Kỳ thi chọn học sinh giỏi trại hè hùng vương lần thứ IX - Năm 2013 môn: Hoá Học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC KẠN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC KẠN
ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Giáo viên ra đề: Nguyễn Thị Khánh
KỲ THI CHỌN HSG TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ IX - Năm 2013
MÔN: HOÁ HỌC
Thời gian làm bài: 180 phút 
Câu 1: (2,0 điểm)Cấu tạo nguyên tử
 1. Xác định nguyên tử mà electron cuối cùng điền vào có các số lượng tử sau:
 a) n = 2 ; l = 1 ; m = 0 ; ms = + b) n = 3 ; l = 2 ; m = 0 ; ms = –
 2. Một nguyên tử X có bán kính bằng 1,44, khối lượng riêng thực là 19,36 g/cm3 . Nguyên tử này chỉ chiếm 74% thể tích của tinh thể, phần còn lại là các khe rỗng.
 a. Xác định khối lượng riêng trung bình của toàn nguyên tử rồi suy ra khối lượng mol nguyên tử của X.
 b. Biết nguyên tử X có 118 nơtron và khối lượng mol nguyên tử bằng tổng số khối lượng proton và nơtron. Tính số electron có trong X3+ 
Câu 2: (2,0 điểm)Liên kết hoá học
 Cho các chất BF3, CF4, NH3.
 1. Viết công thức Liuyt, cho biết cấu trúc hình học của các phân tử, trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm.
 2. Các chất trên có tác dụng được với nhau hay không? Nếu có hãy viết phương trình phản ứng.
Câu 3: (2,0 điểm) Phản ứng oxihoá khử- điện phân
 Một pin điện hóa được tạo bởi 2 điện cực. Điện cực thứ nhất là tấm đồng nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 0,8M. Điện cực 2 là một đũa Pt nhúng vào dung dịch chứa hỗn hợp Fe2+ và Fe3+(trong đó [Fe3+] = 4[Fe2+]. Thế điện cực chuẩn của Cu2+/ Cu và Fe3+/Fe2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V.
1. Xác định điện cực dương, điện cực âm. Tính suất điện động khi pin bắt đầu làm việc.
2. Tính tỉ lệ khi pin hết điện (coi thể tích của dung dịch Cu(NO3)2 0,8M là rất lớn).
Câu 4: (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân BTH
 1. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:
a) 12Mg26 + ...? → 10Ne23 + 2He4
b) 9F19 + 1H1 → ...? + 2He4
c) 92U235 + 0n1 → 3(0n1) +...? + 57La146
d) 1H2 + ...? → 2 2He4 + 0n1
 2. Chu kì bán rã của chì có số khối 210 là 19,7 năm. Sau khi điều chế được một mẫu của đồng vị đó thì sau bao lâu nữa trong mẩu đó còn lại 1/10 khối lượng ban đầu? 
Câu 5: (2,0 điểm)Nhiệt hóa học
Amoni hidrosunfua là một chất không bền dễ dàng bị phân hủy thành NH3(k) và H2S(k)
NH4HS(r) NH3(k ) + H2S(k)
Cho biết các số liệu nhiệt động học sau đây tại 25oC 
Ho ( KJ.mol-1) 	So ( J.K-1.mol-1)
 NH4HS(r)	-156,9	113,4
 NH3(k)	- 45,9	192,6
 H2S(k)	- 20,4	205,6 
 1. Tính H0, S0, G0 tại 250C.
Tính hằng số cân bằng Kp tại 25oC của phản ứng trên.
Tính hằng số cân bằng Kp tại 35oC của phản ứng trên giả thiết rằng cả H0 và S0 không phụ thuộc vào nhiệt độ.
Tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng đạt cân bằng tại 250C. Bỏ qua thể tích của NH4HS(r).
Câu 6 (2,0 điểm) Nhóm Halogen
 Cho m (g) muối halogen của một kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch axít H2SO4 đặc, nóng (lấy dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí X và hỗn hợp sản phẩm Y. Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO3)2 thu được 23,9 (g) kết tủa mầu đen. Làm bay hơi nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu được 171,2 (g) chất rắn A. Nung A đến khối lượng không đổi thu được muối duy nhất B có khối lượng 69,6(g). Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy dư vào Y thì thu được kết tủa Z có khối lượng gấp 1 ,674 lần khối lượng muối B.
