Đề thi chọn học sinh giỏi trại hè Hùng vương năm học 2013 – 2014 môn Hóa học lớp 10

SỞ GD & ĐT SƠN LA 
TRƯỜNG THPT CHUYÊN SƠN LA
ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG 
NĂM HỌC 2013 – 2014 
MÔN HÓA HỌC LỚP 10
Thời gian : 180 phút
Câu 1: (Cấu tạo nguyên tử-Hóa học hạt nhân)
A, B là 2 nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng một chu kỳ của bảng tuần hoàn trong đó B có tổng số 
lượng tử ( n + l ) lớn hơn tổng số lượng tử ( n + l ) của A là 1. Tổng số đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của cation A là 3,5.
a)Xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A, B.
b)Viết cấu hình electron và xác định tên của A, B. 
2. Cu ở trạng thái rắn kết tinh theo kiểu lập phương chặt khít nhất. Tính bán kính nguyên tử của Cu (theo Å). Biết khối lượng riêng của Cu bằng 8,96 g/cm3. M= 63,55.
Câu 2: ( Hình học phân tử-Liên kết hoá học-Tinh thể-Định luật tuần hoàn) 
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,,XeOF4, AsF5.
 Cho: As (Z = 33); Se (Z = 34); Kr (Z = 36). Xe (Z= 54)
Câu 3: ( Nhiệt hóa học )
Amoni hidrosunfua là một chất không bền dễ dàng bị phân hủy thành NH3(k) và H2S(k)
NH4HS(r) NH3(k) + H2S(k)
Cho biết các số liệu nhiệt động học sau đây tại 25oC 
Ho ( KJ.mol-1) 	So ( J.K-1.mol-1)
NH4HS(r)	-156,9	113,4
NH3(k)	- 45,9	192,6
H2S(k)	- 20,4	205,6 
Tính H0, S0, G0 tại 250C.
Tính hằng số cân bằng Kp tại 25oC của phản ứng trên.
 3 Tính hằng số cân bằng Kp tại 35oC của phản ứng trên giả thiết rằng cả H0 và S0 không phụ thuộc vào nhiệt độ.
 4 Tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng đạt cân bằng tại 250C. Bỏ qua thể tích của NH4HS(r) .
Câu 4 : ( Động hoá học )
1. Có phản ứng bậc một : CCl3COOH (k) ® CHCl3 (k) + CO2 (k) tiến hành ở 30oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 1 giờ 23 phút 20 giây. Ở 70oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 16 phút 40 giây.
a) Tính thời gian cần để nồng độ giảm xuống còn 1/4 ở 37oC và hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng
b) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng. 
2. Dinitơ pentoxit phân hủy tạo thành nitơ oxit và oxy theo phương trình: 
2N2O5 → 4NO2 + O2
Phản ứng phân hủy của dinitơ pentoxit diễn ra theo cơ chế sau: 
1) N2O5 NO2 + NO3
(2) NO2 + NO3 NO2 + O2 + NO
(3) NO + N2O5 3 NO2
Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định, hãy viết biểu thức tốc độ thực và bậc của phản ứng phân huỷ dinitơ pentoxit. 
Câu 5. ( Cân bằng trong dung dịch điện li) 
Trộn 10,00 mL dung dịch CH3COOH 0,20 M với 10,00 mL dung dịch H3PO4, thu được dung dịch A có pH = 1,50.
1. Tính trong dung dịch H3PO4 trước khi trộn.
2. Tính độ điện li của CH3COOH trong dung dịch A.
2. Thêm từ từ Na2CO3 rắn vào dung dịch A cho đến pH = 4,0, thu được dung dịch B. Tính số gam Na2CO3 đã dùng.
 Cho biết: 	H3PO4: pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; 
CH3COOH: pKa = 4,76; CO2 + H2O có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,33. 
Câu 6. (Phản ứng oxi hoá khử - Pin điện -điện phân) 
Cho giản đồ Latimer của photpho trong môi trường kiềm:
1. Viết các nửa phản ứng của các cặp oxi hoá - khử trên.
2. Tính thế khử chuẩn của cặp HPO32- / H2PO2- và H2PO2-/PH3.
Câu 7: ( Halogen)-Oxi-Lưu huỳnh) 
1. Tại sao tồn tại phân tử H5IO6 nhưng không tồn tại phân tử H5ClO6. Một trong các phương pháp điều chế axit H5IO6 là cho I2 tác dụng với dung dịch HClO4 đậm đặc. Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2. Giải thích tại sao ái lực electron của F lại nhỏ hơn Cl( 328 kJ/mol so với 349kJ/mol) mặc dù độ âm điện của F lớn hơn? 
