Đề thi HSG Hóa học 10 Trường THPT Chuyên Thái Nguyên

HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN
ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC - KHỐI 10
VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ NĂM HỌC 2023-2024
TRƯỜNG THPT CHUYÊN THÁI NGUYÊN Thời gian: 180 phút ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
(Đề thi có 04 trang, gồm 8 câu)
Câu 1: (2,5 điểm): Cấu tạo nguyên tử. Phản ứng hạt nhân. Định luật tuần hoàn
1.1 Một hợp chất X được tạo ra bởi một kim loại hoá trị (II) và một phi kim loại hoá trị (I). Tổng số
hạt (p, n, e) trong phân tử X là 290, tổng số hạt không mang điện là 110, hiệu số hạt không mang
điện giữa phi kim loại và kim loại là 70, tỉ lệ hạt mang điện của kim loại so với phi kim trong X là 2 : 7
a) Xác định A, Z của kim loại và phi kim loại.
b) Cho biết bộ 4 số lượng tử tương ứng với electron cuối cùng của các nguyên tố trong hợp chất X.
2. Áp dụng mô hình electron π chuyển động tự do trong giếng thế 1 chiều cho các hợp chất liên hợp
π mạch thẳng để tính năng lượng theo biểu thức cho dưới đây: Cho biết:
n - là số lượng tử nhận các giá trị nguyên 1 ,2 ,3 ,... ∞
h - hằng số Planck có giá trị 6,626.10-34 Js.
me - khối lượng electron bằng 9,109.10-31 kg
L - chiều dài của giếng thế tính theo m
Dựa vào mô hình này, hãy khảo sát cho hai hợp chất:
a) Tính hiệu năng lượng khi electron được chuyển từ trạng thái HOMO lên LUMO cho 2 phân tử khảo sát nói trên.
b) Tính bước sóng λ theo nm của ánh sáng để kích thích electron chuyển lên trạng thái cao hơn và
giải thích tại sao phân tử carotene lại có màu vàng da cam.
Cho biết độ dài của mạch carbon của 2 hợp chất.
Hợp chất: l,3,5-hexatriene là 867 pm, hợp chất trans-β-carotene là 1850 pm.
Câu 2: (2,5 điểm): Cấu tạo phân tử. Tinh thể.
1. a) Hãy vẽ sơ đồ mô tả cấu trúc của một tế bào sơ đẳng của kim cương.
b) Biết hằng số mạng a = 3,5 . Hãy tính khoảng cách giữa một nguyên tử C và một nguyên tử C láng
giềng gần nhất. Mỗi nguyên tử C như vậy được bao quanh bởi mấy nguyên tử ở khoảng cách đó?
c) Hãy tính số nguyên tử C trong một tế bào sơ đẳng và khối lượng riêng của kim cương.
2. Xét các phân tử sau: SO )
3, NH3, N(CH3)3. Phản ứng của SO3 lần lượt với NH3 và N(CH3 3 ở pha
khí hình thành hai sản phẩm X và Y.
a) Vẽ cấu trúc hình học của SO3, NH3, N(CH3)3, X và Y
b) Trong hai sản phẩm, độ dài liên kết S−N là 191,2 pm và 195,7 pm; góc liên kết là 97,6o và
100,1o (chưa đúng theo thứ tự). Hãy gán giá trị đúng vào X, Y và giải thích.
Câu 3: (2,5 điểm): Nhiệt hóa học.
1. Đốt cháy hoàn toàn 3,6 gam hợp chất hữu cơ X ở thể khí bằng một lượng dư oxi trong một bom
nhiệt lượng kế. Ban đầu, nhiệt lượng kế chứa 600 gam nước, ở 25oC. Sau phản ứng, nhiệt độ của hệ
là 28oC; có 11 gam CO2(k) và 5,4 gam H2O(l) được tạo thành. Giả thiết, lượng nhiệt bị hấp thụ bởi
oxi dư và các sản phẩm phản ứng là không đáng kể.
a) Xác định công thức phân tử của X.
b) Xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế (không bao gồm 600 gam nước).
c) Xác định nhiệt sinh tiêu chuẩn của X. Cho biết:
của CO2(k) và H2O(l) lần lượt là -393,51 và -285,83 kJ∙mol-1;
Nhiệt dung riêng của nước là 4,184 J∙g-1∙K-1;
Biến thiên nội năng của phản ứng đốt cháy 1 mol X ở 25oC, = -2070,00 kJ∙mol-1.
