Đề thi học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 11

Cõu I. (5,0 điểm) Nguyờn tử của nguyờn tố X cú tổng số hạt cỏc loại là 60, số hạt mang điện trong hạt nhõn bằng số hạt khụng mang điện. Nguyờn tử của nguyờn tố Y cú 11 electron p. Nguyờn tử nguyờn tố Z cú 4 lớp electron và 6 electron độc thõn. 
Dựa trờn cấu hỡnh electron, cho biết vị trớ của cỏc nguyờn tố trờn trong bảng hệ thống tuần hoàn.
Xỏc định 4 số lượng tử của X,Y 
So sỏnh (cú giải thớch) bỏn kớnh của cỏc nguyờn tử và ion X, X2+ và Y-.
a) 	Xỏc định vị trớ dựa vào cấu hỡnh electron:
      , X là canxi (Ca), cấu hỡnh electron của 20Ca : [Ar] 4s2Cấu hỡnh của Y là 1s22s22p63s23p5 hay [Ne] 3s2 3p5ị Y là Cl
Theo giả thiết thỡ Z chớnh là crom, cấu hỡnh electron của 24Cr : [Ar] 3d5 4s1
STT 
Chu kỳ nguyờn tố
Nhúm nguyờn tố
Ca
20
4
IIA
Cl
17
3
VIIA
Cr
24
4
VIB
b) Trật tự tăng dần bỏn kớnh nguyờn tử: 
Bỏn kớnh nguyờn tử tỉ lệ với thuận với số lớp electron và tỉ lệ nghịch với số đơn vị điện tớch hạt nhõn của nguyờn tử đú. 
Bỏn kớnh ion Ca2+ nhỏ hơn Cl- do cú cựng số lớp electron (n = 3), nhưng điện tớch hạt nhõn Ca2+ (Z = 20) lớn hơn Cl- (Z = 17). Bỏn kớnh nguyờn tử Ca lớn nhất do cú số lớp electron lớn nhất (n = 4).
2/ Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyờn tố liờn tiếp trong Hệ thống tuần hoàn (HTTH) cú tổng số điện tớch là 90 (X cú số điện tớch hạt nhõn nhỏ nhất).
a) Xỏc định điện tớch hạt nhõn của X, Y, R, A, B. Gọi tờn cỏc nguyờn tố đú.
 b) Viết cấu hỡnh electron của X2−, Y−, R, A+, B2+. So sỏnh bỏn kớnh của chỳng và 
 giải thớch.
 c) Trong phản ứng oxi hoỏ-khử, X2−, Y− thể hiện tớnh chất cơ bản gỡ? Vỡ sao?
 d) Cho dung dịch A2X vào dung dịch phốn chua thấy cú kết tủa xuất hiện và cú khớ 
 thoỏt ra. Giải thớch và viết phương trỡnh phản ứng.
2. a) Gọi Z là số điện tớch hạt nhõn của X
 => Số điện tớch hạt nhõn của Y, R, A, B lần lượt ; (Z + 1), (Z + 2), (Z + 3), (Z + 4) Theo giả thiết
 Z + (Z + 1) + (Z + 2) + (Z + 3) + (Z + 4) = 90 ; => Z = 16 đ 16X; 17Y; 18R; 19A; 20B
 (S) (Cl) (Ar) (K) (Ca)
b) S2-, Cl-, Ar, K+, Ca2+ đều cú cấu hỡnh e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Số lớp e giống nhau => r phụ thuộc điện tớch hạt nhõn. Điện tớch hạt nhõn càng lớn thỡ bỏn kớnh r càng nhỏ.
c) Trong phản ứng oxi húa – khử, ion S2-, Cl- luụn luụn thể hiện tớnh khử vỡ cỏc ion này cú số oxi húa thấp nhất
d) Dung dịch phốn chua: K+, Al3+, SO42- khi cho dung dịch K2S vào
 2Al3+ + 3S2- = Al2S3¯ ; Al2S3 + 6H2O đ 2Al(OH)3¯ + 3H2Sư
3.a) 
Khi đun núng thỡ NH3 bay đi làm cho cõn bằng (3) và do đú (4,5) chuyển dịch sang phải, nghĩa là kết tủa Al(OH)3 xuất hiện
b) 5NaNO2+2KMnO4+ 3H2SO4 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Cõu II. (4,0 điểm)	 1) Hoàn thành cỏc phương trỡnh phản ứng sau: 
K2SO3 + KMnO4 + KHSO4 
KMnO4 + FeCl2 + H2SO4 Dung dịch chỉ chứa muối sunfat
 FeS2 và dd H2SO4 đặc, núng ; 
 dd Na2SO3 và dd KMnO4/ KHSO4
 dd Fe(NO3)2 và dd H2SO4 loóng, núng 
2)Từ quặng photphorit, cú thể điều chế được axit photphoric theo sơ đồ sau:
Quặng photphorit P P2O5 H3PO4.
