Kỳ thi Olympic 30/04/2006 1 Trường THPT Chuyên Nguyễn Du, tỉnh Đăk Lăk Môn Hóa - Khối 10

ĐỀ:
Câu I: (4 điểm) 
 Silic có cấu trúc tinh thể giống kim cương với thông số mạng a = 0,534 nm.Tính bán kính nguyên tử cộng hóa trị của Silic và khối lượng riêng (g.cm-3) của nó. Cho biết MSi= 28,086 g.mol-1. Kim cương có cấu trúc lập phương tâm diện, ngòai ra còn có 4 nguyên tử nằm ở 4 hốc tứ diện của ô mạng cơ sở.
 Có các phân tử XH3
 Hãy cho biết cấu hình hình học của các phân tử PH3 và AsH3.
 So sánh góc liên kết HXH giữa hai phân tử trên và giải thích.
 Những phân tử nào sau đây có moment lưỡng cực lớn hơn 0 ? BF3, NH3, SiF4, SiHCl3, SF2, O3.
Cho biết Zp = 15, ZAs = 33, ZO = 16, ZF = 9, ZCl = 17, ZB = 5, ZN = 7, ZSi = 14, ZS = 16.
Câu II: (4 điểm)
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 
 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 III: (4 điểm)
Trị số pH của nước nguyên chất là 7,0; trong đó khi nước mưa tự nhiên có tính axit yếu do sự hòa tan của CO2 trong khí quyển. Tuy nhiên trong nhiều khu vực nước mưa có tính axit mạnh hơn. Điều này do một số nguyên nhân trong đó có nguyên nhân tự nhiên và những nguyên nhân xuất phát từ hoạt động của con người. Trong khí quyển SO2 và NO bị oxi hóa theo thứ tự thành SO3 và NO2, chúng phản ứng với nước để chuyển hóa thành axít sunfuric và axít nitric. Hậu quả là tạo thành mưa axít với pH trung bình khoảng 4,5.
Lưu huỳnh dioxit là một oxit hai chức trong dung dịch nước. Tại 250C :
SO2 (aq) + H2O (l) HSO3-(aq) + H+( aq)	Ka1 = 10-1,92 M
HSO3-(aq) SO3-(aq) + H+( aq)	Ka2 = 10-7,18 M
Tất cả các câu hỏi sau đều xét ở 250C
 Độ tan của SO2 là 33,9 L trong 1 L H2O tại áp suất riêng phần của SO2 bằng 1 bar.
 Tính nồng độ toàn phần của SO2 trong nước bão hòa khí SO2 (bỏ qua sự thay đổi thể tích do sự hòa tan SO2).
 Tính thành phần phần trăm của ion HSO3-.
 Tính pH của dung dịch.
 Nhỏ từng giọt Br2 đến dư vào dung dịch SO2 0,0100 M, toàn bộ SO2 bị oxi hóa thành SO42-. Br2 dư được tách ra bằng cách sục với khí N2 . 
Viết một phương trình phản ứng của quá trình. Tính nồng độ H+ trong dung dịch thu được. Biết pKa(HSO4-) = 1,99.
Câu IV: (4 điểm)
 Trộn hai thể tích bằng nhau của hai dung dịch SnCl2 0,100 M và FeCl3 0,100 M. Xác định nồng độ các ion thiếc và ion sắt khi cân bằng ở 250C. Tính thế của các cặp oxi hóa khử khi cân bằng.
 Khi nhúng một sợi Ag vào dung dịch Fe2(SO4)3 2,5.10-2 M. Xác định nồng độ của Fe3+, Fe2+ và Ag+ khi cân bằng ở 250C.
Câu V: (4 điểm)
Theo lí thuyết công thức của khoáng pyrit là FeS2.Trong thực tế một phần ion disunfua S2- bị thay thế bởi ion sunfua S2- và công thức tổng quát của pyrit có thể biểu diễn là FeS2-x. Như vậy có thể coi pyrit như một hỗn hợp của FeS2 và FeS. Khi xử lý một mẫu khoáng với Br2 trong KOH dư thì xảy ra các phản ứng sau:
FeS2 + Br2 + KOH Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
FeS + Br2 + KOH Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
Sau khi lọc thì chất không tan tách khỏi dung dịch và:
-/ Fe(OH)3 được nung nóng và chuyển hóa hoàn toàn thành Fe2O3 có khối lượng 0,2 gam.
-/ Cho dư dung dịch BaCl2 vào pha lỏng được 1,1087 gam kết tủa BaSO4.
 Xác định công thức của pyrit.
 Cân bằng hai phương trình phản ứng trên, nêu rõ cân bằng electron.
 Tính lượng Br2 theo gam cần thiết để oxi hóa mẫu khoáng.
