Đề thi chọn học sinh giỏi khu vực mở rộng năm học 2011 - 2012 môn thi: Hóa học lớp 10

 1
HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN 
KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ 
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC MỞ RỘNG 
NĂM HỌC 2011- 2012 
MÔN THI: HÓA HỌC LỚP 10. 
Ngày thi: 21 tháng 4 năm 2012 
(Thời gian làm bài 180 phút không kể thời gian giao đề) 
Đề thi gồm 02 trang 
Câu 1: (2,5 điểm) 
1. M là một nguyên tố có khối lượng mol nguyên tử bằng 63,55 gam. Trong tự nhiên, M có hai đồng 
vị hơn kém nhau 2 nơtron trong đó một đồng vị chiếm 72,5% số nguyên tử. Hạt nhân đồng vị nhẹ 
của M có số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện 5 hạt. Biết rằng có thể coi giá trị 
nguyên tử khối bằng với số khối của nguyên tử. 
 a) Viết cấu hình electron của M, xác định vị trí của M trong bảng hệ thống tuần hoàn (ô, chu kì, nhóm). 
 b) M ở trạng thái rắn kết tinh theo kiểu lập phương chặt khít nhất. Tính bán kính nguyên tử của M 
(theo Å). Biết khối lượng riêng của M bằng 8,96 g/cm3. 
2. Dựa vào quy tắc Slater, hãy tính: 
 a) Năng lượng cần thiết (theo kJ) để chuyển 1 mol nguyên tử silic từ trạng thái cơ bản lên trạng thái 
kích thích có cấu hình electron là [Ne]3s23p13d1. 
 b) Năng lượng ion hóa thứ nhất (theo eV) của nguyên tử silic và so sánh kết quả thu được với giá trị 
thực nghiệm 8,2 eV. 
Câu 2: (2,5 điểm) 
1. Viết công thức Lewis, nêu trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của các 
phân tử sau: KrF2, IF3, SeF4, KrF4, IF5, AsF5. 
 Cho: As (Z = 33); Se (Z = 34); Kr (Z = 36). 
2. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần (có giải thích) góc liên kết OSX trong các phân tử sau: SOF2; SOCl2; SOBr2. 
Câu 3: (2,5 điểm) 
 Nitrosyl clorua (NOCl) là một khí độc, khi đun nóng nó bị phân hủy: 
2 NOCl (k) 2 NO (k) + Cl2 (k) 
1. Tính hiệu ứng nhiệt đẳng tích của quá trình phân hủy hoàn toàn 1,3 mol NOCl ở 475oC. 
2. Tính KP của cân bằng ở 475oC. 
3. Ở 475oC, dẫn 0,2 mol NO và 0,1 mol Cl2 vào một bình kín dung tích 2 lít không đổi. Tính áp suất 
khí trong bình tại thời điểm cân bằng. Coi các khí là khí lý tưởng. 
 Cho: Bảng số liệu nhiệt động (không phụ thuộc vào nhiệt độ) 
Chất ∆Hos (kJ/mol) So (J/mol.K) 
NOCl (k) 51,71 264 
NO (k) 90,25 211 
Cl2 (k) 223 
Câu 4: (2,5 điểm) 
1. Hấp thụ toàn bộ 0,5 mol khí NH3 vào 1 lít dung dịch HNO3 0,2 M thu được dung dịch A. Tính pH 
của dung dịch A. 
2. Thêm m gam FeCl2 rắn vào dung dịch A thu được dung dịch B trong đó nồng độ của ion Fe2+ tại 
thời điểm cân bằng 1,5 × 10-4 M. Tính m. 
 Cho: Các quá trình không làm thay đổi thể tích của dung dịch. pKa của NH4+ = 9,24; pKs của Fe(OH)2 = 15,1 
 Hằng số tạo phức hidroxo của Fe2+: *β = 10−5,92. Fe = 55,85; Cl = 35,45. 
