Kỳ thi chọn học sinh giỏi lớp 10 năm học 2013 - 2014 đề thi môn: Hoá học (dành cho học sinh THPT chuyên)

SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC
ĐỀ ĐỀ XUẤT
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 NĂM HỌC 2013-2014
ĐỀ THI MÔN: HOÁ HỌC
(Dành cho học sinh THPT chuyên)
(Thời gian làm bài: 180 phút, không kể thời gian giao đề)
Câu 1 (2,0 điểm):
1. Cho biết một số giá trị năng lượng ion hoá thứ nhất (I1,eV): 5,14; 7,64; 21,58 của Ne , Na, Mg và một số giá trị năng lượng ion hoá thứ hai (I2, eV): 41,07; 47,29 của Na và Ne. Hãy gán mỗi giá trị I1,I2 cho mỗi nguyên tố và giải thích. Hỏi I2 của Mg như thế nào so với các giá trị trên? Vì sao?
2. Giải thích tại sao:
a) Axit flohydric là một axit yếu nhất trong các axit HX nhưng lại tạo được muối axit còn các axit khác thì không có khả năng này?
b) B và Al là hai nguyên tố kề nhau ở nhóm IIIA nhưng có phân tử Al2Cl6 mà không có B2Cl6?
Câu 2 (2,0 điểm):
 	Canxi xianamit (CaCN2) là một loại phân bón đa năng và có tác dụng tốt. Nó có thể được sản xuất rất dễ dàng từ các loại hóa chất thông thường như CaCO3. Quá trình nhiệt phân CaCO3 cho ra một chất rắn màu trắng XA và một khí không màu XB không duy trì sự cháy. Chất rắn màu xám XC và khí XD hình thành bởi phản ứng khử XA với cacbon. XC và XD còn có thể bị oxy hóa để tạo thành các sản phẩm có mức oxy hóa cao hơn. Phản ứng của XC với nitơ cuối cùng cũng dẫn tới việc tạo thành CaCN2.
 	1. Viết tất cả các phương trình phản ứng xảy ra.
 	2. Khi thuỷ phân CaCN2 thì thu được chất gì? Viết phương trình phản ứng.
 	3. Trong hóa học chất rắn thì anion CN22- có thể có đồng phân. Axit của cả hai anion đều đã được biết (chỉ tồn tại trong pha khí). Viết công thức cấu tạo của hai axit và cho biết cân bằng chuyển hóa giữa hai axit trên ưu tiên phía nào?
Câu 3 (1,5 điểm):
1. Cho biết hằng số điện li của axit axetic: Ka (CH3COOH) = 1,8.10-5 ; axit propionic : Ka (C2H5COOH) = 1,3.10-5. Một dung dịch chứa CH3COOH 0,002M và C2H5COOH x M. 
Hãy xác định giá trị của x để trong dung dịch này có độ điện li của axit axetic là 0,08.
2. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần dùng để cho vào 200ml dung dịch H3PO4 0,1M và sau phản ứng thu được dung dịch có pH = 7,21 ; pH = 9,765.
	Cho pKa (H3PO4) : pKa1 = 2,15 ; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32.
Câu 4 (1,5 điểm): 
Chất rắn X là hỗn hợp của KHCO3 và một trong các hóa chất: Ba(NO3)2.2H2O; ZnI2; MgSO4.7H2O. Hãy nhận biết chất X (được dùng các thuốc thử AgNO3, NH3, H2SO4)
 2. Viết các phương trình phản ứng trong các thí nghiệm sau (mỗi trường hợp chỉ mô tả bằng một phương trình):
a) Oxi hóa etylbenzen (C2H5−C6H5) bằng dung dịch KMnO4/H2O đun nóng thu được sản phẩm là C6H5COOK và các chất vô cơ khác.
b) Hòa tan As2S3 trong dung dịch HNO3 loãng.
c) Hấp thụ SO2 vào dung dịch NaIO3 thu được kết tủa màu đen tím.
d) Muối CrI3 bị oxi hóa bằng dung dịch KClO + KOH.