----------o0o----------
ĐÁP ÁN:
Câu I: (4 điểm)
 r Si = (a.)/8 = (0,534.)/8= 0,118
Số nguyên tử Si có trong một ô mạng cơ sở: 8.(1/8) + 6.(1/2) + 4 = 8
Khối lượng riêng của Si = 2,33 g.cm-1.
 P : 1s22s22p63s23p3	; As : 1s22s22p63s23p63d104s24p3
P và As đều có 5 electron hóa trị và đã có 3 electron độc thân trong XH3 	
 XH3 hình tháp tam giác, góc HPH > góc AsH, vì độ âm điện của nguyên tử trung tâm P lớn hơn so với As nên lực đẩy mạnh hơn.
4 chất đầu tiên có cấu tạo bất đối xứng nên có moment lưỡng cực > 0.
Câu II: (4 điểm)
 H0 = 90,6 KJ.mol-1
 S0 = 284,8 J.K-1.mol-1
 G0 = H0 – T.S0 = 5,7 KJ.mol-1
 G0 = -RT. lnKa => Ka = 0,1008
Kp = PNH3.PH2S = 0,1008 bar2
 G0 = H0 – T.S0 = 2839 J.mol-1 => Ka = 0,3302.
Kp = PNH3.PH2S = 0,3302 bar2
 Ptoàn phần = PH2S + PNH3	Vì nH2S = nNH3 => PNH3 = PH2S = 0,5 Ptoàn phần 
=>Ptoàn phần = 0,635 bar.
Câu III: (4 điểm)
 P.V = n.R.T => n = 1,368 mol => CSO2 = 1,368 M. 
 SO2 (aq) + H2O (l) HSO3-(aq) + H+( aq)
Với [H+] = [HSO3-] = x thì = 10-1,92 => x = 0,1224 M
Vậy % nHSO3- = 8,95 %.
 pH = 0,91
 Phản ứng : 2 H2O(l) + Br2(aq) SO42-(aq) + Br –(aq) + 4 H+(aq)
Cân bằng : HSO4-(aq) SO42-(aq) + H+(aq)	 Ka = 10-1,99 M
[SO42-] = [HSO4-] = 0,01 M và [H+] + [HSO4-] = 0,04 M 	
[HSO4-] = 0,04 – [H+] và [SO42-] = [H+] – 0,03 M => [H+] = 0,0324 M
Câu IV: (4 điểm)
 	Sn2+ + 2 Fe3+ Sn4+ + 2 Fe2+ 
CMcb	0,05-x 0,05-2x x 2x
lgK = 2.(0,77 – 0,15)/ 0,059 = 21 => K = 1021
K rất lớn và nồng độ Fe3+cho phản ứng nhỏ hơn nhiều so với Sn2+ => phản ứng gần như hoàn toàn 2x0,05
[Fe2+] = 0,05 M; [Sn4+] = 0,025 M; [Sn2+] = 0,025 M; [Fe3+] =M
K = => 1.1021 = => = [Fe3+] = 1,58.10-12 M
Khi cân bằng Ecb = 0,77 + 0,059 lg = 0,15 + lg = 0,15 V
 	Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+
CMcb	 0,05 - x	 x x
lgK = = -0,51 => K = 0,31
Ta có: = 0,31 => x = [Ag+] = [Fe2+] = 4,38.10-2 M
[Fe3+] = 6. 10-3 M.
Ecb = 0,77 + 0,059 lg= 0,80 + 0,059 lg 4,38.10-2 = 0,72 V
Câu V: (4 điểm)
 nS = = 4,75.10-3
nFe = 2. = 2,5.10-3 
=>nFe : nS = 1 : 1,9 => Công thức FeS1,9
 	Fe2+ -e Fe3+ 
	S22- -14e 2 S+6 15 * 2	
Br2 + 2e 2 Br - 2 * 15
2 FeS2 + 15 Br2 +38 KOH 2 Fe(OH)3 + 30 KBr + 4 K2SO4 + 16 H2O (1)
	Fe2+ -e Fe3+ 
	S2- -8e S+6 9 * 2
	Br2 + 2e 2 Br - 2 * 9
2 FeS + 9 Br2 +22 KOH 2 Fe(OH)3 + 18 KBr + 2 K2SO4 + 8 H2O (2)
 	2 - x = 1,9 => x = 0,1 => 90% FeS2; 10% FeS
m1(Br2) = 160. 0,9 . 25.10-3. = 2,7(g)
m2(Br2) = 160. 0,1 . 25.10-3. = 0,18(g)
=>mBr2 = 2,7 + 0,18 = 2,88 (g)
Người biên soạn: Hồ Phạm Thu Thủy