2. Khí gas chứa chủ yếu các thành phần chính: Propane (C3H8), butane (C4H10) và một số thành phần
khác. Để tạo mùi cho gas nhà sản xuất đã pha trộn thêm chất tạo mùi đặc trưng như methanthiol
(CH3SH), có mùi giống tỏi, hành tây. Trong thành phần khí gas, tỉ lệ hòa trộn phổ biến của propane:
butane theo thứ tự là 30: 70 đến 50: 50.
a) Mục đích việc pha trộn thêm chất tạo mùi đặc trưng vào khí gas là gì?
b) Cho các phương trình nhiệt hóa học sau:
C3H8(s) + 5O2(g)
3CO2(g) + 4H2O(l) = –2220 kJ
C4H10(s) + 13/2O2(g)
4CO2(g) + 5H2O(l) = –2874 kJ
- Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 bình gas 12 kg với tỉ lệ thể tích propane: butane
là 40: 60 (thành phần khác không đáng kể) ở điều kiện chuẩn.
c) Giả sử một hộ gia đình cần 6000 kJ nhiệt mỗi ngày, sau bao nhiêu ngày sẽ sử dụng hết 1 bình gas
(với hiệu suất hấp thụ nhiệt khoảng 60%).
Câu 4: (3 điểm): Động hóa học (không có cơ chế). Cân bằng hóa học trong pha khí
1. Cho cân bằng hóa học: N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ; = - 46 kJ.mol-1 .
Ban đầu cho vào bình 100 mol N2 và 300 mol H2 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) N2 chiếm 16% thể tích.
a) Tính thể tích của bình?
b) Tính hằng số cân bằng KP (ghi rõ đơn vị nếu có).
c) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng
NH3 chiếm 40% thể tích? Giả sử
không thay đổi trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu.
2. Cho phản ứng sau diễn ra tại 250C: S 2- 2- -
2O8 + 3I- → 2SO4 + I3 . Để xác định phương trình động
học của phản ứng, người ta tiến hành đo tốc độ đầu của phản ứng ở các nồng độ đầu khác nhau Thí Nồng độ ban đầu Nồng độ ban đầu của
Tốc độ ban đầu của phản nghiệm của I- (mol/l ) S 2- 2O8 ( mol/l ) ứng vo x103 (mol/l.s) 1 0,1 0,1 0,6 2 0,2 0,2 2,4 3 0,3 0,2 3,6
a) Xác định bậc riêng phần của các chất phản ứng, bậc toàn phần và hằng số tốc độ của phản ứng.
Chỉ rõ đơn vị của hằng số tốc độ của phản ứng.
b) Nếu ban đầu người ta cho vào hỗn hợp đầu ở thí nghiệm 3 một hỗn hợp chứa S 2- 2O3 và hồ tinh bột
sao cho nồng độ ban đầu của S 2-
2O3 bằng 0,2 M. Tính thời gian để dung dịch bắt đầu xuất hiện màu xanh. Biết phản ứng: 2S 2- - 2-
2O3 + I3 → S4O6 + 3I- có tốc độ xảy ra rất nhanh và để có màu xanh xuất
hiện thì nồng độ I -3 phải vượt quá 10-3 mol/l.
Câu 5: (3 điểm): Cân bằng acid – base và cân bằng các hợp chất ít tan. Phương án thực hành
1. a) Tính pH bắt đầu kết tủa và kết tủa hoàn toàn Cr(OH)3 từ dung dịch CrCl3 0,010M.
b) Tính độ tan của Cr(OH)3? (coi như khi kết tủa hoàn toàn nồng độ cation còn lại là 10-6 M) Cho biết :
2. Tiến hành pha dung dịch borax có nồng độ Co= 0,050M từ chất rắn Na2B4O7.10H2O trong bình
định mức 100 mL. Dùng pipet lấy chính xác 10 mL dung dịch borax cho vào bình tam giác, thêm 2
giọt chỉ thị methyl red rồi chuẩn độ bằng dung dịch HCl Cx M đến khi dung dịch chuyển sang màu
đỏ thì dừng. Đọc và ghi lại thể tích trên buret. Phản ứng chuẩn độ xảy ra như sau.
a) Tính khối lượng borax cần dùng và trình bày ngắn gọn cách pha
dung dịch borax từ chất rắn.
b) Hình bên mô tả cách đọc thể tích dung dịch trong pipet khi lấy borax
vào bình tam giác (để dễ quan sát chất lỏng được mô tả có màu). Hãy
chọn cách quan sát đúng trong hình bên (chọn cách I hoặc cách II).
c) Nếu bình định mức pha dung dịch borax có thể tích nhỏ hơn 100 mL
(lỗi do quá trình sản xuất) thì dẫn đến sai số trong phép xác định nồng
độ HCl. Giả sử chỉ xem xét đến sự sai lệch thể tích của bình định mức, hãy cho biết nồng độ HCl
xác định được từ kết quả chuẩn độ cao hơn hay thấp hơn so với giá trị thực? Giải thích.
