Đề thi HSG Hóa học 11 Trường THPT Chuyên Biên Hòa - Hà Nam

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN
ĐỀ THI CHỌN HSG GIỎI LẦN THỨ XV
KHU VỰC DUYÊN HẢI, ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
MÔN THI: HOÁ HỌC – KHỐI 11
TRƯỜNG THPT CHUYÊN BIÊN HOÀ, T. HÀ NAM NĂM 2024
Thời gian làm bài 180 phút HƯỚNG DẪN CHẤM
Câu 1. (2,5 điểm): Động học phản ứng
1. Khí thải công nghiệp là nguồn gốc chính của NOx. Một trong những cách làm giảm
khí thải NOx là oxi hoá NO thành NO2 và sau đó hấp thụ NO2 bằng chất hấp phụ. Tuy nhiên, vì
nồng độ NO trong khí thải khá thấp, quá trình oxi hoá tự nhiên (tự diễn ra) của nó trong khí
quyển là quá trình chậm để đáp ứng nhu cầu của công nghiệp. Thông thường, chất xúc tác rắn
được sử dụng để gia tốc phản ứng này. Quá trình oxi hoá NO trên bề mặt của một chất xúc tác
xác định (CatX) diễn ra theo cơ chế sau (tâm hấp phụ được kí hiệu là Site):
Giả sử quá trình hấp phụ của NO, NO2 và O (từ sự phân ly của O2) không thể vượt quá
một lớp tinh thể, và những tiểu phân này bị hấp phụ bởi các tâm cùng loại trên bề mặt. Độ che
phủ (tỉ số che phủ) của chúng (, được định nghĩa là tỷ lệ giữa số tâm hấp phụ đã liên kết trên
tổng số tâm hấp phụ) được ký hiệu lần lượt là
. Vì thế, tỷ lệ tâm hấp phụ chưa liên kết ( ) là
. Giả sử mọi quá trình hấp phụ và giải hấp đều nhanh
hơn nhiều so với phản ứng (S3).
Rút ra biểu thức tính v theo [NO], [O2], [NO2] và hằng số tốc độ trong các phản ứng (S1) – (S4).
2. Quá trình hấp phụ carbon monoxide lên bề mặt M theo phương trình:
Số phân tử hấp phụ lên bề mặt N tính theo biểu thức , trong đó ;  là
tỷ lệ các phân tử hấp phụ và số tâm xúc tác trên bề mặt. 1
Phương trình hấp phụ khí carbon monoxide lên bề mặt: .
Phương trình giải hấp phụ khí carbon monoxide khỏi bề mặt: .
Hằng số cân bằng liên hệ với các hằng số tốc độ thuận và nghịch: .
Tại 273K, số phân tử khí (N) hấp phụ lên bề mặt phụ thuộc vào áp suất được đo lại ghi trong bảng: p (kPa) 13,3 26,7 40 53,3 66,7 80 93,3 N (106) 10,2 18,6 25,5 31,5 36,9 41,6 46,1
Dựa vào số liệu hãy xác định hằng số K theo đơn vị kPa-1.
3. Phép thử nhanh Covid dựa trên
nguyên tắc chất lỏng chạy dọc theo môi
trường (giấy) từ trái sang phải như hình bên.
Các protein đột biến (SP) trên bề mặt virus
có liên kết mạnh với các kháng thể phủ trên bề mặt hạt nano vàng (NP). Khi bệnh nhân ngoáy
mũi bằng tăm bông, với người bị nhiễm bệnh sẽ có khoảng 7,1 triệu con virus bám trên tăm
bông. Tăm bông được đưa vào dung dịch test có thể tích 1 ml chứa dung dịch đệm phosphate
(Na2HPO4 7,3 mM và 4,6 mM KH2PO4) ở 250C có pH 7,4.
Biết mỗi chú virus có khoảng 20 protein đột biến, được chuyển hoàn toàn vào dung dịch test.
Khi nhỏ vài giọt mẫu (0,1 mL) vào que thử, mẫu đi qua tấm đệm liên hợp được bão hoà
bởi các hạt nano vàng phủ kháng thể (NP) có nồng độ 1,6.1012 NP.mL-1. Liên kết mạnh giữa SP
và NP được thể hiện qua cân bằng theo tỉ lệ 1 : 1 theo số mol:
a) Xác định nồng độ mol.L-1 của sản phẩm SP – NP ở trạng thái cân bằng.
b) Hỗn hợp cân bằng chảy qua thanh thử (Test) có chứa kháng thể bất động trên bề mặt
(AB). Khi xét đến lượng chất trên bề mặt, ta sử dụng
đại lượng mật độ bề mặt A thay cho nồng độ.Thanh
thử (hình bên) có kích thước 3 mm  1 mm  0,1 mm
với mật độ bề mặt của kháng thể .
Các kháng thể bất động (AB) có thể liên kết với bất ký protein đột biến nào: tự do (SP) hoặc đã
liên kết với hạt nano vàng (SP – NP), theo các cân bằng sau: 2 có chung:
Độ đậm nhạt của vạch T trên que thử (Test) phụ thuộc vào số lượng hạt nano vàng trên
đó, qua đó cũng dự đoán mức độ nặng nhẹ của bệnh nhân F0.
Nồng độ tối thiểu các hạt vàng có thể quan sát được vạch T là 3.106 NP.mm-2. Biết rằng
toàn bộ lượng protein đột biến sẽ bị giữ lại trong thanh Test khi dung dịch mẫu chảy qua. Hãy
xác định lượng tối thiểu virut trên tăm bông để que thử hiện hai vạch. Câu 1 Nội dung Điểm
Các giai đoạn (S1); (S2); (S4) nhanh hơn nhiều so với giai đoạn (S3)
nên các cân bằng (S1); (S2); (S4) nhanh chóng được thiết lập.
- Với cân bằng (S1) ta có:
- Với cân bằng (S2) ta có: 1. 0,5
- Với cân bằng (S4) ta có: Vì 2.
Khi hệ đạt cân bằng: 0,5 3
Dùng phương pháp hồi quy tuyến tính mô tả sự phụ thuộc của 1/N theo
1/p ta thu được phương trình đường thẳng có dạng: y = A + B.x y = 9,398.10-9 + 1,1808.10-6 0,25
a) Xét các cân bằng trong dung dịch: Với: 3. 0,5 b) Trên thanh AB:
- Diện tích bề mặt: S = 3. 1 = 3,0 mm2 - Số lượng AB là: (hạt) - Thể tích dải:
- Giả sử có x hạt NP và y hạt SP – NP gắn trên thanh AB. Ta có: 0,25 4