Đề thi chọn học sinh giỏi tỉnh cấp THPT năm học 2014 - 2015 môn thi: Hóa học 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ TĨNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH CẤP THPT NĂM HỌC 2014 - 2015
MÔN THI: HÓA HỌC 10
Thời gian làm bài: 180 phút
(Đề thi có 2 trang, gồm 10 câu)
Câu 1. Người ta quy ước trị số năng lượng của electron trong nguyên tử có dấu âm (–). Electron trong He+ khi chuyển động trên một lớp xác định có một trị số năng lượng tương ứng, đó là năng lượng của một mức. Có 3 trị số năng lượng (theo eV) của electron trong hệ He+ là: –13,6; –54,4; –6,04.
a) Hãy chỉ ra trị số năng lượng mức 1, 2, 3 từ 3 trị số trên. 
b) Từ trị số nào trong 3 trị số trên ta có thể xác định được một trị số năng lượng ion hóa của He? Giải thích?
Câu 2. Thực nghiệm cho biết các độ dài bán kính của sáu ion theo đơn vị A0 như sau: 1,71; 1,16; 1,19; 0,68; 1,26; 0,85. Các ion đó đều có cùng số electron. Số điện tích hạt nhân Z của các ion đó trong giới hạn 2< Z <18. Hãy xác định các ion đó và gán đúng trị số bán kính cho từng ion, xếp theo thứ tự tăng dần của các trị số đó. Giải thích của sự gán đúng các trị số đó. 
Câu 3. Cho bảng giá trị một số đại lượng của các đơn chất halogen sau:
Đơn chất
Nhiệt độ sôi
(oC)
Năng lượng liên kết
X – X (kJ/mol)
Độ dài liên kết X – X
(Ao)
F2
Cl2
Br2
I2
- 187,9
- 34,1
58,2
184,5
159
242
192
150
1,42
1,99
2,28
2,67
Nhận xét và giải thích sự biến đổi: nhiệt độ sôi, năng lượng liên kết và độ dài liên kết cho trên.
Câu 4. Hãy chứng minh độ đặc khít của mạng lưới tinh thể lập phương tâm khối là 68%. Từ đó hãy tính khối lượng riêng của natri theo g/cm3. Biết natri kết tinh có dạng tinh thể lập phương tâm khối và bán kính hiệu dụng của nguyên tử natri bằng 0,189 nm.
Câu 5. Trộn một lượng nhỏ bột Al và I2 trong bát sứ, sau đó cho một ít nước vào.
a) Nêu hiện tượng xảy ra và giải thích.
b) Viết phương trình hóa học của phản ứng và cho biết vai trò của các chất tham gia.
c) Giải thích tại sao hợp chất COBr2 có tồn tại, còn hợp chất COI2 không tồn tại?
Câu 6. Hỗn hợp khí X gồm SO2 và O2 có tỉ khối hơi so với H2 bằng 28. Cho 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí X vào bình kín có V2O5 rồi nung nóng đến 4500C. Sau một thời gian phản ứng, làm nguội bình rồi cho toàn bộ các chất thu được đi qua dung dịch BaCl2 (dư). Sau khi kết thúc phản ứng, thu được 17,475 gam kết tủa. Tính hiệu suất của phản ứng oxi hóa SO2 thành SO3.
Câu 7. Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Na, Na2O, NaOH, Na2CO3 trong lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 40%, thu được 8,96 lít hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 là 16,75 và dung dịch Y có nồng độ 51,449%. Cô cạn dung dịch Y, thu được 170,4 gam muối khan. Tính m.
Câu 8. Thực nghiệm cho biết cả ba hợp chất CHBr3, SiHBr3, CH(CH3)3 đều có cấu tạo tứ diện. Có ba trị số góc liên kết tại tâm là 110o, 111o, 112o (không kể tới H khi xét các góc này). Độ âm điện của H là 2,2; CH3 là 2,27; CH là 2,47; Si là 2,24; Br là 2,5. Dựa vào mô hình đẩy giữa các cặp electron hóa trị và độ âm điện, hãy cho biết trị số góc của mỗi chất và giải thích.
Câu 9. Hòa tan hết 2m gam kim loại M trong lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được V lít khí SO2. Mặt khác, hòa tan hết m gam hợp chất X (X là sunfua của kim loại M) trong lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng cũng thu được V lít khí SO2. Biết SO2 là sản phẩm khử duy nhất của các quá trình trên, khí đo ở cùng điều kiện. Xác định kim loại M và công thức của hợp chất X.
Câu 10. Hỗn hợp chất rắn A gồm M2CO3, MHCO3, MCl (M là kim loại kiềm). Cho 43,71 gam A tác dụng hết với lượng dư V ml dung dịch HCl 10,52% (d = 1,05 g/ml), thu được dung dịch B và 17,6 gam khí C. Chia B làm hai phần bằng nhau.
