Đề thi chọn học sinh giỏi các trường chuyên vùng đồng bằng bắc bộ năm học 2013 – 2014 trường THPT chuyên quốc học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THỪA THIấN-HUẾ
TRƯỜNG THPT CHUYấN QUỐC HỌC
ĐỀ GIỚI THIỆU
 Kè THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG CHUYấN VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2013 – 2014
MễN HểA HỌC LỚP 10
Thời gian: 180 phỳt
Cõu 1. ( 2 điểm) CẤU TẠO NGUYấN TỬ VÀ HẠT NHÂN
1.1. Giả thiết ở một vũ trụ khỏc, bảng hệ thống tuần hoàn cỏc nguyờn tố lại được sắp xếp theo một trật tự khỏc. Cụ thể như sau:
ă n là số nguyờn dương (n > 0)
ă l nằm trong đoạn [0, n]
ă ml là số lẻ và nằm trong tập Z. Với ml dương thỡ l Ê ml Ê 2l, với ml õm thỡ -2l Ê ml Ê -l.
ă ms cú thể nhận hai giỏ trị 
Vậy ứng với n = 4 bao nhiờu nguyờn tố?
1.2. a) Hạt nhõn 37Li cú khối lượng m = 7,0160 (u). Tớnh năng lượng liờn kết riờng của hạt nhõn Li. Biết rằng mp = 1,00724(u), mn = 1,00862(u).
 b) Đồng vị phúng xạ 13N cú chu kỡ bỏn ró là 10 phỳt, thường được dựng để chụp cỏc bộ phận trong cơ thể. Nếu tiờm một mẫu 13N cú hoạt độ phúng xạ là 40 mCi vào cơ thể, hoạt độ phúng xạ của nú trong cơ thể sau 25 phỳt sẽ cũn lại bao nhiờu? 
Cõu 2. ( 2 điểm) LIấN KẾT HểA HỌC VÀ CẤU TRÚC PHÂN TỬ
2.1. a)Vẽ cấu tạo của cỏc anion tương ứng trong phõn tử cỏc muối trung hũa của cỏc axit sau: H3PO4, H3PO3, H3PO2.
 b) Đối với dóy axit trờn, hóy so sỏnh: -Tớnh axit; -Gúc húa trị O-P-O.
2.2. a) Vẽ tất cả cỏc cấu trỳc Lewis cú thể cú (chỉ rừ cỏc electron bằng dấu chấm) của hiđro azotua HN3 và xiclotriazen HN3. Tớnh điện tớch hỡnh thức của cỏc nguyờn tử đối với mỗi cấu trỳc.
 b) Vẽ cỏc cụng thức cộng hưởng của hiđro azotua và chỉ ra hai cụng thức cú đúng gúp lớn nhất.
Cõu 3. ( 2 điểm) NHIỆT ĐỘNG HỌC
Tớnh sự biến thiờn entanpi chuẩn ở 25°C của phản ứng sau:
 CO(NH2)2(r) + H2O(l) đ CO2(k) + 2NH3(k).
Biết rằng trong cựng điều kiện cú sự biến thiờn entanpi của cỏc phản ứng sau:
CO(k) + H2O(h) đ CO2(k) + H2(k), = -41,13 kJ
CO(k) + Cl2(k) đ COCl2(k), = -112,5 kJ
COCl2(k) + 2NH3(k) đ CO(NH2)(r) + HCl(k), = -201,0 kJ.
(HClk) = -92.30 kJ.mol-1, nhiệt húa hơi của nước trong cựng điều kiện:= 44,01kJ.mol-1.
Cõu 4. ( 2 điểm) ĐỘNG HỌC
Xột phản ứng: 2A + B đ C + D. Kết quả thu được qua 4 thớ nghiệm như sau: 
Thớ nghiệm
Nồng độ đầu (mol/l)
Tốc độ hỡnh thành ban đầu của C (mol.l-1.min-1)
A
B
1
0,25
0,75
4,3.10-4
2
0,75
0,75
1,3.10-3
3
1,50
1,50
5,3.10-3
1. Xỏc định bậc của phản ứng theo A, theo B và bậc chung của phản ứng.
2. Tớnh hằng số tốc độ phản ứng (kốm theo đơn vị).
3. Tớnh tốc độ phõn hủy ban đầu của A trong thớ nghiệm 3.
4. Cú 3 cơ chế được đề nghị cho phản ứng trờn, Cơ chế nào phự hợp? Giải thớch.
Cơ chế 1: 
 A + B đ C + M nhanh
 M + A đ D chậm
Cơ chế 2: 
 B⇌ M nhanh
 M + A đ C +X chậm
 A+ X đ D nhanh
Cơ chế 3: 
 A ⇌ M nhanh
 M + A đ CX +X chậm
 X đ D nhanh
Cõu 5. ( 2 điểm) CÂN BẰNG HểA HỌC
Ở 0 0C và dưới ỏp suất 1 atm, độ phõn li của khớ N2O4 thành NO2 bằng 11%.
