Trang 1/4 KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XI, NĂM 2018
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC-KHỐI 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 14/4/2018
(Đề thi gồm 04 trang)
Cho biết: Hằng số Plank, h = 6,625.10-34 J.s; vận tốc ánh sáng trong chân không: c = 3.108 m.s-1; 1 eV = 1,602.10-19J; Số Avogađro, NA = 6,022.1023 mol-1;
Bài 1. (2,0 điểm).
1.1. Năng lượng của hệ gồm 1 hạt nhân và 1 eletron phụ thuộc vào số lượng tử chính n theo biểu thức:
2
n 2
E 13, 6 Z (eV)
n
a) Xác định năng lượng ion hóa của ion Y19+ theo eV, biết rằng ion đó là hệ 1 hạt nhân và 1 electron.
b) Khảo hạt hệ gồm 1 hạt nhân và 1 electron, tại trạng thái kích thích ứng với n = 6. Bước sóng dài nhất phát ra từ hệ đó là 7464 nm.
Xác định số đơn vị điện tích hạt nhân (Z) của hệ đó.
1.2. Cho các phân tử sau: BF3, NH3, NF3.
a) Viết công thức cấu tạo Lewis của các phân tử đó.
b) So sánh và giải thích:
- Năng lượng liên kết của BF3 và NF3. - Momen lưỡng cực của NH3 và NF3.
c) Tùy vào điều kiện, khi cho NH3 tác dụng với BF3 thì thu được hợp chất X (hợp chất cộng hóa trị) hoặc hợp chất Y (hợp chất ion) đều tồn tại ở dạng thái rắn. Xác định cấu trúc của X và của các cation, anion trong Y.
Biết: H(Z = 1); B(Z = 5); N (Z = 7) và F(Z = 9) Bài 2. (2,0 điểm).
2.1. Kiểu mạng perovskit có cấu trúc như hình bên:
Kim loại A nằm ở tâm khối.
Kim loại B nằm ở các góc.
Phi kim X nằm ở điểm giữa cạnh
Hãy biểu diễn công thức hóa học chung của các hợp chất có cấu trúc kiểu perovskit
2.2. Bạc có bán kính RAg =144 pm kết tinh dạng lập phương tâm mặt. Tùy theo kích thước mà các nguyên tử lạ E có thể đi vào trong mạng tinh thể của bạc và tạo ra dung dịch rắn khác nhau. Dung dịch rắn xen kẽ (bằng cách chiếm các lỗ trống) hoặc dung dịch rắn thay thế (bằng cách thay thế nguyên tử bạc). Vàng có bán kính RAu =147 pm tạo ra dung dịch rắn thay thế với bạc nhưng không làm phá vỡ cấu trúc mạng tinh thể.
Một hợp kim Ag-Au tương ứng với thành phần dung dịch rắn thay thế đặc trưng bởi phần trăm khối lượng vàng là 10%. Xác định khối lượng riêng của hợp kim.
2.3. Bán kính ion của Ba2+ và O2- lần lượt là 134 pm và 140 pm. Giả sử khi tạo thành tinh thể, không có sự biến đổi bán kính các ion và BaO kết tinh dạng lập phương. Hãy cho biết BaO kết tinh ở dạng nào (trong số các dạng CsCl, NaCl, ZnS)? Tính khối lượng riêng của BaO (g/cm3) theo lí thuyết.
Cho: Nguyên tử khối của Ba là 137,327 và của oxi là 15,999.
ĐỀ CHÍNH THỨC
Trang 2/4 Bài 3. (2,0 điểm).
Một mẫu poloni (210Po) nguyên chất có khối lượng 2,00 gam. Hạt nhân 210Po phân rã α và chuyển thành hạt nhân bền AZX.
3.1. Viết phương trình phản ứng hạt nhân của quá trình phân rã đó và gọi tên AZX.
3.2. Xác định chu kỳ bán rã của 210Po, biết rằng trong thời gian 365 ngày thì thể tích khí He được tạo ra là 179 cm3 (đktc).
3.3. Trong phản ứng phân rã, giả sử hạt nhân 210Po đứng yên, năng lượng phân rã chuyển hóa hoàn toàn thành động năng của hạt nhân AZX và hạt α, làm cho hạt nhân AZX chuyển động giật lùi với vận tốc vL còn hạt α chuyển động về phía trước với vận tốc vα . Nói cách khác, trong trường hợp này, động lượng (mv) của hạt X bằng động lượng của hạt α. Tính tốc độ của hạt α.
Biết: khối lượng mol của 210Po là 209,982864 g/mol, AZXlà 205,974455 g/mol, 42He là 4,002603 g/mol.
