Đề thi học sinh giỏi vòng 1 năm học 2013 - 2014 môn: Hoá học 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI PHÒNG
TRƯỜNG THPT HỒNG BÀNG
----------------------------
Đề thi học sinh giỏi vòng 1 năm học 2013 -2014
Môn: HOÁ HỌC 10
Thời gian làm bài: 120 phút
Họ và tên: ................................................
 SBD:...................
Câu 1. 
a/ Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có lớp electron ngoài cùng là 4s1. Từ đó cho biết số hiệu nguyên tử của chúng.
b/ Cho cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d64s2 (*).
Cấu hình (*) là cấu hình electron của nguyên tử hay ion? Tại sao?
Câu 2. 
Hợp chất A tạo bởi hai nguyên tố X, Y. Biết:
- A có tổng số proton trong phân tử là 58. 
- Mức năng lượng cao nhất của electron trong nguyên tử X là 3dx, trong nguyên tử Y là 3py và x+y =10.
- Hạt nhân nguyên tử Y có số notron bằng đúng số proton.
Tìm A.
Câu 3.
Một nguyên tố X gồm hai đồng vị X1 và X2. Đồng vị X1 có tổng số hạt là 18. Đồng vị X2 có tổng số hạt là 20. Biết rằng % các đồng vị trong X bằng nhau và các loại hạt trong X1 cũng bằng nhau. Tìm khối lượng nguyên tử trung bình của X.
Câu 4.
Cho nguyên tố X là một phi kim. Hợp chất khí với hiđro của X là A và oxit bậc cao nhất của X là B. Biết tỉ khối hơi của A so với B là 0,425. 
Xác định nguyên tố X.
Viết công thức electron và công thức cấu tạo của A và B.
Cho biết liên kết giữa A và B thuộc loại nào?
Câu 5.
Cho ba nguyên tố X, Y, Z ở trong cùng một chu kỳ có tổng số điện tích hạt nhân là 39. Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng của X và Z. Nguyên tử của ba nguyên tố trên hầu như không phản ứng với nước ở điều kiện thường.
a) Xác định vị trí các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử của các nguyên tố trên.
c) So sánh tính bazơ của các hiđroxit của các nguyên tố đó.
Câu 6.
Cho 11,7 g một kim loại (hóa trị II không đổi) tác dụng với 350 ml dung dịch HCl 1M. Sau khi phản ứng xong thấy kim loại vẫn còn dư. Cũng lượng kim loại này cho tác dụng với 200 ml dung dịch HCl 2M. Sau khi phản ứng xong thấy axit vẫn còn dư. Xác định kim loại nói trên.
Câu 7. 
Đốt cháy hoàn toàn 12 gam một muối sunfua của kim loại M (hóa trị II không đổi), thu được chất rắn A và khí B. Hòa tan hết A bằng một lượng vừa đủ H2SO4 24,5% thu được dung dịch muối có nồng độ 33,33%. Làm lạnh dung dịch muối này thấy tách ra 15,625g tinh thể muối ngậm nước X, phần dung dịch bão hòa lúc này có nồng độ 22,54%. Xác định M và công thức hóa học của tinh thể muối ngậm nước X.
Cho biết nguyên tử khối của các nguyên tố H = 1, O = 16, Si = 28, P = 31, S = 32, Cu = 64, Zn = 65.
Chú ý: Thí sinh không được sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn.
Đáp án Đề thi học sinh giỏi vòng 1 năm học 2013 -2014
Môn: HOÁ HỌC 10
Câu 1. (1,5 điểm)
a/ Viết cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố có lớp electron ngoài cùng là 4s1. Từ đó cho biết số hiệu nguyên tử của chúng.
b/ Cho cấu hình electron 1s22s22p63s23p63d64s2 (*).
Cấu hình (*) là cấu hình electron của nguyên tử hay ion? Tại sao?
Giải:
a/ - Không có e thuộc 3d: : 1s22s22p63s23p64s1→Z=19.
- Có e thuộc 3d: vì 4s1 chưa bão hòa nên cấu hình electron 3d chỉ có hai trường hợp:
* Bán bão hòa: 1s22s22p63s23p63d54s1→Z=24.
* Bão hòa: 1s22s22p63s23p63d104s1→Z=29.
b/ (*) là cấu hình electron của nguyên tử.
Vì phân lớp d chưa bão hòa nên (*) là cấu hình electron của kim loại chuyển tiếp. Thuộc kim loại chuyển tiếp thì ion không thể là anion. Nếu là cation thì không có cation nào của kim loại chuyển tiếp có phân lớp 4s bão hòa số electron.
