Đề thi olympic Hùng Vương năm 2013 môn thi: Hóa học - Lớp 10

THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN
KỲ THI OLYMPIC HÙNG VƯƠNG NĂM 2013
LAI CHÂU
MÔN THI: HÓA HỌC - LỚP 10
Thời gian: 150’ không kể thời gian giao đề
ĐỀ ĐỀ XUẤT
 ( Đề thi gồm 08 câu in trong 03 trang)
Câu 1 (3,0 điểm)
1. Hợp chất A được tạo từ cation X+ và anion Y-. Phân tử A chứa 9 nguyên tử, gồm 3 nguyên tố phi kim, tỉ lệ nguyên tử của mỗi nguyên tố là 2:3:4. Tổng số proton trong A là 42 và trong anion Y- chứa 2 nguyên tố cùng chu kì nhưng thuộc 2 phân nhóm chính liên tiếp. 
	* Viết CTPT, CTCT, gọi tên?
	* Nêu bản chất các dạng liên kết trong phân tử A?
2. Cho các ion: Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+. Ion nào có bán kính nhỏ nhất? Giải thích?
3. Cho các phân tử: xenon điflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon trioxit (3), xenon tetraoxit (4).
a. Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả các cặp electron tự do (nếu có) của nguyên tử trung tâm) của các chất từ (1) đến (4). 
b. Dự đoán góc liên kết ở mỗi phân tử nói trên.
Câu 2 (2,0 điểm) 
1. Urani có cấu hình electron [Rn] 5f36d17s2. Trong nguyên tử urani có bao nhiêu electron chưa ghép đôi? Số oxi hoá cực đại của urani có thể là bao nhiêu?
2. Một mẫu quặng urani tự nhiên có chứa 99,275 gam U; 0,720 gam U và 3,372.10-5 gam Ra. Cho các giá trị chu kì bán hủy: t1/2(U) = 7,04.108 năm, t1/2(U) = 4,47.109 năm, t1/2(Ra) = 1600 năm. Chấp nhận tuổi của Trái Đất là 4,55.109 năm. 
a. Tính tỉ lệ khối lượng của các đồng vị U /U khi Trái Đất mới hình thành. 	 
b. Nếu chưa biết chu kì bán huỷ của U thì giá trị này có thể tính như thế nào từ các dữ kiện đã cho?
(U có chu kì bán hủy rất lớn. Vì thế, chu kì bán hủy của nó không thể xác định bằng cách đo trực tiếp sự thay đổi hoạt độ phóng xạ mà dựa vào cân bằng phóng xạ, được thiết lập khi chu kì bán hủy của mẹ rất lớn so với chu kì bán hủy của các con cháu. Ở cân bằng phóng xạ thế kỉ, hoạt độ phóng xạ của mẹ và các con cháu trở thành bằng nhau. Hoạt độ phóng xạ là tích số của hằng số tốc độ phân rã với số hạt nhân phóng xạ). 
Câu 3 (3,0 điểm)
1. So sánh có giải thích?
	* Độ lớn của góc liên kết:
	+ CH4, NH3, H2O
	+ H2O, H2S
	* Nhiệt độ sôi của các chất: C2H5Cl, C2H5OH, CH3COOH
	* Ở điều kiện thường H2S là chất khí trong khi H2O là chất lỏng.
2. Cho 2 nguyên tố A, B đứng kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn có tổng (n+l) bằng nhau, trong đó số lượng tử chính của A lớn hơn của B. Tổng đại số của bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của nguyên tử B là 4,5. Hãy xác định bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng của A và B, biết các electron chiếm các AO từ ml có trị số lớn trước? Xác định A và B?
Câu 4 (2,0 điểm)
1. Dung dịch CH3COOH (dung dịch A ) có pH=2,57. Nếu trộn 100ml dung dịch A với dung dịch NaOH (dung dịch B ) có pH=13,3; được 200ml dung dịch C. Tính pH dung dịch C. Biết Ka(CH3COOH)=1,8.10-5
2. Dung dịch A gồm Fe(NO3)3 0,05 M; Pb(NO3)2 0,10 M; Zn(NO3)2 0,01 M. Sục khí H2S vào dung dịch A đến bão hoà ([H2S] = 0,10 M), thu được hỗn hợp B. Những kết tủa nào tách ra từ hỗn hợp B?