Tính nồng độ mol/1ít của dung dịch H2SO4 và m (g) muối.
Xác định kim loại kiềm và halogen.
Câu 7: (2,0 điểm) Nhóm oxi-lưu huỳnh
Đốt cháy hòan tòan 12g một muối sunfua kim loại M (hóa trị II), thu được chất rắn A và khí B. Hoà tan hết A bằng một lượng vừa đủ dung dịch 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%.
 1. Xác định kim loại M và công thức hoá học muối tinh thể ngậm nước X.
 2. Viết các phương trình phản ứng xảy ra khi:
Đun nóng khí B với nước trong ống kín ở 1500C thấy thóat ra chất rắn màu vàng.
Cho khí B đi qua nước Brom cho đến khi vừa mất màu đỏ nâu của dung dịch . Sau đó thêm dung dịch BaCl2 vào thấy kết tủa trắng.
Câu 8: (2,0 điểm )Dung dịch sự điện li 
 Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M biết Ka=2.10-5. Thêm 0,4 gam NaOH vào 1 lít dung dịch đó. Tính pH của dung dịch tạo thành.
Câu 9: (2,0 điểm) Cân bằng hóa học
Ở nhiệt độ T, phản ứng giữa CO2 và C (rắn) nóng đỏ, dư tạo thành CO có hằng số cân bằng KP bằng 10. 
 1. Xác định nồng độ phần mol của các khí trong hỗn hợp tại trạng thái cân bằng, biết áp suất chung của hỗn hợp tại trạng thái cân bằng là 4atm.
 2. Xác định áp suất riêng của CO2 lúc cân bằng.
Câu 10: (2,0 điểm ) 
 Khí Cl2 điều chế từ KMnO4 và HCl đặc thường bị lẫn HCl và hơi nước, để có Cl2 khô người ta lắp thiết bị sao cho Cl2 đi qua bình A rồi đến bình B. Hãy chọn chất nào chứa vào bình A và B để có kết quả tốt nhất trong số các chất lỏng sau đây: H2SO4 đặc, H2O và các dung dịch NaOH, KHCO3. Giải thích vì sao lại chọn như trên.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC KẠN
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC KẠN
(Bản hướng dẫn gồm 05 trang)
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHỌN HSG TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG LẦN THỨ IX Năm 2013
MÔN: HOÁ HỌC
Thời gian làm bài: 180 phút 
Câu 1: (2,0 điểm)Cấu tạo nguyên tử
1. Xác định nguyên tử mà electron cuối cùng điền vào có các số lượng tử sau:
 a) n = 2 ; l = 1 ; m = 0 ; ms = + b) n = 3 ; l = 2 ; m = 0 ; ms = –
2. Một nguyên tử X có bán kính bằng 1,44, khối lượng riêng thực là 19,36 g/cm3 . Nguyên tử này chỉ chiếm 74% thể tích của tinh thể, phần còn lại là các khe rỗng.
a. Xác định khối lượng riêng trung bình của toàn nguyên tử rồi suy ra khối lượng mol nguyên tử của X.
b. Biết nguyên tử X có 118 nơtron và khối lượng mol nguyên tử bằng tổng số khối lượng proton và nơtron. Tính số electron có trong X3+ 
Nội dung
Điểm
a) Cấu hình 1s22s22p2 là 6C 
 b) Cấu hình [18Ar] 3d84s2 là 28Ni 
0,5 điểm
0,5 điểm
a) Khối lượng riêng trung bình của nguyên tử X là: d = g/cm3. 
Mặt khác, m = V.d = pr3.d = ´3,14´(1,44. 10-8)3´ = 32,7. 10-23.
 Vậy khối lượng mol nguyên tử X = 6,023. 1023´ 32,7. 10-23 » 197 g/mol
 b) Theo giả thiết: p + 118 = 197 ® p = 79 ® số e = 76
0,5 điểm
0,5 điểm
Câu 2: (2,0 điểm)Liên kết hoá học
Cho các chất BF3, CF4, NH3.
