Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Huỳnh Mẫn Đạt - Kiên Giang

SỞ GD&ĐT KIÊN GIANG ĐỀ THI ĐỀ XUẤT TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI KHU VỰC HUỲNH MẪN ĐẠT DUYÊN HẢI NĂM 2024 MÔN: HÓA HỌC 10
Thời gian làm bài: 180 phút
Câu 1(2,5 điểm): Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn
1. Người ta cho tia tử ngoại có bước sóng (  ) 58,4 nm chiếu vào một mẫu khí Kriptone,
electron bị tách ra với vận tốc 1,79 Mm.s-1. Tính năng lượng ion hóa của Kriptone. Biết hằng số
Plank là 6,626.10-34 J.s; vận tốc ánh sáng là 2,998.108 m/s. Khối lượng electron là 9,11.10-28 gam.
2. Hai đồng vị 101Tc và 104Tc đều kém bền, đều phân rã   , có chu kì bán hủy lần lượt là 14,3
phút và 18,3 phút, sản phẩm của các phân rã trên đều là các nguyên tử bền. Xét phản ứng phân
rã 101Tc: 101Tc  101Ru + 0 (*) 43 44  e 1
a. Tính năng lượng tỏa ra của phản ứng (*) theo đơn vị kJ.mol-1.
b. Tính năng lượng tỏa ra trong quá trình hình thành hạt nhân 101Ru từ các hạt cơ bản (theo đơn vị kJ.mol-1).
c. Một lượng 101Tc có hoạt độ phóng xạ 2016 Ci. Tính khối lượng 101Tc ban đầu và khối
lượng 101Tc bị phân rã trong một phút đầu tiên.
d. Hỗn hợp chỉ gồm hai đồng vị 101Tc và 104Tc có tổng hoạt độ phóng xạ ban đầu là 308
Ci, nếu để sau 14,3 phút thì tổng hoạt độ phóng xạ chỉ còn 160,462 Ci. Hỏi sau bao nhiêu lâu
(tính từ thời điểm ban đầu) thì hoạt độ phóng xạ của đồng vị này gấp hai lần hoạt độ phóng xạ đồng vị kia?
Cho: 1u = 931,5 MeV/c2; 1 MeV = 1,602.10-13 J; 1 năm có 365 ngày;
1 Ci = 3,7.1010 Bq (1 Bq = 1 phân rã/ giây); hoạt độ phóng xạ A = λN (λ là hằng số tốc độ phân
rã, N là số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t); khối lượng các hạt như trong bảng sau: Hạt 101Tc 101Ru p n e Khối lượng (u) 100,9073 100,9056 1,0073 1,0087 0,00055
Câu 2 (2,5 điểm) : Cấu tạo phân tử. Tinh Thể
2.1. Titan dioxide (TiO2) được sử dụng rộng rãi trong các loại kem chống nắng bởi khả năng
chống lại tia UV có hại cho da. Titan dioxide có cấu trúc tinh thể hệ bốn phương (hình hộp
đứng đáy vuông), các ion Ti4+ và ion O2- được phân bố trong một ô mạng cơ sở như sau:
a) Xác định số ion O2-, Ti4+ trong một ô mạng cơ sở và cho biết số phối trí của ion O2- và của ion Ti4+.
b) Xác định khối lượng riêng (g/cm3) của TiO2. Ti = 47,88; O=15,999.
2.2. Siêu acid A chứa chlorine có khả năng proton hóa các aldehyde và ketone. Thêm A khan
vào HNO3 đậm đặc, thu được muối B.
a. Xác định công thức hóa học của A, B. Vẽ công thức cấu trúc Lewis, dạng hình học
cho cả hai ion trong B, và viết công thức cộng hưởng của cation trong B.
b. Một siêu acid C được điều chế bằng phản ứng giữa một acid Lewis D và một acid
Bronsted E, cả hai đều là hợp chất lưỡng nguyên tố cùng chứa một nguyên tố hóa học. Tỉ số
giữa phần trăm khối lượng của nguyên tố này trong E và phần trăm khối lượng của nguyên tố
này trong D là 2,1668. Biết rằng, C là hợp chất ion chứa hai ion C+ và C−. Xác định công thức
hóa học, công thức Lewis của D, E và dạng hình học của D. Viết công thức hóa học của C, các
công thức Lewis của C+, C− và dạng hình học của các ion này.
