Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Sơn La

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG
TRƯỜNG THPT CHUYÊN SƠN LA BẰNG BẮC BỘ ---------------------
NĂM HỌC 2023 – 2024 ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC LỚP 10
Thời gian làm bài: 180 phút
(Đề thi gồm 06 trang)
Câu I. Cấu tạo nguyên tử - Phản ứng hạt nhân – Định luật tuần hoàn. (2,5 điểm)
1.1. Năm 1913, Bohr đã phát triển mô hình của ông về nguyên tử hydrogen. Mô hình này
dựa trên giả thiết rằng nguyên tử có các quỹ đạo tròn ổn định, trong đó các electron có vị
trí xác định mà không bức xạ năng lượng. Electron chuyển từ quỹ đạo n1 đến n2 sẽ kéo
theo việc hấp thụ hoặc bức xạ ánh sáng (photon) có bước sóng xác định. Thế năng của
electron trong trường tĩnh điện của hạt nhân là:
Trong đó: e – điện tích cơ bản, π – số Pi, εo – hằng số điện, rn – bán kính của orbital thứ n với
với ao – bán kính của quỹ đạo Bohr thứ nhất (bán kính Bohr). Cho biết
giá trị động năng của nguyên tử hydrogen chỉ nhỏ bằng ½ và ngược dấu với thế năng của
nó. Năng lượng của nguyên tử hydrogen là −¿2,189.10–18 J.
a. Tính bán kính Bohr ao và khoảng cách cực tiểu giữa các quỹ đạo thứ 4 và thứ 3 (theo pm).
Cho biết năng lượng tổng của phân tử H2 là −¿3070 kJ/mol (năng lượng được đo từ năng
lượng của hạt nhân và các electron ở trạng thái nghỉ, nằm ở những vị trí cách xa nhau vô tận).
b. Tính năng lượng liên kết giữa các nguyên tử hydrogen trong phân tử này.
1.2. Giả thiết ở một vũ trụ khác, các định luật vật lý được đặt lại khác với ở vũ trụ của
chúng ta. Bảng hệ thống tuần hoàn vì vậy được sắp xếp theo một trật tự khác. Các số
lượng tử n, l, ml, ms giờ đây được gọi là m, n, p, q tương ứng. Quy luật của chúng như sau:
(1) m nhận các giá trị số nguyên dương (m > 0): 1, 2, 3, 4, … 1
(2) n nhận các giá trị số nguyên dương chẵn nằm trong đoạn [0, m] (số không được coi là số chẵn).
(3) p nhận các giá trị số nguyên lẻ. Với p dương thì n  p  2n, với p âm thì -2n  p  -n. 1
(4) q nhận hai giá trị là ± . 2
Bằng lập luận, hãy cho biết có bao nhiêu nguyên tố có m = 6 ?
1.3. Uranium 235 có vai trò rất quan trọng trong ứng dụng năng lượng hạt nhân vào mục
đích hòa bình. Phản ứng của hạt nhân này với hạt neutron xảy ra theo nhiều hướng khác
nhau. Một trong số các hướng đó là một hạt nhân
kết hợp với một hạt để tạo thành
và một loại hạt cơ bản X.
a) Xác định X và hoàn thành phương trình phản ứng hạt nhân trên.
b) Tính năng lượng (kJ) thu được từ phản ứng trên nếu ban đầu dùng 2,0 g Uranium 235.
Cho biết: 235U = 235,0439; 138Ba = 137,9052; 86Kr = 85,9106; 1n = 1,0087. Giả thiết hiệu
suất phản ứng trên bằng 100%.
Câu 2: Cấu tạo phân tử - Tinh thể (2,5 đ)
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 N-O là liên kết phổ biến trong các hợp chất 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 Å;
1,15 Å; 1,21 Å; 1,41 Å. 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 số hợp chất ion của các ion hóa trị II cũng kết tinh cùng kiểu cấu trúc tinh thể
như NaCl, ví dụ như galena PbS. Hằng số mạng của nó là a = 5,94 Å.
a. Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở của galena.
b. Tính khối lượng riêng của galena, biết Pb = 207; S = 32; Ag = 108
c. Do các ion Ag+ có thể thay thế cho ion Pb2+ trong cấu trúc của PbS nên galena là một
loại quặng bạc cực kì quan trọng. Để đảm bảo sự bảo toàn điện tích của tinh thể thì sự 2
giảm điện tích dương tổng thể được bù lại bởi các lỗ trống của anion sunfua S2-. Thành
phần của tinh thể khi đó có thể được biểu diễn bởi công thức tổng quát Pb1-xAgxSy.
+ Biểu diễn giá trị của y dưới dạng hàm số của x.