Câu 2. (2 điểm)
Hợp chất A tạo bởi hai nguyên tố X, Y. Biết:
- A có tổng số proton trong phân tử là 58. 
- Mức năng lượng cao nhất của electron trong nguyên tử X, Y lần lượt là 3dx và 3py và x+y =10.
- Hạt nhân nguyên tử Y có số notron bằng đúng số proton.
Tìm A.
Giải:
Theo đề ra, mức năng lượng cao nhất của electron trong 2 nguyên tử X và Y là 3d và 3p, nên X là nguyên tố nhóm B, Y là nguyên tố nhóm A. Y thuộc chu kì 3, X thuộc chu kì 4.
Cấu hình electron của Y là 1s22s22p63s23py (1≤y≤6). PY=12+y.
Trong hạt nhân nguyên tử Y: PY= NY= 12+y.
y
1
2
3
4
5
6
PY
13
14
15
16
17
18
AY
26
28
30
32
34
36
Kết luận
loại
nhận
loại
nhận
loại
loại
TH1: y =4, PY = 16, Y là S (Z=16) 1s22s22p63s23p4
Do x+y=10 nên x=10-4=6
Thứ tự phân mức năng lượng của X là 1s22s22p63s23p64s23d6
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2, X là Fe.
Đặt CTTQ của A là FenSm
Theo đề ra ta có phương trình 26n+16m=58
n
1
2
3
m
2
3/8
-1,25
KL
tm
Loại
Loại
Vậy n=1 và m=2, A là FeS2
TH2: y =2, PY = 14, Y là Si (Z=14) 1s22s22p63s23p2
Do x+y=10 nên x=10-2=8
Thứ tự phân mức năng lượng của X là 1s22s22p63s23p64s23d8
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d84s2, X là Ni.
Đặt CTTQ của A là NinSim
Theo đề ra ta có phương trình 28n+14m=58
n
1
2
m
1,25
0,14
KL
Loại
Loại
Vậy trường hợp này loại.
Câu 3. (1 điểm)
Một nguyên tố X gồm hai đồng vị X1 và X2. Đồng vị X1 có tổng số hạt là 18. Đồng vị X2 có tổng số hạt là 20. Biết rằng % các đồng vị trong X bằng nhau và số lượng các loại hạt trong X1 cũng bằng nhau. Tìm khối lượng nguyên tử trung bình của X.
Giải:
Tổng các hạt trong đồng vị X1: p + n+ e = 18. Các loại hạt bằng nhau. Vậy số hạt mỗi loại: 18/3 = 6.
Số khối của X1 = 12.
Số khối của X2 = 20 – 6 = 14. (Vì X1, X2 có số hạt electron bằng nhau).
Câu 4. (1,5 điểm)
Cho nguyên tố X là một phi kim. Hợp chất khí với hiđro của X là A và oxit bậc cao nhất của X là B. Biết tỉ khối hơi của A so với B là 0,425. 
Xác định nguyên tố X.
Viết công thức electron và công thức cấu tạo của A và B.
Cho biết liên kết giữa A và B thuộc loại nào?
Giải
a. Gọi a là hóa trị của X trong hợp chất đối với oxi.Vì X là phi kim nên hợp chất với hiđro có công thức H8-aX. Công thức oxit cao nhất là X2Oa hoặc XOa/2.
- Nếu công thức oxit cao nhất là X2Oa, theo đề ra ta có
Suy ra 0,15MX +8=7,8a (không có giá trị nào phù hợp phương trình trên)
 - Nếu công thức oxit cao nhất là XOa/2, theo đề ra ta có
Suy ra 0,575MX +8=4,4a với 4≤a≤7
Chọn giá trị a=6, MX = 32 là phù hợp.
b. Công thức cấu tạo H-S-H
Công thức electron H:S:H
Công thức cấu tạo	Công thức electron
c) Liên kết trong hợp chất giữa A và B là liên kết cộng hóa trị.
Câu 5. (1,5 điểm)
Cho ba nguyên tố X, Y, Z ở trong cùng một chu kỳ có tổng số điện tích hạt nhân là 39. Số hiệu nguyên tử của Y bằng trung bình cộng của X và Z. Nguyên tử của ba nguyên tố trên hầu như không phản ứng với nước ở điều kiện thường.
a) Xác định vị trí các nguyên tố trên trong bảng tuần hoàn.
b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử của các nguyên tố trên.
c) So sánh tính bazơ của các hiđroxit của các nguyên tố đó.