1. Viết công thức Liuyt, cho biết cấu trúc hình học của các phân tử, trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm. (1,5 điểm)
2. Các chất trên có tác dụng được với nhau hay không? Nếu có hãy viết phương trình phản ứng.
Chất
Công thức Liuyt
Loại phân tử
TT lai hoá
Hình học e
Hình học phân tử
BF3
AX3E0
sp2
 giác
Tam giác 
CF4
AX4E0
sp3
Tứ diện
Tứ diện 
NH3
AX3E1
sp3
Tứ diện
Tháp tam giác
2) (0,5 điểm)
Câu 3: (2,0 điểm) Phản ứng oxihoá khử- điện phân
 Một pin điện hóa được tạo bởi 2 điện cực. Điện cực thứ nhất là tấm đồng nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 0,8M. Điện cực 2 là một đũa Pt nhúng vào dung dịch chứa hỗn hợp Fe2+ và Fe3+ (trong đó 
 [Fe3+] = 4[Fe2+]. Thế điện cực chuẩn của Cu2+/ Cu và Fe3+/Fe2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V.
1. Xác định điện cực dương, điện cực âm. Tính suất điện động khi pin bắt đầu làm việc.
2. Tính tỉ lệ khi pin hết điện (coi thể tích của dung dịch Cu(NO3)2 0,8M là rất lớn).
Nội dung
Điểm
E(Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 . lg4 = 0,8055 V
E(Cu2+/Cu) = 0,34 + 0,059/2 . lg0,8 = 0,3371 V
Vậy điện cực dương là điện cực Pt; điện cực âm là điện cực Cu
Epin = 0,8055 - 0,3371 = 0,4684 V
b/ Pin hết điện tức là Epin = 0. Khi đó E (Cu2+/Cu) = E (Fe3+/Fe2+)
Vì thể tích dung dịch Cu(NO3)2 rất lớn => nồng độ Cu2+ thay đổi không đáng kể 
 => E (Cu2+/Cu)=0,3371 V
E (Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 . lg ([Fe3+]/[Fe2+]) = 0,3371 => [Fe3+]/[Fe2+] = 4,5995.10-8.
0,5 điểm
0,5 điểm
1,0 điểm
Câu 4: (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân BTH
 1. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:
a) 12Mg26 + ...? → 10Ne23 + 2He4
b) 9F19 + 1H1 → ...? + 2He4
c) 92U235 + 0n1 → 3(0n1) +...? + 57La146
d) 1H2 + ...? → 2 2He4 + 0n1
 2. Chu kì bán rã của chì có số khối 210 là 19,7 năm. Sau khi điều chế được một mẫu của đồng vị đó thì sau bao lâu nữa trong mẩu đó còn lại 1/10 khối lượng ban đầu? 
Nội dung
Điểm
 1. Từ định luật bảo toàn điện tích và số khối ® các hạt còn thiếu:	 
 a. 0n1	 b. 8O16	 c. 35Br87	 d. 3Li7
1,0 điểm
 2. Theo t = và k = tính được t= =´ 2,303
 t = 65,46 năm
1,0 điểm
Câu 5: (2,0 điểm)Nhiệt hóa học
Amoni hidrosunfua là một chất không bền dễ dàng bị phân hủy thành NH3(k) và H2S(k)
NH4HS(r) NH3(k) + H2S(k)
Cho biết các số liệu nhiệt động học sau đây tại 25oC 
Ho ( KJ.mol-1) 	So ( J.K-1.mol-1)
NH4HS(r)	-156,9	113,4
NH3(k)	- 45,9	192,6
H2S(k)	- 20,4	205,6 
 1. Tính H0, S0, G0 tại 250C.
Tính hằng số cân bằng Kp tại 25oC của phản ứng trên.
 Tính hằng số cân bằng Kp tại 35oC của phản ứng trên giả thiết rằng cả H0 và S0 không phụ thuộc vào nhiệt độ.
 Tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản ứng đạt cân bằng tại 250C. Bỏ qua thể tích của NH4HS(r) .