ĐỀ CHÍNH THỨC 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 2
Câu 5: (2,5 điểm) 
1. Hãy thiết lập sơ đồ pin được hình thành bởi hai cặp oxi hóa - khử CrO42-/ CrO2- và MnO4-/ MnO42- với các 
điện cực platin. Viết các bán phản ứng xảy ra ở các điện cực. 
2. Tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin và Eopin. 
3. Mô tả chiều chuyển động của các electron, cation, anion trong quá trình hoạt động của pin (pin sử 
dụng cầu muối KNO3 nhão). 
 Cho: Eo (CrO42-/Cr(OH)3, OH-) = -0,18 V; Eo (MnO4-/MnO42-) = 0,564 V 
 Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O có K = 1,0.10-14 
Câu 6: (2,5 điểm) 
1. Khi sục khí Cl2 qua dung dịch Ca(OH)2, tuỳ điều kiện phản ứng có thể cho muối CaOCl2 hay Ca(ClO)2. 
 a. Viết phương trình phản ứng. 
 b. Sục khí CO2 từ từ tới dư qua dung dịch CaOCl2 và dung dịch Ca(ClO)2.Viết các phương trình 
phản ứng xảy ra. 
2. Điclo oxit ClO2 là một chất khí được dùng để tẩy trắng trong sản xuất giấy. Phương pháp tốt nhất để 
điều chế ClO2 trong phòng thí nghiệm là cho hỗn hợp KClO3 và H2C2O4 tác dụng với H2SO4 loãng. 
Trong công nghiệp ClO2 được điều chế bằng cách cho NaClO3 tác dụng với SO2 có mặt H2SO4 4M. 
 a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. 
 b) ClO2 là hợp chất dễ gây nổ, tại sao điều chế ClO2 trong phòng thí nghiệm theo phương pháp trên 
tương đối an toàn? 
Câu 7: (2,5 điểm) 
1. Khi điện phân dung dịch H2SO4 50% với điện cực trơ ở nhiệt độ khác nhau thu được những sản 
phẩm khác nhau: Ở 00C sẽ thu được axit peoxidisunfuric. Còn ở 100C lại thu được H2O2. Nếu đun 
nhẹ dung dịch sau điện phân thì thấy có khí oxi thoát ra. Viết các phản ứng xảy ra để giải thích 
cho sự tạo thành các sản phẩm khác nhau trong các quá trình điện phân trên. 
2. Quặng pyrit thực tế là hỗn hợp FeS2 và FeS nên có thể đặt công thức pyrit là FeS2-x. Khi sử lý một 
mẫu quặng pyrit với Br2 trong KOH dư thì xảy ra phản ứng: 
FeS2 + Br2 + KOH → Fe(OH)3 + K2SO4 + ... 
FeS + Br2 + KOH → Fe(OH)3 + K2SO4 + ... 
Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn A và dung dịch B. Nung chất rắn A đến khối 
lượng không đổi thu được 0,20 gam Fe2O3. Cho BaCl2 dư vào dung dịch B thu được 1,11 gam kết 
tủa BaSO4. Cho: Fe = 56; O = 16; S = 32; Ba = 137. 
a) Xác định công thức của quặng pyrit. 
b) Tính lượng Br2 dùng để oxy hóa mẫu quặng trên. 
Câu 8: (2,5 điểm) 
 Chỉ số oxy tự do hòa tan trong mẫu nước (D.O) được sử dụng rộng rãi để đánh giá chất lượng 
nguồn nước. Quá trình phân tích theo phương pháp chuẩn độ iốt được tiến hành như sau: 
Bước 1: Kiềm hóa mẫu nước cần phân tích bằng kali hydroxit rắn (viên nén). Thêm lượng dư dung 
dịch mangan(II) sunfat vào thấy tạo thành kết tủa màu nâu. 
Bước 2: Thêm tiếp dung dịch axit sunfuric đặc vào hỗn hợp trên đến khi thấy kết tủa tan hoàn toàn 
trở lại dung dịch. Dung dịch thu được có màu đỏ. 
Bước 3: Thêm tiếp dung dịch kali iođua dư vào, lắc mạnh thì thấy dung dịch chuyển sang màu vàng nâu. 