Cho: pKS(PbS) = 26,6; pKS(ZnS) = 21,6; pKS(FeS) = 17,2. (pKS = -lgKS, với KS là tích số tan).
	 pKa1 (H2S) = 7,02; pKa2 (H2S) = 12,90. ; ; 
Câu 5 (2,0 điểm)
Cho các phản ứng sau với các dữ kiện nhiệt động của các chất ở 250C:
CO2 + H2 CO + H2O
CO2
H2
CO
H2O
DH0298 (KJ/mol)
S0298 (J/mol)
-393,5
213,6
0
131,0
-110,5
197,9
-241,8
188,7
a. Hãy tính DH0298 , DS0298 và DG0298 của phản ứng và nhận xét phản ứng có tự xảy ra theo chiều thuận ở 250C hay không?
b. Giả sử DH0 của phản ứng không thay đổi theo nhiệt độ. Hãy tính DG1273 của phản ứng thuận ở 10000C và nhận xét.
c. Hãy xác định nhiệt độ (0C) để phản ứng thuận bắt đầu xảy ra ( giả sử bỏ qua sự biến đổi DH0, DS0 theo nhiệt độ).
Câu 6 (2,0 điểm)
a. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (3000k) của phản ứng: 
	A(k) + B(k) → C(k)
Dựa trên kết quả thực nghiệm sau đây:
Thí nghiệm
[A] mol/l
[B] mol/l
Tốc độ mol.l-1.s-1
1
0,010
0,010
1,2.10-4
2
0,010
0,020
2,4.10-4
3
0,020
0,020
9,6.10-4
b. Người ta trộn CO và hơi H2O tại nhiệt độ 1000k với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng:
	 có pkp,1 = 20,113
	 có pkp,2 = 20,400
Câu 7 (2,0 điểm)
Cho pin: Pt/Fe3+ (0,05M), Fe2+ (0,5M) // Mn2+ (0,02M), MnO4- (0,2M), H2SO4 (xM)/Pt, ở 250C. Bỏ qua sự tạo phức hidroxo, H2SO4 phân li hoàn toàn. 
	a) Khi x= 0,5M thì phản ứng xảy ra theo chiều nào? Viết phản ứng tổng quát khi pin hoạt động. Tính suất điện động của pin và hằng số cân bằng của phản ứng?
	b) Thêm một lượng KCN vào bên điện cực trái của pin sao cho các phản ứng tạo phức xảy ra hoàn toàn . Suất điện động của pin là bao nhiêu?
 Biết: ; ; .
Fe3+ + 6CN- Fe(CN)63- 	
Fe2+ + 6CN- Fe(CN)64- 	
Câu 8 (4,0 điểm)
1. Nung hỗn hợp X gồm 4 muối natri A,B, C và D (cùng có a mol mỗi chất) đến 2000C thoát ra khí E không duy trì sự cháy, khối lượng hỗn hợp giảm 12,5% và tạo thành hỗn hợp Y chứa 1,33a mol A; 1,67a mol C, a mol D. Nếu tăng nhiệt độ lên 4000C thu hỗn hợp Z chỉ chứa A và D, còn nếu tăng nhiệt độ lên đến 6000C thì chỉ còn duy nhất chất A. Biết rằng A chỉ gốm hai nguyên tố với phần trăm khối lượng của natri bé hơn phần trăm khối lượng của nguyên tố còn lại là 21,4%.
a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng và xác định A, B, C, D?
b) Xác định khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X ban đầu?
2. X ở dạng tinh thể màu trắng có tính chất sau:
	- Đốt X ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng
	- Hòa tan X vào nước được dung dịch A. Sục khí SO2 từ từ qua dung dịch A thấy xuất hiện màu nâu. Tiếp tục sục khí SO2 vào thì màu nâu biến mất, thu được dung dịch B. Thêm một ít HNO3 vào dung dịch B, sau đó thêm dung dịch AgNO3 dư tạo thành kết tủa màu vàng
	- Mặt khác, nếu hòa tan hoàn toàn 0,1g X vào nước, thêm dư KI và vài ml H2SO4 loãng, lúc đó dung dịch có màu nâu. Chuẩn độ dung dịch thu được bằng Na2S2O3 0,1M đến khi mất màu cần dùng 37,4ml dung dịch Na2S2O3 
a) Viết các ptpư xảy ra dưới dạng ion?
b)Tìm công thức của X
.........................................Hết..........................................