Nội dung
Điểm
1. H0 = = (- 45,9) + (- 20,4)- (-156,9) = 90,6 KJ.mol-1
 S0 = = 192,6 + 205,6 - 113,4 = 284,8 J.K-1.mol-1= 0,2848KJ.mol-1 G0 = H0 – T.S0 5,73 KJ.mol-1 = 5730 J.mol-1
0,5 điểm
2. G0 = -RT. lnKp 5730 = -8,314. 298. ln Kp => Kp = 0,099	
0,5 điểm
3. G0 = H0 – T.S0 = 2,881KJ.mol-1= 2881 J.mol-1 => Kp = 0,325.
0,5 điểm
4. Ptoàn phần = PH2S + PNH3 Vì nH2S = nNH3 => PNH3 = PH2S = 0,5 Ptoàn phần =
=> Ptoàn phần = 0,63atm.
0,5 điểm
Câu 6 (2,0 điểm) Nhóm Halogen
 Cho m (g) muối halogen của một kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch axít H2SO4 đặc, nóng (lấy dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí X và hỗn hợp sản phẩm Y. Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO3)2 thu được 23,9 (g) kết tủa mầu đen. Làm bay hơi nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu được 171,2 (g) chất rắn A. Nung A đến khối lượng không đổi thu được muối duy nhất B có khối lượng 69,6(g). Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy dư vào Y thì thu được kết tủa Z có khối lượng gấp 1 ,674 lần khối lượng muối B.
Tính nồng độ mol/1ít của dung dịch H2SO4 và m (g) muối.
Xác định kim loại kiềm và halogen.
Nội dung
Điểm
 1. Tính nồng độ mol/1ít của dung dịch H2SO4 và m (g) muối.
Gọi công thức muối halozen: MR.
Theo đầu bài khí X có mùi đặc biệt, phản ứng với Pb(NO3)2 tạo kết tủa đen, khí X sinh ra do phản ứng của H2SO4 đặc. Vậy X là H2S. 
Các phương trình phản ứng:
 8MR + 5H2SO4 = 4M2SO4 + 4R2 + H2S + 4H2O. (1)
 0,8 0,5 0,4 0,4 0,1
 H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3. (2)
 0,1 0,1
 BaCl2 + M2SO4 = 2MCl2 + BaSO4 (3)
Theo (2): nH2S = nPbS = 23,9: 239 = 0,1(mol) 
theo (1): nM2SO4 = 4nH2S = 0,4(mol) = nR2
 nH2SO4(pư) = 5nH2S = 0,5(mol)
Khối lượng R2 = 171,2 - 69,6 = 101,6 (g)
Theo (3): nBaSO4 = (1,674. 69,6): 233 = 0,5(mol) 
 ® Vậy số mol H2SO4 dư: 0,5- 0,4= 0,1(mol)
Nồng độ mol/l của axit là: (0,5+ 0,1): 0,2= 3(M)
Khối lượng m(g)= mM+ mR (với mM= 69,6- 0,4. 96= 31,2 gam )
 m(g)= 31,2+ (171,2- 69,6)= 132,8(g)
2. Xác định kim loại kiềm và halogen.
+ Tìm Halogen: 101,6 : 0,4 = 2. MR ® MR = 127 (Iot)
+ Tìm kim loại: 0,8.(M + 127) = 132,8 ® MM =39 (Kali)
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
Câu 7: (2,0 điểm) Nhóm oxi-lưu huỳnh
Đốt cháy hòan tòan 12g một muối sunfua kim loại M (hóa trị II), thu được chất rắn A và khí B.Hoà tan hết A bằng một lượng vừa đủ dung dịch 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%.
1. Xác định kim loại M và công thức hoá học muối tinh thể ngậm nước X.
2. Viết các phương trình phản ứng xảy ra khi:
Đun nóng khí B với nước trong ống kín ở 1500C thấy thóat ra chất rắn màu vàng.
Cho khí B đi qua nước Brom cho đến khi vừa mất màu đỏ nâu của dung dịch . Sau đó thêm dung dịch BaCl2 vào thấy kết tủa trắng.
