Đề thi olympic Hùng vương lớp 10 THPT năm học: 2012 - 2013 môn thi: Hoá Học

ĐỀ ĐỀ XUẤT
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TUYÊN QUANG
ĐỀ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG LỚP 10 THPT
 NĂM HỌC: 2012-2013
MÔN THI : HOÁ HỌC
Thời gian : 150 phút. (Không kể thời gian giao đề)
( Đề thi có 03 trang)
	Câu 1: Cấu tạo nguyên tử (2,5 điểm)
1) Hợp chất ion A được cấu tạo từ kim loại M hoá trị II và phi kim X hoá trị I. Trong A có:
	- Tổng số hạt proton, electron, notron là 290.
- Tổng số hạt không mang điện là 110 hạt.
- Số hạt không mang điện trong phi kim nhiều hơn trong kim loại là 70. 
- Tỉ số giữa số hạt mang điện của kim loại so với của phi kim tương ứng là . Tìm công thức của hợp chất A.
2): Giả sử đồng vị phóng xạ U phóng ra các hạt α, β với chu kì bán hủy là 5.109 năm tạo thành Pb
a. Có bao nhiêu hạt α, β tạo thành từ 1 hạt U?
b. Một mẫu đá chứa 47,6 mg U và 30,9 mg Pb. Tính tuổi của mẫu đá đó. 
	Câu 2: Hình học phân tử (1 điểm)
1) Cho các phân tử BF3, NF3 và IF3.
Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử. Xác định xem phân tử nào là phân cực và không phân cực. Giải thích kết quả đã chọn
2) Giả thiết ở một vũ trụ khác, bảng tuần hoàn được sắp xếp theo một trật tự khác. Cụ thể như sau:
- n = 1, 2, 3, 4, .
- l = 0, 1, 2,.. (n-1)
- ml - -2l, -2l + 1, ., -1, 0, +1, .., +2l
- ms có thể nhận hai giá trị ±1/2
a) Xây dựng 2 chu kì đầu của bảng tuần hoàn ở vũ trụ đó. Để đơn giản hóa, dùng kí hiệu nguyên tử các nguyên tố trùng với kí hiệu nguyên tử các nguyên tố có số hiệu nguyên tử tương ứng trong bảng tuần hoàn của chúng ta. Viết cấu hình e của những nguyên tố đó.
b) Giả định rằng trên thế giới đó quy tắc khí hiếm tương tự như quy tắc “bát tử” trên trái đất và quy tắc Hund vẫn đúng. Xác định công thức phân tử giữa H và Ne, giữa H và Mg?
	Câu 4: Nhiệt hóa học – cân bằng hóa học (2,5 điểm)
Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:
1) Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol
Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol
Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol
Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol
Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol
ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol
2) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào ¥ mol H2O là: -10,16kJ/mol.
Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol
Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol
Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn.
	Câu 5: Động hóa học (2,5 điểm)
 1) Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1:
(CH3)2O à CH4 + CO + H2
Ở một nhiệt độ đã cho, với một lượng ete thì áp suất ban đầu là p0 = 300 mmHg.
Sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 308,1 mmHg. Hỏi sau bao nhiêu lâu thì áp suất của hỗn hợp là 608,1mmHg ?
2) Cho cân bằng trong pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k) D 2 SO3 (k) 
a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2. Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,26 atm. Hãy tính % thể tích của oxi trong hỗn hợp cân bằng.
 	b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên y mol khí SO3. Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2. Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ.
	Câu 6: Dung dịch (2,5 điểm)
 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M)
Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A không đổi) 	
Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch. Cho biết, một ion được coi là kết tủa hoàn toàn nếu nồng độ cân bằng của ion đó < 10-6M.
 	Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39
	Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)
Cho sơ đồ pin điện hóa tại 25oC
 Ag | dd bão hòa Ag2SO4 || dd AgNO3 2M | Ag
Tính tích số tan của Ag2SO4 ở 25oC biết sức điện động của pin ở 25oC bằng 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M bằng dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M thì sức điện động của pin là bao nhiêu? 
Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31. 10-8; 
	Câu 8: Halogen (2,5 điểm)
Cho hỗn hợp A gồm 3 muối MgCl2, NaBr và KI. Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dd D và kết tủa B. Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D. Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn F và dd E. Cho F vào dd HCl dư tạo được 4,48 lít H2 (đktc). Cho dd NaOH dư vào dd E thu được kết tủa, nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn.
Hòa tan hỗn hợp A trên vào nước tạo dd X. Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu được 66,2 gam chất rắn. Tính khối lượng kết tủa B. Tính V (đktc)
Së gi¸o dôc VÀ ®µo t¹o
Tuyªn Quang
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2012 - 2013
M«n THI : Ho¸ häc.
Câu 1: Cấu tạo nguyên tử (1,25 điểm)
1) Hợp chất ion A được cấu tạo từ kim loại M hoá trị II và phi kim X hoá trị I. Trong A có:
	- Tổng số hạt proton, electron, notron là 290.
- Tổng số hạt không mang điện là 110 hạt.
- Số hạt không mang điện trong phi kim nhiều hơn trong kim loại là 70. 
- Tỉ số giữa số hạt mang điện của kim loại so với của phi kim tương ứng là .
 Tìm công thức của hợp chất A.
Hướng dẫn giải:
Gọi công thức của chất A là MX2 (M là kim loại, X là phi kim).
Gọi số hạt proton, electron, notron của M là ZM, ZM, NM.
Gọi số hạt proton, electron, notron của X là ZX, ZX, NX.
Với số hạt proton bằng số hạt electron.
Theo giả thiết ta có hệ phương trình
 2ZM + NM + 2(2ZX +NX) = 290 (1)
 NM + 2NX = 110 (2)
 2NX - NM = 70 (3)
 = (4)
Giải (1), (2), (3), (4) ta được: NM = 20, NX = 45.
 ZM = 20, ZX = 35
Số khối của M là: AM = ZM + NM = 40.
Số khối của X là: AX = ZX + NX = 80 
Công thức của hợp chất A là: CaBr2.
2): Hóa học hạt nhân (1,25 điểm)
Giả sử đồng vị phóng xạ U phóng ra các hạt α, β với chu kì bán hủy là 5.109 năm tạo thành Pb
a. Có bao nhiêu hạt α, tạo thành từ 1 hạt U?
b. Một mẫu đá chứa 47,6 mg U và 30,9 mg Pb. Tính tuổi của mẫu đá đó. 
a. Tính số hạt
Gọi x, y lần lượt là số hạt α (He) và β (e) 
Ta có: U → Pb + xHe + y e (1)
b. Tính tuổi mẫu đá
Số mol Pb tạo thành là
nPb = = 0,15.10-3 mol
Ta có số mol U bị phân hủy = số mol Pb tạo thành = 0,15.10-3 mol
Khối lượng U bị phân hủy = 0,15.10-3.238 
 = 35,7.10-3 (g) = 35,7 (mg)
Khối lượng U ban đầu là : 35,7 + 47,6 = 83,3 (mg)
Sự phân rã tương đương với phản ứng bậc 1, ta có
k = và k = 
Hằng số phóng xạ: k = = 
 k = t = = 
 t = 4036774610 năm
Câu 2: Hình học phân tử (2,5 điểm)
1) Cho các phân tử BF3, NF3 và IF3.