3. Xác định các chất A,B,C,D,E và viết các PTPU thực hiện sơ đồ sau:
Câu 8: ( Bài tập tổng hợp ) 
Hòa tan 11,92g hỗn hợp (A) gồm 2 kim loại kiềm X,Y và 1 kim loại M thuộc nhóm IIA vào nước thu được 3,20 lít dung dịch (C) và 0,16 mol khí (B).
Dung dịch D loãng chứa HCl và H2SO4 trong đó số mol HCl gấp đôi số mol H2SO4. 
Cho 1/2 dung dịch (C) vào V(lít) dung dịch D, thu được hỗn hợp sản phẩm E ( gồm cả kết tủa và dung dịch ) .
a. Tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn E biết rằng E khi tác dụng với dung dịch Na2CO3 dư giải phóng 1,12 lít khí (đo ở ĐKC).
b. Cho ½ dung dịch C còn lại vào dung dịch Al(NO3)3 0,5M, thu được kết tủa F và dung dịch G. Nhiệt phân hoàn toàn F thì được 2,55g chất rắn. 
Tính thể tích dung dịch Al(NO3)3 đã dùng.
c. Cho V(lít) dung dịch D vào dung dịch G. So sánh lượng kết tủa thu được lúc này với lượng kết tủa ở câu V.1. 
Biết M phản ứng được với nước, muối sun-fát của M không tan. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
-------------------------------------- Hết -------------------------------------------
Trường THPT Chuyên
 Sơn La 
 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ ĐỀ XUẤT 
TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG 
LẦN THỨ X
Môn thi: Hoá học Lớp 10
Câu 1: (Cấu tạo nguyên tử-Hóa học hạt nhân)
1. A, B là 2 nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng một chu kỳ của bảng tuần hoàn trong đó B có tổng số 
lượng tử ( n + l ) lớn hơn tổng số lượng tử ( n + l ) của A là 1. Tổng số đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của cation A là 3,5.
a)Xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng trên A, B.
b)Viết cấu hình electron và xác định tên của A, B. 
2. Cu ở trạng thái rắn kết tinh theo kiểu lập phương chặt khít nhất. Tính bán kính nguyên tử của Cu (theo Å). Biết khối lượng riêng của Cu bằng 8,96 g/cm3. M= 63,55.
Hướng dẫn giải
1.3. 1,5 điểm
a)Vì 2 nguyên tố kế tiếp nhau trong cùng một chu kỳ nên 2 nguyên tố có cùng số lớp electron 
( cùng n ). Mà tổng ( n + l ) của B lớn hơn tổng ( n + l ) của A là 1 nên:
Cấu hình electron lớp ngoài cùng của A, B là:
A: ns2.
B: np1
Mặt khác A có 2e ở lớp ngoài cùng cation A có dạng A2+.
Vậy tổng đại số của 4 số lượng tử của A2+ là: (0,25 điểm)
(n – 1 ) + 1 + 1 - = 3,5 (0,25 điểm)
Vậy 4 số lượng tử của :
A: n = 3 l = 0 m = 0 s = - (0,25 điểm)
B: n = 3 l = 1 m = - 1 s = + (0,25 điểm)
b)Cấu hình electron của A, B:
A: 1s22s22p63s2 ( Mg ). (0,25 điểm)
B: 1s22s22p63s23p1 ( Al ). (0,25 điểm)
2. 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: 2×3,61×10-8/4=1,28×10-8 cm = 1,28 Å
Câu 2: ( Hình học phân tử-Liên kết hoá học-Tinh thể-Định luật tuần hoàn) 
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,,XeOF4, AsF5.
 Cho: As (Z = 33); Se (Z = 34); Kr (Z = 36). Xe (Z= 54)
Hướng dẫn giải
 sp3d, đường thẳng	 sp3d, chữ T	 sp3d, bập bênh	
 sp3d2vuông phẳng 	sp3d2, chóp đáy vuông sp3d, lưỡng tháp tam giác
Câu 3: ( Nhiệt hóa học )
Amoni hidrosunfua là một chất không bền dễ dàng bị phân hủy thành NH3(k) và H2S(k)
NH4HS(r) NH3(k) + H2S(k)
Cho biết các số liệu nhiệt động học sau đây tại 25oC 
Ho ( KJ.mol-1) 	So ( J.K-1.mol-1)
NH4HS(r)	-156,9	113,4
NH3(k)	- 45,9	192,6
H2S(k)	- 20,4	205,6 
Tính H0, S0, G0 tại 250C.