1.Hóy xỏc định Kp ?
2.Cũng tại 00C, khi giảm ỏp suất từ 1 atm xuống 0,8 atm thỡ độ phõn li thay đổi như thế nào?
3.Cần phải nộn đẳng nhiệt hỗn hợp khớ tới ỏp suất nào để độ phõn li là 8%?
Cõu 6. ( 2 điểm) CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH AXIT –BAZƠ
Dung dịch A gồm H2C2O4 0,1M và axit HA.
1. Để trung hũa hoàn toàn 10 ml dung dịch A cần 25 ml dung dịch NaOH 0,12M. Tớnh nồng độ HA.
2.Tớnh pKa(HA) biết độ điện li của HA trong dung dịch A bằng 3,34.10-2 %.
3.Thờm 90 ml dung dịch NH3 0,04M vào 10 ml dung dịch A thỡ pH bằng bao nhiờu?
Cho H2C2O4 cú pKa1 = 1,25 và pKa2 = 4,27. NH4+ cú pKa = 9,24.
Cõu 7. ( 2 điểm) CÂN BẰNG HềA TAN
Cho biết Fe2+ + D Fe cú = –0,440 V
	 Fe3+ + D Fe2+ cú = +0,775 V
Tớnh :
1. của phản ứng Fe3+ + D Fe
2. Tớnh hằng số cõn bằng K của phản ứng: 3Fe2+ D 2Fe3+ + Fe. Cú thể kết luận gỡ về độ bền của Fe2+ ? Khi oxi hoỏ Fe ta được ion gỡ trước (phản ứng xảy ra trong dung dịch)
3. Biết rằng tớch số tan của Fe(OH)2 và Fe(OH)3 lần lượt bằng 10–15 và 10–37. Xỏc định pH bắt đầu cú kết tủa Fe(OH)2 và Fe(OH)3, nồng độ 2 ion Fe2+ và Fe3+ đều bằng 10–6M. Trong nước, hiđroxit sắt nào dễ kết tủa nhất ?
Cõu 8. ( 2 điểm) PHẢN ỨNG OXI HểA KHỬ- THẾ ĐIỆN CỰC-PIN ĐIỆN
8.1. Hóy đỏnh giỏ khả năng hũa tan kim loại Cu trong mụi trường axit cú O2 hũa tan ở điều kiện chuẩn.
Biết = +0,34V; = +1,23V
8.2. Một dung dịch chứa 160,0 gam nước và 100,0 gam canxi nitrat được điện phõn trong 12 giờ với dũng điện cú cường độ 5,00 A, điện cực than chỡ. Khi kết thỳc điện phõn, khối lượng dung dịch giảm 41,9 gam. Tớnh lượng canxi nitrat tetrahiđrat (Ca(NO3)2.4H2O) tối đa cú thể hũa tan được trong 100,0 gam nước ở nhiệt độ này.
Cõu 9. ( 1 điểm) TINH THỂ
 Phõn tử TlCl kết tinh trong mạng lưới lập phương đơn giản, đỉnh của tế bào là cỏc đơn vị cấu trỳc đồng nhất (hoặc là Tl+ hoặc là Cl-). Thực nghiệm cho biết bỏn kớnh của Tl+ và Cl- lần lượt là 1,36 và 1,81 . Giả thiết mỗi ion đều cú dạng cầu, hóy tớnh giỏ trị P = và cho biết ý nghĩa của trị số này. (Vtb: thể tớch của 1 tế bào sơ đẳng; VC: thể tớch của 1 ion; n là số ion cú thể tớch VC trong 1 tế bào sơ đẳng).