Câu 3: (2,5 điểm) Nhiệt hóa học
3.1. Công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất silicon có độ tinh khiết cao phục vụ cho công
nghệ bán dẫn được thực hiện bằng phản ứng: SiO2(s) + 2C(s) ⇌ Si(s) + 2CO(g) (1).
a. Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về hàm entropy, hãy dự đoán sự thay đổi
(tăng hay giảm) entropy của hệ khi xảy ra phản ứng (1). b. Tính 0  H , r 298  0 S ,  0
G của quá trình điều chế silicon theo phản ứng (1). r 298 r 298
c. Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào? (Coi sự phụ
thuộc của ΔS và ΔH vào nhiệt độ là không đáng kể).
Biết ở điều kiện chuẩn, tại 298 K, entropy và enthanpy của các chất: Chất SiO2(s) C(s) Si(s) CO(g) 0 S (J/mol.K) 41,8 5,7 18,8 197,6 298 0  H (KJ/mol) - 910,9 0,0 0,0 - 110,5 f 298
3.2. Sục khí NH3 vào dung dịch SCl2 sinh ra chất rắn màu đỏ dễ nổ S4N4. Cấu trúc của chất này
có thể biểu diễn bằng nhiều cách, một trong những cách là như hình cho dưới đây:
a. Viết chu trình Born-Haber cho sự tạo thành S4N4 và xác định entalpy tạo thành S4N4.
b. Xác định biến thiên entalpy của phản ứng giữa NH3 với SCl2.
Cho: Eb (S-S) = 226 kj/mol ; Eb (N≡N) = 946 kj/mol ; Eb (S-N) = 273 kj/mol; Eb (S=N) = 328 kj/mol;
∆Hhóa hơi (S8) 77 kj/mol; ∆H hóa hơi (S4N4) = 88 kj/mol;
∆fH (SCl2) = -50 kj/mol; ∆fH (NH3) = -459 kj/mol; ∆fH (HCl) = -92,3 kj/mol.
Câu 4: (3 điểm) Động hóa học
4.1. Cho phản ứng của ion persunfat và ion iođua : 2 S O  + 2 I-  2 2 SO  + I 2 8 4 2
Ở 25oC, người ta tiến hành hai thí nghiệm: o C  (M) 2 2 S O8 Thí nghiệm 1 0,100 Thí nghiệm 2 0,200
Động học phản ứng này đã được nghiên cứu dựa trên sự thay đổi thế điện cực EAgI/Ag.
Sự phụ thuộc của thế điện cực theo thời gian cho bởi đồ thị sau:
a. Xác định bậc riêng phần của 2 S O  và I-. 2 8
b. Xác định hằng số tốc độ phản ứng.
c. Xác định nồng độ ban đầu của ion iođua trong mỗi thí nghiệm.
Cho biết Ks(AgI) = 3,61.10-17 ; o E  0,8V AgI/Ag
4.2. Xét phản ứng xảy ra trong dioxane: OC(NH ) NH OCN (*) 2 2 4
- Ở 61oC, k = 1,62.10-5ph-1, k- = 0,157.10-5ph-1
- Ở 71oC, k = 6,35.10-5ph-1, k- = 0,445.10-5ph-1
- Ở nhiệt độ 61oC và thời điểm ban đầu (t = 0) người ta hòa tan 0,600g (NH2)2CO vào 1
lit dioxane và thấy sau một phút nồng độ của amoni isocianate bằng 7,5.10-4M.
a. Hãy cho biết bậc của phản ứng thuận và phản ứng nghịch bằng bao nhiêu?
b. Tính tốc độ đầu và tốc độ ở thời điểm t = 1phút của phản ứng (*)
c. Tính entanpi của phản ứng bằng 2 phương pháp và so sánh các kết quả thu được.