Thí sinh không được sử dụng tài liệu, cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
Họ và tên thí sinh:Số báo danh:.
TRẠI HÙNG VƯƠNG NĂM 2013
ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT MÔN : HÓA HỌC - LỚP 10
Câu
Giải
Điểm
Câu 1
( 3,0đ )
1. Số proton trung bình của 3 nguyên tố 
 ® Phải có một nguyên tố phi kim Z < 4,67 ® H (hidro)
® Hai phi kim còn lại có trong Y- ở một chu kì và hai phân nhóm chính liên tiếp nên số proton tương ứng Z và Z + 1
Xét 3 trường hợp:
- A có 2 nguyên tử H
	Hoặc 2 + 3Z + 4(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 2 + 4Z + 3(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
- A có 3 nguyên tử H
	Hoặc 3 + 2Z + 4(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 3 + 4Z + 2(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
- A có 4 nguyên tử H
	Hoặc 4 + 3Z + 2(Z + 1) = 42 ® Z= (loại)
	Hoặc 4 + 2Z + 3(Z + 1) = 42 ® Z= 7 (nhận) - nguyên tố nitơ
® Z + 1 = 8 (nguyên tố oxi) ® A: H4N2O3 hay NH4NO3 (Amoni nitrat)
Công thức cấu tạo A
* Liên kết ion, 2 liên kết cho nhận, còn lại là liên kết cộng hóa trị có cực
1,5
2. Trong cùng nhóm IA, theo chiều tăng Z+: Li < Na < K ® Li+ < Na+ < K+
Trong cùng nhóm IIA, theo chiều tăng Z+: Be < Mg ® Be2+ < Mg2+ 
Trong cùng chu kì 2, theo chiều tăng Z+: Li+ > Be2+
Vậy ion Be2+ có bán kính nhỏ nhất. 
0,5
3. 
XeF2:
Thẳng, 180o
XeF4:
Vuông, 90o
XeO3:
Chóp tam giác, < 109o28
XeO4:
Tứ diện, 109o28
1,0
Câu 2
( 2,0đ )
1. Urani có cấu hình electron [Rn] 5f36d17s2: Phân lớp f và phân lớp d của U còn các obitan trống nên sè oxi ho¸ cao nhÊt lµ + 6. 
[Rn] 
0,5
2. 
a. Khối lượng đồng vị U trong mẫu quặng ở cách đây 4,55.109 năm được tính như sau:
	 m0(U) = m(U) . (1) 
	Tương tự, đối với đồng vị U: m0(U) = m(U) . (2)
	Chia (2) cho (1): m0(U)/ m0(U) = 
 = = 0,31.
b. Ra có số khối nhỏ hơn một số nguyên lần 4 u so với U, vì thế Ra là chất phóng xạ hình thành trong chuỗi phóng xạ khởi đầu từ U. U có chu kì bán huỷ rất lớn so với Ra, trong hệ có cân bằng phóng xạ thế kỉ.
	Ở cân bằng phóng xạ thế kỉ, ta có: l1.N1 = ln.Nn (3)
Trong đó: l1, ln lần lượt là hằng số tốc độ phân rã của mẹ (U) và cháu đời thứ n (Ra),
 N1, Nn lần lượt là số hạt nhân của mẹ (U) và cháu đời thứ n (Ra).
Từ (3) rút ra: N1.(ln2)/t1/2(1) = Nn.(ln2)/t1/2(n). 
t1/2(1) = = 4,47.109 năm.
0,75
0,75
Câu 3
( 3,0đ )
1. + CH4 > NH3 > H2O (Cùng trạng thái lai hóa sp3, số cặp e chưa tham gia liên kết càng nhiều càng đẩy nhau ® góc liên kết càng nhỏ )
+ H2O > H2S (Cùng trạng thái lai hóa sp3, độ âm điện của O > S, độ âm điện của nguyên tử trung tâm càng lớn sẽ kéo mây của đôi e liên kết về phía nó nhiều hơn và lực đẩy của cặp e không liên kết lên cặp e liên kết giảm làm tăng độ lớn góc liên kết)
* Nhiệt độ sôi các chất: C2H5Cl < C2H5OH< CH3COOH (vì C2H5Cl không có liên kết hidro, trong phân tử axit có khả năng tạo được 2 liên kết hidro nên bền hơn trong phân tử rượu tạo được một liên kết hidro)
* Các phân tử H2O và H2S có khả năng tạo được liên kết hidro liên phân tử, nhưng độ âm điện của O > S nên khả năng tạo thành liên kết hidro giữa các phân tử H2S là yếu hơn nhiều so với giữa các phân tử H2O, do đó cần năng lượng khá cao dưới dạng nhiệt để phá vỡ các liên kết hidro của H2O trước khi chuyển nước từ lỏng sang hơi.