Câu 6: (2,5 điểm): Phản ứng oxi hóa – khử. Pin điện (không liên quan phức chất)
1. Trong phòng thí nghiệm hóa học người ta thường điều chế clorine bằng cách cho KMnO4 tác
dụng với dung dịch HCl đặc. Nếu thay HCl đặc bằng dung dịch HCl 10-4M thì có thể điều chế được
clorine nữa hay không ? Tại sao ? (Biết )
2. Một pin điện tạo bởi: Một điện cực gồm tấm Cu nhúng trong dung dịch CuSO4 0,5 M, điện cực
thứ hai là một dây Pt nhúng trong dung dịch Fe2+, Fe3+ với lượng [Fe3+] = 2[Fe2+] và một dây dẫn nối Cu với Pt.
a) Viết sơ đồ pin, phản ứng điện cực và tính sức điện động ban đầu của pin.
b) Cho rằng thể tích dung dịch CuSO4 khá lớn, xác định tỷ số
khi pin ngừng hoạt động.
c) Trộn ba dung dịch: 25 ml Fe(NO3)2 0,1 M ; 25 ml Fe(NO3)3 1,0 M ; 50 ml AgNO3 0,6 M và thêm
một số mảnh Ag vụn. Xác định chiều phản ứng và tính giá trị tối thiểu của tỷ số để phản ứng đổi chiều?
Cho: Eo (Cu2+/Cu) = 0,34 V ; Eo (Fe3+/Fe2+) = 0,77 V ; Eo(Ag+/Ag) = 0,8 V.
Câu 7: (2 điểm): Halogen.
1. Hợp chất A chứa S, O và halogen. Trong mỗi phân tử A chỉ có 1 nguyên tử S. Thuỷ phân hoàn
toàn A được dung dịch B. Người ta sử dụng những thuốc thử cho dưới đây để nhận biết những ion
nào có trong B kết quả được cho ở bảng sau: Thuốc thử Hiện tượng a) AgNO3 + HNO3 Có kết tủa vàng nhạt b) Ba(NO3)2 Không có kết tủa c) NH3 + Ca(NO3)2 Không hiện tượng d) KMnO4 + Ba(NO3)2
Mất màu, có kết tủa trắng e) Cu(NO3)2 Không có kết tủa
Qua đó có thể đưa ra công thức phù hợp của A là gì?
Để xác định chính xác người ta lấy 7,19 gam A hòa tan vào nước thành 250 mL dung dịch. Lấy 25
mL dung dịch thêm một ít HNO3 và AgNO3 dư thu được 1,452 gam kết tủa khô sạch. Xác định công
thức phân tử và công thức cấu tạo A?
2. X là muối có công thức NaIOx. Hoà tan X vào nước thu được dung dịch A. Cho khí SO2 đi từ từ
qua dung dịch A, thấy dung dịch xuất hiện màu nâu, tiếp tục sục SO2 vào thì mất màu nâu và thu
được dung dịch B.Thêm một ít dung dịch HNO3 vào dung dịch B và sau đó thêm lượng dư dung
dịch AgNO3, thấy xuất hiện kết tủa màu vàng. Thêm dung dịch H2SO4 loãng và KI vào dung dịch A,
thấy xuất hiện dung dịch màu nâu và màu nâu mất đi khi thêm dung dịch Na2S2O3 vào.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra dưới dạng ion thu gọn.
b) Để xác định chính xác công thức của muối X người ta hoà tan 0,100g X vào nước, thêm lượng dư
KI và vài mililít dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch có màu nâu. Chuẩn độ I2 sinh ra bằng dung dịch
Na2S2O3 0,1M với chất chỉ thị màu là hồ tinh bột cho tới khi mất màu, thấy tốn hết 37,4 mL dung
dịch Na2S2O3. Tìm công thức X.
Câu 8: (2 điểm): Đại cương hóa hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất)
1. So sánh nhiệt độ sôi của các chất sau đây có giải thích.
2. Chọn chất có tính axit mạnh nhất, giải thích.
3. Chọn chất có momen lưỡng cực lớn nhất, giải thích
4. Cho các chất sau đây: