Đề thi học sinh giỏi môn Hoá học vùng duyên hải và đồng bằng bắc bộ lần thứ VI

ĐỀ THI HSG MÔN HOÁ HỌC
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ VI
(Lớp 10 hóa - Thời gian 180 phút)
Câu 1 (2 điểm): 
1. Hãy cho biết cấu hình hình học của phân tử và ion dưới đây, đồng thời sắp xếp các góc liên kết trong chúng theo chiều giảm dần. Giải thích.
a) NO2; , .
b) H2S ; SCl2
2. Thực nghiệm xác định được mômen lưỡng cực của phân tử H2O là 1,85 D, 
Tính độ ion của liên kết O – H trong phân tử oxi (bỏ qua momen tạo ra do cặp electron hoá trị không tham gia liên kết của oxi).
Cho biết số thứ tự Z của các nguyên tố: 7 (N) ; 8 (O) ; 16 (S) ; 17 (Cl), 1D = 3,33.10-30 C. m .Điện tích của electron là –1,6.10-19C ; 1 mm = 10-9m.
Câu 2 (2 điểm): Vàng (Au) kết tinh ở dạng lập phương tâm mặt có cạnh của ô mạng cơ sở a = 407 pm (1pm = 10-12 m).
a) Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa hạt nhân của 2 nguyên tử Au?
b) Xác định số phối trí của nguyên tử Au?
c) Tính khối lượng riêng của tinh thể Au?
d) Tính độ khít của tinh thể Au?
Biết Au = 196,97 ; N = 6,022.1023.
Câu 3 (2 điểm): Một mẫu quặng Urani tự nhiên có chứa 99,275 gam ; 0,720 gam và 3,372.10-5 gam . Cho các giá trị chu kỳ bán huỷ:= 7,04.108 năm, = 1600 năm, = 4,47.109 năm. Chấp nhận tuổi của trái đất là 4,55.109 năm. Tính tỉ lệ khối lượng của các đồng vị khi trái đất mới hình thành.
Câu 4 (2 điểm): Đun nóng đẳng nhiệt 56 lít khí He (chấp nhận là khí lý tưởng) ở áp suất ban đầu 1atm và nhiêu độ đầu là 0oC. Biến thiên nội năng của hệ trong quá trình đun nóng đó bằng 3138 J. Biết rằng trong suốt quá trình đun nóng đó . Cho phân tử gam coi như không đổi.
a) Tính nhiệt độ cuối của hệ?
b) Tính Q, W, DH của quá trình?
c) Tính áp suất ở trạng thái cuối của hệ?
Câu 5 (2 điểm): Xét phản ứng thuận nghịch pha khí:
 	(1)
1. Thực nghiệm cho biết: Trị số hằng số cân bằng KP tại 400K là 41, tại 500K là 3,6.10-2.
a) (1) là phản ứng thu nhiệt hay toả nhiệt? Hãy giải thích chi tiết.
b) Trị số trên có kèm theo thứ nguyên không? Hãy trình bày cụ thể?
2. Trong một thí nghiệm người ta lấy nồng độ ban đầu của N2 là 0,01M, hiđro là 0,02M. Tính nồng độ NH3 tại điểm cân bằng, biết KC = 3,1.10-3.
Câu 6 (2 điểm): Dung dịch A chứa KCN 0,100M
1. Tính pH và độ điện li của CN- trong A?
2. Độ điện li sẽ thay đổi thế nào nếu:
a) Thêm 0,010 mol NaHSO4 vào 1 lít A.
b) Thêm 0,1 mol NH4NO3 vào 1 lít A.
Cho = 2; = 9,24; .
Câu 7 (2 điểm):
1. Trộn hai thể tích bằng nhau của 2 dung dịch SnCl2 0,100M với FeCl3 0,100M. Xác định nồng độ của ion Sn2+ và Sn4+ ; Fe2+ và Fe3+. Khi cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá - khử khi cân bằng.
2. Nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2M. Xác định nồng độ Fe2+ , Fe3+ và Ag+ khi cân bằng ở 25oC. Tính thế của các cặp oxi hoá - khử khi cân bằng.
Cho ; ; ; .
Câu 8 (2 điểm):
1) Viết các phương trình phản ứng xảy ra:
a. Ion I- trong KI bị oxi hoá thành I2 bởi FeCl3, O3; còn I2 oxi hoá được Na2S2O3.
b. Ion I- bị oxi hoá bởi H2SO4 đặc, BrO3- trong môi trường axit; còn Br2 lại oxi hoá được P thành axit tương ứng.