0,5
0,5
0,5
0,5
2. A, B đứng kế tiếp nhau trong BTH, có tổng (n+l) bằng nhau và số lượng tử n(A)>n(B)®cấu hình electron phân lớp ngoài cùng:
B: np6 A: (n+1)s1
® electron cuối cùng của B có giá trị các số lượng tử:
 +1 0 -1
l=1; ml=-1; ms=- 
 np6 
Theo bài ra ta có: n + l + ml + ms = n+1-1-=4,5 ® n=5
® Cấu hình electron của B: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 ® Z=54 ®B là Xe
Cấu hình electron của A: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1 ® Z=55 ®A là Cs
1,0
Câu 4
( 2,0đ )
1. (A) pH=2,57 [H+]=10-2,57 M=a
(B) pH = 13,3 [H+]=10-13,3 M [OH-] = 10-0,7 M
 CH3COOH CH3COO- + H+
 b đ C0(M) 
 pứ a (M) ¬ a ¬ a (M)
 [ ] C0-a a a
 C0 = 0,4 (M) 
Sau khi trộn: = 0,2 (M) = 0,1 (M)
 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
 b đ 0,2 M 0,1M
 pứ 0,1M ¬ 0,1M 0,1M
 CH3COOH CH3COO- + H+
 b đ 0,1(M) 0,1 0 
 pứ b(M) b b (M)
 [ ] 0,1-b 0,1+b b
b<<0,1 b 1,8.10-5 M pH=4,74
1,0
2. Do > nên:
	 1/ 2Fe3+ + H2S 2Fe2+ + S↓ + 2H+ K1 = 1021,28=
	 0,05
	 - 0,05 0,05
	 2/ Pb2+ + H2S PbS↓ + 2H+ K2 = 106,68=10-7,02-12,90+26,6
 0,10 0,05
 - 0,25
	 3/ Zn2+ + H2S ZnS↓ + 2H+ K3 = 101,68
	 4/ Fe2+ + H2S FeS↓ + 2H+ K4 = 10-2,72
	K3 và K4 nhỏ, do đó cần phải kiểm tra điều kiện kết tủa của ZnS và FeS:
	Vì môi trường axit = 0,010 M; = 0,050 M.
	Đối với H2S, do Ka2 << Ka1 = 10-7,02 nhỏ khả năng phân li của H2S trong môi trường axit không đáng kể, do đó chấp nhận [H+] = = 0,25 M tính theo cân bằng: 
	 H2S S2- + 2H+ Ka1.Ka2 = 10-19,92
 	 = Ka1.Ka2 = 10-19,92 = 10-19,72.
	Ta có: .< KS(ZnS) ZnS không xuất hiện
	Tương tự:.< KS(FeS) FeS không tách ra.
	Như vậy trong hỗn hợp B, ngoài S, chỉ có PbS kết tủa.
1,0
Câu 5
( 2,0đ )
 a. DH0298 , DS0298 và DG0298
 Pt phản ứng: CO2 + H2 CO + H2O
ta có : DH0298(pư) = [DH0298(CO) + DH0298(H2O)] – [DH0298(CO2) + DH0298(H2O)]
 = (-110,5 – 241,8) – ( -393,5) = 41,2 KJ/mol
 DS0298(pư) = [ S0298(CO) + S0298(H2O) – [S0298(CO2)] = 42 J/mol
 DG0298(pư) = DH0298(pư) –TDS0298(pư) = 41200 – 298 x 42 = 28684 J/mol
Vì DG0298(pư) > 0 nên phản ứng không tự diễn ra theo chiều thuận ở 250C
b. 
