Đề thi chọn học sinh giỏi khu vực duyên hải và ĐB bắc bộ năm 2015 môn thi: Hóa học lớp 10 trường THPT chuyên Thái Bình

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KHU VỰC DH VÀ ĐB BẮC BỘ
TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI BÌNH.
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Người ra đề
Phạm Quang Hiệu
ĐT: 0984962783
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC 
DUYÊN HẢI VÀ ĐB BẮC BỘ NĂM 2015
MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10
 (Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề)
Đề thi gồm 02 trang
Câu 1: Cấu tạo nguyên tử, phân tử - Định luật HTTH: (2 điểm)
a. Trình bày các cơ sở để viết cấu hình electron của nguyên tử.
b. Electron cuối cùng của hai nguyên tử A và B ứng với bộ số lượng tử lần lượt là:
A: n= 3, l = 1, m= -1, ms= +1/2
B: n= 3, l = 2, m= -2, ms= -1/2
Hãy viết cấu hình electron của A, B và xác định vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn.
Câu 2: Tinh thể : (2 điểm)
	Niken (II) oxit có cấu trúc tinh thể giống mạng tinh thể natri clorua. Các ion O2- tạo thành mạng lập phương tâm mặt, các hốc bát diện có các ion Ni2+. Khối lượng riêng của Niken (II) oxit là 6,67 g/cm3. Nếu cho Niken (II) oxit tác dụng với Liti oxit và oxi thì được các tinh thể trắng có thành phần LixNi1-xO:
	Li2O + (1-x) NiO + O2 → LixNi1-xO
	Cấu trúc mạng tinh thể của LixNi1-xO giống cấu trúc mạng tinh thể của NiO, nhưng một số ion Ni2+ được thay thế bằng các ion Liti và một số ion Ni2+ bị oxi hóa để đảm bảo tính trung hòa điện của phân tử. Khối lượng riêng của tinh thể LixNi1-xO là 6,21 g/cm3. 
Tính x (chấp nhận thể tích của ô mạng cơ sở không thay đổi khi chuyển từ NiO thành LixNi1-xO).
Cho NA= 6,023.1023 mol-1; Ni = 58,71; Li = 6,94; O = 16.
Câu 3: Phản ứng hạt nhân: (2 điểm)
	Quá trình phân huỷ phóng xạ của nguyên tố chì xảy ra như sau:
	 + b- + b-
	Thời gian bán huỷ của mỗi giai đoạn tương ứng bằng 26,8 phút và 19,7 phút. Giả sử lúc đầu có 100 nguyên tử , tính số nguyên tử , và tại thời điểm t = 10 phút.
Câu 4: Nhiệt hoá học: (2 điểm)
	Cho phản ứng: C + H2O → CO + H2.
	Xác định biến thiên entanpi của phản ứng giữa 1,00 mol cacbon với nước ở 6000C? 
	Nhiệt dung đẳng áp (J.mol-1.K-1) của các chất được cho như sau:
	H2: Cp = 29,08 - 0,0008364T + 2,0.10-6 T2.
	CO: Cp = 26,86 + 0,006966T - 8,20.10-6 T2.
	H2O: Cp = 30,359 + 9,615.10-3T + 1,18.10-6 T2.
	C: Cp = 8,54.
	Ở điều kiện chuẩn: = -110,5 kJ/mol; = -241,84 kJ/mol.
Câu 5: Cân bằng hóa học pha khí: (2 điểm)
Ở 8500C hằng số cân bằng KP của các phản ứng như sau:
	CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) 	K1 = 0,2
	C (r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)	K2 = 2
	Cho 1 mol CaCO3 và 1 mol C vào bình chân không dung tích 22,4 lít duy trì ở 8200C.
a. Tính số mol các chất khi cân bằng.
b. Ở thể tích nào của bình thì sự phân hủy CaCO3 là hoàn toàn?
Câu 6: Cân bằng axit bazơ và kết tủa. : (2 điểm)
a. 100 ml nước ở 25oC hòa tan được tối đa 440 ml khí H2S (ở đktc). Hãy tính nồng độ mol của H2S trong dung dịch bão hòa. Giả thiết rằng quá trình hòa tan H2S không làm thay đổi thể tích của dung dịch.
b. Dung dịch FeCl2 0,010 M được bão hòa H2S bằng cách sục liên tục dòng khí H2S vào dung dịch. Cho TFeS = 8,0 .10-19. H2S có Ka1 = 9,5 .10-8 và Ka2 = 1,3 .10-14. Hằng số ion của nước Kw = 1 .10-14.	Hãy cho biết để thu được nhiều kết tủa FeS hơn thì cần phải tăng hay giảm pH của dung dịch?
c. Hãy tính pH cần thiết lập để nồng độ Fe2+ giảm từ 0,010M xuống còn 1,0.10-8 M.
Câu 7: Phản ứng oxi hoá khử. Điện hóa: (2 điểm)
Cho biết thế khử chuẩn ở 250C của các cặp sau:
	E0 (H3AsO4/HAsO2) = 0,559V và E0 (I2/I-) = 0,5355V
a. Hỏi chiều của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:
	H3AsO4 + 2I- + 2H+ ⇌ HAsO2 + 2H2O
b. Nếu chỉ biến đổi pH (các điều kiện khác giữ nguyên như câu a) thì ở giá trị nào của pH phản ứng trên bắt đầu đổi chiều?
c. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng thuận và phản ứng nghịch.
Câu 8: Nhóm Halogen : (2 điểm)
a. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các hidro halogenua thay đổi như thế nào? Giải thích nguyên nhân?
b. Độ bền đối với nhiệt từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Có phù hợp với sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi không?
Câu 9: Nhóm Oxi – Lưu huỳnh: (2 điểm)
Cho 6 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe3+ thành Fe2+) tạo thành dung dịch A. Pha loãng A đến thể tích 50 ml. Lượng I2 có trong 10 ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,5 ml dung dịch Na2S2O3 1M (sinh ra S4O). Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe2+ trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,2 ml dung dịch MnO 1M trong H2SO4.
a. Viết phương trình phản ứng xảy ra (dưới dạng phương trình ion thu gọn).
b. Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu.
Câu 10: Động học: (2 điểm)
Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 270C, nồng độ chất đầu giảm đi một nửa sau 5000 giây. Ở 370C, nồng độ giảm đi 2 lần sau 1000 giây. Xác định:
a. Hằng số tốc độ ở 270C
b. Thời gian để nồng độ đầu giảm tới ¼ ở 370C.
c. Năng lượng hoạt hóa.
Hết
ĐÁP ÁN + BIỂU ĐIỂM CHẤM MÔN HÓA KHỐI 10.
Gv ra đề: Phạm Quang Hiệu
ĐT: 0984962783
Câu 1: Cấu tạo nguyên tử, phân tử - Định luật HTTH. (2đ)
a. Trình bày các cơ sở để viết cấu hình electron của nguyên tử.
b. Electron cuối cùng của hai nguyên tử A và B ứng với bộ số lượng tử lần lượt là:
A: n= 3, l = 1, m= -1, ms= +1/2
B: n= 3, l = 2, m= -2, ms= -1/2
Hãy viết cấu hình electron của A, B và xác định vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn.
Câu 1
Nội dung
Điểm
1.a
Viết cấu hình electron của nguyên tử dựa theo hai nguyên lý và hai quy tắc sau:
* Nguyên lý vững bền: ở trạng thái cơ bản, trong nguyên tử các e chiếm lần lượt các mức năng lượng từ thấp lên cao.
* Nguyên lý Pauli: Trong một obitan chỉ có thể có nhiều nhất là hai e và hai e này chuyển động tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi e.
*Quy tắc Kleckopxki (Thứ tự phân mức năng lượng obitan nguyên tử):
Trong nguyên tử, năng lượng của phân mức en,l tăng theo giá trị tổng (n + l) tăng, nếu hai phân mức có cùng trị (n + l) thì tăng theo sự tăng của n
(Học sinh có thể không cần phát biểu phần này)
Thứ tự phân mức năng lượng là:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s
*Quy tắc Hund: Trong cùng một phân lớp, các e phân bố trên obitan sao cho số e độc thân là tối đa và các e này phải có chiều tự quay giống nhau.
1đ
1.b
*Nguyên tử A: có e cuối cùng ứng với bộ số lượng tử là:
n= 3, l = 1, m= -1, ms= +1/2
­
 	 -1 0 +1	
Như vậy cấu hình phân lớp có năng lượng cao nhất của a là: 3p1
Vậy cấu hình e đầy đủ của A là: 1s22s22p63s23p1 (Z= 13)
A thuộc chu kì 3, nhóm IIIA trong bảng tuần hoàn. A là Nhôm
 0,5đ
*Nguyên tử B: có e cuối cùng ứng với bộ số lượng tử là:
n= 3, l = 2, m= -2, ms= -1/2
­¯
­
­
­
­
 	 -2 -1 0 +1 +2
như vậy cấu hình phân lớp có năng lượng cao nhất của a là: 3d6
Vậy cấu hình e đầy đủ của A là: 1s22s22p63s23p63d64s2 ( Z= 26)
B thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB trong bảng tuần hoàn. B là Sắt.
0,5đ
Câu 2: Tinh thể (2 điểm)
	Niken (II) oxit có cấu trúc tinh thể giống mạng tinh thể natri clorua. Các ion O2- tạo thành mạng lập phương tâm mặt, các hốc bát diện có các ion Ni2+. Khối lượng riêng của Niken (II) oxit là 6,67 g/cm3. Nếu cho Niken (II) oxit tác dụng với Liti oxit và oxi thì được các tinh thể trắng có thành phần LixNi1-xO:
	Li2O + (1-x) NiO + O2 → LixNi1-xO
	Cấu trúc mạng tinh thể của LixNi1-xO giống cấu trúc mạng tinh thể của NiO, nhưng một số ion Ni2+ được thay thế bằng các ion Liti và một số ion Ni2+ bị oxi hóa để đảm bảo tính trung hòa điện của phân tử. Khối lượng riêng của tinh thể LixNi1-xO là 6,21 g/cm3. 
Tính x (chấp nhận thể tích của ô mạng cơ sở không thay đổi khi chuyển từ NiO thành LixNi1-xO).
Cho NA= 6,023.1023 mol-1; Ni = 58,71; Li = 6,94; O = 16.
Câu 2
Nội dung
Điểm
Trong một tinh thể, sự sắp xếp của các anion và các cation theo cấu trúc mạng lập phương tâm mặt. Các cation và anion nằm xen kẽ nhau. Một ô mạng cơ sở chứa 4 cation và 4 anion.
Tính cạnh a của ô mạng cơ sở của NiO:
 = 4,006.10-8 cm.
Vậy: => x = 0,1.
0,5 đ
0,5 đ
1đ
Câu 3: Phản ứng hạt nhân (2 điểm)
	Quá trình phân huỷ phóng xạ của nguyên tố chì xảy ra như sau:
	 + b- + b-
	Thời gian bán huỷ của mỗi giai đoạn tương ứng bằng 26,8 phút và 19,7 phút. Giả sử lúc đầu có 100 nguyên tử , tính số nguyên tử , và tại thời điểm t = 10 phút.
Câu 3
Nội dung
Điểm
Quá trình phân huỷ phóng xạ đã cho là một phản ứng nối tiếp hai giai đoạn bậc nhất. Khi t = t1/2 thì hằng số phóng xạ: l = . Với mỗi giai đoạn ta có:
	l1 = 	 = 2,59.10 - 2 ph - 1.
	l2 = 	 = 3,52.10 - 2 ph - 1.
Số nguyên tử mỗi loại tại t = 10 phút:
	N = 100. e	= 77 nguyên tử
 N = = 19 nguyên tử.
	N = 100 - 77 - 19 = 44 nguyên tử.
1đ
1đ
Câu 4: Nhiệt hoá học (2đ)
	Cho phản ứng: C + H2O → CO + H2.
	Xác định biến thiên entanpi của phản ứng giữa 1,00 mol cacbon với nước ở 6000C? 
	Nhiệt dung đẳng áp (J.mol-1.K-1) của các chất được cho như sau:
	H2: Cp = 29,08 - 0,0008364T + 2,0.10-6 T2.
	CO: Cp = 26,86 + 0,006966T - 8,20.10-6 T2.
	H2O: Cp = 30,359 + 9,615.10-3T + 1,18.10-6 T2.
	C: Cp = 8,54.
	Ở điều kiện chuẩn: = -110,5 kJ/mol; = -241,84 kJ/mol.
Câu 4
Nội dung
Điểm
= - = -110,5 - (-241,84) =131,34 kJ.
∆Cp= Cp (CO) + Cp (H2) - Cp (H2O) - CP (C) = 17,041 - 3,4854.10-3T -7,38.10-6 T2.
=+131340 + 17,041.(873-298) - 3,4854.10-3(8732 - 2982):2 - 7,38.10-6(8733 - 2983):3 = 138393,545 138,4 kJ
0.5đ
0,5đ
1đ
Câu 5: Cân bằng hóa học pha khí (2đ)
Ở 8500C hằng số cân bằng KP của các phản ứng như sau:
	CaCO3 (r) ⇌ CaO (r) + CO2 (k) 	K1 = 0,2
	C (r) + CO2 (k) ⇌ 2CO (k)	K2 = 2
	Cho 1 mol CaCO3 và 1 mol C vào bình chân không dung tích 22,4 lít duy trì ở 8200C.
a. Tính số mol các chất khi cân bằng.
b. Ở thể tích nào của bình thì sự phân hủy CaCO3 là hoàn toàn?
Câu 5
Nội dung
Điểm
5a.
K1 = = 0,2 atm
 => PCO = 
Gọi x, y là số mol CaCO3 và CO2 đã phản ứng. Từ đó suy ra số mol các chất ở trạng thái cân bằng là:
CaCO3
CaO
CO2
C
CO
1 - x
x
x-y
1-y
2y
Ta có: x - y = 
2y = 
=> nCaO= 0,129 mol; nCaCO3=0,871 mol
nC= 0,921 mol.
0,5đ
0,5đ
0,5đ
5b.
Sự phân hủy hoàn toàn thì x = 1 => nCO2= (1- y) mol và nCO= 2y mol
Vậy: 0,632V = 2yRT và 0,2V = (1-y)RT.
Giải ra ta được: V= 1733,69 lít
0,5đ
Câu 6: Cân bằng trong dung dịch điện li (2đ)
a. Xác định độ điện ly của H – COOH 1M biết hằng số điện ly Ka = 2. 10-4.
b. Khi pha 10 ml axit trên bằng nước thành cho đến khi thu được dung dịch có pH bằng 6,5 thì độ điện ly của axit này thay đổi bao nhiêu lần? Giải thích.
c. Sỏi thận có thành phần chính là canxi oxalat (CaC2O4). Có người quan niệm rằng cứ ăn nhiều chất chua như chanh hoặc dấm thì có thể hòa tan được sỏi. Em có ý kiến gì về quan niệm này.
Câu 6
Nội dung
Điểm
6a.
Gọi độ điện ly của HCOOH là = x 
 H – COOH ⇌ H+ + H – COO- .
 [ ] 1 – x x x
Bỏ qua sự phân li của nước ´ 1 = 2. 10 -4 ® 
Axit yếu do Ca > 100 Ka nên 1 –x » 1 và 
x = 0,014 hay 1,4% 
0,75đ
6b.
Khi pha loãng nồng độ của axit giảm đi nhưng hằng số điện ly không đổi. Đến khi pH = 6,5 có nghĩa là nồng độ axit rất nhỏ vì thế không bỏ qua được sự phân ly của nước. 
Ta có: 
2. 10 -4 = ® = 
Thay số vào ta có được a = 0,99
® Vậy độ điện ly tăng 0,99/0,014 » 70 lần đúng theo định luật pha loãng Ostwald: khi C giảm thì a tăng.
0,75đ
6c.
+ Về nguyên tắc quan niệm như trên là quan điểm Cân bằng hóa học. Axit oxalic là axit yếu nên có cân bằng hoà tan: 
CaC2O4 + 2H+ ⇌ Ca2+ + 2HC2O4-
+ Thực chất cơ thể con người là một hệ Sinh học thích nghi nên ảnh hưởng của việc ăn chua không có tác dụng đáng kể.
(Học sinh có thể có lập luận khác không sai cũng cho điểm)
0,5đ
Câu 7: Phản ứng oxi hoá khử. Điện hóa
Cho biết thế khử chuẩn ở 250C của các cặp sau:
	E0 (H3AsO4/HAsO2) = 0,559V và E0 (I2/I-) = 0,5355V
a. Hỏi chiều của phản ứng sau ở điều kiện chuẩn:
	H3AsO4 + 2I- + 2H+ ⇌ HAsO2 + 2H2O
b. Nếu chỉ biến đổi pH (các điều kiện khác giữ nguyên như câu a) thì ở giá trị nào của pH phản ứng trên bắt đầu đổi chiều?
c. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng thuận và phản ứng nghịch.
Câu 7
Nội dung
Điểm
7a.
Vì E0 (H3AsO4/HAsO2) > E0 (I2/I-) nên phản ứng đi theo chiều thuận.
0,5đ
7b.
Để đổi chiều phản ứng cần có điều kiện: E (H3AsO4/HAsO2) < E (I2/I-).
Ta có: H3AsO4 + 2I- + 2H+ ⇌ HAsO2 + 2H2O
Vì chỉ biến đổi pH so với câu a) nên: [H3AsO4] = [HAsO2] = 1M
Từ đó: E (H3AsO4/HAsO2)= E0 (H3AsO4/HAsO2) + lg[H+]2 < 0,5355V
=> pH > 0,40. Vậy ở pH=0,4 thì phản ứng bắt đầu đổi chiều.
1đ
7c.