- Phần một tác dụng vừa đủ với 125 ml dung dịch KOH 0,8M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng, thu được m gam muối khan.
- Phần hai cho tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO3 dư, thu được 68,88 gam kết tủa trắng.
a) Xác định kim loại M.
b) Tính % khối lượng các chất trong A.
c) Tính V và tính m.
..HẾT.
- Thí sinh không được sử dụng tài liệu (kể cả bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố)
- Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
- Họ và tên thí sinh:.Số báo danh:.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
HÀ TĨNH
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TỈNH CÂP THPT NĂM HỌC 2014 - 2015
MÔN HÓA HỌC LỚP 10
HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu
Nội dung
Điểm
1.
Ta có electron càng gần hạt nhân càng bị hút chặt, vì vậy electron ở mức 1 có năng lượng thấp nhất đó là – 54,4 eV, electron ở mức thứ hai có mức năng lượng là – 13,6 eV, electron ở mức thứ ba có năng lượng là – 6,04 eV. Ta có He+ He2+ + 1e
Năng lượng cần thiết để tách electron mức 1 này là năng lượng ion hóa I2. Vậy năng lượng ion hóa I2 của He là: 54,4 eV (đây là năng lượng ở mức 1 của electron nhưng có dấu dương)
1,0
1,0
2
Vì 2 < Z < 18 nên các ion này là của các nguyên tố thuộc chu kì 2 và 3.
Vì các ion này có cùng tổng số electron nên trong hai chu kì này có các ion sau:
N3-, O2-, F-, Na+, Mg2+, Al3+. 
Vì các ion này có cùng số electron nhưng điện tích hạt nhân tăng nên bán kính giảm (số lớp electron là như nhau, lực hút giữa các electron và hạt nhân tăng lên). Ta có thể lập bảng theo thứ tự tăng dần như sau:
Ion
Al3+
Mg2+
Na+
F-
O2-
N3-
Bán kính (A0)
0,68
0,85
1,16
1,19
1,26
1,71
1,0
1,0
3
Từ bảng ta nhận thấy các giá trị sau: nhiệt độ sôi, độ dài liên kết tăng dần từ F2 đến I2. Năng lượng liên kết từ F2 đến Cl2 tăng lên rồi sau đó giảm dần từ Cl2 đến I2.
Giải thích: - Từ F2 đến I2 vì khối lượng phân tử tăng nên nhiệt độ sôi
tăng. Độ dài liên kết tăng từ F2 đến I2 do bán kính nguyên tử tăng từ F đến I.
Năng lượng liên kết của F2 bé hơn của Cl2 bởi vì trong phân tử Cl2 ngoài liên kết tạo bởi sự xen phủ của hai obitan p thì còn có sự xen phủ của obitan d và obitan p mà ở trong phân tử F2 không có xen phủ của obitan d.
0,5
0,5
1,0
4
Học sinh vẽ hình minh họa.
- Từ hình vẽ ta có số nguyên tử Na trong một tế bào cơ sở là:
 8.1/8 + 1 = 2. 
Gọi r là bán kính nguyên tử Na thì thể tích thật là: 2..r3.4/3.
Gọi a là cạnh của hình lập phương của một tế bào cơ sở, ta có:
 a = 4r/√3
Thể tích của 1 tế bào là: a3 = 64r3/5,196
Vậy độ đặc khít của mạng lưới tinh thể Na là:
 (2..r3.4/3)/(64r3/5,196) = 0,68 hay là 68%.
- Chọn 1 mol Na thì khối lượng là: 23 gam; số nguyên tử là 6,02.1023 
Thể tích số nguyên tử của 1 mol Na là: 
6,02.1023.3,14.0,1893.10-21.4/3 (cm3) = 17 cm3 =>
Thể tích của 1 mol tinh thể Na là: 17.100/68 = 25 cm3. 
Vậy khối lượng riêng của Na là: 23/25 = 0,92 (g/cm3)
0,5
0,5
0,5
0,5
5
Hiện tượng: lúc đầu chưa có phản ứng xảy ra, sau khi thêm nước vào thì phản ứng từ từ xảy ra và sau đó có hơi màu tím thoát ra mạnh.
Giải thích: Khi chưa có nước thì phản ứng chưa xảy ra vì chưa có chất xúc tác, sau khi thêm nước làm chất xúc thì phản ứng xảy ra và tõa nhiệt mạnh. Do I2 dễ thăng hoa nên khi phản ứng tõa nhiệt mạnh thì I2 bay hơi và hơi iot có màu tím ta có thể quan sát dễ dàng.
