Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Lào Cai

SỞ GD&ĐT LÀO CAI
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI TRƯỜNG THPT
CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC CHUYÊN DH&ĐBBB NĂM HỌC 2023 - 2024 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MÔN HOÁ HỌC - LỚP 10
Thời gian làm bài 180 phút
(Đề thi gồm có 6 trang, gồm 8 câu)
CÂU 1. (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn.
1.1. Phương pháp phổ khối lượng được sử dụng rộng rãi trong phân tích hóa học.
a) Một trong các ứng dụng của phương pháp phổ khối lượng là xác định hàm lượng các
đồng vị bền của một nguyên tố hóa học. Nguyên tố chlorine (Cl) có nguyên tử khối trung
bình là 35,5u gồm hai đồng vị bền là 35Cl và 37Cl. Bằng tính toán hãy cho biết phổ khối
lượng nào sau đây phù hợp nhất. b) Phân tử Cl +
2 cũng có thể bị ion hóa thành cation Cl2 .
Hãy cho biết số lượng tín hiệu và cường độ tương đối của
các tín hiệu trên phổ khối lượng tương ứng với cation Cl + 2 .
c) Phổ khối lượng của toluene thu được bằng cách ion hóa
phân tử này thành các ion dương cũng như phá vỡ phân tử
thành các ion dương nhỏ hơn. Trên phổ khối lượng của toluene (hình bên), hai vạch phổ có
cường độ cao nhất gồm: vạch m/z = 91 và vạch m/z = 92. Dự đoán cấu tạo và giải thích tính
bền của các ion dương ứng với hai vạch phổ này.
1.2. Xác định tuổi là một yêu cầu quan trọng trong địa chất học. Phương pháp Lu-Hf là
phương pháp được đưa ra từ thập niên 1980 với sự phát triển của phổ phát xạ plasma và phổ
khối. Lu có 2 đồng vị tự nhiên: và
; Hf có 6 đồng vị tự nhiên với số khối từ 176 –
181. 176Lu phân rã beta tạo thành
với chu kì bán hủy 3,716.1010 năm. 177Hf là đồng vị
bền và không có nguồn phóng xạ. Các nhà địa chất học nhận được một mẫu đá và lấy nhiều
mẫu nhỏ từ các phần khác nhau của mẫu gốc để tiến hành phân tích. Dữ liệu về tỉ lệ số
nguyên tử từ hai mẫu như sau: + mẫu I: . + mẫu II: .
Biết rằng các phản ứng phân rã phóng xạ xảy ra tuân theo quy luật động học bậc nhất.
a) Viết phương trình hạt nhân của phản ứng phân rã beta của 176Lu.
b) Tính hằng số tốc độ phân rã 176Lu.
c) Tính tuổi của mẫu đá.
CÂU 2. (2,5 điểm) Cấu tạo phân tử. Tinh thể
2.1. a) Hãy vẽ các cấu trúc Lewis của dinitrogen oxide (N2O). Tính điện tích hình thức trên
mỗi nguyên tử, từ đó chỉ ra cấu trúc hợp lí nhất.
b) Liên kết NO là liên kết phổ biến trong các hợp cuất của nitrogen.
Cho một số giá trị độ dài liên kết N-O trong một số phân tử ở thể khí như sau: 1,06 ; 1,15
; 1,21 ;1,41 . Hãy viết công thức Lewis và quy gán độ dài liên kết N-O trong các phân tử HNO + 3; NO+; NO2 .
2.2. Một chất rắn X chỉ chứa H và O. Ở 0oC, P = 1bar nó kết tinh
trong hệ lục giác. Ô mạng cơ bản cho ở hình vẽ dưới đây. Các thông số: a = 452pm, c = 739pm, = 1200
a) Xác định số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong ô mạng của X,
từ đó rút ra công thức HxOy của mắt và số mắt trong hợp chất này.
Cho biết tên thông thường của chất rắn X.
b) Xác định khối lượng riêng (kg/m3) của X? Cho H=1; O =16
c) Xác định tính chất của X khi nhúng trong nước: + Ở 0oC, P = 1bar.
+ Tăng nhiệt độ và giữ nguyên áp suất.
+ Tăng áp suất và giữ nguyên nhiệt độ. Cho nước = 1,00.103kg/mol.
CÂU 3. (2,5 điểm) Nhiệt hóa học.
