Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Đà Nẵng

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐÁP ÁN ĐỀ NGHỊ
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
MÔN HÓA HỌC LỚP 10
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÊ QUÝ ĐÔN NĂM 2024 ĐÀ NẴNG
(Đề và Đáp án gồm 18 trang)
Câu 1. (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn
1.1 Một nguyên tử của nguyên tố chưa biết di chuyển với tốc độ bằng 1% tốc độ ánh sáng. Bước
sóng de Broglie đo được là  = 3,31·10-15 m. Xác định nguyên tố.
1.2 Trong các hợp chất magnesium tồn tại ở dạng Mg2+ nhưng không tồn tại ở dạng Mg+, mặc dù
đối với nguyên tử Mg, năng lượng ion hoá thứ hai (15,035 eV) lớn gần gấp đôi năng lượng ion hoá
thứ nhất (7,646 eV). Giải thích?
1.3 Bromine-82 có chu kì bán rã 1,0103 phút. Nếu bạn cần 1,0 gam Br-82 và nhà cung cấp cần
3,0 ngày để giao hàng đến thì bạn cần đặt bao nhiêu gram NaBr (giả sử toàn bộ Br trong
NaBr đều là Br-82 và khối lượng nguyên tử Br-82 là 82 u và Na là 23 u.)?
1.4 (a) Viết cấu hình electron của nguyên tử O (Z = 8), Na (Z = 11) và Ti (Z = 22).
(b) Tính điện tích hạt nhân hiệu dụng mà các electron chiếm giữ trong mức năng lượng cao nhất và
cao nhì trong mỗi nguyên tử này.
Về mặt định lượng, độ âm điện χ của nguyên tử có thể được ước tính bằng công thức do Allred và Rochow đề xuất:
trong đó Z* là điện tích hạt nhân hiệu dụng do các electron hóa trị gây ra và rcov là bán kính cộng
hóa trị của nguyên tử được biểu thị bằng Ångstrøms (Å). (1 Å = 10–10 m).
(c) Tính độ âm điện Allred–Rochow của các nguyên tử H, O, F và Na. Nguyên tử H O F Na rcov, pm 42 74 72 167 Câu 1. Nội dung Điểm 1.1 4/8 Khối lượng mol: Vậy M là calcium (Ca) 1.2
Ion Mg2+ có kích thước nhỏ hơn nhưng lại có điện tích cao hơn ion Mg+, do đó 4/8
năng lượng mạng lưới phát sinh khi hình thành các hợp chất của các ion Mg2+
lớn hơn nhiều so với năng lượng phát sinh nếu các ion Mg+ hình thành hợp chất.
Chính sự tăng năng lượng mạng lưới bù trừ quá năng lượng ion hoá lớn của ion Mg2+.
Mặt khác, Mg2+ có cấu hình bền của khí hiếm Ne, còn Mg không có cấu hình ⁺ bền của khí hiếm. 1.3 4/8 Khối lượng Br-82 = 20 gam 1 1.4 (a) Cấu hình electron 8/8 O: 1s22s22p4 ; Na: 1s22s22p63s1 ; Ti: 1s22s22p63s23p63d24s2 .
(b) Điện tích hiệu dụng Oxygen:
Zeff(2s,2p) = 8 – (5 × 0,35 + 2 × 0,85) = 4.55
Zeff(1s) = 8 – (1 × 0,30) = 7.70 Sodium:
Zeff(3s) = 11 – (8 × 0,85 + 2 × 1,00) = 2.20
Zeff(2s,2p) = 11 – (7 × 0,35 + 2 × 0,85) = 6.85 Titanium:
Zeff(4s) = 22 – (1 × 0,35 + 10 × 0,85 + 8 × 1,00 + 2 × 1,00) = 3,15
Zeff(3d) = 22 – (1 × 0,35 + 8 × 1,00 + 8 × 1,00 + 2 × 1,00) = 3,65
Zeff(3s,3p) = 22 – (7 × 0,35 + 8 × 0,85 + 2 × 1,00) = 10,75
(b) Độ âm điện Allred–Rochow là
Câu 2. (2,5 điểm) Cấu tạo phân tử. Tinh thể
2.1 Dựa vào thuyết đẩy của các cặp electron hóa trị, hãy giải thích dạng hình học, so sánh góc liên
kết trong mỗi phân tử và giữa các phân tử sau: SOF2, SOCl2 và SOBr2.
2.2 Nhiệt độ sôi của HF > HI > HBr > HCl. Giải thích.
2.3 Một chất bán dẫn là hợp kim của nhôm và nguyên tố X có ô cơ sở như sau. Hằng số mạng tinh
thể là 613,5 pm, khối lượng riêng của vật liệu là 4,277 g /cm3. Xác định công thức thực nghiệm của
chất bán dẫn này. Xác định nguyên tố X.
2.4 Oxide của kim loại hoạt động M có cấu trúc mạng lưới lập
phương với độ dài cạnh của ô mạng cơ sở là a = 5,555 Å.
Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion O²- chiếm đỉnh và tâm các mặt
của hình lập phương, còn ion kim loại chiếm tất cả các hốc tứ
diện (tâm của các hình lập phương nhỏ với cạnh là a/2 trong ô
mạng). Khối lượng riêng của oxide trên là 2,400 g cm³.
(a) Tính số ion kim loại, số ion O2- trong một ô mạng cơ sở. 2
(b) Xác định công thức hóa học của oxide trên.