Bài 4. (2,0 điểm).
Cho biết: sinh nhiệt ΔH0tt (kJ.mol-1) và entropi (J.K-1.mol-1) của các chất và ion ở điều kiện chuẩn Chất HCN (l) CN- (aq) H+ (aq) N2 (k) H2 (k) C (gr)
ΔH0tt 108,87 146,15 0 0 0 0
S0 112,84 104,67 0 191,61 130,61 5,74
Chú ý: tt nghĩa là tạo thành.
4.1. Tính ΔG0 của các quá trình sau ở điều kiện chuẩn nhiệt động:
2 2
1 1
H (k) + N (k) C (gr) HCN (l)
2 2 (1)
2 2
1 1
H (k) + N (k) C (gr) H (dd) + CN (dd)
2 2
(2)
Dựa vào kết quả tính trên, hãy giải thích vì sao HCN (l) không bị phân hủy thành các đơn chất ở điều kiện chuẩn nhiệt động (T = 298K, p = 1 atm).
4.2. Dung dịch HCN 0,10M có pH = 5,175. Xác định ΔG0tt của HCN(aq).
Bài 5. (2,0 điểm).
5.1. Phương pháp phổ biến nhất để tổng hợp hiđro ở quy mô công nghiệp là sử dụng phản ứng:
CH4(k) + H2O(k) 3H2(k) + CO(k) (1)
Hằng số cân bằng của phản ứng (1) ở 298K là Kp,298K = 1,45.10-25; ở 1580K là Kp, 1580K = 2,66.104. Coi entropi và entanpi không phụ thuộc vào nhiệt độ.
a) Xác định ΔHo và ΔSo của phản ứng.
b) Trong một bình phản ứng dung tích không đổi, ban đầu chứa 1 mol CH4 và 1 mol H2O. Nâng nhiệt độ bình lên 1100K, khi cân bằng thiết lập, áp suất trong bình phản ứng là 1,6 atm.
Tính hiệu suất chuyển hóa của CH4.
5.2. Đun nóng một mẫu FeSO4 trong bình chân không đến 920oC, xảy ra các phản ứng sau:
2FeSO4 (r) Fe2O3 (r) + SO3 (k) + SO2 (k) (1) SO3 (k) SO2 (k) + 1
2O2 (k) (2)
Tại cân bằng, áp suất chung của hệ là 0,836 atm và áp suất riêng phần của khí O2 là 0,0275 atm. Tính Kp cho mỗi phản ứng trên.
Trang 3/4 Bài 6. (2,0 điểm).
Cho phản ứng sau diễn ra tại 250C: S2O82- + 3I- → 2SO42- + I3-. Để xác định phương trình động học của phản ứng, người ta tiến hành đo tốc độ đầu của phản ứng ở các nồng độ đầu khác nhau
Thí nghiệm [I-]0 (mol.L-1 ) [S2O82-]0 ( mol.L-1 ) v0 x 103 (mol.L-1.s-1)
1 0,10 0,10 0,6
2 0,20 0,20 2,4
3 0,30 0,20 3,6
6.1. Xác định bậc riêng phần của các chất phản ứng, bậc toàn phần và hằng số tốc độ của phản ứng. Chỉ rõ đơn vị của hằng số tốc độ của phản ứng.
6.2. Xác định thời gian nửa phản ứng (t1/2) ứng với thí nghiệm 1.
6.3. Nếu ban đầu người ta cho vào hỗn hợp đầu ở thí nghiệm 3 một hỗn hợp chứa S2O32- và hồ tinh bột sao cho nồng độ ban đầu của S2O32- bằng 0,20M. Tính thời gian để dung dịch bắt đầu xuất hiện màu xanh. Biết phản ứng: 2S2O32- + I3- → S4O62- + 3I- có tốc độ xảy ra rất nhanh và để có màu xanh xuất hiện thì nồng độ I3- phải vượt quá 10-3 mol/l.
Bài 7. (2,0 điểm).
Trộn 100,00 mL dung dịch SO2 0,400M với 100,00 mL dung dịch Na2SO3 0,150M, được 200,00 mL dung dịch A.
7.1. Tính pH của dung dịch A.
7.2. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,200M cần cho vào 100,00 mL dung dịch A để thu được dung dịch có pH = 4,4.
7.3. Cho biết độ tan của BaSO3 trong nước ở 25oC bằng 0,016 gam/100 gam nước, chấp nhận khối lượng riêng của dung dịch là 1g/mL. Hãy tính tích số tan của BaSO3.
