Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Lương Văn Tụy - Ninh Bình

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC KHỐI 10
TRƯỜNG THPT CHUYÊN LƯƠNG VĂN TỤY NĂM 2024 TỈNH NINH BÌNH
Thời gian làm bài 180 phút Đ Ề THI Đ Ề XUẤT
(Đề này có 3 trang, gồm 8 câu)
Câu I (2,5 điểm)
Cấu tạo nguyên tử, phản ứng hạt nhân, định luật tuần hoàn.
1. Hiệu ứng quang điện là hiện tượng mà các electron nhận năng lượng từ bức xạ ánh sáng để thoát ra
khỏi bề mặt kim loại. Năng lượng ánh sáng một phần dùng để giúp electron thắng lực hút hạt nhân, phần còn
lại chuyển thành động năng của electron thoát ra.
a. Công thoát (ϕ) của một nguyên tố là năng lượng cần để loại 1 electron từ bề mặt rắn của đơn chất
nguyên tố đó. Công thoát của lithium là 279,7 kJ/mol. Tính bước sóng dài nhất của ánh sáng có thể bứt 1
electron khỏi bề mặt kim loại lithium.
b. Cần 208.4 kJ năng lượng để tách 1 mol electron khỏi các nguyên tử trên bề mặt kim loại rubidium.
Nếu kim loại rubidium được chiếu xạ bởi ánh sáng 254 nm, tính động năng cực đại mà electron giải phóng có thể có.
c. Ánh sáng có tần số tối thiểu là 5,64∙10-14 giây-1 mới có thể tách electron ra khỏi bề mặt kim loại Kali.
Nếu sử dụng kim loại này làm cathode quang điện thì khi chiếu ánh sáng tử ngoại 300 nm vào pin quang
điện thì tốc độ cực đại của electron thoát ra là bao nhiêu?
2. Đồng vị 131I (t1/2 = 8,02 ngày) dùng trong y học thường được điều chế bằng cách bắn phá bia chứa 130Te
bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phương pháp này trước tiên 130Te nhận 1 neutron chuyển
hóa thành 131Te rồi đồng vị này phân rã β- để tạo thành 131I.
a) Viết các phản ứng hạt nhân xảy ra trong quá trình trên.
b) Trong 3 giờ, 1 mL dung dịch 131I ban đầu phát ra 1,08.1014 hạt β-. -
Tính nồng độ ban đầu của 131I trong dung dịch theo đơn vị μmol/L -
Sau bao nhiêu ngày, hoạt độ phóng xạ riêng của dung dịch 131I chỉ còn 103 Bq/mL
Câu II (2,5 điểm) Cấu tạo phân tử, Tinh thể
1. Photpho đỏ tác dụng với Cl2 dư thu được hợp chất A. Đun nóng A với NH4Cl trong dung môi hữu cơ thu
được hợp chất B có dạng [NP +
2Cl6][PCl6]. Nếu tiếp tục đun, anion của B phản ứng với NH4 để tạo ra chất
trung gian C có công thức Cl3P=NH, cation của B phản ứng với C lần lượt tạo ra các cation D [N2P3Cl8]+ và
E [N3P4Cl10]+. Sau đó E tách đi cation F để tạo ra hợp chất thơm G (N3P3Cl6).
a. Viết công thức cấu tạo của các chất hoặc ion A, C, D, E, F.
b. Viết công thức cấu trúc của các ion trong B và xác định trạng thái lai hóa của N, P trong B, G.
2. Bán kính ion của Ba2+ và O2- lần lượt là 134 pm và 140 pm.
BaO2 cũng có mạng tinh thể kiểu NaCl nhưng một cạnh của ô lập phương bị kéo dài so với 2 cạnh còn lại.
Hãy vẽ một ô mạng cơ sở của BaO 2-
2 và tính gần đúng bán kính của mỗi nguyên tử oxi trong ion O2 biết rằng
độ dài liên kết O-O trong O 2-
2 là 149 pm và khối lượng riêng của BaO2 thực tế là 5,68 g/cm3. Giả sử khi tạo
thành tinh thể, không có sự biến đổi bán kính các ion.
Câu III (2,5 điểm). Nhiệt hóa học.
1. Tính entanpi chuẩn ở 1500oC của phản ứng:
CH4 (k) + 2O2 (k) → CO2 (k) + 2H2O (k), ∆Ho298 = -802,25 kJ
Cho biết Cop ( J.K-1. mol-1): CH4 (k):
23,64 + 47,86.10-3 T -1,92.105 T-2 H2O (k): 30,54 + 10,29 . 10-3 T O2 (k):
29,96 + 4,18 .10-3 T – 1,67 .105 T-2 CO2 (k):
44,22 + 8,79.10-3T – 8,62 .105 T-2
2. Tính nhiệt độ của ngọn lửa CO cháy trong hai trường hợp sau:
a. Cháy trong không khí (20% oxy và 80% nitơ theo thể tích).
b.Cháy trong oxy tinh khiết.