Tính hằng số cân bằng Kp tại 25oC của phản ứng trên.
 3 Tính hằng số cân bằng Kp tại 35oC của phản ứng trên giả thiết rằng cả H0 và S0 không phụ thuộc vào nhiệt độ.
 4 Tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng đạt cân bằng tại 250C. Bỏ qua thể tích của NH4HS(r) .
Hướng dẫn giải
1.H0 = 90,6 KJ.mol-1
 S0 = 284,8 J.K-1.mol-1
 G0 = H0 – T.S0 = 5,7 KJ.mol-1
2. G0 = -RT. lnKa => Ka = 0,1008
 Kp = PNH3.PH2S = 0,1008 
3. G0 = H0 – T.S0 = 2839 J.mol-1 => Ka = 0,3302.
Kp = PNH3.PH2S = 0,3302 bar2
4. Ptoàn phần = PH2S + PNH3	Vì nH2S = nNH3 => PNH3 = PH2S = 0,5 Ptoàn phần 
=>Ptoàn phần = 0,635 
Câu 4 : ( Động hoá học )
1. Có phản ứng bậc một : CCl3COOH (k) ® CHCl3 (k) + CO2 (k) tiến hành ở 30oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 1 giờ 23 phút 20 giây. Ở 70oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 16 phút 40 giây.
a) Tính thời gian cần để nồng độ giảm xuống còn 1/4 ở 37oC và hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng
b) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng. 
2. Dinitơ pentoxit phân hủy tạo thành nitơ oxit và oxy theo phương trình: 
2N2O5 → 4NO2 + O2
Phản ứng phân hủy của dinitơ pentoxit diễn ra theo cơ chế sau: 
1) N2O5 NO2 + NO3
(2) NO2 + NO3 NO2 + O2 + NO
(3) NO + N2O5 3 NO2
Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định, hãy viết biểu thức tốc độ thực và bậc của phản ứng phân huỷ dinitơ pentoxit. 
HD: 
= = 6,93´10-4 s-1. 
 Theo t = Þ t= = 2000 s 
 (tức là 2 ´ t)
 * k= = 1,39´10-4 s-1. 
 Hệ số nhiệt độ: Þ g = 1,125
b) Theo 
 Þ 
Ea = 34,704 (KJ/mol)
2. Áp dụng nguyên lý nồng độ ổn định ta có: 
= 0
Suy ra [NO3]= 
Mặt khác ta lại có:
 = k2. [CO]= k1[NO2]2
Hay suy ra điều phải chứng minh (lúc này k= k1, tức là giai đoạn 1 quyết định tốc độ phản ứng)
Câu 5. (Cân bằng trong dung dịch điện li) 
Trộn 10,00 mL dung dịch CH3COOH 0,20 M với 10,00 mL dung dịch H3PO4, thu được dung dịch A có pH = 1,50.
1. Tính trong dung dịch H3PO4 trước khi trộn.
2. Tính độ điện li của CH3COOH trong dung dịch A.
2. Thêm từ từ Na2CO3 rắn vào dung dịch A cho đến pH = 4,0, thu được dung dịch B. Tính số gam Na2CO3 đã dùng.
 Cho biết: 	H3PO4: pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; 
CH3COOH: pKa = 4,76; CO2 + H2O có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,33. 
HD: 
1. pHA = 1,50 → không cần tính đến sự phân li của nước	
Các quá trình xảy ra trong dung dịch A:
 	H3PO4 H+ + 	 Ka1 = 10-2,15 	(1)
 	CH3COOH H+ + CH3COO- 	 Ka = 10-4,76 	(2)
 H+ + 	 Ka2 = 10-7,21 	(3)
 	 H+ + 	 Ka3 = 10-12,32 	(4)
	Vì Ka1 >> Ka >> Ka2 >> Ka3 nên pHA được tính theo (1):
H3PO4 H+ + Ka1 = 10-2,15 
[ ] 0,5C – 10-1,5 10-1,5 10-1,5
→= C = 0,346 M 
2. CH3COOH H+ + CH3COO- 	 Ka = 10-4,76 
[ ] 0,1-x 10-1,5 x
	→ x = 5,49.10-5 M → = 0,055%
3. Tại pH = 4,00 ta có: = = → = 0,986
 = = = 10-3,21 → [] << 
= = → = 0,148
Tương tự: = << 1 → [] << []; 
	 = << 1 → [] << [CO2].
