Đề thi HSG Hóa học 11 Trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định

SỞ GD&ĐT NAM ĐỊNH
KÌ THI CHỌN HSG CÁC TRƯỜNG CHUYÊN TRƯỜNG THPT CHUYÊN
KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LÊ HỒNG PHONG NĂM HỌC 2023 - 2024
Môn: HÓA HỌC. Khối: 11 chuyên ĐỀ GIỚI THIỆU
Thời gian làm bài: 180 phút
Đề thi gồm có 11 trang
Câu 1. Động học phản ứng (2,5 điểm)
“Clock reactions” là phản ứng cho thấy sự thay đổi đột ngột ở một số tính chất
(thường là màu sắc) sau một thời gian tiến hành. Trong “iodine clock reactions”,
dung dịch chứa iodide được trộn với chất oxi hóa với sự có mặt của thiosulfate và
tinh bột. Sau một thời gian, dung dịch sẽ đột ngột chuyển sang màu xanh do hình
thành phức hợp tinh bột-iodine.
Đo thời gian cần thiết cho phản ứng này tạo cơ hội nghiên cứu iodide – phản
ứng oxi hóa, xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ dựa trên tốc độ đầu phản ứng.
Phản ứng giữa ion Fe(III) và iodide có thể được nghiên cứu theo cách này. Khi
màu xanh màu xuất hiện cho thấy thiosulfate hiện tại đã được sử dụng hết. Nếu
một lượng nhỏ thiosulfate được sử dụng, chúng ta có thể cho rằng nồng độ của các
thuốc thử khác sẽ không thay đổi. Dựa trên điều này và tính chất cân bằng hóa học
của các phản ứng, chúng ta có thể sử dụng như sau:
Những thông tin sau đây được tìm thấy trong khoảng thời gian Δt khi ba nồng độ thay đổi: [S2O32-]0 [KI]0 [Fe(NO3)3]0 Δt (s) (mmol.dm-3) (mmol.dm-3) (mmol.dm-3) Biến đổi 20,0 6,5 Δt = 2,32.104. [S2O32-]0 0,2 Biến đổi 8,5 Δt = 1,54.10-3 . ([I-]0)-1,98 0,25 13 Biến đổi Δt = 5,01.10-2 ([Fe3+]0)-1,05 Trang 1 của 11
1.1. Viết phương trình phản ứng của Fe(III) và I-.
1.2. Tốc độ ban đầu phụ thuộc như thế nào vào nồng độ thiosulfate ban đầu?
1.3. Viết phương trình tốc độ phản ứng.
1.4. Tính hằng số tốc độ từ ba bộ thí nghiệm. Xét rằng sai số 10% thường được
chấp nhận trong động học phản ứng, hãy đánh giá chất lượng của các thí nghiệm này.
Cơ chế sau đây được đề xuất:
Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định của các chất trung gian FeI2+ và I2- , phương
trình tốc độ sau đã được rút ra nhưng kết quả không hoàn toàn chính xác. Một
trong những phần tử trong mẫu số là không cần thiết
1.5. Rút ra phương trình tỷ lệ phù hợp để xác định phần tử không cần thiết.
Câu 2. Cân bằng và phản ứng trong dung dịch. Pin điện - điện phân (2,5 điểm)
Diprotic carboxylic acid B là một chất rắn màu trắng, ít tan trong nước. Hòa tan
hết 1,2000 g hợp chất B, định mức thành 200 cm3 thu được dung dịch gốc. Chuẩn
độ 25,00 cm³ dung dịch gốc bằng dung dịch NaOH 0,1000 mol/dm³, sử dụng một
máy đo pH để có thể theo dõi sự thay đổi pH của dung dịch theo hàm số của thể
tích dung dịch NaOH được thêm vào. Biểu đồ dưới đây cho thấy kết quả thí nghiệm: Trang 2 của 11
Dựa vào biểu đồ, có thể xác định được nhiều điều về dicarboxylic acid (B) và
dung dịch của nó (Trong khoảng nồng độ này, thể tích của dung dịch có là cộng tính).
2.1. Tính khối lượng mol của hợp chất B.
2.2. Xác định hằng số phân li Ka1; Ka2 của carboxylic acid B.
Từ khối lượng mol phân tử, người ta đã suy ra được công thức phân tử, kết hợp
với giá trị Ka đã xác định được cấu trúc của B. Từ đó, người ta thấy rằng một trong
hai giá trị hằng số phân li xác định được ở 1.2 không đáng tin cậy lắm. Chính vì
thế, người ta sử dụng giá trị hằng số phân li tổng hợp H2A 2H+ + A2- là 3,99.10- 9.
2.3. Hãy tái hiện lại lý luận được trình bày dưới đây bằng cách đánh dấu các
phương án đúng trong câu sau đây: Kax (x là 1 hoặc 2) dựa trên biểu đồ có thể
không chính xác do hai yếu tố sau: Tổng nồng độ acid trong dung dịch chuẩn độ
tương đối quá (cao/thấp) trong khi giá trị Kax được đề cập là tương đối quá (lớn/nhỏ).
2.4. Tính giá trị được đánh dấu là pHa trên sơ đồ (điểm tương đương đầu tiên).
Sử dụng dữ liệu chính xác nhất để tính toán. Đưa ra câu trả lời của bạn với hai chữ số thập phân.
2.5. Sử dụng các phép tính gần đúng thích hợp, tính độ pH của dung dịch gốc
ban đầu (pHx trên biểu đồ) và độ pH của điểm tương đương thứ hai, pHb. Đưa ra
câu trả lời của bạn với hai chữ số thập phân. Trang 3 của 11
Người ta muốn thiết lập phép chuẩn độ bằng B cho các sinh viên của mình bằng
chất chỉ thị acid-base. Cho dữ liệu sau đây của các chỉ thị: Tên chất chỉ thị
Khoảng pH chuyển màu của chất chỉ thị Thymolphthalein 9,3 - 10,5 Phenolphthalein 8,3 - 10,0 Cresol đỏ 7,2 - 8,8 Bromothymol xanh 6,0 - 7,6 Methyl đỏ 4,4 - 6,2 Methyl da cam 3,1 - 4,4 Thymol xanh 1,2 - 2,8
2.6. Lựa chọn chỉ thị thích hợp cho phép chuẩn độ.
Câu 3. Nhiệt động học và cân bằng hóa học (2,5 điểm)
Sương mù quang hóa là một dạng sương mù đặc trưng cho tình trạng ô nhiễm
không khí trong đó các nitrogen oxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi tương tác
do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để thúc đẩy một loạt các phản ứng quang hóa dẫn
đến hiện tượng sương mù quang hóa – tạo thành các chất gây ô nhiễm tầng ozone (chất quang oxi hóa).
Cho bảng dữ kiện nhiệt động ở điều kiện chuẩn sau: ∆fHo (kJ/mol) So (kJ/K.mol) NO2(g) 33,18 240,1 NO(g) 90,25 210,8 O2(g) - 205,1 O3(g) 142,71 238,9
Giả sử sự biến thiên enthalpy và entropy của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ.
3.1. Tính sự biến thiên enthalpy và năng lượng tự do Gibbs ở 25°C đối với sự hình
thành NO2(g) từ NO(g) (phản ứng 1) và sự hình thành O3 từ NO2(g) và O2 (phản ứng 2).
3.2. Tính hằng số cân bằng của phản ứng 1 và 2 ở 25,0°C. Trang 4 của 11