Câu 5 (1,5 điểm): 
Cho 88,2 g hỗn hợp A gồm FeCO3, FeS2 cùng lượng không khí (lấy dư 10% so với lượng cần thiết để đốt cháy hết A) vào bình kín dung tích không đổi. Nung bình một thời gian để xảy ra phản ứng, sau đó đưa bình về nhiệt độ trước khi nung, trong bình có khí B và chất rắn C (gồm Fe2O3, FeCO3, FeS2). Khí B gây ra áp suất lớn hơn 1,45% so với áp suất khí trong bình đó trước khi nung. Hòa tan chất rắn C trong lượng dư H2SO4 loãng, được khí D (đã làm khô); các chất còn lại trong bình cho tác dụng với lượng dư dung dịch KOH thu được chất rắn E. Để E ngoài không khí cho đến khi khối lượng không đổi, được chất rắn F. Biết rằng: Trong hỗn hợp A một muối có số mol gấp 1,5 lần số mol của muối còn lại; giả thiết hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng; không khí chứa 20% oxi và 80% nitơ về thể tích.
 	a) Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
 b) Tính phần trăm khối lượng của các chất trong hỗn hợp F.
 	c) Tính tỉ khối của khí D so với khí B.
Câu 6 (1,5 điểm):
Cho hỗn hợp khí A hồm H2 và CO có cùng số mol. Người ta muốn điều chế H2 đi từ hỗn hợp A bằng cách chuyển hóa CO theo phản ứng:
CO(K) + H2O(K) CO2(K) + H2(K)
Hằng số cân bằng Kc của phản ứng ở nhiệt độ thí nghiệm không đổi (t0C) bằng 5. Tỷ lệ số mol ban đầu của CO và H2O bằng 1: n
Gọi a là % số mol CO bị chuyển hóa thành CO2.
1. Hãy thiết lập biểu thức quan hệ giữa n, a và Kc.
2. Cho n = 3, tính % thể tích CO trong hợp chất khí cuối cùng (tức ở trạng thái cân bằng).
3. Muốn % thể tích CO trong hỗn hợp khí cuối cùng nhỏ hơn 1% thì n phải có giá trị bao nhiêu.
Hết
SỞ GD & ĐT VĨNH PHÚC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 10 NĂM HỌC 2012-2013
HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HOÁ HỌC
(Dành cho học sinh THPT chuyên )
Câu
Câu1
2,0 đ
1.* Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1): 
11Na ([Ne]3s1)
12Mg ([Ne]3s2)
10Ne (2s22p6) 
5,14(eV)
7,64(eV)
21,58(eV)
Vì Na có bán kính lớn hơn và điện tích hạt nhân nhỏ hơn Mg ® lực hút của hạt nhân với electron ngoài cùng nhỏ hơn Mg ® I1 nhỏ.
Ne có lớp vỏ ngoài bão hòa bền vững, hơn nữa Ne thuộc chu kỳ II nên bán kính nhỏ hơn so với Na và Mg ® electron khó tách khỏi nguyên tử.
* Năng lượng ion hóa thứ hai (I2): 
 Na+ 	-1e 	® 	Na2+ 	I2 = 47,29 (eV)
 Ne+ 	-1e 	® 	Ne2+ 	I2 = 41,07 (eV)
Na+ có cấu hình e giống khí hiếm (bền vững) ® e khó tách khỏi Na+.
Ne+ không có cấu hình lớp vỏ ngoài cùng giống khí hiếm ® electron ngoài cùng dễ tách ra hơn so với electron của Na+.	
