Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Amsterdam - Hà Nội

TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ NỘI-AMSTERDAM
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM 2024 ĐỀ GIỚI THIỆU
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC
(Đề thi gồm 4 trang) Lớp 10
Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề)
CÂU I. (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn.
1. Thực nghiệm nghiên cứu quang phổ phát xạ của ion Li2+ (ion
giống nguyên tử Hidro) thu được số sóng ứng với ba vạch phổ
đầu tiên thuộc dãy Lyman lần lượt là: 740747; 877924 và 925933 cm-1.
a) Xác định giá trị hằng số Ridberg (RLi) của Li2+.
b) Tính năng lượng ion hóa (theo eV) của Li2+.
2. Cho biết bán kính nguyên tử (A0) của 6 nguyên tố kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn có các giá trị
tương ứng là: 1,57; 1,36; 1,25; 0,66; 0,64; 0,62. Biết rằng một trong số các nguyên tố đó là Na.
Lập luận để xác định các giá trị bán kính tương ứng với nguyên tử của các nguyên tố còn lại.
3. Một trong các chuỗi phân hủy phóng xạ tự nhiên bắt đầu với 232Th và kết thúc với đồng vị bền 208Pb . 90 82
Trong chuỗi phóng xạ có các hạt nhân là sản phẩm trung gian như sau: 228Th , 228Ra , 224Ra , 228Ac , 90 88 88 89
220 Rn , 216Po , 212Po , 212Bi , 212Pb . 86 84 84 83 82
a) Hãy viết sơ đồ chuỗi phân rã 232Th90 thành 208Pb82 và ghi rõ mỗi bước trong chuỗi là quá trình phân
rã α hay β-. Coi như trong quá trình phân rã chỉ phóng ra các hạt α và β-.
b) 228Th là một phần tử trong chuỗi phân rã nói trên có chu kì bán hủy là 1,91 năm. Một mẫu vật chứa
228Th có hoạt độ phóng xạ là 822,7 Ci. Đặt mẫu vật vào trong một bình kín chân không dung tích 2 lít;
sau 20,0 ngày, người ta đo được áp suất khi He trong bình là 5,354 mbar? Biết chu kỳ bán hủy của tất
cả các hạt nhân trung gian từ 228Th đến 208Pb là rất ngắn so với chu kì bán hủy của 228Th; thể tích của
mẫu vật là không đáng kể. Hãy tính giá trị số Avogadro từ kết quả thực nghiệm trên.
CÂU II. (2,5 điểm) Cấu tạo phân tử. Tinh thể
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.
1. BaO có mạng tinh thể kiểu NaCl. Hãy tính khối lượng riêng của BaO (g/cm3) theo lý thuyết. Cho
nguyên tử khối của Ba là 137,327 và của oxi là 15,999.
2. BaO2 cũng có mạng tinh thể tương tự BaO nhưng một cạnh của ô lập phương bị kéo dài so với 2
cạnh còn lại. Hãy vẽ một ô mạng cơ sở của BaO2 và tính gần đúng bán kính của mỗi nguyên tử oxi
trong ion O22- biết rằng độ dài liên kết O-O trong O22- là 149 pm và khối lượng riêng của BaO2 thực tế là 5,68 g/cm3.
CÂU III (2,5 điểm) Nhiệt hóa học. Cân bằng hóa học trong pha khí.
1. Cho các dữ kiện sau: Năng lượng kJ.mol¯1 Năng lượng kJ.mol¯1 Thăng hoa của Na 108,68 Liên kết của Cl2 242,60 Ion hóa thứ nhất của Na 495,80 Mạng lưới NaF 922,88 Liên kết của F2 155,00 Mạng lưới NaCl 767,00
Nhiệt hình thành của NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1
Nhiệt hình thành của NaCl rắn: -401,28 kJ.mol-1
Tính ái lực electron của F và Cl ; so sánh các kết quả thu được và giải thích.
2. Thực hiện phản ứng: 2NOCl(k) ⇌ 2NO(k) + Cl2(k)
a) Ban đầu cho vào bình phản ứng NOCl, thực hiện phản ứng ở 3000C. Khi hệ đạt trạng thái cân bằng
thấy áp suất trong bình là 1,5 atm. Hiệu suất của phản ứng là 30%. Tính hằng số cân bằng của phản ứng.
b) Ở nhiệt độ 3000C, phản ứng có thể tự xảy ra được không? Vì sao?
c) Thực hiện phản ứng và duy trì áp suất của hệ phản ứng ở điều kiện đẳng áp: 5 atm. Tính phần trăm
số mol của các khí ở trạng thái cân bằng?
d) Một cách cẩn thận, cho 2,00 gam NOCl vào bình chân không có thể tích 2,00 lít. Tính áp suất trong
bình lúc cân bằng ở 3000C.
