm và do đó tỷ khối tăng. Kết quả là nước đá nhẹ hơn nước. (1 đ) (Hình vẽ 0,5 đ)
Câu II (4 đ)
	Ở nhiệt độ cao, khí HF bị phân li một phần thành H2 và F2 theo phương trình phản ứng:
	2HF (k) H2 (k) + F2 (k)
Ở 10000C hằng số cân bằng KP = 1,00 x 10 – 13. Tính nồng độ các chất khi thực hiện sự phân li 1 mol HF ở 10000C trong bình kín thể tích 2 lit.
Trả lời
- Vì phản ứng có tổng số phân tử khí ở hai vế bằng nhau nên KP = KC.
 	(1)
- Theo hệ số của phương trình phản ứng: 	[H2] = [F2]	(2)
- Theo ĐLBT nồng độ: 	[HF] + 2[F2] = 1 : 2 = 0,5M
 	[HF] = 0,5 – 2[F2]	(3)
- Thay (2) và (3) vào (1) ta có:
 	 	(4)
- Vì KC quá bé nên ta có thể bỏ qua số hạng 2[F2] ở mẩu số và (4) trở thành:
- Suy ra: 	[F2] = [H2] = 1,58.10-7M ; [HF] 0,50M. 
- Kết quả 0,5 >> 2[F2] việc giải gần đúng chấp nhận được.
Câu III (4 đ) 
III.1. Có một dung dịch axit HA và HX, biết nồng độ của axit HX trong dung dịch là 2 . 10 – 3 M. Tính nồng độ của axit HA ở trong dung dịch sao cho độ điện ly của HX là bằng 0,08.
	Cho KHA = 1,3 . 10 – 5 và KHX = 1,8 . 10 – 5 (2,5 đ)
III.2.
	III.2.1. Tính nồng độ ion S2 – và pH của dung dịch H2S2 – 0,010M. (0,75 đ)
 	III.2.2. Khi thêm 0,001 mol HCl vào 1 lit dung dịch H2S 0,010M thì nồng độ ion S2 – bằng bao nhiêu? 	Cho hằng số axit của H2S : và . (0,75 đ)
Trả lời
III.1	+ Trong dung dịch có các cân bằng:
 	+ Ta có:
	C	2 . 10 – 3 
	[ ] (2 . 10 – 3 - 0,08 . 2 . 10 – 3 ) [H(+)]	 	 0,08 . 2 . 10 – 3 
	[X(-)] 	= 0,08 . 2 . 10 - 3 	= 1,6 . 10 – 4 M
	[HX] 	= (2 . 10 – 3 - 0,08 . 2 . 10 – 3 ) 	= 1,84 . 10 – 3 M
	(0,75 đ)
	+ Theo định luật bảo toàn proton, ta có:
	[H(+)] = [OH(-)] + [A(-)] + [X(-)] 	(4)	(0,5 đ)
	Vì KHA » KHX >> KW, nên ta có thể bỏ qua sự điện ly của nước, do đó:
	[H(+)] = [OH(-)] + [A(-)] + [X(-)] » [A(-)] + [X(-)] 	(5)
thay [H(+)] và [X(-)] vào (5) có:
	[A(-)] = [H(+)] – [X(-)] = 2,07 . 10 – 4 – 1,6 . 10 – 4 = 4,7 . 10 – 5 M	(0,25 đ)
	+ Từ cân bằng (2) có:
	+ Vậy nồng độ HA trong dung dịch là 
	CHA = [A(-)] + [HA] = 4,7 . 10 – 5 + 7,48 . 10 – 4 = 7,95 . 10 - 4 M 	(1 đ)
III.2.1
	H2S + H2O H3O+ + HS– 	 	(1)
 	HS– + H2O H3O+ + S2 – 	 (2)
 2H2O H3O+ + OH – 	KW = 10 – 14 	(3)
	Vì >> >> KW = 10 – 14 nên cân bằng (1) là chủ yếu.
	H2S + H2O H3O+ + HS– 	 	(1)
C 	0,010
[ ]	0,010 – x x x
	Với x << 0,010 ta có 
 	Vậy [H3O+ ] = [HS- ] = 10 – 4,5 và pH = 4,5. 