Câu 5 (3 điểm) Cân bằng acid - base và cân bằng các hợp chất ít tan. Phương án thực hành
5.1. Sục từ từ đến hết 0,058 mol khí NH3 vào 100 ml dung dịch A gồm HCOOH 0,22M và
CH3COOH 0,10M thu được 100 ml dung dịch B.
a. Tính pH của dung dịch B.
b. Trộn 10,0 ml dung dịch B với 10,0 ml dung dịch chứa MgCl2 0,20M và FeCl2 0,10M
thu được dung dịch hỗn hợp C. Có kết tủa tách ra từ dung dịch hỗn hợp C hay không? Nếu có,
hãy cho biết thành phần của kết tủa? Biết không có oxi hòa tan trong các dung dịch A và B.
Quá trình trộn không tiếp xúc với oxi không khí. Bỏ qua sự tạo phức hidroxo của ion Mg2+ và Fe2+.
c. Trộn 20,0 ml dung dịch H2O2 0,025M với 20 ml dung dịch hỗn hợp C nói trên, lắc
đến khi trạng thái cân bằng thu được dung dịch D và m gam kết tủa. Viết phương trình phản
ứng xảy ra khi cho H2O2 vào dung dịch hỗn hợp C, tính hằng số cân bằng của phản ứng.
d. Tính nồng độ cân bằng của các ion Fe3+, Mg2+. Cho biết: * 2,17 0
pK ,sM (gOH) 10,9;pK ,sF (eOH) 15,1;pK ,sF (eOH)  37;  2  10 ;E 3 2  0,771V; 2 2 3 F ( e OH) Fe /Fe 0 E    0, 947V; pK HCOOH  CH COOH  NH  H O OH a : 3,75; 4,76; 9,24 /2 3 4 2 2
5.2. Thí nghiệm chuẩn độ dung dịch base mạnh bằng dung dịch chuẩn acid mạnh.
+ Dụng cụ: Bộ giá đỡ, buret e 25 mL, pipet e 10 mL, cốc thủy tinh, bình tam giác 50 mL, ống hút nhỏ giọt.
+ Hóa chất: Dung dịch HCl 0,10 M, dung dịch NaOH cần xác định nồng độ, dung dịch phenolphthalein.
+ Các bước tiến hành (chưa sắp xếp theo trình tự) chuẩn độ dung dịch sodium
hydroxide bằng dung dịch hydrochloric acid được mô tả ngắn gọn như sau:
(1) Thêm vài giọt chất chỉ thị thích hợp vào dung dịch.
(2) Ghi lại thể tích dung dịch HCl cuối cùng và lặp lại 3 lần để thu được kết quả phù hợp.
(3) Thêm dung dịch HCl vào burette và ghi thể tích.
(4) Lấy 10 mL dung dịch sodium hydroxide vào bình nón bằng pipet e.
(5) Mở khóa burette, nhỏ từng giọt dung dịch HCl vào sodium hydroxide, lắc đều cho đến
khi đạt đến điểm kết thúc.
a) Hãy sắp xếp thứ tự thực hiện các bước trên khi tiến hành chuẩn độ. Hãy cho biết hiện
tượng tại thời điểm kết thúc chuẩn độ.
b) Giải thích vì sao cần lắc nhẹ dung dịch trong bình tam giác khi thực hiện chuẩn độ.
c) Viết phương trình hóa học của phản ứng chuẩn độ.
d) Tiến hành thí nghiệm chuẩn độ 3 lần, thu được kết quả sau: Thí nghiệm Lần 1 Lần 2 Lần 3
Thể tích dung dịch HCl đã sử dụng (mL) 12,50 12,40 12,50
Hãy xác định nồng độ dung dịch NaOH ban đầu.
Câu 6: (3,0 điểm) Phản ứng oxi hóa khử - pin điện hóa
6.1. Cho các nửa phản ứng của các ion nguyên tố Vanadiumum và thế khử chuẩn tại 298K:
VO2+(aq) + 2H+(aq) + e  VO2+(aq) + H2O E0 = + 1,00 V