Cõu 10. ( 3 điểm) BÀI TOÁN VỀ PHẦN HALOGEN- OXI LƯU HUỲNH
Theo lớ thuyết khoỏng pyrit cú cụng thức FeS2, trong thực tế một phần ion được thay thế bởi S2– và cụng thức tổng quỏt của pyrit là FeS2 – x. Như vậy, cú thể coi pyrit như là hỗn hợp FeS2, FeS. Khi xử lý một mẫu khoỏng với Br2 trong KOH dư thỡ xảy ra phản ứng theo sơ đồ:
FeS2 + Br2 + KOH " Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
FeS + Br2 + KOH " Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
Sau khi lọc, được chất rắn A và dung dịch B
- Nung chất rắn A đến khối lượng khụng đổi thu được 0,2g Fe2O3.
- Cho dư dung dịch BaCl2 vào dung dịch B thu được 1,1087g kết tủa BaSO4.
1. Xỏc định cụng thức tổng quỏt của pyrit.
2. Cõn bằng cỏc phản ứng trờn bằng phương phỏp ion – electron.
3. Tớnh lượng Br2 dựng để oxi húa mẫu khoỏng trờn.
*****
ĐÁP ÁN BIỂU ĐIỂM
Nội dung
Điểm
Cõu 1
1.1.Với n = 4 thỡ: - Khụng tồn tại nguyờn tố l = 0, ml = 0 và ms = 
 - Cú 4 nguyờn tố cú l = 1, ml = ±1 và ms = 
 - Cú 4 nguyờn tố cú l = 2, ml = ±3 và ms = 
 - Cú 8 nguyờn tố cú l = 3, ml = ±3, ±5 và ms = 
 - Cú 8 nguyờn tố cú l = 4, ml = ±5, ±6 và ms = 
Vậy tổng cộng cú tất cả 24 nguyờn tố.
1.2.a) Tớnh được Δm = 0,0402 u. ΔE = 0,0402.931 = 37,4262 (MeV)
	 (MeV/nucleon)
b) A = = l. N0. e-lt = l. N A0 = l. N0
ị A = A0. e-lt = A0.= 40. e- 2,5.ln2 = 7,01 mCi.
0,5
0,5
0,5
0,5
Cõu 2
2.1. a) 
b) *Độ mạnh của axit giảm dần từ H3PO2 đến H3PO4: 	H3PO2 > H3PO3 > H3PO4
Do một oxi trong mỗi tứ diện POn với nối đụi P=O hỳt lờn một nhúm OH (trong H3PO2) mạnh hơn 3 nhúm OH (trong H3PO4).
 * Gúc húa trị O-P-O giảm theo thứ tự: H3PO2 > H3PO3 > H3PO4
Do: P-O phõn cực mạnh hơn P- H nờn cỏc liờn kết P- O đẩy mạnh hơn cỏc liờn kết P-H. Do đú khả năng đẩy tăng theo chiều: 1 P=O với 1 P-OH trong H3PO2, 1 P=O với 2 P-OH trong H3PO3, 1 P=O với 3 P-OH trong H3PO4.
2.2. a) Cỏc cấu trỳc Lewis và điện tớch hỡnh thức:
b) Hai cấu trỳc A và B
0,25
0,5
0,5
0,5
0,25
Cõu 3
CO(NH2)2(r) + H2O(l) CO2(k) + 2NH3(k) 
 + 2HCl(k) + 2HCl(k)
 COCl2(k) + 2NH3(k) 2NH3(k) + Cl2(k) 
 + H2O(l) CO2(k) + H2(k)
 CO(k) + Cl2(k) CO(k)+ H2O (h) 
 +2NH3 (k) + H2O (1) + Cl2 (k) + 2NH3 (k) 	 
Theo định luật Hess ta cú: 
DH = -DH - DH + DH + DH + 2DH(HClk) = 201 + 112,5 + 44,01 – 41,13 – 92,3 ´ 2= 131,78 kJ. 
1
1
Cõu 4
a) Biểu thức động học của phản ứng trờn: v = k.