Như vậy khi trung hòa đến pH = 4,00 thì chỉ có 14,8% CH3COOH và 98,6% nấc 1 của H3PO4 bị trung hòa, còn bản thân Na2CO3 phản ứng với H+ của 2 axit tạo thành CO2: 
	2 H3PO4 + → 2 + CO2 + H2O	
	2 CH3COOH + → 2 CH3COO- + CO2 + H2O
Vậy:= 0,5.(14,8%.+ 98,6%.) = 0,5.20.10-3(14,8%.0,1+ 98,6%.0,173) 
→ = 1,85.10-3 (mol) → = 0,1961 (gam)
Câu 6. (Phản ứng oxi hoá khử - Pin điện -điện phân) 
Cho giản đồ Latimer của photpho trong môi trường kiềm:
1. Viết các nửa phản ứng của các cặp oxi hoá - khử trên.
2. Tính thế khử chuẩn của cặp HPO32- / H2PO2- và H2PO2-/PH3.
HD: 
1. 
 (1) PO43- + 2H2O + 2e⇌ HPO32- + 3OH-. 	 DG01 = -2FEo1.
(2) HPO32- + 2H2O + 2 e ⇌H2PO2- + 3OH- .	DG01 = -2FEo2.
(3) PO43- + 4 H2O + 4 e ⇌H2PO2- + 6OH-. 	DG03 = -4FEo3.
(4) H2PO2- + 1e ⇌ P + 2OH-	DG04 = -1 FEo4.
(5) P +3H2O + 3e ⇌ PH3 + 3OH-	DG05 = -3FEo5.
(6) H2PO2- + 3H2O + 4e ⇌ PH3 + 5OH	DG06 = -4FEo6.
2. Tổ hợp các phương trình ta có: 
* (3) = (1) + (2) 
à 4E3 = 2(E1+ E2) 
àE (HPO32- / H2PO2-)= E2= (4E3 – 2E1)/2 = [4 . (-1,345) –2. (-1,12) ]/2 = -1,57 V
* (6) = (4) + (5) 
à 4 E6 = E4 + 3E5
à E( H2PO2-/PH3) = E6 = (E4 + 3E5)/4 = [-2,05 + 3. (-0,89) ]/4 = -1,18 V
Câu 7: ( Halogen-Oxi- Lưu huỳnh) 
1. Tại sao tồn tại phân tử H5IO6 nhưng không tồn tại phân tử H5ClO6. Một trong các phương pháp điều chế axit H5IO6 là cho I2 tác dụng với dung dịch HClO4 đậm đặc. Viết phương trình phản ứng xảy ra.
2. Giải thích tại sao ái lực electron của F lại nhỏ hơn Cl( 328 kJ/mol so với 349kJ/mol) mặc dù độ âm điện của F lớn hơn? 
3. Xác định các chất A,B,C,D,E và viết các PTPU thực hiện sơ đồ sau:
HD:
1.	Cl không có obitan f trống như I.
I2 + HClO4 + 4H2Oà H5IO6+ Cl2
2. Do việc nhận thêm 1e tạo ion X- phải thắng lực đẩy giữa các e với nhau. Việc này khó với F vì do các e vốn đã chịu lực hút mạnh của hạt nhân nên sẽ di chuyển trong một khoảng không gian nhỏ, do bán kính F nhỏ. Với clo ko quá khó vì các e này ở lớp thứ 3 tương đối rộng và xa hạt nhân.
3. A là KI; B HIO3; C: I2O5; D: KIO3; E:HI
	 2KI + KNO3+H2SO4 à I2 + KNO2+H2O
	3I2+10HNO3 à 6HIO3+10NO + 2H2O
	3I2+6KOH à 5KI + KIO3 + 3H2O
	 HIO3 + KOH à KIO3 + H2O
 	I2O5 + 5CO à I2+ 5CO2 
	 HI + KOH à KI + H2O
Câu 8: ( Bài tập tổng hợp ) 
Hòa tan 11,92g hỗn hợp (A) gồm 2 kim loại kiềm X,Y và 1 kim loại M thuộc nhóm IIA vào nước thu được 3,20 lít dung dịch (C) và 0,16 mol khí (B).
Dung dịch D loãng chứa HCl và H2SO4 trong đó số mol HCl gấp đôi số mol H2SO4. 
Cho 1/2 dung dịch (C) vào V(lít) dung dịch D, thu được hỗn hợp sản phẩm E ( gồm cả kết tủa và dung dịch ) .
a. Tính khối lượng muối khan thu được khi cô cạn E biết rằng E khi tác dụng với dung dịch Na2CO3 dư giải phóng 1,12 lít khí (đo ở ĐKC).
b. Cho ½ dung dịch C còn lại vào dung dịch Al(NO3)3 0,5M, thu được kết tủa F và dung dịch G. Nhiệt phân hoàn toàn F thì được 2,55g chất rắn. 