+ Một mẫu galena chứa bạc, trong đó một phần ion Pb2+ bị thay thế bởi ion Ag+ và sự
giảm điện tích được bù trừ bởi các lỗ trống của ion sunfua S2-, có khối lượng riêng là 7,21
g/cm3. Hằng số mạng của mẫu này là a = 5,88 Å. Tính giá trị hệ số hợp thức x. Từ đó, viết
công thức đơn giản nhất của mẫu galena chứa bạc với các chỉ số nguyên tối giản.
Câu 3: Nhiệt hóa học (2,5 đ)
3.1. Sự gỉ sắt diễn ra ở 250C, 1atm theo phương trình phản ứng: 4Fe + 3O2  2Fe2O3.
a. Tính S0 của phản ứng. Biết S0 của Fe, O2 và Fe2O3 tương ứng bằng 27,3; 205 và 87,4 J/K.mol.
b. Bằng cách tính biến thiên entropi của hệ cô lập hãy cho biết quá trình trên là tự diễn
biến hay không? Biết nhiệt sinh của Fe2O3 ở điều kiện đã cho là -824,2 kJ/mol.
3.2. Người ta cho 1 gam axit lactic C3H6O3 vào một bom nhiệt lượng kế có thể tích 500 ml và
chứa đầy O2 ở áp suất P, nhiệt độ 22 oC. Sau đó, đốt cháy axit lactic, quan sát thấy nhiệt độ
của nhiệt lượng kế tăng 1,8 oC.
a. Để cho phản ứng diễn ra hoàn toàn, áp suất P tối thiểu phải bằng bao nhiêu?
b. Tính biến thiên nội năng và biến thiên entanpi của phản ứng.
Cho: R = 0,082 L.atm.mol-1.K-1; Nhiệt dung nhiệt lượng kế là 8,36 kJ.độ-1
Câu 4 (3,0 điểm) – Động hóa học -Cân bằng hoá học trong pha khí
4.1 Nghiên cứu phản ứng phân hủy clo đioxit trong môi trường kiềm: 2ClO - -
2 + 2OH- → ClO2 + ClO3 + H2O (1)
Các số liệu thực nghiệm thu được ở bảng sau:
Thí nghiệm [ClO2]o, mol/L [OH-]o, mol/L Tốc độ đầu, mol/(L.s) 1 0,005 0,010 5,75 x 10-5 2 0,010 0,010 2,30 x 10-4 3 0,010 0,005 1,15 x 10-4 3
a. Xác định bậc riêng phần của ClO2, OH-. Viết biểu thức tốc độ phản ứng.
b. Xác định hằng số tốc độ của phản ứng (1) và cho biết đơn vị của hằng số tốc độ phản ứng.
4.2.Thêm một mẫu khí N2O4 vào một xilanh tại 25oC. Khi phản ứng đạt đến cân bằng, có
16% (theo số mol) N2O4 đã phân ly thành NO2, và áp suất chung của hệ là 1,5atm.
a. Tính KP ở 25oC cho phản ứng phân ly này.
b. Tính áp suất riêng phần của N2O4 và NO2 thu được tại cân bằng khi giãn nở xilanh trên
đến khi áp suất chung bằng 1atm và giữ nguyên nhiệt độ. Tính phần trăm (số mol) N2O4
đã phân ly thành NO2 để đạt cân bằng mới này.
Câu 5: Cân bằng axit-bazơ và kết tủa (3,0 điểm)
5.1. Tính thể tích dung dịch H2S 0,1M cần thêm vào 100 ml dung dịch chứa đồng thời CdCl2
0,01M và HCl 0,01M để nồng độ Cd2+ giảm còn 10-6M. (Khi tính bỏ qua sự tạo phức cloro của Cd2+) Cho: Cho pK +
a1,2 (H2S) = 10-7,02 ; 10-12,9 ; log*βCdOH = -10,2; pKs (CdS) = 24
5.2. Dung dịch A gồm axit H2C2O4 0,1M và axit HA. Biết độ điện li của HA trong dung dịch A là 3,34.10-2 %.
a. Tính pKa của HA. Biết để trung hòa hoàn toàn 10 ml dung dịch A cần 25 ml dung dịch NaOH 0,12M.
b. Thêm 90 ml dung dịch NH3 0,04M vào 10 ml dung dịch A. Tính pH của dung dịch thu được. Cho H +
2C2O4 có: pKa1 = 1,25 và pKa2 = 4,27; NH4 có pKa = 9,24
Câu 6: Phản ứng oxi hóa- khử. Điện hóa (2,5 điểm)
a. Hãy trình bày cách thiết lập sơ đồ pin sao cho khi pin hoạt động thì xảy ra phản ứng: H + 3AsO4 + NH3 → + NH4
b. Tính sức điện động của pin ở điều kiện tiêu chuẩn ( ). 4