* I2 của Mg nhỏ nhất vì Mg+ có bán kính lớn nhất, đồng thời lớp vỏ cũng chưa bền vững
2. a) Một phần vì năng lượng liên kết H ─ F rất lớn, một phần vì khi tan trong nước ion F– tương tác với phân tử HF tạo ra ion phức HF2– . Do 1 phần phân tử HF liên kết tạo ra HF2– nên hàm lượng tương đối của ion H3O+ không lớn ® HF có tính axit yếu. Đồng thời dung dịch HF có các ion dạng HF2–, H2F3–, H3F4– khi trung hòa tạo ra các muối axit như KHF2, KH2F3 ..	
b) Cả B và Al đều chưa đạt cấu hình khí hiếm vì liên kết M-Cl đều có tính cộng hóa trị. Kích thước của nguyên tử B quá nhỏ nên sự có mặt của 4 nguyên tử Clo có thể tích tương đối lớn, quanh nó sẽ gây ra tương tác đẩy nhau lớn làm cho phân tử không bền vững.	
0,25
0,25
0,25
0,25
0,5
0,5
Câu 2
1,5 đ
1.
CaCO3 CaO + CO2	
CaO + 3C ® CaC2 + CO
CO + O2 ® CO2 	 	
CaC2 + O2 ® CaCO3 + CO2 	
 CaC2 + N2 ® CaCN2 + C
2.Quá trình trên được gọi là quá trình Frank – Caro. Quá trình này rất quan trọng trong kỹ thuật. CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3
3. Công thứ của hai đồng phân là: HN = C = NH D N º C – NH2
Cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo thành hợp chất có tính đối xứng hơn.
0,5
0,5
0,5
Câu 3
1,5 đ
 CH3COOH D CH3COO- + H+ Ka = 1,8.10-5
 C 2.10-3 αx
[ ] (1-0,08).2.10-3 1,6.10-4 αx+1,6.10-4
 C2H5COOH D C2H5COO- + H+ Ka = 1,3.10-5
 C x 1,6.10-4
[ ] (1-α).x αx αx+1,6.10-4
Từ (1) và (2) Þ αx = 4,7.10-5 ; x = 7,95.10-4M
2.
* pH = 7,21 = pKa2 Þ Tạo 2 muối NaH2PO4 và Na2HPO4 với số mol bằng nhau Þ NaOH phản ứng hết nấc 1 và 1/2 nấc 2 của axit H3PO4.
 NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O
 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
Suy ra: V.0,1= 200.0,1+ 100.0,1 Vậy V = 300ml
* pH = 9,765 = 1/2(pKa2 + pKa3) Þ Tạo Na2HPO4
 2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
 0,04 0,02 0,02
Þ nNaOH = 0,04 mol Þ V = 400 ml
0,5
0,5
0,5
Câu 4
1,5 đ
1.
- Hòa tan X vào nước
- Thêm H2SO4 vào dung dịch thấy có CO2­ : HCO + H+ ® CO2­ + H2O
+ Nếu có kết tủa trắng BaSO4 thì X là KHCO3 + Ba(NO3)2.2H2O
+ Nếu không có kết tủa trắng thì phải phân biệt tiếp Zn2+ và Mg2+ hoặc I- và SO.
- Thêm một ít giọt AgNO3: 
+ Nếu xuất hiện kết tủa vàng AgI thì X là KHCO3 + ZnI2;
+ Nếu không có kết tủa thì X chỉ có thể là KHCO3 + MgSO4.7H2O
Chú ý: không thể dùng NH3 để phân biệt các ion Zn2+ và Mg2+, vì trong H2SO4 khi cho NH3 sẽ tạo NH ngăn cản sự tạo thành kết tủa Zn(OH)2 và Mg(OH)2.
2.
Dựa vào các sản phẩm oxi hóa khứ có thể dự đoán môi trường và các sản phẩm khác: 
a) C2H5−C6H5 + 4KMnO4 → C6H5COOK + KOH + 4MnO2 + K2CO3 + 2H2O 
b) 3As2S3 + 28HNO3 +4H2O → 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO
c) 5SO2 + 2NaIO3 + 4H2O → Na2SO4 + I2 + 4H2SO4 
d) 2CrI3 + 21KClO + 8KOH → 2K2CrO4 + 6KIO3 + 21KCl + 4H2O
0,5
0,5
0,5
Câu 5
1,5
- Pthh của các phản ứng xảy ra
 4FeCO3 + O2 → 2Fe2O3 + 4CO2 (1)
 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2 (2)
+ Khí B gồm: CO2, SO2, O2, N2; chất rắn C gồm: Fe2O3, FeCO3, FeS2.