Nội dung
Điểm
1. Xác định kim loại M và công thức hoá học muối tinh thể ngậm nước X.
 2MS + 3O2 2MO + 2SO2
	MO + H2SO4 	 MSO4 + H2O
Cứ 1 mol H2SO4 hay (98/24,5).100 = 400g dung dịch H2SO4 hòa tan được (M + 96)g muối MSO4. Ta có:
 Khối lượng dung dịch thu được = (M+16)+400, khối lượng chất tan = (M+96)g
 Theo baì cho:	 ứng với 100 g dung dịch có 33,33g chất tan
Tính được M= 64, M là Cu
 nCuO= nCuS= = 0,125 mol= 	
Ta có : m dd baõ hoà = m CuO + m dd H2SO4 – m muối tách ra
	= 0,125 . 80 + 0,125 . 400 – 15,625 = 44,375g.
Khối lượng CuSO4 còn laị trong dung dịch bão hòa = (44,375 . 22,54)/100% = 10g
Số mol CuSO4 còn laị 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
Nếu công thức muối ngậm nước là CuSO4.nH2O ta có (160+18n).0,0625 = 15,625 
 n = 5	CuSO4.5H2O
2. Mỗi ptpư đúng cho 0,25đ
3SO2 + 2H2O 2H2SO4 + S ¯(maù vàng)
	SO2 +Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr
	H2SO4 + BaCl2 	 BaSO4 ¯ + 2HCl
0,25 điểm
0,5 điểm
0,25 điểm
0,25 điểm
0,75 điểm
Câu 8: (2,0 điểm )Dung dịch sự điện li 
 Tính pH của dung dịch CH3COOH 0,1M biết Ka=2.10-5 . Thêm 0,4 gam NaOH vào 1 lít dung dịch đó. Tính pH của dung dịch tạo thành.
Nội dung
Điểm
 Trong dung dịch: 
 CH3-COOH H+ + CH3COO- 
 0,1-x x x
Giả sử x x = 1,414.10-3 
( giả thiết x << 0,1 chấp nhận được ). Do đó:
 pH = -lgx = -lg1,414.10-3 = 2,85 
Thêm 0,4 / 40 = 0,01 mol NaOH vào dd, lúc đó xảy ra phản ứng:
 CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
Nồng độ mol của CH3COOH = 0,1 – 0,01 = 0,09M và của CH3COONa = 0,01M
Ta có dd đệm và pH có thể tính theo CT:
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
Câu 9: (2,0 điểm) Cân bằng hóa học
Ở nhiệt độ T, phản ứng giữa CO2 và C (rắn) nóng đỏ, dư tạo thành CO có hằng số cân bằng KP bằng 10. 
1. Xác định nồng độ phần mol của các khí trong hỗn hợp tại trạng thái cân bằng, biết áp suất chung của hỗn hợp tại trạng thái cân bằng là 4atm.
2. Xác định áp suất riêng của CO2 lúc cân bằng.
Nội dung
Điểm
1. Xác định nồng độ phần mol của các khí trong hỗn hợp tại trạng thái cân bằng:
 CO2 (k) + 	C (r) 2CO	 KP =10
 Ban đầu:	x mol
 Tại cân bằng (x – a) mol	 	 2a mol
Tổng số mol khí tại cân bằng: x – a + 2a = x + a (mol)
Þ 
Þ = 0,62x
Þ 	Nồng độ phần mol của CO2 = 0,235	 
 Nồng độ phần mol của CO 	= 0,765
2. Xác định áp suất riêng của CO2 tại cân bằng:
 Áp suất riêng của CO2 	= 	 0,235 x 4 = 0,94atm
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
Câu 10: (2,0 điểm ) 
 Khí Cl2 điều chế từ KMnO4 và HCl đặc thường bị lẫn HCl và hơi nước, để có Cl2 khô người ta lắp thiết bị sao cho Cl2 đi qua bình A rồi đến bình B. Hãy chọn chất nào chứa vào bình A và B để có kết quả tốt nhất trong số các chất lỏng sau đây: H2SO4 đặc, H2O và các dung dịch NaOH, KHCO3. Giải thích vì sao lại chọn như trên.
Nội dung
Điểm
 + Bình A chứa H2O để giữ lại HCl
 + Bình B chứa H2SO4 để giữ lại H2O
 Giải thích: 
 + Bình A chứa H2O vì HCl dễ tan trong nước, khi đã có mặt HCl thì Cl2 rất ít tan trong dung dịch này
 + Bình B chứa H2SO4 đặc vì H2SO4 đặc có khả năng hút nước, không tác dụng với Cl2
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm
0,5 điểm