Dựa vào thuyết lai hóa obitan nguyên tử hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của mỗi phân tử. Xác định xem phân tử nào là phân cực và không phân cực. Giải thích kết quả đã chọn
Hướng dẫn giải:
Lai hóa sp2
Lai hóa sp3
Lai hóa sp3d
Tam giác phẳng 
Tháp đáy tam giác 
Hình chữ T
Không cực vì momen lưỡng cực liên kết bị triệt tiêu 
Có cực vì lưỡng cực liên kết không triệt tiêu 
Có cực vì lưỡng cực liên kết không triệt tiêu
2) 
a) 2 chu kì đầu
n = 1
l = 0 → ml = 0 → ms = ±1/2 obitan s → 1s1 → 1s2 => có 2 nguyên tố
H: 1s1 và He 1s2
n = 2
l = 0, 1
Obitan s (l = 0 → ml = 0 → có 1 obitan s → 2s
ms = ±1/2: 2s1 – 2s2 => 2 nguyên tố
Obitan p (l = 1 → ml = -2, -1, 0, 1, 2. Vậy phân lớp p có 5 obitan. 
ms = ±1/2: 2s22p1 – 2s22p10 => 10 nguyên tố 
H
He
1s1
1s2
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
1s22s1
1s22s2
1s22s22p1
1s22s22p2
1s22s22p3
1s22s22p4
1s22s22p5
1s22s22p6
1s22s22p7
1s22s22p8
1s22s22p9
1s22s22p10
b) Công thức giữa H với Ne: H4Ne 
 Công thức giữa H với Me: H2Mg
Câu 3: Nhiệt hóa học – cân bằng hóa học (2,5 điểm)
Tính năng lượng mạng lưới tinh thể BaCl2 từ 2 tổ hợp dữ kiện sau:
1) Entanpi sinh của BaCl2 tinh thể: - 859,41 kJ/mol
Entanpi phân li của Cl2: 238,26 kJ/mol
Entanpi thăng hoa của Ba: 192,28 kJ/mol
Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ba: 500,76 kJ/mol
Năng lượng ion hoá thứ hai của Ba: 961,40 kJ/mol
ái lực electron của Cl : - 363,66 kJ/mol
2) Hiệu ứng nhiệt của quá trình hoà tan 1 mol BaCl2 vào ¥ mol H2O là: -10,16kJ/mol.
Nhiệt hiđrat hoá ion Ba2+ : - 1344 kJ/mol
Nhiệt hiđrat hoá ion Cl- : - 363 kJ/mol
Trong các kết quả thu được, kết quả nào đáng tin cậy hơn.
Hướng dẫn giải:
Kết quả 1) đáng tin cậy hơn, kết quả tính theo mô hình 2) chỉ là gần đúng do mô hình này không mô tả hết các quá trình diễn ra trong dung dịch, các ion nhất là cation ít nhiều còn có tương tác lẫn nhau hoặc tương tác với H2O.
Câu 4: Động hóa học (2,5 điểm)
Đimetylete phân hủy theo phản ứng bậc 1:
(CH3)2O à CH4 + CO + H2
Ở một nhiệt độ đã cho, với một lượng ete thì áp suất ban đầu là p0 = 300 mmHg.
Sau 10 giây áp suất của hỗn hợp là 308,1 mmHg. Hỏi sau bao nhiêu lâu thì áp suất của hỗn hợp là 608,1mmHg ?
Hướng dẫn giải:
Ta có phương trình động học của phản ứng bậc 1 là 
k t = ln (p0/p)
	 (CH3)2O à CH4 + CO + H2
Bân đầu p0
Phản ứng x x x x
Sau phản ứng p0-x x x x
Ta có p0-x +3x = 308,1
Từ đó x = 4,05 và p0- x = 295,95
Thay vào biểu thức của k ta có
	k = (ln(300/295,95))/10 = 1,359. 10-3
Khi áp suất cuả hỗn hợp bằng 608,1mmHg ta có 
	p0 - x’ + 3x’ = 608,1 => x’ = 154,05
p0- x’ = 145,95
từ đó t = (ln(300/145,95))/ 1,359. 10-3 = 530 s
2) Cho cân bằng trong pha khí: 2SO2 (k) + O2 (k) D 2 SO3 (k) 
a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2. Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,26 atm. Hãy tính % thể tích của oxi trong hỗn hợp cân bằng.
 	b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên y mol khí SO3. Ở trạng thái cân bằng hóa học thấy có 0,105 mol O2. Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ.