Giải
a) Theo đề bài ta có ZX + ZY + ZZ =39 (1) nên =13 và vì 3 nguyên tố trên đều nằm trong cùng một chu kì nên 3 nguyên tố này đều thuộc chu kì 3.
Mà (2)
Từ (1) và (2) suy ra ZX +ZZ =26. Giả sử ZX<ZZ
Mặt khác, do =13 nên ZX <13. Vậy nguyên tố đó chỉ có thể là Na hoặc Mg. Theo bài ra ba nguyên tố trên không tác dụng với nước nên đó phải là Mg.
Suy ra ZZ=14 (Si) và ZY=13 (Al)
ZX=12: Mg: Cấu hình electron 1s22s22p63s2: chu kì 3, ô 12, nhóm IIA.
ZY=13: Al: Cấu hình electron 1s22s22p63s23p1 : chu kì 3, ô 13, nhóm IIIA.
ZZ=14: Si: Cấu hình electron 1s22s22p63s23p2: chu kì 3, ô 14, nhóm IVA.
b) So sánh độ âm điện, bán kính nguyên tử
Mg;Al;Si
Đi từ trái qua phải độ âm điện tăng, bán kính giảm
c) So sánh tính bazơ của các hiđroxit của các nguyên tố
	Mg(OH)2; Al(OH)3; Si(OH)4 = H2SiO3.H2O
Đi từ trái qua phải tính bazo giảm 
Câu 6. (1 điểm)
Cho 11,7 g một kim loại (hóa trị II không đổi) tác dụng với 350 ml dung dịch HCl 1M. Sau khi phản ứng xong thấy kim loại vẫn còn dư. Cũng lượng kim loại này cho tác dụng với 200 ml dung dịch HCl 2M. Sau khi phản ứng xong thấy axit vẫn còn dư. Xác định kim loại nói trên.
Giải
Gọi M là kim loại đã cho và a là số mol M đã dùng.
Số mol HCl ở TN1 = 0,35.
Số mol HCl ở TN2 = 0,4.
Ở thí nghiệm 1, axit đã phản ứng hết theo phương trình
 M + 2 HCl = MCl2 + H2
0,175 mol 0,35 mol
Ở thí nghiệm 2, kim loại M đã phản ứng hết theo phương trình
 M + 2 HCl = MCl2 + H2
 a mol 2a mol
Suy ra ta có: 
(2) và (3) suy ra 0,175<a<0,2
 → 58,5<M<66,8
Kim loại hóa trị II có nguyên tử lượng thỏa mãn điều kiện trên chỉ có Cu và Zn. Nhưng Cu không phản ứng với HCl nên M là Zn.
Câu 7. (1,5 điểm)
Đốt cháy hoàn toàn 12 gam một muối sunfua của kim loại M (hóa trị II không đổi), thu được chất rắn A và khí B. Hòa tan hết A bằng một lượng vừa đủ H2SO4 24,5% thu được dung dịch muối có nồng độ 33,33%. Làm lạnh dung dịch muối này thấy tách ra 15,625g tinh thể muối ngậm nước X, phần dung dịch bão hòa lúc này có nồng độ 22,54%. Xác định M và công thức hóa học của tinh thể muối ngậm nước X.
Giải 
2MS + 3O2 → 2MO +2SO2
MO + H2SO4→ MSO4 + H2O
Cứ 1mol H2SO4 hay (98/24,5).100= 400g dung dịch H2SO4 hòa tan được (M+96)gam muối MSO4. 
Ta có:
Khối lượng dung dịch thu được = (M+16)+400 gam
Khối lượng chất tan = (M+96) gam
Theo bài cho ứng với 100 gam dung dịch có 33,33 gam chất tan.
Tính được M=64. M là Cu
Ta có m dung dịch bão hòa = m CuO + m dung dịch H2SO4 – m muối tách ra
	 = 0,125.80 +0,125.400 – 15,625 = 44,375 g
Khối lượng CuSO4 còn lại trong dung dịch bão hòa = 44,375.22,54/100=10g
Số mol CuSO4 còn lại trong dung dịch = 10/160 = 0,0625 mol
Số mol CuSO4 ban đầu = số mol CuO = số mol CuS = 12/96 = 0,125 mol
Số mol CuSO4 đã tách ra = 0,125 – 0,0625=0,0625 mol
Giả sử công thức tinh thể ngậm nước là CuSO4.nH2O thì 
(160+18n).0,0625 = 15,625 → n=5.