Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Bắc Giang

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐBBB
CHUYÊN DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2024
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG
MÔN: HÓA HỌC LỚP 10
(Đề thi có 06 trang)
Thời gian làm bài: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Câu 1 (2,5 điểm): Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn
Mô hình Bohr được sử dụng để tính năng lượng cho các hệ một hạt nhân và một electron:
Với RH là hằng số Rydberg, RH = 2,179.10-18 J; Z là điện tích hạt nhân và n là số lượng tử
Sử dụng mô hình Bohr này hãy:
1. Tính năng lượng electron nằm trên orbital 2p trong nguyên tử hydrogen
2. Tính năng lượng cần thiết để kích thích electron từ orbital 1s lên orbital 2p trong nguyên tử hydrogen.
3. Tính năng lượng ion hóa thứ hai của nguyên tử helium (He).
4. Tính tần số ứng với vạch trong dải Lyman của nguyên tử hydrogen (ứng với
bước chuyển khi electron chuyển từ 2p về 1s)
5. Supernova E0102 -72 là một hành tinh cách trái đất khoảng hai trăm nghì năm ánh
sáng, người ta tin rằng hành tinh này có lượng oxygen gấp hàng tỉ lần trên trái đất. Nhiệt
độ tại đó rất cao, cỡ hàng triệu Kelvin, các nguyên tử oxygen bị ion hóa thành O7+. Hãy
tính tần số của bức xạ tương ứng với bước chuyển trong dải Lyman cho ion O7+.
6. Một nguyên tố khác tồn tại trên Supernova E0102 -72 có hàm lượng lớn hơn oxygen,
tần số bức xạ tương ứng với bước chuyển trong dải Lyman . Hãy xác định nguyên tố này.
Câu 2. (2,5 điểm) Cấu tạo phân tử -Tinh thể
2.1. Một kim loại M có khối lượng riêng là 5,96 g/cm3, kết tinh theo cấu trúc mạng lập
phương với cạnh của ô mạng cơ sở là 307 pm. Biết khối lượng mol nguyên tử của M là 50,94.
a) M kết tinh theo kiểu mạng lập phương nào ?
b) Số phối trí của M trong cấu trúc này là bao nhiêu? Giải thích. 1
c) Tính phần trăm thể tích không gian trống trong ô mạng cơ sở của M?
2.2. Từ giản đồ MO chung cho phân tử kiểu A2 và AB, hãy :
a) Viết cấu hình e của N2, O2, CO, NO và cho biết từ tính của các phân tử này
b) So sánh độ bền của các phân tử trên. Biết: Phân tử N2 O2 CO NO d(A0) 1,097 1,207 1,128 1,150
Câu 3 (2,5 điểm): Nhiệt hóa học.
Nạp 0,01 mol but-1-yne vào một lò phản ứng có thể tích thay đổi được với V0 = 0,1 m3 chỉ
chứa không khí ở P = 1,0 atm và T = 298 K. Tiến hành đốt cháy hoàn toàn hydrocarbon
này ở điều kiện đoạn nhiệt, đẳng áp (là phản ứng duy nhất xảy ra trong điều kiện này). Sau
khi đốt cháy hoàn toàn thì trong bình phản ứng chỉ chứa carbon dioxide, hơi nước, nitrogen và oxygen.
a) Tính enthalpy chuẩn của phản ứng ở 298 K. Từ đó tính lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy
0,01 mol but-1-yne trong thí nghiệm trên?
b) Tính số mol các chất có trong bình phản ứng sau khi quá trình đốt cháy xảy ra hoàn
toàn. Xem không khí là hỗn hợp của oxygen và nitrogen với tỉ lệ 1:4.
c) Tính nhiệt độ cực đại trong bình sau phản ứng cháy. Biết: C4H6(k) CO2(k) H2O(k) O2(k) N2(k)
Nhiệt tạo thành chuẩn ở 298K 165,2 -393,5 -241,8 - - (kJ/mol)
Nhiệt dung đẳng áp (J/mol.K) 13,5 46,6 41,2 32,3 27,6
Giả sử các giá trị nhiệt dung và nhiệt tạo thành không phụ thuộc nhiệt độ.
Câu 4. (3,0 điểm) Động hóa học (không có cơ chế). Cân bằng hóa học
1. Trong dung dịch nước, chất T bị phân hủy phương trình: T + 2H2O → 2X+ + Y2- (1)
Trong dung dịch loãng, hằng số tốc độ của phản ứng tại 350 K là k1 = 4,00.10-5 s-1.
a) Cho biết bậc của phản ứng (1).
b) Tính thời gian cần thiết t1 để 80% lượng chất T bị phân hủy ở 350K.
c) Tính hằng số tốc độ của phản ứng k2 tại 300K và thời gian cần thiết t2 để 80% lượng T
bị phân hủy ở nhiệt độ này. Biết năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng là 166,00 kJ.mol-1
và Ea không phụ thuộc vào nhiệt độ. 2
d) Khi có mặt chất xúc tác hằng số tốc độ của phản ứng phân hủy tại 300 K là k ’ 2
=3,00.104 s-1. Giả sử thừa số tần số phản ứng không thay đổi, tính năng lượng hoạt hóa E ’ a
của phản ứng khi có mặt xúc tác.