Viết cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra và tớnh khối lượng quặng photphorit chứa 73% Ca3(PO4)2 cần để điều chế 1 tấn dung dịch H3PO4 50%. Giả sử hiệu suất của mỗi giai đoạn đều đạt 90%.
3). Cho hỗn hợp A gồm FeS và FeCO3 tỏc dụng với dung dịch HNO3 đặc núng dư, phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch A1 chỉ chứa Fe(NO3)3, H2SO4 và HNO3 dư; hỗn hợp B gồm 2 khớ là X và Y cú tỉ khối so với H2 bằng 22,8. 
Viết cỏc phương trỡnh phản ứng và tớnh phần trăm theo khối lượng mỗi muối trong A.
1) 5K2SO3 + 2KMnO4 + 6KHSO4 9K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
 10FeCl2+6KMnO4+24H2SO45Fe2(SO4)3+3K2SO4+6MnSO4+10Cl2+24H2O 
a. 2 FeS2 + 14 H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + 15 SO2 + 14 H2O .
b. 5Na2SO3 + 2 KMnO4 + 6KHSO4→ 5Na2SO4 + 4K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O ..
c. 9Fe(NO3)2 + 6H2SO4 loóng → 5Fe(NO3)3 + 2Fe2(SO4)3 + 3NO + 6 H2O ..
2/
Sơ đồ: 
Vậy: khối lượng quặng là: 1485 kg
3/ Hỗn hợp 2 khớ này là NO2 và CO2 
FeS + 12HNO3 Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2 + 5H2O
a (mol ) 9a
FeCO3 + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2 H2O
b (mol ) b b
Ta cú : (46ã9a + 44ãb + 46ãb):(9a+b+b)=45,6 3a=b
Vậy: %(m)FeS=%=20,18% và %(m)FeCO3=79,82%
Cõu III. (4,0 điểm) a. Cho 1 mol PCl5 (khí) vào bình chõn khụng, dung tích V lít. Đưa nhiợ̀t đụ̣ bình lờn 525 0K. Cõn bằng: 
PCl5 (k) PCl3 (k) + Cl2 (k)
được thiờ́t lọ̃p với Kp = 1,85. Áp suṍt trong bình tại trạng thái cõn bằng là 2 atm. Tính sụ́ mol của từng chṍt tại thời điờ̉m cõn bằng.
b. Cho 1 mol PCl5 và 1 mol khí He vào bình như ở thí nghiợ̀m trờn, rụ̀i tăng nhiợ̀t đụ̣ lờn 5250K. Tính sụ́ mol của PCl5, PCl3, Cl2 tại thời điờ̉m cõn bằng. Nhọ̃n xét kờ́t quả thu được, điờ̀u này có phù hợp với nguyờn lý Lơ Satơliờ khụng? (Giả thiờ́t rằng các khí đờ̀u được coi là khí lý tưởng)
Giải: a. Xét cõn bằng:
PCl5 (k) 	PCl3 (k) + 	Cl2 (k)
	Ban đõ̀u	1 (mol)	0 (mol)	0
	phản ứng	x (mol)	x (mol)	x (mol)
	Cõn bằng	1–x (mol)	x (mol)	x (mol)
Biờ̉u thức hằng sụ́ cõn bằng Kp của phản ứng:
Theo bài ra ta có phương trình bọ̃c 2 đụ́i với x: 3,85x2=1,85 (0ÊxÊ1)
Giải ra ta nhọ̃n giá trị: xằ0,69(mol)
Vọ̃y tại thời điờ̉m cõn bằng:
b. Xét cõn bằng:
PCl5 (k) 	PCl3 (k) + 	Cl2 (k)
Biờ̉u thức hằng sụ́ cõn bằng Kp của phản ứng:
Do R, T và V khụng đụ̉i nờn sụ́ mol của PCl5, PCl3 và Cl2 khụng đụ̉i so với cõu a
Vọ̃y tại thời điờ̉m cõn bằng:
Như vọ̃y khi thờm 1(mol) khí He vào hợ̀ thì trạng thái cõn bằng khụng thay đụ̉i. Điờ̀u này khụng trái nguyờn lý Lơ Sactơliờ vì khi đưa thờm vào hợ̀ khí He thì áp suṍt của bình tăng nhưng ta khụng tăng áp suṍt của hợ̀ phản ứng, được tính theo biờ̉u thức: P=.