Từ TN1: đ 4,3.10-4 = k.(0,25)x(0,75)y	(1)
Từ TN2: đ 1,3.10-3 = k.(0,75)x(0,75)y	(2)
Từ TN3: đ 5,3.10-3 = k.(1,50)x(1,50)y	(3)
Từ (1) và (2) đ 3x = 3 đ x = 1.Từ (2) và (3) đ 2x2y = 4, thay x = 1 đ y = 1
 Vậy bậc chung của phản ứng là: x + y = 2
b) Xỏc định k: Từ (1) đ k = = 2,3.10-3 (mol-1.L.min-1)
c) Tốc độ phõn hủy ban đầu của A trong thớ nghiệm 3:
v0= - đ = -2.v0 = -2.5,3.10-3 = -1,06.10-2 mol.L-1.min-1 
(dấu (-) cho biết nồng độ A giảm theo thời gian)
d) Xỏc định cơ chế phản ứng:
Nhận xột: Theo thực nghiệm, cho biết phản ứng này cú bậc 1 đối với A và bậc 1 đối với B. Vậy cơ chế 2 phự hợp với phản ứng nhất.
Giải thớch: B⇌ M nhanh đ K = đ [M] = K.[B]
Giai đọan chậm quyết định tốc độ phản ứng , do đú giai đọan quyết định phản ứng là:
M + A đ C +X 
v = k’.[M].[A]
Thay [M] = K.[B] ta có: v =k’.K.[A][B]= k[A][B]
Với k = k’.K
Phự hợp với điều kiện thực nghiệm. Vậy phản ứng tuõn theo cơ chế 2. 
0,5
0,5
0,5
0,5
Cõu 5
5.1.Đặt số mol N2O4 cú ban đầu là 1 mol
	a là độ phõn li li của N2O4 ở toC
	 	 N2O4 ⇌	2NO2 
 KP = = = Thay a = 11%, p= 1atm => Kp = 0,049 atm
5.2.cũng tại 00c nờn Kp =0,049, thay p=0,8 atm => a=0,123
5.3.Thay a= 8% => P= 1,9 atm
1
0,5
0,5
Cõu 6
6.1. H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O
 HA + NaOH → NaA + H2O
10.0,1.2 + 10.CHA = 25.0,12 ↔ CHA = 0,1M.
6.2. [A-] = CHA. αHA = 0,1.3,34.10-4 = 3,34.10-5M.
 [HA] = CHA - [A-] ≈ 0,1M nờn HA phõn li khụng đỏng kể.
 Trong dung dịch cú cỏc cõn bằng: 
 H2C2O4 D H+ + HC2O4- (1) Ka1 = 10-1,25
 HC2O4- D H+ + C2O42- (2) Ka2 = 10-4,27
 HA D H+ + A- (3) KHA
 H2O D H+ + OH- KH2O
Ka1 >> Ka2 >> KH2O nờn tớnh theo cõn bằng (1), ta được [H+] = 0,052M
KHA = 
6.3. Thờm NH3 vào dung dịch A
CNH3 = 0,04.90/100 = 0,036M; CHA = CH2C2O4 = 0,1.10/100 = 0,01M
Cỏc phản ứng xảy ra:
 NH3 + H2C2O4 → NH4+ + HC2O4- K1 = 107,99 >> 102: phản ứng hoàn toàn.
 NH3 + HC2O4- → NH4+ + C2O42- K2 = 104,97 >> 102:phản ứng hoàn toàn.
 NH3 + HA → NH4+ + A- K3 = 104,48 >> 102: phản ứng hoàn toàn.
 Dung dịch sau phản ứng: NH4+ 0,03M; NH3 0,006M; A- 0,01M; C2O42- 0,01M
Cú cỏc cõn bằng sau: 
 NH4+ + H2O D NH3 + H3O+ (1) Ka (NH4+) = 10-9,24
NH3 + H2O D NH4+ + OH- (2) Kb (NH3) = 10-4,76
A- + H2O D HA + OH- (3) Kb (A-) = 10-9,24
C2O42- + H2O D HC2O4- + OH- (4) Kb1 = 10-9,73
So sỏnh cỏc hằng số K, ta thấy cõn bằng chiếm ưu thế trong dung dịch là cõn bằng (2). Do đú cú thể xem dung dịch thu được như một dung dịch đệm gồm NH3 0,006M và NH4+ 0,03M. 
Gần đỳng: pH = 9,24 + lg (0,006/0,03) = 8,54.
