Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm - Quảng Nam

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ XV TRƯỜNG THPT CHUYÊN
MÔN THI: HOA – KHỐI 10 NGUYỄN BỈNH KHIÊM Ngày thi 16/07/2024
Thời gian làm bài 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
(Đề này có 5 câu; gồm 01 trang) RT
Cho biết: F = 96500; T (K) = toC + 273;
lnx ¿ 0,059 lgx; P nF n 0 = 1,000.105 Pa;
Câu 1: (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn 1.1. (1 điểm)
Nguyên tử của nguyên tố phi kim Y có electron cuối cùng có bộ 4 số lượng tử thỏa mãn m +
ℓ = 1 và n + ms = 5/2. (quy ước: số lượng tử từ xếp theo thứ tự từ âm đến dương)
a. Xác định số hiệu nguyên tử và gọi tên Y.
b. Viết cấu hình electron phân tử cho phân tử Y2 (khí). Khi phân tử Y2 mất 1 electron thì
khoảng cách giữa 2 nguyên tử trong phân tử sẽ biến đổi thế nào? 1.2. (0,75 đ)
tự phân hủy liên tục thành đồng vị bền của chì (82Pb). Có tổng cộng 8 hạt α được giải phóng trong quá trình đó.
a. Sử dụng các định luật bảo toàn, viết phương trình phản ứng hạt nhân xảy ra.
b. Một mẫu đá Uranynit có tỉ lệ khối lượng 206Pb : 238U = 0,0453. Cho chu kì bán hủy của
238U là 4,55921.109 năm. Hãy tính tuổi của mẫu đá đó. 1.3. (0,75 điểm) Cho bảng sau: Nguyên tố Ca Sc Ti V Cr Mn
Năng lượng ion hoá I2 (eV) 11,87 12,80 13,58 14,15 16,50 15,64
Hãy giải thích sự biến đổi năng lượng ion hoá thứ hai của các nguyên tố trong bảng.
Câu 2: ( 2,5 điểm)Cấu tạo phân tử. Tinh thể 2.1. (1,5 điểm)
Cho các chất sau: SO3, NH3, N(CH3)3. Phản ứng của SO3 lần lượt với NH3 và N(CH3)3 ở pha
khí chỉ hình thành hai sản phẩm A và B.
a. Vẽ cấu trúc hình học của A và B.
b. Trong hai sản phẩm, độ dài liên kết S−N là 191,2 pm và 195,7 pm; góc liên kết NSO là
97,60 và 100,10 (chưa đúng theo thứ tự). Hãy gán giá trị đúng vào A, B và giải thích. 2.2. (1 điểm)
Chromium rắn thuộc hệ tinh thể lập phương, có bán kính nguyên tử và khối lượng riêng lần
lượt bằng 126 pm và 7,14 g/cm3.
Xác định loại mạng tinh thể của Cr chỉ dựa vào các dữ liệu trên. Từ đó tính độ đặc khít của mạng tinh thể đó.
Câu 3:( 2,5 điểm)Nhiệt hóa học
3.1. ( 2 điểm)Trong công nghiệp, người ta thường điều chế Zr bằng phương pháp Kroll theo phản ứng sau: ZrCl4(k) + 2Mg(l) 2MgCl2(l) + Zr(r)
Phản ứng được thực hiện ở 800oC trong môi trường khí agon (Ar) ở áp suất 1,0 atm.
Các pha trong phản ứng không hòa lẫn vào nhau:
a. Thiết lập phương trình ∆Go = f(T) cho phản ứng.
b. Chứng minh rằng phản ứng là tự phát trong điều kiện công nghiệp ở 800oC và áp suất của ZrCl4 là 0,10 atm.