Hướng dẫn giải
Xét cân bằng: 	
2SO3 (k) D 2SO2 (k) + O2 (k) 	
no 0,2	 0,15 	
 Dn 	 -2x 2x 	 x
n	0,2 - 2x 0,15+2x	 x 
Khi cbhh thiết thập tổng số mol khí
= 0,2 – 2x +0,15+2x+x = 0,35+x = 
 = 0,4(mol) → x= 0,05 (mol)
%= %= =12,5%
	 2SO3 (k) D 2SO2 (k) + O2 (k) 	
no y	 	
 Dn 	 -2a 2a 	 a
n	y – 2a 2a	 a 
Ta có: = =const
Mặt khác: Kc=
	Vì = 0,105 mol = a → y = 	0,332 mol
Tổng số mol khí tại cân bằng: 
n=y + a = 0,437(mol) → áp suất hệ: =3,56 atm
 % SO3 bị phân hủy = 2a/y.100% = 2x0,105/0,332.100%= 63,3%	
Thành phần hỗn hợp: SO3: 0,122 mol
	 SO2: 0,21 mol
	 O2: 0,105 mol
Câu 5: Dung dịch (2,5 điểm)
 Có dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2 (10-3M) và FeCl3 (10-3M)
Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch A (Giả sử thể tích dung dịch A không đổi) 	
Kết tủa nào tạo ra trước, vì sao? Tìm pH thích hợp để tách một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch. Cho biết, một ion được coi là kết tủa hoàn toàn nếu nồng độ cân bằng của ion đó < 10-6M.
 	Cho T Mg(OH)2 = 10–11; T Fe(OH)3 = 10–39
Hướng dẫn giải:
MgCl2 ® Mg2+ + 2Cl – và Mg2+ + 2OH – ® Mg(OH)2 (1)
 FeCl3 ® Fe3+ + 3Cl –	 và Fe3+ + 3OH – ® Fe(OH)3 (2)
Để tạo ¯ Fe(OH)3 thì [OH –] ³ = 10-12 M (I)
 Để tạo ¯ Mg(OH)2 ® [OH –] ³ = 10-4 M (II)
So sánh (I) < (II) thấy ® ¯ Fe(OH)3 tạo ra trước.
Để tạo ¯ Mg(OH)2: [OH –] = 10-4 ® [H+] = 10-10 ® pH = 10 (nếu pH < 10 thì không ¯)
 Để tạo ¯ Fe(OH)3 hoàn toàn: 
 [Fe3+] > 10-6 ® [OH –]3 10-3 ® pH > 3
Vậy để tách Fe3+ ra khỏi dd: 3 < pH < 10.
Câu 7: Phản ứng oxi hóa – khử, pin điện, điện phân (2,5 điểm)
Cho sơ đồ pin điện hóa tại 25oC
 Ag | dd bão hòa Ag2SO4 || dd AgNO3 2M | Ag
Tính tích số tan của Ag2SO4 ở 25oC biết sức điện động của pin ở 25oC bằng 0,11 V? Nếu thay dung dịch AgNO3 2M bằng dung dịch [Ag(NH3)2]+ 0,01M thì sức điện động của pin là bao nhiêu? 
