Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên ĐHQG HN

TRƯỜNG THPT KHOA HỌC GIÁO DỤC
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI Trường ĐHGD – ĐHQGHN
LẦN THỨ XV, NĂM 2024
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC - LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Ngày thi: 16 tháng 7 năm 2024 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
(Đề thi gồm 05 trang) Câu 1 (2.5 điểm):
1.1. (a) Khi chiếu một chum bức xạ điện từ có bước sóng λ = 58,40 nm lên một mẫu
Krypton (Kr) thì thấy chum electron bật ra khỏi Krypton và chuyển động với v = 1,59.106
m/s. Xác định năng lượng ion hóa của Krypton.
(b) Để quan sát được vật có kích thước vô cùng nhỏ bé, người ta sử dụng sóng liên kết được
tạo ra do sự chuyển động của electron. Tính năng lượng cực tiểu của một electron cần có để
có thể quan sát được vật có kích thước khoảng 2,5 A0.
1.2. Đồng vị phóng xạ Co – 60 được sử dụng để nghiên cứu hiệu quả hấp thụ vitamin – B12,
vì Co là nguyên tử trung tâm của vitamin – B12. Co – 60 được tổng hợp qua ba bước, quá
trình tổng có thể hiểu như là phản ứng của Fe – 58 với 2 hạt neutron sinh ra Co – 60 và một vi hạt khác.
a) Vi hạt này là gì?
b) Tính bước sóng de Broglie của hạt nhân bức xạ nếu biết nó có tốc độ bằng 0,9c (c là tốc độ ánh sáng).
c) Tính năng lượng liên kết theo J trên mỗi nucleon cho mỗi hạt nhân Co – 60.
1.3. Phi kim X có electron viết sau cùng ứng với 4 số lượng tử có tổng đại số bằng 2,5 Tìm
phi kim X và viết cấu hình electron, quy ước ml nhận giá trị từ âm sang dương.
1.4. 60Co được dùng trong y học để điều trị một số bệnh ung thư do có khả năng phát tia γ
để hủy diệt tế bào ung thư. 60Co phân rã phát ra hạt ꞵ- và tia γ, có chu kì bán hủy là 5,27 năm.
a) Viết phương trình phản ứng phân rã hạt nhân 60Co 27 .
b) Nếu ban đầu có 3,42 mg 60Co thì sau 30 năm còn lại bao nhiêu gam? Câu 2 (2,5 điểm):
2.1. Giả thiết ion F2- được tạo thành từ nguyên tử F và ion F-
a. Thuyết liên kết cộng hóa trị (thuyết VB) có thể giải thích được sự hình thành ion F2- bằng
con đường nêu trên hay không? Giải thích.
b. Theo thuyết MO, ion F2- được hình thành theo cách trên có tồn tại hay không? Giải thích.
Vẽ giản đồ năng lượng MO và viết cấu hình electron phân tử cho ion F2-.
2.2. Sắt tồn tại hai dạng thù hình đều có sạng lập phương là Fe-α độ đặc khít 68%, bán kính
kim loại 0,124 nm và Fe-γ có độ đặc khít 74%, bán kính kim loại 0,128 nm.
a. Trong quá trình luyện gang, thép một lượng nhỏ carbon thường xâm nhập vào các pha
tinh thể của sắt làm các nguyên tử sắt cách xa nhau hơn. Hãy dự đoán vị trí xâm nhập của
carbon vào mỗi dạng thù hình và vẽ ô cơ sở sau khi bị một nguyên tử carbon xâm nhập.
b. Bán kính cộng hóa trị của carbon là 0,0077 nm. Hỏi độ dài cạnh a của ô mạng cơ sở sẽ
tăng bao nhiêu khi Fe-α và Fe-γ có chứa carbon so với hai dạng tương ứng ở trạng thái nguyên chất. Câu 3 (2,5 điểm):
3.1. Nhiệt dộ ảnh hưởng rất lớn tới vị ngon của rượu. Rượu Vodka- Hà Nội 39,5o được bảo
quản tại nhiệt độ thường là 25oC và khi uống, người ta thường cho đá viên vào. Thả mội
viên nước đá có khối lượng 25 gam ở -25oC vào 200mL rượu Vodka- Hà Nội 39,5o (giải
thiết chỉ chứa nước và rượu (alcohol ethanol) ở nhiệt độ thường.
Tính giá trị biến thiên entropy của quá trình thả viên nước đá vào rượu đến khi hệ đạt trạng
thái cân bằng và lượng nhiệt thu vào của 25 gam nước đá ban đầu. Coi hệ đang xét là hệ cô lập.