* Phản ứng thuận: lgKT= => KT= 6,26
* Phản ứng nghịch: lgKN= => KN=0,16 (KN=)
0,5đ
Câu 8: Nhóm Halogen (2đ)
a. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các hidro halogenua thay đổi như thế nào? Giải thích nguyên nhân?
b. Độ bền đối với nhiệt từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Có phù hợp với sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi không?
Câu 8
Nội dung
Điểm
8a.
Từ HF đến HCl: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm. Từ HCl đến HI nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
Các hidro halogenua tương tác với nhau bằng lực tương tác giữa các phân tử gồm lực định hướng, lực khuếch tán và lực cảm ứng. Nhưng năng lượng tương tác cảm ứng thường rất bé so với năng lượng tương tác định hướng và tương tác khuếch tán, do đó ảnh hưởng của tương tác cảm ứng đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi có thể bỏ qua.
Năng lượng tương tác định hướng giảm từ HF đến HI do độ phân cực của phân tử giảm. Năng lượng tương tác khuếch tán tăng lên trong dãy do sự tăng bán kính nguyên tử của các halogen và sự giảm độ phân cực của liên kết trong phân tử.
Từ HF đến HCl, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm do giữa các phân tử HF phát sinh được liên kết Hidro, đồng thời năng lượng tổng quát của tương tác giữa các phân tử giảm do tương tác định hướng giảm.
Từ HCl đến HI năng lượng tương tác khuếch tán chiếm ưu thế so với tương tác định hướng vì vậy nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
GV có thể cho số liệu hoặc cho HS tra bảng số liệu về nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cho HS nhận xét quy luật biến đổi và yêu cầu giải thích:
HF
HCl
HBr
HI
t0 nóng chảy (0C)
-83
-114,2
-88
-50,8
t0 sôi (0C)
19,5
-84,9
-66,7
-35,8
1đ
8b.
Độ dài liên kết HX, năng lượng liên kết và độ bền đối với nhiệt trong dãy từ HF đến HI có các giá trị sau:
HF
HCl
HBr
HI
Độ dài liên kết HX (A0)
1,02
1,28
1,41
1,60
Năng lượng liên kết HX 
(Kcal/mol)
135
103
87
71
Phân hủy ở 10000C (%)
Không
0,014
0,5
33
Trong dãy đó, độ bền đối với nhiệt giảm do độ dài liên kết tăng và năng lượng liên kết giảm. Độ bền đối với nhiệt chỉ phụ thuộc vào năng lượng liên kết của phân tử, còn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào năng lượng tương tác giữa các phân tử.
1đ
Câu 9: Nhóm Oxi – Lưu huỳnh
Cho 6 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả Fe3+ thành Fe2+) tạo thành dung dịch A. Pha loãng A đến thể tích 50 ml. Lượng I2 có trong 10 ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,5 ml dung dịch Na2S2O3 1M (sinh ra S4O). Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe2+ trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,2 ml dung dịch MnO 1M trong H2SO4.
a. Viết phương trình phản ứng xảy ra (dưới dạng phương trình ion thu gọn).
b. Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu.
Câu 9
Nội dung
Điểm
9a.
Phương trình phản ứng:
Fe3O4 + 2I- + 8H+ → 3Fe3+ + I2 + 4H2O (1)
Fe2O3 + 2I- + 6H+ → 2Fe3+ + I2 + 3H2O (2)
2S2O+ I2 → S4O+ 2I- (3)
5Fe2+ + MnO + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (4)
1đ
9b.
(3) => 
(4) => 
Đặt số mol Fe3O4 và Fe2O3 lần lượt là x và y, ta có:
3x + 2y = 0,016.2 = 0,032
x + y = 0,00275.5 = 0,01375
ó x = 0,0045 và y = 0,00925
ó %mFe3O4 = 17,4% và %mFe2O3 = 24,7%
Câu 10: Động học
Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 270C, nồng độ chất đầu giảm đi một nửa sau 5000 giây. Ở 370C, nồng độ giảm đi 2 lần sau 1000 giây. Xác định:
a. Hằng số tốc độ ở 270C
b. Thời gian để nồng độ đầu giảm tới ¼ ở 370C.
c. Năng lượng hoạt hóa.
Câu 10
Nội dung
Điểm
10a.
Ta có : 
0,75đ
10b.
	Thời gian cần thiết để nồng độ đầu giảm tới 1/4 giá trị đầu ở 370C là:
0,75đ
10c.
Năng lượng hoạt hóa E được tính theo biểu thức:
	E = 124 kJ/mol
0,5đ
Hết