Cho biết lượng oxy vừa đủ cho phản ứng, nhiệt độ lúc đầu là 25oC. Entanpi cháy của CO ở 25oC và 1atm là
283kJ.mol-1. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Nhiệt dung mol chuẩn của các chất như sau:
Cop (CO2, k) = 30,5 + 2.10-2T; Cop (N2, k) = 27,2 + 4,2.10-3T
3. Buta-1,3-diene ở trạng thái khí trong điều kiện 25OC và 100 kPa.
a) Tính nhiệt tạo thành chuẩn của nó ở 25OC theo hai cách:
* Dựa vào các giá trị HO ở 298 K (KJ/mol):
HOcháy C4H6 =  2525,73 ;
HOsinhH2O(lỏng) =  285,83; HOsinhCO2 (k) =  393,51;
* Năng lượng liên kết (KJ/mol): H-H 436; C-C 345; C =C 615; C-H 415; HOthăng hoaC(rắn) = 716,7
b) So sánh kết quả của 2 phần trên và giải thích.
Câu IV (3,0 điểm) Động hóa học, cân bằng pha khí
1. Ở nhiệt độ cao hơn 100OC, SO2Cl2 đã chuyển sang thể hơi và phân hủy: SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2 (k).
Cho SO2Cl2 vào một bình kín, chân không và theo dõi biến thiên áp suất trong bình theo thời gian ở 375K: Thời gian (s) 0 2500 5000 7500 10000
P (áp suất tổng cộng, atm) 1,000 1,053 1,105 1,152 1,197
a. Tìm bậc phản ứng và tính hằng số tốc độ khi biểu diễn tốc độ phản ứng qua áp suất của SO2Cl2
b. Nếu thực hiên thí nghiệm trên ở 385 K thì sau 1h áp suất tổng cộng bằng 1,55 atm.
Tính năng lượng hoạt động hóa của phản ứng.
2. Amoni hydrosunfua là một hợp chất không bền, dễ dàng phân hủy:
NH4HS(r)  NH3(k) + H2S(k)Cho biết các số liệu nhiệt động học sau đây tại 25oC: Ho(kJ/mol) So(J/K.mol) NH4HS(r) -156,9 113,4 NH3(k) -45,9 192,6 H2S(k) -20,4 205,6
a. Tính ∆rHo, ∆rSo, ∆rGo, Kp tại 25oC của phản ứng trên.
b. Trong bình dung tích 1 lít, chứa 1 mol NH4HS rắn. Hãy tính áp suất toàn phần trong bình chứa nếu phản
ứng phân hủy đạt cân bằng tại 25oC. Bỏ qua thể tích của NH4HS(r).
c. Nếu dung tích bình chứa là 100,00 lít. Hãy tính áp suất toàn phần trong bình.
Câu V (3,0 điểm)
Cân bằng axit-bazơ, phương án thực hành
1. Cho H2S lội qua dung dịch chứa Cd2+ 0,010M và Zn2+ 0,010M đến khi nồng độ H2S đã hấp thụ đạt 0,02 M.
a. Hỏi những ion nào bị kết tủa hoàn toàn? Tính pH của dung dịch khi các cân bằng đã được thiết lập.
b. Thiết lập khu vực pH tại đó còn dưới 0,1% Cd2+ trong dung dịch mà ZnS chưa bị kết tủa.
Cho: H2S pKa1 = 7,02 pKa2 = 12,90; Ks,CdS = 10-26; Ks,ZnS = 10-21,6
2. Xác định nồng độ Fe(II) và Fe(III) bằng phương pháp so màu.
Cơ sở: Fe(II) trong dung dịch được xác định dựa vào phản ứng giữa Fe(II) và 2,2'-bipyridin (bpy) tạo thành phức Fe(bpy) 2+
3 màu đỏ sẫm và định lượng bằng phương pháp so màu với một dung dịch chuẩn. Thực hiện:
(1) Pha chế mẫu 1: Cho 5 ml dung dịch đệm
axetat, 5 ml dung dịch Na2HPO4 (để che Fe(III)), 5
ml dung dịch 2,2’-bipyridin và 10,00 ml dung dịch
mẫu. Pha loãng với nước cất tới 50-mL. Đạy nút
bình và lắc đều. Để yên ít nhất 20 phút.
(2) Pha chế mẫu 2: Pha chế như mẫu 1 nhưng
không thêm dung dịch Na2HPO4 mà thêm 20 mg
bột natri thioglycolate (dư) để khử Fe (III) về Fe (II).
(3) Thực hiện các phép so màu bằng mắt như sơ đồ:
i - Ống Nessler. ii – Giá ống Nessler.
iii – Nguồn sáng. iv – Công tắc.