Bước 4: Dùng dung dịch natri thiosunfat, chỉ thị hồ tinh bột để chuẩn độ. 
1. Viết các phương trình phản ứng dạng ion xảy ra trong từng bước. 
2. Lấy 100,0 mL một mẫu nước đem đi phân tích thì thấy tiêu tốn hết 11,80 mL dung dịch 9,84 × 10-3 M 
natri thiosunfat. Tính chỉ số D.O (mg/L) của mẫu nước. 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 3
HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN 
KHU VỰC DH & ĐB BẮC BỘ 
ĐÁP ÁN CHỌN HSG KHU VỰC MỞ RỘNG 
NĂM HỌC 2011- 2012 
MÔN THI: HÓA HỌC LỚP: 10 
Ngày thi: 21 tháng 4 năm 2012 
Đáp án gồm 5 trang 
Câu ý Nội dung Điểm 
Câu 1: 2,5 
1.1 a) 
Gọi số khối, số proton, số nơtron của đồng vị nhẹ lần lượt là A, P, N 
Số khối, số proton, số nơtron của đồng vị nặng lần lượt A+2, P, N+2 
Trường hợp 1: Đồng vị nặng chiếm 72,5% số nguyên tử 
 Từ các dữ kiện đã cho, lập được hệ phương trình: 
 (1-0,725) A + 0,725 (A + 2) = 63,55 
 N – P = 5 ⇒ N = 33,55; P = 28,55 (loại) 
 P + N = A 
Trường hợp 2: Đồng vị nhẹ chiếm 72,5% số nguyên tử 
 Từ các dữ kiện đã cho, lập được hệ phương trình: 
 0,725A + (1-0,725) (A + 2) = 63,55 
 N – P = 5 ⇒ N = 34 ; P = 29. 
 P + N = A 
Cấu hình: 1s22s22p63s23p63d104s1 
Vị trí: Ô 29, chu kì 4, nhóm IB 
0,25 
0,25 
0,5 
 b) Tinh thể lập phương chặt khít nhất có ô mạng kiểu lập phương tâm mặt. 
Số mắt của ô mạng: 4 
Thể tích ô mạng: (4 × 63,55) / (8,96 × 6,022 × 1023) = 4,71× 10-23 cm3 
Độ dài cạnh ô mạng: 3,61 × 10-8 cm 
Bán kính của M: = 1,28 Å 
0,5 
1.2 a) 
Năng lượng nguyên tử Si ở trạng thái cơ bản: 
 E0 = 2 E(1s2) + 8 E(2s22p6) + 4 E (3s23p2) 
Năng lượng nguyên tử Si ở trạng thái kích thích có cấu hình [Ne]3s23p13d1 
 E1 = 2 E(1s2) + 8 E(2s22p6) + 3 E (3s23p1) + E (3d1) 
Năng lượng cần thiết để chuyển nguyên tử silic từ trạng thái cơ bản lên 
trạng thái kích thích 
 ∆E = E1 - E0 = 3 E (3s23p1) + E (3d1) - 4 E (3s23p2) = 
0,5 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 4
Tính cho 1 mol thì E = 1041 Kj 
 b) Năng lượng Si+ cấu hình [Ne]3s23p13d1 
 E2 = 2 E(1s2) + 8 E(2s22p6) + 3 E (3s23p1) 
Năng lượng ion hóa thứ nhất của Silic: 