Cho Kkb [Ag(NH3)2]+ = 9,31. 10-8; 
Hướng dẫn giải:
AgNO3 + 1e ó Ag (r) + NO3- rG01= -F E01
Ag2SO4 (r) ó 2Ag+ + SO42- rG02 = -RT ln TAg2SO4
SO42- + 2Ag ó Ag2SO4 (r) + 2e rG03 
ó 2AgNO3 + SO42- ó Ag2SO4 (r) + 2 NO3- 
Suất điện động của pin rE = 0,0592lg (2/[Ag+]) (*)
với [Ag+] là nồng độ của ion Ag+ trong dung dịch bão hòa Ag2SO4 
TAg2SO4 = [Ag+]2. [SO42-] = x2. x/2 = x3/2
Thay x = [Ag+] vào (*) có rE = 0,0592lg (2/x) 
ó 0,11 = 0,0592lg (2/x) ó x = 2,72 . 10-2
TAg2SO4 = 1,04.10-5
[Ag(NH3)2]+ ó Ag+ + 2NH3
Ban đầu 0,01 0 0
Cân bằng 0,01 – a a 2a (mol/l)
Kkb [Ag(NH3)2]+ = ([Ag+]. [NH3]2)/ [Ag(NH3)2]+ = 4a3/(0,01 –a) = 9,31. 10-8
Gỉa thiết a a = 6,15.10-4 < x 
Điện cực (+): Ag | dd bão hòa Ag2SO4
Điện cực (-): Ag | dd [Ag(NH3)2]+
rE = 0,0592lg (2,72.10-2 /6,15.10-4 ) = 0,097 V
Câu 8: Halogen (2,5 điểm)
Cho hỗn hợp A gồm 3 muối MgCl2, NaBr và KI. Cho 93,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 700 ml dd AgNO3 2M. Sau khi phản ứng kết thúc thu được dd D và kết tủa B. Lọc kết tủa B, cho 22,4 gam bột sắt vào dd D. Sau khi phản ứng xong thu được chất rắn F và dd E. Cho F vào dd HCl dư tạo được 4,48 lít H2 (đktc). Cho dd NaOH dư vào dd E thu được kết tủa, nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 24 gam chất rắn.
Hòa tan hỗn hợp A trên vào nước tạo dd X. Dẫn V lít clo sục vào dd X, cô cạn dd sau phản ứng thu được 66,2 gam chất rắn. Tính khối lượng kết tủa B. Tính V (đktc)
Hướng dẫn giải:
Gọi số mol của MgCl2, NaBr và KI lần lượt là x, y, z.
Số mol AgNO3 là 1,4 mol
MgCl2 + 2AgNO3 à 2AgCl ↓+ Mg(NO3)2
 x 2x 2x x
NaBr + AgNO3 à AgBr ↓+ NaNO3
 y y y y
KI + AgNO3 à AgI ↓ + KNO3
z z z z (mol)
Kết tủa B gồm AgCl, AgBr, AgI
Dung dịch D gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, AgNO3 dư
Cho bột Fe vào dd D thấy có phản ứng xảy ra chứng tỏ trong D có AgNO3 dư.
Fe + 2AgNO3 à Fe(NO3)2 + 2Ag.
 t/2 t t/2 t (mol)
Rắn F gồm Fe dư và Ag.
F tác dụng với HCl dư: Fe + 2HCl à FeCl2 + H2
 0,2 0,2
Dung dịch E gồm Mg(NO3)2, NaNO3, KNO3, Fe(NO3)2, 
Chất rắn thu được sau khi nung là MgO và Fe2O3
Theo bài ra có các phương trình:
95 x + 103y + 166z = 93,4
2x + y + z + t = 1,4
t/2 + 0,2 = 22,4/56 = 0,4
40x + 160t/4 = 24
Từ đó có: x = 0,2; y = 0,4; z = 0,2; t = 0,4
khối lượng kết tủa B là 143,5 . 2x + 188y + 235z = 179,6gam.
Cho khí clo sục vào dung dịch X có phản ứng:
Phương trình phản ứng: Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 (1)
 Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 (2)
Khi phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm:
0,2(127 – 35,5) = 18,3 gam
Khi cả hai phản ứng (1) và (2) xảy ra hoàn toàn khối lượng muối giảm:
0,2(127 – 35,5) + 0,4(80 – 35,5) = 36,1 gam
Theo đề bài ta có khối lượng muối giảm:
93,4 – 66,2 = 27,2 gam
Ta thấy: 18,3 < 27,2 < 36,1 chứng tỏ:(1) xảy ra hoàn toàn và (2) xảy ra 1 phần. 
Đặt số mol NaBr phản ứng là a thì khối lượng muối giảm:
18,3 + a (80 – 35,5) = 27,2 → a = 0,2 mol
Vậy ;