	Thay các giá trị của [H3O+ ] = [HS- ] = 10 – 4,5 vào cân bằng (2).
	HS– 	+ H2O 	 H3O+ 	+ S2 – 	 (2)
[ ] 	(10 – 4,5 – y) (10 – 4,5 + y) y
	Với y << 10 – 4,5 ta có : y = [S2 – ] = 10 – 12,92 = 1,2 . 10 – 13 . (0,75 đ)
2 . Khi HCl vào dung dịch H2S ta có các qua 1trình:
 	HCl + H2O ¾® H3O+ + CL– 
 	0,001 -------------> 0,001
 	Tổ hợp (1) và (2) ta có: 
	H2S + H2O H3O+ + HS– 	 	(1)
 	HS– + H2O H3O+ + S2 – 	 (2)
	H2S + 2H2O 2H3O+ + S2 – 	 K = 10 – 19,92 	(4)
 	Khi có mặt HCl cân bằng phân li của H2S càng chuyển dịch sang trái. Do đó nồng độ H3O+ do H2S phân li ra càng bé và ta có thể coi [H3O+ ] = CHCl = 0,0010
	Áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho (4) ta có:
 	[S2 – ] = 10 – 15,92 = 1,2 . 10 – 16 	(0,75 đ)
Câu IV (4 điểm)
IV.1. Ion MnO4(-) oxi hóa được Cl(-) v Br(-) (trong môi trường axit). Tính hằng số cân bằng của các phản ứng đó. (1,5 đ)
IV.2. Có thể điều chỉnh pH để MnO4(-) chỉ oxi hóa một trong hai ion. Giải thích tại sao? (1,5 đ)
 Cho: 
IV.3. Viết đầy đủ phương trình phản ứng sau đây và tiến hành cân bằng bằng phương pháp ion electron: 	MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-) ¾® H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O (1 đ)
IV.1. 
Trường hợp MnO4- oxi hóa Cl(-):
	Ở bên phải:	MnO4(-) + 8H(+) + 5e – 	¾® Mn2+ 	+ 4H2O 	½ x 2
	Ở bên trái:	 2Cl(-) 	¾® Cl2 	+ 2e – 	½ x 5
	2MnO4(-) + 10Cl(-) + 16H(+)	¾® 2Mn2+	+ 5Cl2 	+ 8H2O (0,25 điểm)
 	Sức điện động chuẩn của tế bào điện hóa: 
 	 (0,25 điểm)
 	Hằng số cân bằng của phản ứng: ; 	 (0,25 điểm)
 	K rất lớn phản ứng xảy ra hoàn toàn ở điều kiện chuẩn.
Trường hợp MnO4- oxi hóa Cl(-):
	Ở bên phải:	MnO4(-) + 8H(+) + 5e – 	¾® Mn2+ 	+ 4H2O 	½ x 2
	Ở bên trái:	 2Br(-) 	¾® Br2 	+ 2e – 	½ x 5
	2MnO4(-) + 10Br(-) + 16H(+)	¾® 2Mn2+	+ 5Br2 	+ 8H2O (0,25 điểm)	
 	Sức điện động chuẩn của tế bào điện hóa: 
 	(0,25 điểm)
 	Hằng số cân bằng của phản ứng: 	(0,25 điểm)
 	K rất lớn phản ứng xảy ra hoàn toàn ở điều kiện chuẩn.
IV.2. 	MnO4(-) + 8H(+) + 5e – 	¾® Mn2+ 	+ 4H2O 
 	 (0,25 điểm)
hay 	 (0,25 điểm)
 	(0,25 điểm)
Giả thiết nồng độ các chất bằng 1M và áp suất các khí bằng 1 atm v [H+] ¹ 1M. 
Để oxi hóa Br(-) mà không oxi hóa Cl(-) ta phải có điều kiện:
 	< < (0,25 điểm)
Hay	1,065 < 1,51 – 0,0944pH < 1,36
 	 	1,6 < pH < 4,71 	(0,5 điểm)
 	Như vậy cần điều chỉnh pH trong khoảng đó ta có thể chỉ oxi hóa Br(-) mà không oxi hóa Cl-.
