Đề thi olympic trại hè Hùng vương lần thứ X năm 2014 môn: Hoá học - Lớp 10

TRƯỜNG THPT CHUYÊN
CAO BẰNG
ĐỀ THI OLYMPIC
TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X NĂM 2014
ĐỀ ĐỀ NGHỊ
MÔN: Hoá học - lớp 10
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
(Đề gồm 02 trang)
Câu 1: (2,0 điểm)
Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt các loại là 60, số hạt mang điện trong hạt nhân bằng số hạt không mang điện. Nguyên tử của nguyên tố Y có 11 electron p. Nguyên tử nguyên tố Z có 4 lớp electron và 6 electron độc thân. 
Cho biết vị trí của các nguyên tố trên trong bảng hệ thống tuần hoàn. So sánh (có giải thích) bán kính của các nguyên tử và ion X, X2+ và Y-.
Câu 2: (2,0 điểm)
Một trong các chuỗi phóng xạ tự nhiên bắt đầu với 90Th232 và kết thúc là đồng vị bền 82Pb208 
a. Tính số phân rã a và b- xảy ra trong chuỗi này.
b. Trong toàn chuỗi có bao nhiêu năng lượng theo MeV được giải phúng.
c. Một phần tử trong chuỗi Thori sau khi tách riêng thấy có 1,5.1010 nguyên tử của một đồng vị và phân hủy với tốc độ 3440 phân rã / phút. Hãy xác định chu kì bán hủy của đồng vị đó theo năm ?
	Cho biết: 2He4 = 4,0026 u ; 82Pb208 = 207,97664 u ; 90Th232 = 232,03805u
	1 uc2 = 931 MeV; 1 eV = 1,6.10-19 J; NA = 6,023.1023 .
Câu 3: 2,0 điểm
1.Viết công thức Liuyt, dự đoán cấu trúc phân tử, góc liên kết của các phân tử sau: SF2, SF6, S2F4.
2. X là nguyên tố thuộc nhóm A, hợp chất với hidro có dạng XH3. Electron cuối cùng trên nguyên tử X có tổng 4 số lượng tử bằng 4,5.
a. Xác định nguyên tố X, viết cấu hình electron của nguyên tử.
b. Ở điều kiện thường XH3 là một chất khí. Viết công thức cấu tạo, dự đoán trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm trong phân tử XH3, oxit bậc cao nhất, hidroxit bậc cao nhất của X.
Câu 4: (2,0 điểm)
1. Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M. Phải thêm vào 1 lít dung dịch trên bao nhiêu gam NaOH để được dung dịch có pH = 3. Biết Ka =1,8.10-5
2. Trộn dung dịch X chứa BaCl2 0,01M và SrCl2 0,1M với dung dịch K2Cr2O7 1M có các quá trình sau đây xảy ra:
 Cr2O7 2- + H2O 2CrO42- + 2H+ Ka = 2,3.10-15
 Ba2+ + CrO42- BaCrO4 T1-1 = 109,93
 Sr2+ + CrO42- SrCrO4 T2-1 = 104,65
Tính khoảng pH để có thể kết tủa hoàn toàn Ba2+ dưới dạng BaCrO4 mà không kết tủa SrCrO4?
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 DG01273 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)
	Ở nhiệt độ cao, có cân bằng : I2 (k) ⇌ 2 I (k) 
Bảng sau đây tóm tắt áp suất ban đầu của I2 (g) và áp suất tổng cân bằng đạt được ở những nhiệt độ nhất định.
T (K)
1073
1173
P(I2) (bar)
0.0631
0.0684
P tổng (bar)
0.0750
0.0918
 Tính DH°, DG° và DS° ở 1100 K. (Giả sử rằng DH° và DS° không phụ thuộc nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ nhất định).
Câu 7: (2,0 điểm)
Cho ; ; ; ; 
Hãy:
a. Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin? Tính độ tan (S) tại 250C của AgI trong nước?
b. Lập sơ đồ pin điện trong đó xảy ra sự oxi hóa ion Fe2+ thành Fe3+ và sự khử ion Au3+ thành ion Au+. Viết các phương trình xảy ra trong pin? Tính sức điện động chuẩn của pin và hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra trong pin?
Câu 8: (2,0 điểm)
Cho 6,000 g mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong môi trường axit (khử tất cả sắt thành Fe2+) tạo ra dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50 mL. Lượng I2 có trong 10 mL dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,500 mL dung dịch Na2S2O3 1,00M (sinh ra S4O62-). Lấy 25 mL mẫu dung dịch A khác, chiết tách I2, lượng Fe2+ trong dung dịch còn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 mL dung dịch MnO4- 1,000M trong H2SO4.
a. Viết các phương trình phản ứng xảy ra (dạng phương trình ion thu gọn).
b. Tính phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu.