 I1 = E2 – E0 = 
Chênh lệch tương đối so với giá trị thực nghiệm rất lớn: 
 (12,3-8,2)/8,2 ≈ 50% 
Mô hình Slater quá đơn giản để thu được kết quả định lượng 
0,5 
Câu 2: 2,5 
2.1 
sp3d, đường thẳng sp3d, chữ T sp3d, bập bênh 
sp3d2, vuông phẳng sp3d2, chóp đáy vuông sp3d, lưỡng tháp tam giác 
1,5 
2.2 Thứ tự : OSF < OSCl< OSBr 
 Giải thích : 
 Do độ âm điện của F > Cl > Br, độ âm điện càng thấp thì cặp electron 
liên kết S-X càng ở xa nguyên tử trung tâm S, lực đẩy nhau giữa liên kết 
S=O với S-X sẽ càng nhỏ, góc liên kết sẽ tăng lên 
1,0 
Câu 3: 2,5 
3.1 
 2 NOCl (k) → 2 NO (k) + Cl2 (k) 
 ∆Ho = 90,25 × 2 – 2 × 51,71 = 77,08 kJ/mol 
Hiệu ứng nhiệt đẳng tích chính là biến thiên nội năng: 
∆Uo = ∆Ho – ∆nRT = 77,08 – 1×8,314×(475 + 273) x 10-3 = 70,86 kJ/mol 
 Tính cho 1,3 mol NOCl phân hủy: Q = 46,06 kJ 
1,0 
3.2 ∆Ho = 77,08 kJ/mol ∆So = 117 J/mol.K 
∆Go(475+273)K = -10,436 kJ/mol 
 KP ở 475oC = 5,355 
0,5 
3.3 2 NO (k) + Cl2 (k) → 2 NOCl (k) (KP)-1 = 0,1867 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 5
Cân bằng: 0,2-2x 0,1-x 2x (mol) 
Ta có K-1P = Kn. (RT/V)∆n = (RT/V)∆n .(2x)2/ [(0,2-2x)2(0,1-x)] = 0,1867. 
 (với R = 0,082 atm.lit.mol-1.K-1; T = 475 + 273 = 748K; V = 2 lit) 
 x = 0,0571 ⇒ PCB = ΣnCB .RT/V = 7,45 atm. 
1,0 
Câu 4: 2,5 
4.1 NH3 + HNO3 → NH4NO3 
TPGH: NH4+ : 0,2 M và NH3 : 0,3 M; NO3- = 0,2 M. 
Hệ cần tính pH là hệ đệm NH4+/NH3 ⇒ pH = pKa + lg(Cb/Ca) ≈ 9,42. 
1,0 
4.2 Khi [Fe2+] = 1,5. 10−4 M, với dung dịch ban đầu có [OH−] = 10−4,58 thì đã 
có kết tủa sinh ra vì [Fe2+].
2
OH
C − = 10−12,98 > Ks = 10−15,1. 
 [OH−] = 2[ ]
sK
Fe + = 10−5,64 → [H+] = 10-8,36 (= h). 
Theo: Fe2+ + H2O Fe(OH)+ + H+ ; β* 
⇒ [FeOH+] = [Fe2+].β*.h−1 = 1,5. 10−4.10−5,92.108,36 = 0,0413 (M) 
 [NH3] = 3 3
.NH NHC α = 0,5 . 
4
4
NH
NH
K
K h
+
+ + = 0,0582 (M) 
 [NH4+] = 0,4418 M 
0,75 
 Vì dung dịch trung hòa điện: 
 2[Fe2+] + [FeOH+] + [H+] + [NH4+] = [Cl-] + [OH-] + [NO3-] 
 2.1,5.10−4 + 0,0413 + 10-8,36 + 0,4418 = [Cl-] + 10−5,64 + 0,2 
 [Cl-] = 0,2834 M 
→ Tổng số mol FeCl2 đã dùng là: 0,2834 / 2 = 1417 mol 
 mFeCl2 = 17,96 gam. 