IV.3. 	MnO(OH)2 + PbO2 + H(+) + NO3(-) ¾® H(+) + MnO4(-) + Pb2+ + H2O
	 c.khử c.oxh
	3 x ½	PbO2 + 4H(+) + 2e	¾® Pb2+ + 2H2O	(sự khử) 
	2 x ½	MnO(OH)2 + H2O	 	¾® MnO4(-) + 4H(+) + 3e	(sự oxi hóa)
 2MnO(OH)2 + 3PbO2 + 4H(+) ¾® 3Pb2+ + 2MnO4(-) + 4H2O
 2MnO(OH)2 + 3PbO2 + 6HNO3 ¾® 3Pb(NO3)2 + 2HMnO4 + 4H2O
Câu V (4 điểm)
 V.1. Đun nóng m gam bột Fe với bột lưu huỳnh, trong bình kín không có không khí. Sau một thời gian thu được 4 gam rắn A có Fe, S và FeS. Hòa tan hoàn toàn rắn A vào dd H2SO4 đặc nóng thu được 3,36 lit khí SO2 (đktc).
 	V.1.1. Viết các phương trình phản ứng. (1,0 đ)
 	V.1.2. Tính m gam. (1,5 đ)
V.2. Viết các phương trình phản ứng sau đây: 
 V.2.1. Viết phương trình phản ứng khi cho Cl2 dư tác dụng với dung dịch kali iođua; dung dịch natri thiosunfat.	
 V.2.2. Viết phương trình phản ứng khi cho khí CO2 lội qua các dung dịch nước javel, dung dịch canxi hipoclorit.
Trả lời
V.1.1. Các phương trình phản ứng:
	Fe	+ S FeS	 (1) 0,25 đ
- Rắn A thu được có 	Fe dư	S dư	FeS 
- Phản ứng với H2SO4 đặc, nóng:
	2Fe	+ 6H2SO4 đặc	 Fe2(SO4)3 	+ 3SO2 	+ 6H2O (2) 0,25 đ
 	2FeS	+ 10H2SO4 đặc Fe2(SO4)3	+ 9SO2 	+10H2O (3) 0,25 đ
	S	+ 2H2SO4 đặc	 3SO2	+ 2H2O	 (4) 0,25 đ
V.1.2. Tính m
Phương pháp 1: áp dụng định luật bảo toàn electron
- Định luật bảo toàn khối lượng cho: mlưu huỳnh = 4 – m (gam) 	(0,5 điểm)
- Suy ra nlưu huỳnh = (mol)	
- Phân tích: trong quá trình thí nghiệm:
 	* lượng Fe ban đầu đã bị oxi hóa thành Fe3+ 	(chất khử)
	* lượng S ban đầu đã bị oxi hóa thành S+4 	(chất khử)
 	* lượng H2SO4 ban đầu đã bị khử thnh S+4	(chất oxi hóa)
Tính số mol chất khử nhường 
Tính số mol chất oxh nhận 
Fe - 3e Fe3+
 ---------> 
S+6 + 2e S+4 (SO2)
 0,3 – <------------ 0,15 – 
S0 - 4e S+4 (SO2)
-----> -------> 
- Định luật bảo toàn electron cho:
	 + = 0,3 - (0,75 đ)
 	 m = 3,36 gam (0,25 đ)
V.2.1. Viết phương trình phản ứng khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch kali iođua; dung dịch natri thiosunfat. 
	 2KI	+ Cl2 	¾® I2 + 2KCl (0,25 đ)
khi có dư Cl2 tác dụng với I2 tạo ra IO3(-)
	5Cl2	+ I2 + 6H2O 	¾® 2HIO3 + 10HCl (0,25 đ)
	Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O 	¾® 2NaHSO4 + 8HCl (0,50 đ)
V.2.2. Viết phương trình phản ứng khi cho khí CO2 lội qua các dung dịch nước javel, dung dịch canxi hipoclorit.
	H2O	+ CO2 + NaClO ¾® NaHCO3 	+ HclO 	(0,50 đ)
	H2O	+ CO2 + Ca(ClO)2 ¾® CaCO3 ¯ 	+ 2HclO	(0,50 đ)