3.1. Cho biết chiều hướng diễn biến của phản ứng: H2(g) + ½ O2 (g) → H2O (l) ở 250C, 1 atm
nếu phản ứng được thực hiện trong:
a) Bình kín cách nhiệt tuyệt đối.
b) Bình phản ứng có trao đổi nhiệt với môi trường. Cho biết:
- Nhiệt hình thành của nước: - Entropy của các chất: ;
3.2. Khi đốt cháy hoàn toàn 0,704 g propane bằng lượng vừa đủ O2 trong nhiệt lượng kế
(đẳng tích, đoạn nhiệt), nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng từ 298 K lên 303,18 K. Bỏ qua sự
nhận nhiệt của các sản phẩm cháy.
a) Tính nhiệt đốt cháy đẳng tích và nhiệt đốt cháy đẳng áp tại 298 K của propan e (theo kJ/
mol) trong điều kiện đã cho.
b) Tính năng lượng phân li trung bình của liên kết C–H (theo kJ mol-1) của propane ở điều
kiện 298 K, 1,0 bar. Coi nhiệt đốt cháy chuẩn đẳng áp ở 298K của propane bằng giá trị tính
được từ ý 3.2.a. Cho biết:
+ Nhiệt dung của nhiệt lượng kết CNLK = 6834 J.K-1
+ Nhiệt hình thành chuẩn của các chất:
+ Năng lượng phân li trung bình của các liên kết ở 298K; 1,0 bar:
Giả sử mỗi chất khí và hỗn hợp khí đều thỏa mãn điều kiện của khí lí tưởng
CÂU 4. (3 điểm) Động hóa học (không có cơ chế). Cân bằng hóa học trong pha khí
4.1. Cho các phản ứng thuận nghịch sau: H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) (1) Br 2 (g) Br2 (l) (2)
Xét một bình kín dạng xilanh (không trao đổi nhiệt và chất với môi trường) chứa hỗn
hợp khí gồm H2, HBr và Br2 (hơi) và đang ở trạng thái cân bằng.
Nén pitton để áp suất hỗn hợp tăng dần thì thì số mol HBr bị biến đổi theo một trong số
4 dạng đồ thị sau. Hãy xác định dạng đồ thị đúng và vị trí đường biểu diễn chuyển hướng. nHBr nHBr nHBr nHBr
4.2. Phầm màu xanh Brilliant Blue FCF (kí hiệu là E133)
được sử dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm. Trong p p p p
dung dịch nước, E133 bị oxi hoá bởi nước Javel theo phản (I) (II) (III) (IV) ứng:
E133 + ClO-  Sản phẩm không màu
Động học của phản ứng này được nghiên cứu bằng cách theo
dõi biến thiên nồng độ E133 theo thời gian (nhờ phương
pháp phân tích quang học). Kết quả cho thấy phản ứng có bậc động học.
Thí nghiệm 1: Trộn 25,0 mL dung dịch E133 có nồng độ C1=4,545.10-6 M với 1,0 mL dung
dịch NaClO nồng độ C2= 1,360.10-2 M. Kết quả theo dõi nồng độ E133 theo thời gian ở 298K như sau: t ( phút) 2,5 5,0 7,5 10,0 CE133 (10-6 M) 2,222 1,129 0,575 0,292
a. Chứng minh rằng trong điều kiện thí nghiệm, phản ứng tuân theo quy luật động học bậc 1.
b. Tính hằng số tốc độ của phản ứng và thời gian nửa phản ứng trong điều kiện thí nghiệm.
Thí nghiệm 2: Trộn 25,0 mL dung dịch E133 có nồng độ C3= 5,200.10-6 M với 1,0 mL dung
dịch NaClO nồng độ C4= 8,500.10-3 M. Kết quả theo dõi nồng độ E133 theo thời gian ở 298K như sau: t (phút) 4,1 8,2 CE133 (10-6 M) 2,5 1,25
c. Chỉ ra rằng trong điều kiện thí nghiệm 2, bậc của phản ứng không thay đổi so với thí
nghiệm 1 và tính hằng số tốc độ phản ứng trong điều kiện này.
d. Từ kết quả thu được ở hai thí nghiệm trên hãy cho biết ngoài E133, tốc độ phản ứng còn
phụ thuộc vào nồng độ của chất nào khác? Xác định bậc riêng phần của chất đó. Từ đó tính
hằng số tốc độ của phản ứng nghiên cứu ở 298K nếu các chất phản ứng được lấy theo đúng
hệ số tỉ lượng của phương trình phản ứng.