2) Hoà tan 0,835 gam hỗn hợp X gồm NaHSO3 và Na2SO3 trong dung dịch H2SO4 dư, đun nóng. Cho tất cả lượng khí sinh ra hấp thụ trong 500 ml dung dịch Br2 thu được 500 ml dung dịch A. Thêm KI vào 50 ml dung dịch A, lượng I3- sinh ra tác dụng vừa đủ với 12,5 ml dung dịch Na2S2O3 0,01 M. Nếu sục khí N2 để đuổi hết Br2 dư trong 25 ml dung dịch A thì dung dịch B thu được trung hoà vừa đủ với 15 ml dung dịch NaOH 0,1M.
a. Tính nồng độ mol của dung dịch Br2 ban đầu.
b. Tính % khối lượng các muối trong hỗn hợp X. 
Câu 9 (2 điểm):
	X là hợp chất tạo bởi kim loại M và lưu huỳnh. Hoà tan hoàn toàn 24 gam X trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư thì thu được dung dịch A và 33,6 lít khí E duy nhất (ở đktc). Cho dung dịch NaOH dư vào A thì thấy tạo thành 21,4 gam kết tủa.
	Xác định công thức phân tử của X?.
(Cho: S = 32 ; O = 16 ; H = 1 ; Cu = 64 ; Al = 27 ;Fe = 56 ; Ag = 108 ; Mg = 24; Cd = 112)
Câu 10 (2 điểm):
Cho một pin:
Pt/ Fe3+ (0,01M), Fe2+ (0,05M), H+ (1M) // KCl bão hoà, Hg2Cl2(R)/Hg
a) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động.
b) Thêm NaOH vào bên trái của pin cho đến khi [OH-] = 0,02M (Coi thể tích dung dịch không thay đổi).
Tính SĐĐ của pin khi đó?
Biết: , ECal = 0,244V, , , tại nhiệt độ khảo sát.
ĐÁP ÁN ĐỀ HSG HOÁ HỌC
VÙNG DUYÊN HẢI - BẮC BỘ - LẦN THỨ XI
Bài
Câu
Nội dung
Điểm
1
1a
 gấp khúc thẳng gấp khúc
Góc liên kết giảm theo thứ tự: 
+ Do không còn e hoá trị tự do => Chỉ còn 2 khu vực mây e đẩy nhau tạo góc 1800.
+ Với NO2 và NO2-: Xung quanh N đều có 3 khu vực mây e đẩy nhau nên tạo góc liên kết gần 1200; NO2- có đôi e tự do chiếm khoảng không gian lớn hơn do đó góc liên kết nhỏ hơn so với NO2 chỉ có 1e hoá trị tự do.
1
1b
Xét phân tử H2O:
Vì (thực nghiệm), 
Mà theo lý thuyết giả thiết độ ion của lk O – H là 100%
Ta có 
Vậy độ ion của lk O – H 
1
2
2a
Cấu trúc tinh thể 1 ô mạng cơ sở của Au:
a) Tính khoảng cách ngắn nhất giữa 2 hạt nhân Au:
Mặt ô mạng: AO = 2R = d
 (pm) = 2,8779.10-8 (cm)
1
2b
Số phối thể của nguyên tử Au là 12
0.25
2c
Trong 1 ô mạng cơ sở có số nguyên tử Au:
 nguyên tử
 (g/cm3)
0.25
2d
 (cm) 
 (cm)
 Độ đặc khít của tinh thể
Þ Au = 74%
0.5
3
 có số khối nhỏ hơn một số nguyên lần 4u so với 
 là chất phóng xạ hình thành trong chuỗi phóng xạ khởi đầu từ ; có rất lớn so với nên trong hệ có cân bằng phóng xạ thế kỷ: ; trong đó là hằng số tốc độ phản xạ của mẹ () và cháu đời thứ n (). N1, Nn lần lượt là số hạt nhân mẹ () và cháu thứ n ().
Mà khối lượng trong mẫu quặng ở cách đây 4,55.109 năm được tính như sau:
2
4
a
 mol. Ta có CV = CP – R = R
a) Áp dụng CT:
1
b
 Áp dụng CT:
(Ở điều kiện đẳng tính WV = 0) WV = 0
0.5
c
Vì 
0.5
5
1
a) Theo biểu thức 
Vì 
Mà T2 > T1 => DH0 < 0
Þ Vậy phản ứng toả nhiệt
0.5
b) Theo PT: 
Hay phản ứng có thì KP có đơn vị (atm)-2
(Khi P tính theo atm)
0.5
2
 KC = 3,1.10-3
C0 0,01 0,02 2x
[] 0,01 – x 0,02 – 3x 
[NH3] = 2x = 1,575.10-5 (M)
1
6
1
 Kw
Vì nên tính OH- theo (1)
C0 0,1
[] 0,1(1 - a) 0,1a 0,1a
[OH-] = 0,00149 (M) Þ pH = 11,175
1
2
a) Ta có CB:
 Ka = 10-2
 = 109,35
 K = 107,35
K rất lớn coi phản ứng hoàn toàn ta có:
TPGH: CN- (0,09M), HCN (0,01M), SO42- (0,01)
 (2) K2 = 10-4,65 >> K1
C0 0,09 0,01 Tính theo CB sau (2)
[] 0,09 – x 0,01 + x x
0.5
b. 