Trong kỹ thuật này, sử dụng một cặp ống Nessler. Một ống đựng dung dịch đối chứng đã biết nồng độ, một
ống đựng dung dịch cần đo. Điều chỉnh chiều cao của cột chất lỏng trong các ống để cường độ màu của hai dung dịch như nhau.
a) Viết các PTHH của phản ứng che Fe3+ và phản ứng khử Fe3+.
b) Khi điều chỉnh độ cao hx của cột dung dịch mẫu, cường độ màu trong một phạm vi nhất định của hx vẫn
có thể giống hệt nhau. Đề xuất một cách xử lý số liệu này.
c) Mẫu (1) hay (2) có màu đậm hơn?
d) Cho biết công thức tính Nồng độ Cx có thể được tính từ nồng độ C của dung dịch đối chứng và chiều cao
h, hx của mỗi dung dịch và cơ sở để có công thức này (nêu định luật).
Câu VI (2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa khử-điện hóa
Pin điện hoá sau đây dựa trên phản ứng ở pha rắn và hoạt động thuận nghịch ở 1000K dưới dòng khí O2.
Các ion F- khuếch tán thông qua CaF2 (r) ở 1000 K. (-)
MgF2 (r), MgO (r) | CaF2 (r)| MgF2 (r) , MgAl2O4(r), Al2O3(r) (+) Các nửa phản ứng: Ở điện cực âm:
MgO(r) + 2 F-  MgF2 (r) + ½ O2 (k) +2e
Ở điện cực dương: MgF2 (r) + Al2O3(r) +½ O2 (k) +2e  MgAl2O4(r) + 2F-
1. Viết phương trình Nernst cho mỗi nửa pin. Viết phương trình phản ứng tổng cộng khi pin hoạt động và
phương trình Nernst của nó. Coi áp suất O2(k) là như nhau ở 2 điện cực. Nồng độ F- là bằng nhau ở 2 điện
cực và được duy trì bởi dòng khuếch tán ion F- thông qua CaF2 (r).
2. Tính ∆G0 của phản ứng (ở 1000 K). Biết rằng, E0 (ở 1000 K) của phản ứng là 0,1529V.
3. Sức điện động chuẩn của pin trong khoảng nhiệt độ từ 900 K đến 1250 K là: E0 (V) = 0,1223 + 3,06. 10-5T.
Giả thiết ∆H0, ∆S0 là hằng số, tính các giá trị này.
Câu VIII (2,0 điểm). Nhóm halogen
1. Ở thời kỳ đầu, kỹ thuật nhiếp ảnh chỉ có thể cho sản phẩm là ảnh đen trằng. Tấm “phim đen trắng” chứa
một lớp phủ silver bromide trên chất nền như cellulose acetate. Khi ánh sáng chiếu tới AgBr(s) phủ trên tấm
phim bị quang phân. Tiếp theo, quá trình tráng ảnh, AgBr chưa lộ sáng được rửa trôi bằng dung dịch sodium
thiosulfate. Cuối cùng, các chất rửa trôi này thường được xử lí bằng cách thêm cyanide vào, sau đó xử lí với kẽm để thu hồi bạc.
Viết các phương trình phản ứng liên quan.
2. Fluorine phản ứng được với các halogen khác như Cl2, Br2, I2 ở điều kiện phù hợp tạo thành các phân tử
A, B, C với số nguyên tử Fluorine tối đa là 4, 6, 8.
Dự đoán (có giải thích) công thức phân tử A, B, C và biểu diễn cấu trúc các phân tử này.
3. Một hỗn hợp hơi iodine và khí chlorine được nạp vào một khối phổ kế thì cho hai bộ peak giá trị M/Z như sau: Bộ A: (162,164)
Bộ B : (464, 466, 468, 470, 472, 474, 476)
Xác định các tiểu phân tương ứng với m/z = 162, 164, 466 và 476. Vẽ cấu trúc của tiểu phân nặng nhất (m/z
= 476), chỉ rõ các cặp chưa liên kết trên (các) nguyên tử I. Chỉ rõ thành phần đồng vị của mỗi tiểu phân.
Câu VIII (2,0 điểm). Đại cương về hóa hữu cơ
1. Viết các đồng phân lập thể của decal-1-on, C10H16O (là sản phẩm oxi hóa decalin)
2. Liên kết hidro đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc bậc hai của chuỗi ADN. Nhờ liên
kết hidro mà trong chuỗi ADN, các nucleotit luôn liên kết với nhau theo hai cặp cố định.
Nêu quy luật liên kết giữa các cặp nucleotit trong chuỗi xoắn kép ADN và biểu diễn liên kết giữa các bazơ
nitơ của cặp nucleotit đó.
3. Sắp xếp theo trình tự tăng dần nhiệt độ nóng chảy của purin, benzimiđazol và inđol:
4. Vitamin C còn được gọi là axit L-ascobic.
Hãy biểu diễn hiệu ứng cấu trúc bằng các mũi tên để giải thích tính axit và viết
phương trình điện ly của vitamin C.
------------------------------------------Hết------------------------------------------