4.3. Heroin và morphine là các chất gây nghiện. Khi heroin được vào cơ
thể người, nó chuyển hóa thành morphine (1 phân tử heroin biến đổi
thành 1 phân tử morphine), sau đó sẽ bị đào thải ra khỏi cơ thể qua
nước tiểu. Giả thiết các quá trình trên là các phản ứng bậc 1 và được thể hiện bằng sơ đồ sau:
Trong đó: A là heroin, B là morphine và C là sản phẩm bài tiết ra khỏi cơ thể. Phản ứng (1)
và (2) phản ứng tuân theo quy luật động học bậc 1 và có chu kì bán hủy lần lượt là 2.4 giờ và 20.0 giờ
a) Một đối tượng đã tiêm 18.45 mg heroin vào máu. Một ngày sau (24.0 giờ), đối tượng này
bị kiểm tra ma túy bằng cách xét nghiệm máu. Hãy cho biết mẫu máu của đối tượng đó khi
xét nghiệm có hàm lượng morphine và heroin là bao nhiêu (tính theo đơn vị nmol L−1 )? Giả
thiết cơ thể đối tượng có 5 L máu.
b) Xác định khoảng thời gian để việc xét nghiệm kiểm tra morphine của đối tượng này cho
kết quả âm tính? (kể từ thời điểm đối tượng sử dụng heroin). Biết rằng khi hàm lượng
morphine dưới 30.0 nmol L−1, xét nghiệm không phát hiện ra và cho kết quả âm tính.
CÂU 5. (3 điểm) Cân bằng acid – base và cân bằng các hợp chất ít tan. Phương án thực hành
5.1. Ascoricic acid (vitamin C, M = 176 g/mol) là một acid hai nấc (H2A) có pKa1 = 4,17 và
pKa2 = 11,6. Nhu cầu vitamin C của người trưởng thành là 60 mg/ngày. Phần còn lại được
bài tiết qua nước tiểu trong cùng một ngày. Thể tích trung bình của nước tiểu lên tới 1,5L/ ngày.
a. Tính pH (trung bình) của nước tiểu của một người đã uống một viên/ngày với hàm lượng
1,00 g acid ascorbic. Giả định nước tiểu chỉ chứa H2A và nước.
b. Một giả định thực tế hơn là nước tiểu có chứa dung dịch đệm phosphate với tổng nồng độ
của tất cả các dạng tồn tại của phosphate là 0,125 mol/L. Giả sử pH của nước tiểu có giá trị
trung bình khoảng 6,60. Tính nồng độ cân bằng của tất cả các dạng tồn tại của phosphate
trước khi uống acid ascobic.
c. Tính pH (trung bình) của nước tiểu sau khi uống 1,00 g acid ascobic khi xét đến sự tồn tại
của phosphate trong nước biểu.
Cho: H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32.
5.2. Trong nước bọt của chúng ta có C(Ca2+) = 3,0.10‒3 M và pH = 6,75. Giả thiết gần đúng
rằng CO2 chiếm 4% thể tích không khí và áp suất khí quyển bằng 1 atm. Bằng tính toán, hãy
cho biết trong điều kiện này có tạo thành kết tủa CaCO3 trên răng hay không?
Cho: CO2 (aq) có pKa1 = 6,40 và pKa2 = 10,30; CaCO3 có pKS, CaCO3 = 8,4; KH, CO2 = 3,0.10‒2 atm.M-1
5.3. Khi chuẩn độ các đa acid hoặc đa base, nếu tỉ số các hằng số phân li kế tiếp nhau vượt
quá 1.104 lần thì cho phép chuẩn độ riêng rẽ từng nấc với sai số không quá 1%. Mặt khác để
đảm bảo sai số cho phép, người ta chỉ chuẩn độ các acid, base có bằng số cân bằng lớn hơn 1.10−9 .
Citric acid hay acid chanh là acid 3 nấc (có cấu tạo và các
giá trị pKa như hình bên) được viết tắt là H3Cit, có nguồn gốc
tự nhiên từ các loại quả cam, chanh. Nó là chất bảo quản thực
phẩm tự nhiên và thường được thêm vào thức ăn và đồ uống
(một số sản phẩm trà túi lọc) để tạo vị chua.
Chuẩn độ 10,0 mL dung dịch citric acid 2.10-3 M bằng dung dịch NaOH 5,00.10−3 M.
a) Viết phương trình phản ứng chuẩn độ.
b) Tính pH tại điểm tương đương.
c) Hãy chọn chất chỉ thị thích hợp cho phép chuẩn độ trên trong số các chỉ thị sau đây:
Methyl đỏ (pT = 6,20); Bromthymol xanh (pT = 7,60); Phenolphtalein (pT = 9,00).
d) Trong phép chuẩn độ xác định nồng độ của citric acid bằng NaOH, với mỗi trường hợp
sau đây, hãy cho biết nồng độ citric acid xác định được là cao hay thấp hơn so với giá trị thực? Giải thích.
Trường hợp 1: Pipet dùng để lấy 10,00 mL dung dịch H3Cit nhưng chỉ lấy được 9,90 mL dung dịch.
Trường hợp 2: Dùng Bromthymol xanh (pT = 7,60) để xác định điểm dừng chuẩn độ.
Trường hợp 3: Buret chỉ được tráng bằng nước cất mà không tráng bằng dung dịch NaOH 5.10−3 M.