 K3 = 10-9,24
 K4 = 10-4,65
 K5 = 100,11
C0 0,1 0,1
Csau 0,1-x 0,1 – x x x
 Þ 
Vậy TDGH: [HCN]’ = [NH3]’ = 0,053M
 [NH4+]’ = [CN-] = 0,047M
Xét CB: K = 10-4,65
C0 0,047 0,053
[] 0,047 – x 0,053 + x x
Vì x << [HCN] = 0,053M mà có thêm NH3
Nên CN- phân li càng ít do đó:
[HCN] = 0,053M
0.5
7
1.
Tính lại nồng độ 
 rất lớn
C0 0,05 0,05
[] 0,05 – x 0,05 – 2x x 2x
Vì K rất lớn phản ứng coi như hoàn toàn 2x » 0,05
 ; [Fe2+] = 0,05M
=> y = 1,58 . 10-12M = [Fe3+]
1
2.
 K1 = = 0,31
C0 0,05
[] 0,05 – x x x
1
8
1
Viết PTPƯ
 a.	2KI + 2FeCl3 	2FeCl2 + 2KCl + I2
	2KI + O3 + H2O 	 2KOH + O2 + I2
	I2 + 2Na2S2O3 	2NaI + Na2S4O6
 b. 2Br- + 4H+ + SO42-(đặc) 	 Br2 + SO2 + 2H2O
 5Br- + BrO3- + 6H+	 3Br2 + 3H2O
 5Br2 + 2P + 8H2O	 10HBr + 2H3PO4
0.5
2
Tính nồng độ dung dịch Br2:
 Các PTPƯ xảy ra:
	HSO3- + H+ ® H2O + SO2	(1)
	x mol	x mol
SO32- + 2H+ ® H2O + SO2	(2)
y mol	y mol	
Br2	+ 2H2O + SO2 ® SO42- + 2Br- + 4H+ (3)
3I- + Br2 	® I3- + 2Br-	(4)
I3- + S2O32- ® S4O62- + 3I-	(5)
H+ + OH- ® H2O	(6)
Từ (3) ® số mol H+ trong 25 ml dung dịch A = số mol OH- trong 15 ml dung dịch NaOH = 0,015. 0,1 = 0,0015 mol
Số mol H+ trong 500 ml dung dịch A = 0,0015.500/25 = 0,03 mol
Từ (3) ® số mol Br2 = 1/4 số mol H+ = 0,0075 mol
Từ (5) ® số mol I3- trong 50 ml dung dịch A = 1/2 số mol S2O32- 
 = 0,0125.0,01.1/2 = 6,25.10-5 mol
Số mol I3- trong 500 ml dung dịch A = 6,25.10-5.500/50 = 6,25.10-4 mol
Vậy số mol Br2 trong dung dịch ban đầu = 0,0075 + 6,25.10-4 = 8,125.10-3 mol	CM(Br2) = 8,125.10-4/0,5 = 0,01625 M	
b.
 Tính % khối lượng các muối trong hỗn hợp X:
Gọi x và y lần lượt là số mol của NaHSO3 và Na2SO3 trong 0,835 gam hỗn hợp X, ta có số mol của các ion HSO3- và SO32- lần lượt là x và y:
Khối lượng hỗn hợp = 104x + 126y = 0,835	(I)
Từ (1), (2), (3) ta có số mol SO2 = 1/4 số mol H+ trong 500 ml dung dịch A
	x + y	= 0,03.1/4 = 0,0075	(II)
Từ (I) và (II) : x = 0,005 ; y = 0,0025
	%NaHSO3 = 62,27% ; %Na2SO3 = 37,73%. 	
1.5
9
Đặt CT: MxSy số mol : a
(M.x + 32.y)a = 24 (I)
Phản ứng:
X + H2SO4 (đặc nóng) => E là SO2 
2MxSy + (2nx + 4y)H2SO4 ® xM2(SO4)n + (nx + 6y)SO2 + (2nx + 4y)H2O
a mol 
M2(SO4)n + 2nNaOH ® 2M(OH)n ¯ + n Na2SO4
 mol ax mol
Ta có: (II)
 (III)
Giải hệ (I) ; (II) ; (III): 	ya = 0,4
	nxa = 0,6
	Mxa = 11,2
n
1
2
3
M
/
/
56
Vậy M là sắt Fe ; n = 3
Mà 
Vậy CT của X: FeS2
2
10
a) Tính 
[H+] = 1M => Không xảy ra thuỷ phân
Vì do đó ta có:
Cực dương: 
Cực âm: 	
=> Phương trình phản ứng xảy ra:
1
b) Khi thêm NaOH vào cực Fe3+/Fe2+ đến chỉ có [OH-] = 0,02M ta có:
 (V)
Khi đó 
Vậy lúc đó:
* Cực dương là cực calomen
* Cực âm là cực Fe3+/ Fe2+
 (V)
1