7.4. Cho 5.10-3 mol BaO (r) vào 100,00 mL dung dịch A. Hãy cho biết có kết tủa BaSO3 xuất hiện hay không?
Bỏ qua sự thay đổi thể tích dung dịch.
Cho: pKa1(SO2 + H2O) = 1,76; pKa2(SO2 + H2O) = 7,21; pKw = 14,0; M(BaSO3) = 217 g/mol.
Bài 8. (2,0 điểm).
8.1. Có thể sử dụng thế điện cực tiêu chuẩn để tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa - khử. Hãy xác định hằng số cân bằng tại 298K cho phản ứng sau:
6Fe2+ + Cr2O72– + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Cho thế điện cực tiêu chuẩn: Eo(Cr2O72–, H+/Cr3+, H2O) = 1,33V và Eo (Fe3+/ Fe2+) = 0,77V và RTln = 0,0592 lg
8.2. Nhiều nguyên tố hóa học có nhiều mức oxi hóa khác nhau trong các hợp chất khác nhau. Khi phản ứng oxi hóa - khử xảy ra, các mức oxi hóa này có thể thay đổi. Mỗi phản ứng oxi hóa - khử có một giá trị thế điện cực tiêu chuẩn xác định (Eo). Nếu biết một số giá trị thế điện cực tiêu chuẩn rồi có thể xác định được các giá trị thế điện cực khác.
a) Xác định thế khử chuẩn (Eo) của bán phản ứng sau: VO2+ + 4H+ + 3e V2+ + 2H2O Biết thế điện cực tiêu chuẩn:
(V2+/V(r)): Eo1 = – 1,20V; (VO2+, H+/ V3+, H2O): Eo2 = +0,34V (V3+/V(r)): Eo3 = – 0,89V; (VO2+,H+/VO2+, H2O): Eo4 = +1,00V
b) Nhỏ từ từ 100,00 mL dung dịch KMnO4 0,01M vào 100,00 mL dung dịch VSO4 0,032M (dung dịch được duy trì ở pH = 0), thu được dung dịch X. Nhúng điện cực Pt vào X và nối với điện cực Ag nhúng vào dung dịch AgNO3 0,100M (Hai dung dịch nối với nhau bởi cầu muối). Tính sức điện động của pin.
Biết: E0 của cặp: MnO4-, H+/Mn2+, H2O = 1,51V; Ag+/Ag = 0,80V
Trang 4/4 Bài 9. (2,0 điểm).
Cho KIO3 rắn vào dung dịch HCl đặc, người ta thu được tinh thể muối A màu vàng. A chỉ chứa 3 nguyên tố, trong đó thành phần phần trăm theo khối lượng của kali là 12,66%; của iot là 41,23% và còn lại clo.
9.1. Xác định A và viết phương trình phản ứng tạo thành A.
Cho các phương trình phản ứng hóa học sau:
(2) A t0 B (rắn) + C (khí) (3) C t0 D + Cl2
Biết rằng so với phân tử khối của A, phân tử khối của C chỉ bằng 75,81%.
9.2. Xác định công thức của các chất B, C, D.
9.3. Xác định cấu trúc của anion trong A và hợp chất C. Trên cơ sở đó, cho biết trạng thái lai hoá của iot trong các hợp chất đó.
9.4. Cho 1,00 gam A vào dung dịch KI dư, chuẩn độ I3- sinh ra bằng dung dịch Na2S2O3 1,0.10-2M. Tính thể tích dung dịch Na2S2O3 đã dùng.
Cho biết: Nguyên tử khối của Cl = 35,5; K = 39; I = 127.
Bài 10. (2,0 điểm).
Hoà tan hoàn toàn 0,8120 gam một mẫu quặng sắt gồm FeO, Fe2O3 và 35% tạp chất trơ trong dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được dung dịch X. Sục khí SO2 vào dung dịch X, thu được dung dịch Y. Dung dịch Y phản ứng vừa đủ với 22,21 ml dung dịch KMnO4 0,10 M. Mặt khác, hoà tan hết 1,2180 gam mẫu quặng trên trong dung dịch H2SO4 (dư) rồi thêm ngay dung dịch KMnO4 0,10 M vào dung dịch thu được cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thì hết 15,26 ml dung dịch KMnO4 0,10M.
10.1. Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra ở dạng ion thu gọn.
10.2. Tính thể tích SO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) đã dùng và thành phần phần trăm theo khối lượng của FeO, Fe2O3 có trong mẫu quặng.
Cho biết: M (FeO) = 72 gam/mol; M (Fe2O3) = 160 gam/mol.
--- 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: ………..