Câu 9: (2,0 điểm)
	Hoàn thành sơ đồ phản ứng : 
	Trong đó A1 là hợp chất của S và 2 nguyên tố khác có khối lượng phân tử bằng 51, tổng số nguyên tử trong phân tử A1 là 7.
Câu 10: (2,0 điểm)
`Hòa tan hết 1,25 gam axit HA vào nước thành 50ml dung dịch. Để chuẩn độ hết lượng axit này cần dùng 41,20ml dung dịch NaOH 0,09M. Hãy xác định pH của dung dịch thu được tại điểm tương đương của phép chuẩn độ? Biết rằng nếu thêm 8,24ml dung dịch NaOH trên vào lượng axit ban đầu thì pH của dung dịch thu được lúc đó là 4,3.
______________________________Hết_______________________________
Người ra đề: Đinh Thị Nguyệt
ĐT: 0915079279
TRƯỜNG THPT CHUYÊN
CAO BẰNG
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI OLYMPIC
TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ X NĂM 2014
ĐỀ ĐỀ NGHỊ
MÔN: Hoá học - lớp: 10
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
(Hướng dẫn chấm gồm 8 trang)
Câu
Giải
Điểm
Câu 1
(2đ)
Xác định vị trí :
      , 
X là canxi (Ca), cấu hình electron của 20Ca : [Ar] 4s2
Cấu hình của Y là 1s22s22p63s23p5 hay [Ne] 3s2 3p5Þ Y là Cl
Theo giả thiết thì Z chính là crom, cấu hình electron của 24Cr : [Ar] 3d5 4s1
STT 
Chu kỳ nguyên tố
Nhóm nguyên tố
Ca
20
4
IIA
Cl
17
3
VIIA
Cr
24
4
VIB
1,0
Trật tự tăng dần bán kính nguyên tử: 
Bán kính nguyên tử tỉ lệ với thuận với số lớp electron và tỉ lệ nghịch với số đơn vị điện tích hạt nhân của nguyên tử đó. 
Bán kính ion Ca2+ nhỏ hơn Cl- do có cùng số lớp electron (n = 3), nhưng điện tích hạt nhân Ca2+ (Z = 20) lớn hơn Cl- (Z = 17). Bán kính nguyên tử Ca lớn nhất do có số lớp electron lớn nhất (n = 4).
1,0
Câu 2
(2đ)
a. Ta có: 90Th232 à 82Pb208 + x 2He4 + y -1e0
 90 = 82 + 2x - y
 232 = 208 + 4x
Rút ra: x= 6, y = 4. Vậy số phân rã α: 6, số phân rã β: 4
0,5 đ
b. Theo phương trình ta có: ∆m = mTh - mPb - 6mHe - 4me
Do khối lượng của -1e0 không đáng kể nên có thể bỏ qua
Thay vào: ∆m = 232,03805 - 207,97664 - 6.4,0026 = 0,04581u
à Năng lượng được giải phóng trong chuỗi là:
	∆m.c2 = 0,04581.931 = 42,65 MeV.	
0,5 đ
c. Ta có: 1 năm = 365 ngày.24 tiếng.60 phút = 525600 phút
Vậy sau một năm số nguyên tử còn lại: 
	ncl = 1,5.1010 - 3440.525600 = 1,3192.1010
áp dụng: 	 năm-1
 năm
Vậy chu kì bán hủy của đồng vị đó là 5,4 năm.
1,0 đ
Câu 3
(2đ)
1.
1.Phân tử
SF2
SF6
S2F4
Công thức Liuyt
 F
 S
 F
F
F S S’ F
F
Trạng thái lai hoá của S
sp3
sp3d2
S: sp3d (MX4E)
S’: sp3 (MX2E2)
Hình học phân tử
Chữ V
Bát diện đều
Cái bập bênh nối với chữ V
Góc liên kết
< 109o28’ vì S còn 2 cặp e không liên kết nên ép góc liên kết. Góc liên kết vào khoảng 103o
90o
- Góc SS’F< 109o28’ bởi S’ còn 2 cặp e không liên kết
- Góc FSF<90o, góc FSF< 1200 do S còn 1 cặp e không liên kết
2. a) Với hợp chất hidro có dạng XH3 nên X thuộc nhóm IIIA hoặc nhóm VA.
TH1: X thuộc nhóm IIIA, ta có sự phân bố e theo obitan:
Vậy e cuối cùng có: 
 l=1, m=-1, ms = +1/2 ;
 mà n + l + m + ms = 4,5 → n = 4.
Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 (Ga)
TH2: X thuộc nhóm VA, ta có sự phân bố e theo obitan: .
 Vậy e cuối cùng có: l=1, m= 1, ms = +1/2;
 mà n + l + m + ms = 4,5 → n = 2. 
Cấu hình e nguyên tử: 1s2 2s22p3 (N).
b) Ở đk thường XH3 là chất khí nên nguyên tố phù hợp là Nitơ. Công thức cấu tạo các hợp chất:
+ Hợp chất với hiđro:
 Nguyên tử N có trạng thái lai hóa sp3
+ Oxit cao nhất:
 Nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2.
+ Hiđroxit với hóa trị cao nhất:
 Nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp2.
1,0
0,5
0,5
Câu 4
(2đ)
 * CH3COOH CH3COO- + H+
 C (M) 0,1
 [ ] (M) 0,1 – x x x
 = 10-4,76 
 Giả sử, x pH = 2,88 
 * CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
 C C 
 CH3COONa CH3COO- + Na+
 C C 
 CH3COOH CH3COO- + H+ Ka = 10-4,76
 C0 (M) 0,1- C C 
 [ ] (M) 0,1- C – 103 C + 10-3 10-3 
 pH = 3 => [H+] = 10-3 (M) 
C = 7,08. 10-4 (M) 
 => nNaOH = 7,08. 10-4 (mol) => mNaOH = 40x 7,08. 10-4 = 0,028 (g) 
2.Trong dung dịch có các cân bằng: 
 Cr2O7 2- + H2O 2CrO42- + 2H+ Ka = 2,3.10-15
 Ba2+ + CrO42- BaCrO4 T1-1 = 109,93
 Sr2+ + CrO42- SrCrO4 T2-1 = 104,65
Đk để có kết tủa hoàn toàn BaCrO4 và không có kết tủa SrCrO4 là
® 
 ® dlt/d khối lượng cho cân bằng (1) ® 3,4 £ pH £ 3,7 
0,25
0,75
1,0
Câu 5
(2đ)
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 DG01273 = 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
1,0
0,75
0,25
Câu 6
(2đ)
 I2(k) ⇌ 2I(k)
 P(I2) 0 – x 	 2x
Ở cân bằng: P(I2)cân bằng = P(I2)bđ – x
 Ptổng = P(I2)bđ – x + 2x = P(I2)bđ + x à x = P cb – P bđ
* Ở 1073 K, x = 0.0750 – 0.0631 = 0.0119 bar
P(I)cb = 2x = 0.0238 bar
P(I2)cb = 0.0631 – 0.0119 = 0.0512 bar
K = = 
* Ở 1173 K, x = 0.0918 – 0.0684 = 0.0234 bar
P(I)cb = 2x = 0.0468 bar
P(I2)cb= 0.0684 – 0.0234 = 0.0450 bar
K = = 0,04867 = 0,0487
ln , ln = 1,4817
 = 7,945´10-5 K-1 Þ DHo = = 155052 J = 155 kJ
 * Ở 1100K ; ln Þ K1100 = 0,0169 = 0,017
 DGo = -RTlnK = - 8,314 ´1100 ´ ln(0,0169) = 37248,8 J = 37,2488 kJ
 DGo = DHo - TDSo Þ DSo = = 107,1 J.K-1
0,5
0,5
0,5
0,5
Câu 7
(2đ)
a) Sơ đồ pin: (-) Ag | I-(aq), AgI(r)|| Ag+(aq) |Ag(r) (+)
(-) Ag(r) + I-(aq) AgI(r) + e = 
(+) Ag+(aq) + e Ag(r) = 
Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I-(aq) AgI(r) T-1
T-1 = .= 1016 ® T =10-16
Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có:
 AgI Ag+ + I- T =10-16
Vì quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ không đáng kể, I- là anion của axit mạnh HI, nên
 S = = 10-8 M
b) (-) Pt | Fe3+(aq), Fe2+(aq) || Au3+(aq), Au+(aq) | Pt (+)
(-) 2* | Fe2+(aq) Fe3+(aq) + e 
(+) Au3+(aq) + 2e Au+(aq) 
Phản ứng trong pin: Au3+(aq) + 2Fe2+(aq) 2Fe3+(aq) + Au+(aq) K
 K = ()2. = (1)
Fe2+(aq) +2e Fe 
Fe3+(aq) +3e Fe 
Fe3+(aq) + e Fe2+(aq) 
= - ® =3 - 2= 0,77V thay vào (1), ta có:
K = 1016,61
Ở điều kiện chuẩn, sức điện động chuẩn của pin:
 = = 0,49V
1,0
1,0
Câu 8
(2đ)
a) Phương trình phản ứng:
Fe3O4 + 2I- + 8H+ ® 3Fe2+ + I2 + 4H2O	(1)
Fe2O3 + 2I- + 6H+ ® 2Fe2+ + I2 + 3H2O	(2)
2S2O32- + I2 ® S4O62- + 2I-	(3)
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ ® 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O	(4)
b) Tính phần trăm:
	(3) Þ 	
	(4) Þ	 	
	Đặt số mol Fe3O4 và Fe2O3 lần lượt là x và y ta có:
1,0
1,0
Câu 9
(2đ)
Gọi công thức của hợp chất A1 là XxYySz , ta có khối lượng phân tử của A1:
Xx + Yy + 32z = 51 Þ z = 1 và x +y = 7 – z = 6 ; Xx + Yy = 51 – 32 = 19
Khối lượng mol nguyên tử trung bình của X và Y là : (g) ; 
Vậy một trong hai nguyên tố có khối lượng nguyên tử < 3,3 chỉ có thể là H.