2. Ở 8200C hằng số cân bằng Kp của các phản ứng như sau: CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) K1 = 0,2 C(r) + CO2 (k) 2CO (k) K2 = 2
Cho 1 mol CaCO3 và 1 mol C vào bình chân không dung tích 22,4 lít duy trì ở 8200C.
a) Tính số mol các chất khi cân bằng.
Ở thể tích nào của bình thì sự phân hủy CaCO3 là hoàn toàn?
Câu 5 (3,0 điểm). Cân bằng acid – base và cân bằng ít tan. Phương án thực hành.
1. Hấp thụ hoàn toàn 0,010 mol khí H2S vào nước cất, thu được 100,0 mL dung dịch A.
a) Tính nồng độ cân bằng của các ion trong dung dịch A.
b) Trộn 10,0 mL dung dịch A với 10,0 mL dung dịch FeCl2 0,02 M, thu được 20,0 mL
dung dịch B. Có kết tủa xuất hiện từ dung dịch B hay không?
c) Tính giá trị pH của dung dịch B để có thể tách được ion Fe2+ hoàn toàn ra khỏi dung
dịch dưới dạng kết tủa, biết rằng ion Fe2+ được coi là tách hoàn toàn ra khỏi dung dịch khi
nồng độ còn lại của sắt(II) trong dung dịch là 10–6 M.
d) Để điều chỉnh pH của dung dịch B đến khi kết tủa hoàn toàn ion Fe2+ (nồng độ còn lại
của sắt(II) trong dung dịch là 10–6 M) ta có thể dùng dung dịch đệm axetat. Tiến hành như
sau, đầu tiên cho CH3COOH đặc vào 20,0 mL dung dịch B đến nồng độ 0,10 M; sau đó
cho từ từ CH3COONa vào dung dịch thu được đến khi hết tủa hoàn toàn Fe2+ thì hết m
(gam). Tính giá trị của m. Coi thể tích dung dịch không đổi sau khi cho thêm đệm axetat. Cho biết:
pKS(FeS) = 17,2; pKa1(H2S) = 7,02; pKa2(H2S) = 12,90;
pKa(CH3COOH) = 4,75; *b(FeOH+) = 10-5,92; M(CH3COONa) = 82.
2. Để xác định hàm lượng photpho có trong một mẫu amophot gồm NH4H2PO4;
(NH4)2HPO4 có lẫn tạp chất trơ (gọi là mẫu X). Hòa tan hoàn toàn 1,764 gam mẫu X vào
nước. Lọc bỏ tạp chất, định mức thành 100,0 mL, thu được dung dịch Y. Tiến hành 2 thí nghiệm sai:
Thí nghiệm 1: Chuẩn độ 10,0 mL dung dịch Y đến khi đổi màu chỉ thị A. Kết quả thu
được như trong bảng sau: 3 V dd HCl 0,100 M Lần 1 Lần 2 Lần 3 V1 (mL) 6,00 5,95 6,05
Thí nghiệm 2: Thêm chính xác 20,0 mL dung dịch KOH 0,20 M (dư) vào 10,0 mL dung
dịch Y, thu được dung dịch Z. Đun sôi để đuổi hết khí NH3, để nguội rồi chuẩn độ dung
dịch thu được đến khi đổi màu chỉ thị thymolphtalein (pH = 9,4), kết quả thu được như trong bảng sau: V dd HCl 0,100 M Lần 1 Lần 2 Lần 3 V2 (mL) 14,05 13,95 14,00
a) Viết các phản ứng xảy ra trong hai thí nghiệm trên.
b) Cho biết chất nào trong bảng sau đây phù hợp nhất làm chỉ thị A trong thí nghiệm 1.
Cho biết sự đổi màu tại điểm kết thúc chuẩn độ tương ứng với việc sử dụng chỉ thị đó. Chất chỉ thị màu pH đổi màu (pT) Màu dạng acid Màu dạng base Metyl da cam 4,0 Đỏ Vàng Metyl đỏ 5,0 Đỏ Vàng Bromthymol xanh 6,0 Vàng Xanh Phenolphtalein 8,0 Không màu Hồng Alizarin vàng 10,2 Vàng Đỏ
c) Chất nhận bỏ qua sai số chuẩn độ. Hãy tính độ dinh dưỡng (% khối lượng quy đổi về
P2O5) của mẫu amophot nói trên.
d) Trong thí nghiệm 2 được khuyến cáo là không thể chuẩn độ trực tiếp dung dịch Z
(không đun đuổi khí NH3) bằng dung dịch HCl với chỉ phenolphtalein (pH = 9,4). Tại sao pK   9,24 Cho biết: H a(NH )
3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32; 4 H = 1; N = 14; O = 16; P = 31
Câu 6 (2,5 điểm): Phản ứng oxi hóa khử, pin điện.
1. Kỹ thuật điện hóa thường được dùng để xác định độ tan của các muối khó tan.
Cho pin điện hóa: (-) Zn | Zn(NO3)2 0,2M || AgNO3 0,1 M | Ag (+)
Các dung dịch Zn(NO3)2 và AgNO3 trong pin đều có thể tích 1,00L và ở 25oC.
a) Viết phương trình phản ứng ở mỗi điện cực và phương trình phản ứng xảy ra trong pin
khi pin phóng điện. Tính sức điện động (sđđ) của pin. 4