(c) Tính bán kính ion kim loại M (theo nm). Biết bán kính của ion O2- là 0,14 nm.
2.5. Khi làm việc với các hợp chất kim loại quý, thường cần phải tách chúng ra
để sử dụng tiếp theo. Vì vậy, sau khi tổng hợp thành phần liên kim loại A3B,
cần phải tách ra kim loại B nguyên chất về mặt hóa học. Để làm được điều
này, một mẫu A3B đã được hòa tan trong nước cường toan (hỗn hợp nitric
acid và hydrochloric acid ). Một dung dịch amoni nitrate được thêm vào
dung dịch thu được, dẫn đến sự hình thành kết tủa màu vàng của chất C. Sự
cô lập kết tủa này và sự phân hủy nhiệt sau đó của nó trong không khí (~
600°C) dẫn đến tạo ra kim loại B.
Xác định các chất chưa biết A – C và viết các phản ứng hóa học nêu nếu biết
A3B kết tinh theo kiểu cấu trúc Cu3Au như trên hình bên. Trong một ô cơ sở, các nguyên tử Au nằm
ở các đỉnh của khối lập phương và các nguyên tử Cu nằm ở tâm của tất cả các mặt. Khối lượng
riêng của A3B là D = 14,674 g/cm3 và tham số ô cơ sở là a = 3,887 Å. Câu 2. Nội dung Điểm 2.1
Trong mỗi phân tử đều có góc OSX > XSX (X là halogen) vì liên kết đôi S=O 2/8
đẩy mạnh hơn liên kết đơn S-X.
Các góc FSF > ClSCl > BrSBr.
Giải thích: Vì độ âm điện của F > Cl > Br nên cặp e liên kết của liên kết S – X 2/8
lệch về phía nguyên tử có độ âm điện nhiều hơn làm giảm lực đẩy giữa các cặp e liên kết. 2.2
HF hình thành liên kết H liên phân tử mạnh, do F có độ âm điện cao. Do đó 2/8
nhiệt độ sôi của HF cao bất thường.
Điểm sôi của các halogenua hydrogen khác tăng dần từ HCl lên HI do kích 2/8
thước của các nguyên tử halogen từ Cl lên I tăng dần làm tăng thêm độ lớn của lực van der Waals. 2.3
Mỗi ô cơ sở đều có 4 nguyên tử Al và 4 nguyên tử X. Công thức của hợp kim 2/8 có dạng AlX. M = 148,6 X = 121,6  X là Sb 2/8
Trong một ô cơ sở có 8 hốc tứ diện nên số ion kim loại M là 8. 4/8 Số ion O2- là 8
Vậy trong 1 ô mạng cơ sở có 4 phân tử M2O. 3 Vậy, oxide là Na2O. 3) Các ion M và O ⁺
2 tiếp xúc với nhau trên đường chéo của hình lập phương nhỏ:
Đường cheo của mặt khối lập phương nhỏ:
Đường cheo của khối lập phương nhỏ: Þ 2.5
Công thức của hợp chất A3B 2/8 A3B = 518,8 g/mol
Từ phản ứng kết tủa với amoni nitrate sau khi hòa tan hợp chất ban đầu trong
nước cường toan, suy ra kim loại quý B là bạch kim. Khi đó khối lượng của A
là 107,9 - do đó nguyên tố này là bạc và hợp chất ban đầu là Ag3Pt. A là Ag, B là Pt.
Phản ứng hòa tan trong nước cường toan:
3Ag3Pt + 7HNO3 + 36HCl  3H2PtCl6 + 9HAgCl2 + 7NO + 14H2O
Phản ứng tạo thành muối bạc hòa tan khác được coi là đúng:
3Ag3Pt + 16HNO3 + 18HCl  3H2PtCl6 + 9AgNO3 + 7NO + 14H2O
Cho thêm amoni nitrate vào sẽ tạo thành kết tủa màu vàng:
H2PtCl6 + 2NH4NO3  (NH4)2PtCl6↓ + 2NH4NO3, C là (NH4)2PtCl6 2/8
Sự phân hủy nhiệt của amoni hexachloroplatinat tạo ra
bạch kim phân tán mịn - “bạch kim đen”:
(NH4)2PtCl6  Pt + 2NH4Cl↑ + 2Cl2
Câu 3. (2,5 điểm) Nhiệt hóa học.
3.1 Xác định nhiệt hình thành AlCl3 khi biết:
Al2O3 (s) + 3COCl2 (g)  3CO2 (g) + 2AlCl3 (s) H1 = -232,24 kJ
CO (g) + Cl2 (g)  COCl2 (g) H2 = -112,40 kJ
2Al (s) + 1,5O2 (g)  Al2O3 (s) H3 = -1668,20 kJ Nhiệt hình thành của CO: H4 = -110,40 kJ/mol
Nhiệt hình thành của CO2: H5 = -393,13 kJ/mol.
3.2 (a) Entanpy tiêu chuẩn của sự bay hơi vapH° của nước ở 100°C là 40,66 kJ mol-1. Tính nội năng
của sự hóa hơi của nước ở 100°C (tính bằng kJ mol-1). (Giả sử hơi nước hoạt động giống như một loại khí lý tưởng)
3.3 Enthalpy tiêu chuẩn của quá trình đốt cháy than chì và khí hydrogen lần lượt là –393,5 và – 285,8 kJ/mol. 4