0,5
0,5
1
Cõu 7
 a) =1/3( 2 + )= –0,035V
b)
2Fe2+
–
D
2Fe3+
(5)
DG5
Fe2+
+
D
Fe
(1)
DG1
3Fe2+
D
Fe
+
2Fe3+
(4)
DG4
DG4 = DG1+ DG5 = –2F+ 2F = –2F(–0,440 –0,775) = F.2,430
lgK = K = 
K rất bộ vậy Fe2+ trong dung dịch rất bền. Do đú khi oxi hoỏ Fe từ từ trong dung dịch ta được Fe2+ trước.
c) Với [Fe2+] = 10–6 [OH–] = = 10–4,5 pH = 9,5
T = [Fe3+][OH–] = 10–37 [OH–] = = 10–10,3 pH = 3,7
0,5
0,5
0,5
0,5
Cõu 8
8.1. Xột cõn bằng: 2Cu + O2 + 4H+ D 2Cu2+ + 2H2O
Hằng số cõn bằng K = Với DE0 = 1,23 – 0,34 = 0,89V ị K = ằ 1060,33
K rất lớn, thực tế Cu tan tốt trong dung dịch axit cú hũa tan O2.
8.2.điện phõn dung dịch
Ca(NO3)2
	m = = 2,24 gam
	m = = 17,91 gam
Khối lượng giảm do nước bị điện phõn: 2,24 + 17,91 = 20,15 gam < 41,9g
Khối lượng giảm do canxi tetrahiđrat kết tinh: 41,9 – 20,15 = 21,75 gam (0,092mol)
Sau khi điện phõn cú dung dịch bóo hũa gồm 160 – 20,15 – 0,092.4.18 = 133,23 gam H2O hũa tan tối đa được 100 – 0,092.164 = 84,91 gam hay 0,518 mol Ca(NO3)2.
Dung dịch bóo hũa như thế được điều chế từ 0,518 mol Ca(NO3)2.4H2O (hay 122,248 g) trong 133,23 – 0,518.4.18 = 95,934 gam H2O.
Vậy 100 gam nước cú thể hũa tan tối đa = 127,43 gam Ca(NO3)2.4H2O
0,5
0,5
1
Cõu 9
Mỗi tế bào sơ đẳng của TlCl cú 1 phõn tử TlCl tạo bởi 1 ion Tl+ và 1 ion Cl-. 
 Cl
 Tl
Gọi và lần lượt là bỏn kớnh của ion Tl+ và ion Cl-, a là cạnh tế bào sơ đẳng.
 Ta cú: ị ị 
 	Vtb = a3 = 49,044 (3).
 	n.Vc = p [(r+)3 + (r -)3] = p (1,363 + 1,813) ằ 35,375 (3) 
 ị P = = = 0,7213 
*í nghĩa của P: Đại lượng P biểu thị tỷ số giữa thể tớch của n ion chứa trong 1 thể tớch của một tế bào sơ đẳng. P < 1 cho thấy cấu trỳc của tế bào sơ đẳng cú cỏc khoảng trống.
0,5
0,5
Cõu 10
a) Số mol Fe = 2 số mol Fe2O3 = 2. = 0,00250 mol
Số mol S = số mol BaSO4 = = 0,00475 mol
Tỉ lệ số mol S với số mol Fe trong cụng thức tổng pyrit = 1,9
Vậy cụng thức tổng quỏt của mẫu khoỏng pyrit FeS1,9.
b) 	FeS2 + 19OH– " Fe(OH)3 + 2 + 8H2O + 15e
	Br2 + 2e " 2Br
2FeS2 + 38OH– + 15Br2 " 2Fe(OH)3 + 4 + 16H2O
2FeS2 + 38KOH + 15Br2 " 2Fe(OH)3 + 4K2SO4 + 30KBr + 16H2O
	FeS + 11 OH– " Fe(OH)3 + 2 + 8H2O + 9e
	Br2 + 2e " 2Br
2FeS + 22OH– + 9Br2 " 2Fe(OH)3 + 2 + 8H2O
2FeS + 22KOH + 9Br2 " 2Fe(OH)3 + 2K2SO4 + 18KBr + 8H2O
c) Cụng thức tổng của pyrit FeS2 – x = FeS1,9 " 2 – x = 1,9
vậy x = 0,1 nghĩa là FeS2 chiếm 90%, FeS chiếm 10%
Số mol Fe = số mol FeS1,9 = 0,0025
Số mol mỗi chất trong mẫu khoỏng pyrit:
Số mol FeS2: 0,9.0,0025 = 0,00225 mol
Số mol FeS: 0,1.0,0025 = 0,00025 mol
Khối lượng Br2 dựng để oxi húa mẫu khoỏng trờn là:
0,00225..160 + 0,00025..160 = 0,288(gam).
0,5
0,5
1