Tính thể tích dung dịch Al(NO3)3 đã dùng.
c. Cho V(lít) dung dịch D vào dung dịch G. So sánh lượng kết tủa thu được lúc này với lượng kết tủa ở câu a. 
Biết M phản ứng được với nước, muối sun-fát của M không tan. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
HD:
 11,92g A 	2KLK () : a (mol)
	M	 : b (mol)
A+ H2O
	2 + 2H2O = 2OH + H2 ↑	(1)
	a	 a	 a/2 
	M + 2H2O = M(OH)2 + H2↑	(2)
	b	b	 b
nH2 = a/2 + b = 0,16(mol) hay a+2b = 0,32	(1)
Trong 3,2 lít d2 C có 	OH : a (mol) hay có : : a (mol)
	M(OH)2 : b (mol)	 M2+ : b (mol)	
	 OH- : a + 2b (mol) = 0,32 (mol)
	V (lít) d2 D có 	 HCl : 2x (mol) hay 	H+ : 4x (mol)
	 	 H2SO4 : x(mol)	Cl- : 2x (mol)
	SO42- : x (mol)	
½ d2 C + V (lít) d2 D: 
Phản ứng 	H+ + OH- = H2O 	(3)
	M2+ + SO42- = MSO4↓	(4)
D2 E thu được khi pứ với Na2CO3 giải phóng khi chứng tỏ H+ dư, vậy OH- pứ hết : nH+(3) = nOH-
2H+ + CO32- = CO2 ↑ + H2O 	(5)
nH+(dư) = 2nCO2 = 2.(1,12)/ 22,4 = 0,1(mol)
=> nH+ = nH+pư(3) + nH+(5)
↔ 	4x = 0,32/2 + 0,1 = 0,26
	x = 0,065
H2 sản phẩm E (gồm ↓ BaSO4 và d2 ) khi đem cô cạn được h2 muối khan có tổng khối lượng muối là :
	mmuối = mion kimloại + mgốc axit trong muối
Vì axit dư và không so sánh được độ mạnh của 2 axit HCl và H2SO4, nên ta chỉ xác định được khoảng giới hạn giá trị của muối.
- Nếu HCl pứ trước, nếu hết, H2SO4 mới bắt đầu pứ :
=> mmuối = (11,92/ 2) + (35,5.0,13) + (96.0,015) = 12,015 (g)
- Nếu H2SO4 pứ trước, nếu hết, HCl mới pứ :
=> m muối = (11,92 /2) + (96. 0,065) + ( 35,5. 0,03) = 12,985 (g)
Vậy 12,014 (g) ≤ m muối ≥ 12,985 (g)
Các pứ có thể xảy ra :
Al3+ + 3OH- = Al (OH)3 ↓	(6)
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O	(7)
	 to
2Al(OH)3 => Al2O3 + 3H2O	(8)
n Al2O3 = 2,55/ 102 = 0,025 (mol) => n Al(OH)3 pư(8) = 0,05 (mol)
Ta thấy nOH-(1/2 d2 C) = 0,16 (mol) > 3. 0,05
nên xảy ra cả (6), (7) và (8).
Gọi nAl3+ = n Al = a (mol)
=> nAl(OH)3 pư(6) = a => nAl(OH)3 pư(7) = a - 0,05
Ta có : nOH- pư(6) + nOH- pư(7) = nOH- (1/2 d2 C)
	↔ 3a + (a -0,05 ) = 0,16
	a	= 0,0525
Vậy thể tích d2 Al(NO3)3 là 0,0525/ 0,5 (l) = 0,105 (l) hay 105 (ml)
Đã có trong V(l) d2 D : 	H+ : 4x = 0,26 (mol)
	Cl- : 2x = 0,13 (mol)
	SO42- : x = 0, 065 (mol)
	d2 G	+ :
	M2+
	AlO2- : có n AlO2- = n Al(OH)3 pư(7) =a- 0,05= 0,0025
d2 D + d2 G
	M2+ + SO4 2- = MSO4 ↓	(9)
	AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ↓	(10)
	0,0025 0,0025	0,0025
Do nH+ = 0,26 (mol) > nAlO2 - nên xảy ra tiếp pứ :
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 	(11)
	0,0025	0,0075
Với số mol như trên, Al(OH)3 sẽ tan hết. Vậy lượng kết tủa thu được lúc này hoàn toàn giống lượng kết tủa thu được ở câu a ( cả lượng và chất )
--------------------------------------- Hết ----------------------------------------