0,75 
Câu 5: 2,5 
5.1 
Xét cặp CrO42-/ Cr(OH)3 
CrO42- + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OH- 
13E /0,0592
1K 10= 
 Cr(OH)3 CrO2- + H+ + H2O K = 10-14 
 H+ + OH- H2O Kw-1 = 1014 
 CrO42-+2H2O + 3e CrO2- + 4OH- 
13E /0,05921
2 1 wK K .K.K 10
−= = 
Eo của CrO42-/ CrO2- = - 0,18V < Eo của MnO4-/ MnO42- 
 (+) MnO4- + e MnO42- 
 (-) CrO2- + 4OH- CrO42- + 2H2O + 3e 
Sơ đồ pin: 
 (-) Pt | CrO42-, CrO2- || MnO4-, MnO42- | Pt (+) 
1,0 
5.2 3 MnO4- +CrO2- + 4OH- 3 MnO42- + CrO42- 
Eopin = 0,564 V – (-0,18 V) = 0,744 V ⇒ K = 1037,70 
0,5 
5.3 Ở mạch ngoài: Các eletron chuyển động từ anôt (-) sang catot (+) 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 6
Ở mạch trong : 
- Dung dịch bên anot có CrO2-, OH- đi đến bề mặt anot tham gia phản ứng làm 
dung dịch giảm lượng ion âm so với lượng ion dương → các ion NO3- của 
cầu muối sẽ đi vào dung dịch ở anot để dung dịch luôn trung hòa điện. 
- Dung dịch bên catot có ion MnO4- đi đến bề mặt catot tham gia phản ứng 
làm dung dịch giảm lượng ion dương so với lượng ion âm → các ion K+ 
của cầu muối sẽ đi vào dung dịch ở catot để dung dịch luôn trung hòa điện. 
1,0 
Câu 6:
2,5 
6. 1 
a) 
 Cl2 + Ca(OH)2 
⎯⎯ →⎯ C030 CaOCl2 + H2O 
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O 
0,5 
 b) 
CO2 + 2CaOCl2 + H2O = CaCO3↓ + CaCl2 + Cl2O 
CO2 + H2O + CaCO3 = Ca(HCO3)2 
CO2 + Ca(ClO)2 + H2O = CaCO3 ↓ + 2HClO 
0,75 
6.2 a) 2KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2ClO2 + K2SO4 + 2CO2 + 2H2O 0,5 
 b) 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2ClO2 + 2Na2SO4 
CO2 sinh ra pha loãng ClO2 nên giảm khả năng làm nổ của ClO2 
0,5 
0,25 
Câu 7:
2,5 
7. 1 00C: 2 H2SO4 → H2S2O8 + H2 
100C: Ban đầu cũng tạo ra H2S2O8 nhưng H2S2O8 phản ứng ngay với nước: 
 H2S2O8 + H2O → 2 H2SO4 + H2O2 
 Phương trình tổng: 2 H2O → H2O2 + H2 
 Đun nhẹ: 2H2O2 → 2H2O + O2 
1,0 
7.2 
a) 
Số mol nFe = 2nFe2O3 = 0,0025 mol 
Số mol nS = nBaSO4 = 0,00475 mol 
 x = 1,9. Công thức: FeS1,9 
0,75 
 b) Quá trình cho e FeS1,9 → Fe3+ + 1,9 S+6 + 14,4e 
 Quá trình nhận e Br2 + 2 e → 2 Br- 
Bảo toàn e ta có: n Br2 . 2 = nFe . 14,4 
 n (Br2) = 0,018 mol m (Br2) = 2,88 gam 
0,75 
Câu 8: 
2,5 
8. 1 Bước 1: 2Mn2+ + O2 + 4OH- → 2 MnO(OH)2 
Bước 2: 2MnO(OH)2 + 2Mn2+ + 8H+ → 4Mn3+ + 6 H2O 
Bước 3: 4Mn3+ + 4I- → 2I2 + 4Mn2+ 
Bước 4: 2I2 + 4S2O32- → 2 S4O62- + 4I- 
2,0 
8.2 O2 + 4e → 2 O2- 2 S2O32- → S4O62- + 2e 
Áp dụng định luật bảo toàn electron 
 nO2 = 1/4.n(S4O62-) = 0,25 *c(S2O32-)*V(S2O32-) 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN
 7
 nO2 = 0,25 . 9,84 . 10-3 . 11,80 = 2,903 . 10-2 mmol trong 100.0 mL 
LmgO /230,900.32*
0.100
10*903.2)(
2
2 ==
−
β
0,5 
TRƯỜNG NỘI TRÚ THAN UYÊN