Cõu IV. (4,0 điểm) Đụ́t cháy hoàn toàn hidrocacbon A thu được sụ́ mol CO2 gṍp đụi sụ́ mol H2O. Mặt khác nờ́u lṍy 0,1 mol A tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được 15,9 gam kờ́t tủa màu vàng.
- Xác định cụng thức cṍu tạo và tờn gọi của A.
- Từ A, bằng 3 phản ứng người ta có thờ̉ điờ̀u chờ́ được etyl xiclohecxan. Viờ́t phương trình các phản ứng hóa học đã xõ̉y ra.
Giải: Gọi CTPT của A là CnHm
Các phương trình phản ứng:
CnHm + O2 đ nCO2 + H2O	(1)
CnHm + xAgNO3 + xNH3 đ CnHm–xAgx + xNH4NO3	(2)
Theo (1): ị m=n
Theo (2): 
Như vọ̃y ta có: 13n+107x=159 ị x=1 ; n=4 Vọ̃y CTPT của A là C4H4. 
A chỉ có 1 nguyờn tử H ở C mang nụ́i ba phù hợp với CTCT: CH2=CH–CºCHTờn gọi của A là vinyl axetilen.
Từ A, qua ba phản ứng ta có thờ̉ điờ̀u chờ́ được etyl xiclohecxan như sau:
CH2=CH–CºCH + H2 Pd/PbCO3, to
CH2=CH–CH=CH2
2CH2=CH–CH=CH2 Xt, to
+ 2H2 Ni, to cao
Cõu VI: (2,0 điểm)
 1. Nờu hiện tượng và viết phương trỡnh phản ứng minh họa:
Cho từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch Na2CO3. 
Cho từ từ dung dịch NaOH đến dư vào dung dịch AlCl3.
Cho đạm ure vào dung dịch nước vụi trong.
Sục khớ H2S vào dung dịch hỗn hợp gồm (Br2, BaCl2).
 2. a. Tớnh PH của dd A là hỗn hợp HF 0,1M và NaF 0,1 M.
 b. Tớnh PH của dd thu được khi thờm 0,01 mol NaOH vào 1 lớt dd A ở trờn.
 Biết rằng Ka của HF là 6,8.10-4.
a. Ban đầu chưa cú khớ, sau một lỳc mới thoỏt ra bọt khớ khụng màu, axit dư khớ ngừng thoỏt ra.
 H+ + CO32- → HCO3-
 H+ + HCO3- → H2O + CO2 ..
b. Lỳc đầu cú kết tủa keo trắng, kết tủa tăng dần, sau đú tan ra thu được dd trong suốt.
 3 NaOH + AlCl3 → Al(OH)3 + 3 NaCl
 NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4] ( hay NaAlO2 + 2 H2O) ...
c. Cú khớ mựi khai và cú kết tủa trắng
 (NH2)2CO + H2O → (NH4)2CO3
 (NH4)2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NH3 + CaCO3 + 2H2O 
d. Màu vàng của dung dịch (Br2, BaCl2) nhạt dần, đồng thời xuất hiện kết tủa trắng
 H2S + 4Br2 + 4H2O → H2SO4 + 8HBr
 H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2HCl 
2/a PT điện li 
 HF H+ + F- (1)
 0,1 
 NaF → Na+ + F- (2)
 0,1 0,1
Do Ka rất bộ và trong dd cú F- tạo ra do muối điện li hoàn toàn, nờn ta coi 
[HF] = 0,1 ; [F-] = 0,1 .
Ka = = 6,8.10-4 → [H+] = 6,8.10-4 → PH = 3,17 
b/ Khi thờm NaOH vào thỡ :
NaOH + HF → NaF + H2O (3)
 Bđ 0,01 0,1 0,1
 Pư 0,01 0,01 0,01
Sau pư 0 0,09 0,11
 [HF] = 0,09 ; [F-] = 0,11 
 → [H+] = . 6,8.10-4 = 5,56.10-4 → PH = 3,26 .
a. 2 FeS2 + 14 H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + 15 SO2 + 14 H2O 
b. 5Na2SO3 + 2 KMnO4 + 6KHSO4→ 5Na2SO4 + 4K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O ..
c. 9Fe(NO3)2 + 6H2SO4 loóng → 5Fe(NO3)3 + 2Fe2(SO4)3 + 3NO + 6 H2O ..