CÂU IV (2,5 điểm) Động hóa học (không có cơ chế).
1. Cho phản ứng bậc một sau:
CCl3COOH (k) CHCl3(k) + CO2 (k)
Thực hiện phản ứng ở 30oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 1 giờ 23 phút 20 giây.
Ở 70oC, nồng độ chất phản ứng giảm đi một nửa sau 16 phút 40 giây.
a) Tính thời gian cần để nồng độ giảm xuống còn 1/4 ở 30oC và hệ số nhiệt độ của tốc độ phản ứng.
b) Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
2. Sunfuryl clorua (SO2Cl2) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Sunfuryl clorua là một chất lỏng
không màu, có mùi cay, sôi ở 70oC. Khi nhiệt độ trên 70oC nó sẽ phân hủy tạo thành SO2 và Cl2 theo
phản ứng: SO2Cl2(k)  SO2(k) + Cl2(k)
Một bình kín thể tích không đổi chứa SO2Cl2(k) được giữ ở nhiệt độ 375K. Quá trình phân hủy
SO2Cl2(k) được theo dõi bằng sự thay đổi áp suất trong bình. Kết quả thu được như sau: Thời gian, t(s) 0 2500 5000 7500 10000
Áp suất, P(atm) 1,000 1,053 1,105 1,152 1,197
a) Chứng tỏ rằng phản ứng phân hủy SO2Cl2 là phản ứng bậc 1. Tính hằng số tốc độ của phản ứng ở 375K.
b) Nếu phản ứng trên được tiến hành ở 385K, áp suất của bình sau 1 giờ là 1,55 atm. Tính năng
lượng hoạt hóa của phản ứng phân hủy trên.
CÂU V (2,5 điểm) Cân bằng acid-base và cân bằng ít tan
Dung dịch A gồm Al2(SO4)3 0,005 M và MgSO4 0,020 M.
1. Tính pH của dung dịch A.
2. Để tách riêng 2 cation kim loại ra khỏi nhau, ta có thể điều chỉnh pH của dung dịch để một
chất kết tủa dạng hydroxit và chất còn lại chưa kết tủa.
a) Hãy cho biết giá trị pH1 của dung dịch A để bắt đầu xuất hiện kết tủa Al(OH)3 và giá trị pH2
của dung dịch để bắt đầu xuất hiện kết tủa Mg(OH)2.
b) Hai cation Al3+ và Mg2+ được coi là tách hoàn toàn khỏi nhau nếu cation thứ nhất kết tủa
hoàn toàn còn cation thứ 2 chưa bị kết tủa. Biết rằng, một ion được coi là tách hoàn toàn ra khỏi dung
dịch khi tổng nồng độ các dạng còn lại của ion đó trong dung dịch là 10–6 M. Hãy cho biết có thể điều
chỉnh pH của dung dịch tăng dần lên để tách riêng được 2 ion Al3+ và Mg2+ ra khỏi nhau được không?
Cho biêt: pKa(HSO4−) = 1,99; pKa(NH4+) = 9,24; pKS(Al(OH)3) = 32,4; pKS(Mg(OH)2) = 9,20;
*β([AlOH]2+) = 10−4,3; *β([MgOH]+) = 10−12,8.
CÂU VI (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử. Pin điện (không liên quan đến phức chất)
1. Cân bằng các phản ứng oxi hoá- khử sau:
a) HAsO2 + Ce4+ + H2O →H2AsO4- + Ce3+ + H+
b) IO3- + I- + H+ → . . . .
2. Dung dịch X thu được sau khi trộn 100 ml dung dịch KMnO4 0,04M, 50 ml H2SO4 2M, 50 ml dung dịch FeBr2 0,2M
a) Tính thành phần cân bằng của hệ
b) Tính thế của điện cực Pt nhúng vào dung dịch X
c) Thiết lập sơ đồ pin, tính sức điện động của pin được ghép bởi điện cực Pt nhúng vào dung dịch X và
điện cực calomen bão hoà. Viết phản ứng xảy ra khi pin hoạt động .
Cho E0Fe3 / Fe2  , 0 77 V
1 ; E0MnO  / Mn2     ; 4 5 ,1 V 1 ; E , 0 244 ; / 2 ,1085 cal V EBr Br V 2 Ka(HSO4-) = 10-2
CÂU VII. (2,5 điểm) Halogen. Oxygen – Sulfur.
1. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau: Cl2 + A(aq) 0 t  B(aq) + C(aq) + CO2 (1) C(aq) + X2(s)   E(aq) + Cl2 (2) E(s) 0 t  F(s) + X2 + O2 (3) C(s) 0 t  B(s) + O Mn 2 (4) 2 O
Biết phản ứng (3) có tỉ lệ mol E : F = 5 : 1.