Áp dụng công thức : 
Thay số tìm ra DG1273 = 1273[ 28684/298 + 41200(1/1273 – 1/298)] = -12266 J/mol
Vì DG01273 < 0 nên phản ứng tự diễn ra theo chiều thuận ở 10000C
c. Để phản ứng tự diễn ra theo chiều thuận thì : 
T > DH0/ DS0 = 41200/42 = 980,95K tức ở 707,950C
0,75
0,75
0,5
Câu 6
( 2,0đ )
a. v = k[A]x[B]y 
Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,01x . 0,01y 	(1)
Thí nghiệm 2 Þ 2,4.10-4 = k.0,01x . 0,02y	(2)
Thí nghiệm 3 Þ 9,6.10-4 = k.0,02x . 0,02y	(3)
Lấy (3) chia cho (2) Þ2x = 4 Þ x = 2
Lấy (2) chia cho (1) Þ 2y = 2 Þ y = 1
Bậc phản ứng: x + y = 3
Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,012 . 0,01
	Þ k = 1,20.102mol-2 . l-2.s-1 	
b. Từ các dữ kiện đề bài ta có:
Giả sử ban đầu lấy 1 mol CO và 1 mol H2O
Ban đầu	1mol 1mol
Lúc câu bằng	 1-a(mol) (1-a)mol a mol a mol
	 với P là áp suất chung
0,75
1,25
Câu 7
(2,0đ)
a. + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O
=1,522 (V)
Fe3+ + 1e Fe2+
=0,711(V)
phản ứng xảy ra: 5Fe2+ + + 8H+ ® 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
Epin = 1,522 - 0,711 = 0,811 (V)
K==
b. Có các quá trình:
Fe(CN)63- Fe3+ + 6CN- 	
Fe3+ + 1e Fe2+ K1==	
Fe2+ + 6CN- Fe(CN)64- 	
® Fe(CN)63- + 1e Fe(CN)64- K2 = K1 . . = 
®= 0,357 (V)
Vì , rất lớn nên [Fe(CN)63-]=0,05M; [Fe(CN)64-]=0,5M
= 0,357 + 0,059. lg=0,298 (V)
Epin =1,224 (V)
1,0
1,0
Câu 8
( 4,0đ )
1. a. Đặt công thức của A là NanR
Ta có %R - %Na= 21,4% ® « R = 35,5n
Nghiệm thích hợp: n=1 ® R=35,5. Vậy A là NaCl
Sau khi nhiệt phân hoàn toàn, chỉ còn NaCl nên B, C, D là các muối NaClOx (x=1,2,3,4)
Ở 2000C, a(mol) B nhiệt phân tạo thành (mol) NaCl, (mol) C, thoát ra khí E không duy trì sự cháy chỉ có thể là hơi H2O ® B là muối ngậm nước
 aNaClOm NaCl + NaClOm'
hay 3NaClOm NaCl + 2NaClOm'
Bảo toàn khối lượng với oxi: 3m = 2m' ® m=2, m'=3
Do đó B là NaClO2 ngậm nước, C là NaClO3, D là NaClO4
 3NaClO2.zH2O NaCl + 2NaClO3 + 3zH2O
 4NaClO3 NaCl + 3NaClO4
 NaClO4 NaCl + 2O2
 ® z=3. Vậy B là NaClO2.3H2O
 3NaClO2.3H2O NaCl + 2NaClO3 + 9H2O
b. mhh= 378a+54a = 432a (g)
%mNaCl = 13,54%
= 33,45%
= 24,65%
= 28,36%
1,5
0,5
2. a. X cháy cho ngọn lửa màu vàng ® thành phần nguyên tố của X có natri
Dung dịch X tác dụng với SO2 đến dư thu được dung dịch B tạo kết thủa màu vàng với AgNO3
® thành phần nguyên tố của X có iot
Phản ứng của X với SO2 chứng minh X có tính oxi hóa
® X có cation Na+ và anion IOx- ® Công thức của X là NaIOx
phản ứng dạng ion:
2IOx- + (2x-1)SO2 + 2(x-1)H2O ® (2x-1)SO42- + I2 + (4x-4)H+
I2 + 2H2O + SO2 ® 2I- + SO42- + 4H+
Ag+ + I- ® AgI ¯
IOx- + (2x-1)I- + 2xH+ ® xI2 + xH2O
I2 + 2Na2S2O3 ® 2NaI + Na2S4O6
b. =0,1.0,0374=3,74.10-3(mol)
®= 1,87.10-3(mol)
®= .1,87.10-3(mol)= ® x=4. Vậy công thức của X là NaIO4
1,25
0,75
Chú ý: Nếu thí sinh giải theo cách khác, kết quả đúng vẫn cho điểm tối đa.