Biết R=8,314 J/mol.K; =1g/cm3; =0,8 g/cm3;
Nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 6,009 kJ/mol.
3.2. Tại nhiệt độ 298K được giữ cố định và dưới áp suất 1,5 atm, độ phân li của N2O4 trong
quá trình chuyển hóa NO2 là 11%.
a. Tính hằng số cân bằng Kp, Kc, Kx của phản ứng.
b. Độ phân li sẽ thay đổi như thế nào khi áp suất giảm từ 1,5 atm xuống 0,8 atm.
c. Để cho độ phân li giảm xuống còn 8% thì phải nén hỗn hợp khí tới áp suất nào? Kết quả
nhận được có phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelie không? Vì sao? Câu 4 (2,5 điểm):
4.1. Khi nghiên cứu động học của phản ứng:
2H2(g) + 2NO(g)  N2 (g) + 2H2O người ta thu được số liệu sau: Thời gian (s) Thí nghiệm 1 [H2] (mol/L) Thí nghiệm 2 [H2] (mol/L) 0 1,0.10-2 1,0.10-2 10 8,4.10-3 5,0.10-3 20 7,1.10-3 2,5.10-3 30 ? 1,3.10-3 40 5,0.10-3 6,3.10-4
Cho biết ở thí nghiệm 1 [NO]o= 10,0 (mol/L); ở thí nghiệm 2, [NO]o = 20,0 (mol/L)
a. Xác định phương trình động học của phản ứng trên
b. Xác định hằng số tốc độ k
c. Tính [H2] ở thí nghiệm 1 tại thời điểm t = 30 giây
4.2. Cho phản ứng thuận nghịch bậc 1-1 giữa A và b như sau:
Ở thời điểm t=0 chỉ có chất A mà không có chất B. trong thời gian bao lâu thì một nửa
lượng chất A chuyển thành chất B? Câu 5 (2,5 điểm):
Ở nhiệt độ 250C, độ tan của Fe2(SO4)3 là khoảng 245 gam/1,00L nước, có nghĩa là nồng độ
khoảng 0,6M. Một sinh viên dự kiến pha 100,0 ml dung dịch Fe2(SO4)3 nồng độ 0,100M.
Tuy nhiên khi pha xong thì trong dung dịch thu được (gọi là dung dịch A) xuất hiện vẩn đục màu nâu.
a) Bằng tính toán, hãy giải thích hiện tượng trên.
b) Để làm tan vẩn đục, sinh viên này thêm từ từ từng giọt dung dịch H2SO4 đặc (nồng độ
98%, khối lượng riêng D = 1,84 g/ml) vào 100,0 ml dung dịch A kể trên (vừa thêm dung
dịch, vừa khuấy). Tính số giọt dung dịch H2SO4 đặc tối thiểu mà sinh viên này cần thêm vào
dung dịch A để dung dịch trở nên trong suốt. COi thể tích mỗi giọt là như nhau và đều là 0,03 ml. Cho biết: pK - a
(HSO4 ) = 1,99; pKa(Fe(OH)3) = 37; pKw = 14,00.
Fe3+ + H2O ⇌ FeOH2+ + H+ ·ᵦ = 10-2,17 Câu 6 (2,5 điểm):
6.1. thiết lập sơ đồ pin khi hoạt động thì xảy ra các phản ứng theo sơ đồ sau đây: a. Zn + AgNO + 3  Zn(NO3)2 Ag b. Ag+ + I-  AgI c. H +
2C2O4 K2Cr2O7 + H2SO4  CO2 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O d. Fe3+ + 2CH + 3COO- Fe(CH3COO)2
6.2. Cho một pin điện có sơ đồ sau:
(-) Zn / Zn(NO3)2 0,05M // KCl 0,1M / AgCl,Ag(+)
a. Viết các phản ứng xảy ra ở mỗi điện cực và phản ứng tổng quát trong pin điện ở 25oC.
b. Ở 25oC sức điện động của pin bằng 1,082V. Tính ΔG, ΔH, ΔS và hằng số cân bằng K của phản ứng tổng quát?
c. Tính tích số tan của AgCl?
Cho biết: EoZn2+/Zn = -0,763V; EoAg+/Ag= +0,799V; ( dE )P=−0,490mV .K -1 dT Câu 7 (2,5 điểm):
7.1. Các nguyên tố hóa học X,Y, Z có cùng số electron hóa trị, nhưng chu kì và có các tính chất sau:
- Bán kính của từng nguyên tố tăng dần theo thứ tự X, Y, Z.