Cõu VII. (2,5 điểm)
 Sau khi đun núng 23,7gam KMnO4 thu được 22,74 gam hỗn hợp chất rắn. Cho hỗn hợp chất rắn trờn tỏc dụng hoàn toàn với dung dịch axit HCl 36,5% (d = 1,18g/ml) đun núng.
1) Viết PTHH của cỏc phản ứng xảy ra.
2) Tớnh thể tớch khớ Cl2 thu được (ở đktc).
 3) Tớnh thể tớch dung dịch axit HCl cần dựng.
1. Cỏc phương trỡnh phản ứng xảy ra
 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2ư
Chất rắn sau phản ứng gồm: K2MnO4 , MnO2 và KMnO4 chưa phản ứng :
Cho sản phẩm tỏc dụng với dung dịch HCl cú cỏc phản ứng
 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
 K2MnO4 + 8HCl → 2KCl + MnCl2 + 2Cl2 + 4H2O
 MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2. Ta cú cỏc quỏ trỡnh:
 Mn+7 + 5e → Mn+2
 0,15mol 5.0,15
 2O-2 → O2 + 4e 
 (23,7 – 22,74)/32 0,03.4
 2Cl- → Cl2 + 2e
 x 2.x
Áp dụng định luật bảo toàn e ta cú: 5.0,15 = 0,03.4 + 2x → x= 0,315 mol → V = 0,315.22,4 = 7,056 lớt
3. Áp dụng định luật bào toàn nguyờn tố= 0,15 + 2.0,15 + 2.0,315 = 1,08 mol
Vậy Vdung dịch HCl = 
Cõu VIII (2,5 điểm)1/àn thành cỏc phương trỡnh phản ứng sau và cho biết cỏc chất ứng với cỏc chữ cỏi (A), (B),... tương ứng:
 (1) FeS2 + khớ (A) đ chất rắn (B) + khớ (D)	(2) (D) + khớ (E) đ chất rắn (F) + H2O
	(3) (F) + (A) đ (D)	(4) (E) + NaOH đ (G) + H2O
	(5) (G) + NaOH đ (H) + H2O	(6) (H) + (I) đ (K)¯ + (L)
	(7) (K) + HCl đ (I) + (E)	(8) (E) + Cl2 + H2O đ ...
4FeS2 + 11 O2 đ 2 Fe2O3 + 8 SO2 ;SO2 + 2H2S đ 3 S + 2 H2O ;+ O2 đ SO2 3 
H2S + NaOH đ NaHS + H2O ; NaHS + NaOH đ Na2S + H2O ;Na2S + FeCl2 đ FeS + 2NaCl ; S + 2 HCl đ FeCl2 + H2S ;H2S + 4Cl2 + 4H2O đ H2SO4 + 8 HCl -------------- 2 / Cho biết năng lượng liờn kết của cỏc liờn kết H-H, O-O, O=O, H-O lần lượt là 436, 142, 499, 460 (kJ/mol). Hóy viết phương trỡnh nhiệt húa học của phản ứng giữa khớ hiđro và khớ oxi tạo ra hiđropeoxit. 
3 / Cho phản ứng : 2SO2 (k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k) rH = - 198 kJ
Để tăng hiệu suất quỏ trỡnh tổng hợp SO3, người ta cú thể sử dụng biện phỏp nào liờn quan đến ỏp suất, nhiệt độ và chất xỳc tỏc ? Giải thớch ? 
rHpư= EH-H + EO=O - 2EO-H - EO-O 
rHpư = 436 + 499 -2.460 – 142 = -127 (kJ)
H2(k) + O2(k) " H2O2(k) rH = - 127 kJ
 - Giảm nhiệt độ của hệ phản ứng (khoảng 500oC là thớch hợp: nếu giảm  thấp quỏ thỡ tốc độ phản ứng chậm).
 - Tăng ỏp suất (bằng cỏch thổi liờn tục SO2 và khụng khớ được nộn ở ỏp suất cao vào lũ phản ứng).
 - Xỳc tỏc khụng ảnh hưởng đến sự chuyển dời cõn bằng, nhưng giỳp phản ứng nhanh đạt đến trạng thỏi cõn bằng hơn.