0,5
Trường hợp I : Hợp chất A1 là muối axit MHS trong M có 5 nguyên tử nên không thể của một nguyên tố, vậy M cũng chứa X và H : Xx + (y-1).1 = 18. 
Chỉ có nghiệm phù hợp là x = 1, y = 5, X = 14. Vậy A1 là NH4HS (amoni hiđrosunfua).
0,5
Trường hợp II : A1 là muối trung hòa XxHyS, ta có : Xx + y = 19, x + y = 6 không có gốc hóa trị II nào phù hợp.
0,5
Các phương trình hoá học :
	NH4HS + 2NaOH ® Na2S + NH3­ + 2H2O	(1)
	Na2S + 2HCl ® 2NaCl + H2S­	(2)
	2H2S + 3O2 ® 2SO2 + 2H2O	(3)
	SO2 + 2NH3 + H2O ® (NH4)2SO3 	 (4)
(NH4)2SO3 + H2O + Br2 ® (NH4)2SO4 + 2HBr 	 (5)
(NH4)2SO4 + BaCl2 ® 2NH4Cl + BaSO4¯	 (6)
 NH4Cl + AgNO3 ® NH4NO3 + AgCl¯	 (7)
0,5
Câu 10
(2đ)
Số mol NaOH ứng với 41,20ml dung dịch NaOH 0,09M là :
0.09 ´ 41,2.10-3 = 3,708.10-3 (mol)
Số mol NaOH ứng với 8,24ml dung dịch NaOH 0,09M là :
0.09 ´ 8,24.10-3 = 0,7416.10-3 (mol)
Phản ứng HA + NaOH NaA + H2O
Tại điểm tương đương có
nHApư = nNaOHpư = 3,708.10-13 (mol)
Đây cũng là số mol HA ban đầu đem dùng.
- Khi thêm 8,24ml NaOH, dung dịch thu được có pH =4,3, môi trường axit, chứng tỏ NaOH pứ hết, HA còn dư.
Ta có nHA(dư) = 3,708.10-3 - 0,7416.10-3
= 2,9664.10-3 (mol)
Vậy trong dung dịch sau khi thêm 8,24ml dung dịch NaOH có :
NaA : 0,7416.10-3 mol
HA : 2,9664.10-3 mol
Vậy
NaA Na + A-
HA ↔ H+ + A- 	Ka
Tại cân bằng có : 	[H+] = 10-pH = 10-4,3	(M)
[A-] = 0,0127 + 10-4,3	(M)
[HA] = 0,05 -10-4,3	(M)
Tại điểm tương đương
nHA pư =nNaOH pư = nNaA tạo thành = 3,708.10-3 (mol)
=> Trong dung dịch có NaA
NaA 	 	NaA
A- + H2O	D	HA + OH- 	
Ban đầu : 0,04
Phân ly : x	 x	 x
Cân bằng: 0,04 - x	 x	x
Ta có : 
=> 	x ≈ 10-5,25
[OH-] = x = 10-5,25
=> [H+] = 10-14/ 10-5,25 = 10-8,75
pH = -lg 10-8,75 = 8,75
1,0
0,5
0,5
Lưu ý chung toàn bài:
+ Điểm của một câu trong bài thi là tổng của các điểm thành phần của câu ấy. Điểm của bài thi là tổng điểm các câu trong bài thi, phần lẻ được tính đến 0,25 điểm theo thang điểm 20.
+ Nếu thí sinh giải theo cách khác mà lập luận chặt chẽ, tính toán chính xác thì vẫn cho điểm tối đa bài đó.