Vai trò các chất tham gia: Al là chất khử, I2 là chất oxi hóa, nước là chất xúc tác. PTHH: 2Al + 3I2 2AlI3
O=C
X
X
Cấu tạo chung của hợp chất là
 Do iot có bán kính nguyên tử lớn, độ âm điện nhỏ hơn brom nên hợp chất COI2 rất kém bền và không tồn tại.
0,5
0,5
0,5
0,5
6
Dựa vào tỉ khối hơi của hỗn hợp và số mol của hỗn hợp ta tính được số mol của SO2 = 0,15 mol, của O2 = 0,05 mol.
PTHH:
 2SO2 + O2 → 2SO3
Khi cho toàn bộ các chất thu được đi qua dung dịch BaCl2 dư thì chỉ có SO3 tham gia phản ứng. 
PTHH: 
 SO3 + H2O + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl
Dựa vào lượng kết tủa ta có số mol O2 phản ứng là 0,0375 mol.
Vậy hiệu suất phản ứng là: 0,0375/0,05 = 75%
0,5
0,5
0,5
0,5
7
 Học sinh viết 4 PTHH:
2Na + H2SO4 Na2SO4 + H2
Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O
 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O
 Na2CO3 +H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2
Từ giả thiết ta tính được khối lượng hai khí là 13,4 gam; khối lượng muối Na2SO4 là 170,4 gam => số mol H2SO4 = số mol Na2SO4 = 1,2 mol
Từ đó tính được khối lượng dung dịch H2SO4 ban đầu là 294 gam và khối lượng dung dịch sau phản ứng là 331,2 gam. 
Theo bảo toàn khối lượng ta có:
294 + m = 331,2 + 13,4 => m = 50,6 gam.
0,5
0,5
0,5
0,5
8
Học sinh vẽ công thức cấu tạo của ba hợp chất SiHBr3 (1), CHBr3 (2), CH(CH3)3 (3)
 H H H
 C Si C 
 Br Br CH3
 Br Br Br Br CH3 CH3 
 (2) (1) (3)
Vì độ âm điện của Si lực đẩy giữa các cặp liên kết của C-Br mạnh hơn => góc liên kết ở (2) lớn hơn (1). 
Tương tự ta có độ âm điện của Br > CH3 nên cặp e liên kết của C-Br lệch về phía Br nhiều hơn => góc liên kết của (2) < (3)
Vậy ta có góc liên kết tăng dần theo thứ tự: (1) < (2) < (3)
0,5
0,5
0,5
0,5
9
Học sinh viết hai PTHH
2M + 2nH2SO4 M2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O (1)
2MxSy + (2nx + 4y)H2SO4 xM2(SO4)n + (nx + 6y)SO2 + (2nx + 4y)H2O (2) 
Từ giả thiết ta lập được phương trình
n.x.M + 6.y.M = 2M.x.n + 64y.n
Xét các giá trị của n, x, y từ 1 đến 3 ta nhận thấy nghiệm thích hợp là x = 2; y = 1; n = 2 và M = 64.
Vậy kim loại M là Cu và hợp chất X là Cu2S.
0,5
0,5
0,5
0,5
10
Gọi x, y, z lần lượt là số mol của M2CO3, MHCO3, MCl. Ta có:
(2M + 60)x +(M + 61)y + (M + 35,5)z = 43,71 (I)
PTHH: 
M2CO3 + 2HCl 	2MCl + CO2 + H2O
MHCO3 + HCl	MCl + CO2 + H2O
Dung dịch B có: MCl = (2x + y + z) mol và HCl dư
Khí C là CO2 : x + y = 0,4 mol (II)
Khi B tác dụng với KOH: 0,2 mol
HCl + KOH 	KCl + H2O
Khi B tác dụng với AgNO3 dư:
MCl + AgNO3	AgCl + MNO3
HCl + AgNO3	AgCl + HNO3
Ta có số mol AgCl kết tủa = số mol MCl + 0,2 = 0,96 mol
(2x + y + z) = 0,76 (III)
Từ (II) và (III) => z = 0,36 – x; y = 0,4 – x
Thay vào (I) ta có: 0,76M – 36,5x = 6,53
Hay x = (0,76M – 6,35)/36,5 
Vì 0 < x < 0,4 nên 8,6 < M < 27,8 Vậy M = 23 và M là kim loại kiềm Natri
Thay M = 23 vào các phương trình trên ta được: x = 0,3; y = 0,1 và 
z = 0,06 
Trong A có 31,8 gam Na2CO3 chiếm 72,75%; 8,4 gam NaHCO3 chiếm 19,22% và 3,51 gam NaCl chiếm 8,03%
Số mol HCl = 0,9 mol nên V = 297,4 ml
m = khối lượng NaCl + khối lượng KCl = 22,23 + 7,45 = 29,68 gam
m = 29,68 gam
0,5
0,5
0,5
0,5
Nếu học sinh giải bằng cách khác mà đúng vẫn được điểm tối đa.