Cho biết các số liệu entanpi tạo thành , entanpi thăng hoa , entanpi nóng chảy
(tính bằng kJ.mol-1) và entropy So (đơn vị là J.K-1.mol-1) ở bảng sau: Chất Tnc (K) Tth (K) So Zr (r) 0 39,0 ZrCl4 (r) -980 106 604 181 Mg (r) 0 923 32,68 9 MgCl2 (r) -641 981 89,59 43
Coi ∆H0 và ∆S0 của phản ứng là hằng số trong khoảng nhiệt độ khảo sát. 3.2. (0,5 điểm)
Hãy cho biết phản ứng 2Ni (l) + O2 (k)
2NiO (r) ở 1627 oC có thể tự diễn biến theo
chiều thuận được không nếu áp suất riêng phần của oxygen nhỏ hơn 150 Pa? Cho:
(NiO) ở 1627 oC là -72,1 kJ. mol–1;
Câu 4. ( 3 điểm) Động hóa học, cân bằng pha khí 4.1. (1,5 điểm)
Cho ethyl propanoate tác dụng với dung dịch kiềm theo phương trình phản ứng: CH3CH2COOCH2CH3 + OH- CH3CH2COO- + CH3CH2OH
Lấy vào 5 bình, mỗi bình 100 ml dung dịch có chứa 2,50 mmol OH- và 2,50 mmol
ethyl propanoate. Sau một thời gian nhất định ta đem chuẩn độ nhanh các dung dịch
bằng HCl 0,100 mol/lít tới khi đạt điểm tương đương, được kết quả như sau: 20,0 t (phút) 0 5,00 10,00 60,00 0 VHCl 25,0 15,53 11,26 7,27 3,01 (ml) 0
a. Tính nồng độ các chất tác dụng tại các thời điểm chuẩn độ.
b. Hãy xác định bậc của phản ứng.
c. Tính hằng số tốc độ của phản ứng trên. 4.2. (1,5 điểm)
Cho cân bằng hóa học: N2 (k) + 3H2 (k)
2NH3 (k); o = - 46 kJ.mol-1.
Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3
thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích hỗn hợp.
a. Tính hằng số cân bằng KP.
b. Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng
thái cân bằng thì NH3 chiếm 50% thể tích hỗn hợp? Giả sử Ho không thay đổi trong
khoảng nhiệt độ nghiên cứu.
Câu 5: ( 3điểm) Cân bằng acid – base và cân bằng các hợp chất ít tan. Phương án thực hành 5.1. (1,5 điểm)
Dung dịch A gồm Fe(NO3)3 0,05 M; Pb(NO3)2 0,10 M và Zn(NO3)2 0,01 M.
a. Tính pH của dung dịch A.
b. Sục khí H2S vào dung dịch A đến bão hòa ([H2S] = 0,10 M), thu được hỗn hợp B.
Những kết tủa nào tách ra từ hỗn hợp B? Cho: Fe3+ + H2O Fe(OH)2+ + H+ lgβ1 = -2,17 Pb2+ + H2O Pb(OH)+ + H+ lgβ2 = -7,80 Zn2+ + H2O Zn(OH)+ + H+ lgβ3 = -8,96 E 0 = 0,141 V ;E
Fe3+¿/Fe¿¿¿ = 0,771 V; E S / H S
Pb¿¿ = -0,126 V; E Zn¿ ¿ = -0,76 V. 2
pKS (PbS) = 26,6; pKS (ZnS) = 21,6; pKS (FeS) = 17,2. (pKS = -lgKS, với KS là tích số tan).
pKa1(H S) = 7,02; pKa2(H S) = 12,90. 2 2 5.2.( 1,5 điểm)
Quy trình chuẩn độ dung dịch A gồm Na2CO3 0,040 M và NaHCO3 0,040 M như sau:
Lấy 10,0 mL dung dịch trên cho vào bình nón, thêm vài giọt chất chỉ thị X và chuẩn độ
bằng dung dịch HCl 0,040 M đến khi dung dịch đổi màu thì dừng lại. Thêm tiếp vài giọt
chất chỉ thị Y vào dung dịch thu được ở trên. Chuẩn độ tiếp bằng dung dịch HCl 0,040 M
đến khi dung dịch đổi màu.