+ C phản ứng với dung dịch H2SO4 loãng:
 Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O (3)
 FeCO3 + H2SO4 → FeSO4 + H2O + CO2 (4)
 FeS2 + H2SO4 → FeSO4 + S↓ + H2S (5)
+ Khí D gồm: CO2 và H2S; các chất còn lại gồm:FeSO4, Fe2(SO4)3, H2SO4 dư và S, khi tác dụng với KOH dư:
	2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O (6)
	2KOH + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + K2SO4 (7)
	6KOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3K2SO4 (8)
+ Kết tủa E gồm Fe(OH)2, Fe(OH)3 và S, khi để ra không khí thì chỉ có phản ứng:
	4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (9)
Vậy F gồm Fe(OH)3 và S
- Nhận xét: So sánh hệ số các chất khí trong (1) và (2) ta thấy: áp suất khí sau phản ứng tăng lên chứng tỏ lương FeCO3 có trong hỗn hợp A nhiều hơn FeS2.
Gọi a là số mol của FeS2 Þ số mol của FeCO3 là 1,5a, ta có:
 116.1,5a + 120a = 88,2 Þ a = 0,3. 
+ Vậy trong A gồm : FeS2 (0,3 mol), FeCO3 (0,45 mol).
+ Nếu A cháy hoàn toàn thì cần lượng O2 là : (0,45/4 + 11.0,3/4) = 1,03125 mol Þ số mol N2 là 4.1,03125 = 4,125 mol ; số mol không khí là (1,03125 + 4,125) = 5,15625 mol.
- Vì hai muối trong A có khả năng như nhau trong các phản ứng nên gọi x là số mol FeS2 tham gia phản ứng (1) thì số mol FeCO3 tham gia phản ứng (2) là 1,5x. 
+ Theo (1), (2) và theo đề cho ta có : nB = (5,15625 + 0,375x)
+ Vì áp suất sau phản ứng tăng 1,45% so với áp suất trước khi nung, ta có :
 (5,15625 + 0,375x) = 5,15625. 101,45/100 Þ x = 0,2
- Theo các phản ứng (1), ...(9) ta có chất rắn F gồm : Fe(OH)3 (0,75 mol) và S (0,1 mol). Vậy trong F có %Fe(OH)3 = 96,17% ; %S = 3,83%
- B gồm: N2 (4,125 mol), O2 (0,40625 mol), CO2 (0,3 mol), SO2 (0,4 mol) Þ MB = 32.
- Khí D gồm CO2 (0,15 mol), H2S (0,1 mol) Þ MD = 40. Vậy dD/B = 1,25
0,5
0,5
0,5
Câu 6
1,5
1. Xét cân bằng:	CO + H2O CO2 + H2
Trước phản ứng 	1	n	0	1
Phản ứng	a	a	a a
Sau phản ứng	1-a	n-a	a	1+a
Tổng số mol sau phản ứng : (1-a) + (n-a) + a + (1+a) = n + 2
Kc = 
2. Vì ta có % thể tích CO trong hỗn hợp x= 	(N = n+2)
Khi n = 3 thay N vào Kc, thay số vào, rút gọn
100x2 + 65x – 2 = 0
Giải phương trình: 	x = 2,94%
3. Muốn x = 1% thay a vào và thay tiếp Kc ta có phương trình.
5,04 N2 – 12N – 200 = 0
Giải phương trình: 	N = 7,6	tức n = 5,6
Vậy để % VCO trong hỗn hợp < 1% thì n phải có quan hệ lớn hơn 5,6. 
0,5
0,5
0,5
-----Hết----