1. Hãy tính pH tại điểm tương đương thứ nhất và thứ hai, từ đó chọn chất chỉ thị X, Y thích
hợp từ những chất chỉ thị cho dưới đây. Cho biết CO2 tạo thành tan hoàn toàn trong dung
dịch; Hỗn hợp H2O + CO2 có pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,33. Độ tan của CO2 là LCO2 = 0,03 M. Chất chỉ thị Khoảng pH đổi màu Chất chỉ thị Khoảng pH đổi màu Metyl lục 0,1-2,0 Bromthymol xanh 6,0-7,6 Metyl da cam 3,1-4,4 Phenolphtalein 8,0-10,0 Metyl đỏ 4,2-6,2 Alizarin vàng 10,1-12,1
2. Trong thực tế, khi chuẩn độ đến gần điểm tương đương thứ 2, người ta thường đun sôi
dung dịch khoảng 2 phút, sau đó để nguội và chuẩn độ tiếp. Hãy cho biết mục đích của việc làm này?
3. Với mỗi trường hợp sau đây, hãy cho biết nồng độ Na2CO3 xác định được là cao hơn hay
thấp hơn so với giá trị thực? Giải thích.
a. Pipet dùng để lấy 10,0 mL dung dịch A chỉ lấy được 9,95 mL dung dịch.
b. Dùng bromphenol đỏ (khoảng pH đổi màu: 5,0 – 6,8) để xác định điểm tương đương thứ nhất.
c. Có bóng khí xuất hiện ở đầu buret trước khi tiến hành chuẩn độ, nhưng biến mất trong
quá trình chuẩn độ nấc thứ nhất.
d. Buret không được tráng bằng dung dịch HCl 0,040 M sau khi được rửa bằng nước cất.
e. Sau khi tráng bình chuẩn độ bằng nước cất thì tráng lại bằng dung dịch Na2CO3 rồi mới
hút 10,0 mL dung dịch Na2CO3 cho vào bình chuẩn độ.
Câu 6: ( 2,5 điểm) Phản ứng oxi hóa – khử. Pin điện 6.1. (1 điểm)
Pin nhiên liệu hydrogen được phát minh năm 1839 bởi nhà khoa học William Robert Grove.
Nguyên tắc hoạt động của pin là chuyển trực tiếp năng lượng hóa học thành năng lượng
điện. Phản ứng xảy ra trong pin giống như phản ứng đốt cháy H2, các chất trong pin được
xét ở điều kiện chuẩn (298K) và không thay đổi trong cả quá trình.
Biết phản ứng xảy ra ở các điện cực như sau: Cực âm: H2(g) → 2 + 2e Cực dương: O2(g) + 2 + 2e → H2O(l)
a. Tính suất điện động của pin. Cho ;
b. Tính năng lượng điện cực đại theo lý thuyết có thể thu được khi đốt cháy 1 mol H2.
c. Giả sử một xe điện tiêu thụ từ 10 – 20 kWh/100km. Tính thể tích khí H2 cần thiết để
tạo ra năng lượng điện là 20kWh ở 1,0 bar. 6.2. (1,5 điểm)
Dung dịch H2O2 được dùng để sát trùng trong y học, trạng thái bền của H2O2 so sánh với O2
và H2O theo giản đồ sau:
a. Hãy so sánh độ bền giữa các dạng oxi hóa – khử và từ đó cho biết cần lưu ý gì khi sử dụng dung dịch H2O2. b. Tính và .
Câu 7: ( 2 điểm) Halogen
7.1. Có ba muối A, B, C của cùng kim loại Mg và tạo ra từ cùng một acid. Cho A, B, C tác
dụng với những lượng như nhau của acid HCl thì có cùng một chất khí X thoát ra với tỉ lệ
mol tương ứng là 2:4:1. Xác định A, B, C và viết phương trình hóa học của các phản ứng
xảy ra. Biết khí X làm mất màu dung dịch Br2.
7.2. Viết các phương trình hóa học theo sơ đồ sau:
Trong đó: A0 là hợp chất của một kim loại và một phi kim.
A, A1, A2, C, Q là các hợp chất của sunfua.
B, B1, B2, C là các hợp chất của đồng hoặc đồng kim loại.
Câu 8: ( 2điểm) Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất
8.1. a. Viết công thức cấu tạo và gọi tên các sản phẩm đibromo hoá khi cho
tricyclo[3,2,1,0]octane tác dụng với dung dịch Br2/CCl4.
b. Xếp các chất theo chiều tăng độ linh động Hα. Giải thích ngắn gọn.
8.2. Xác định cấu dạng bền của hợp chất sau
a. trong dung môi metanol;