Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn hóa năm 2011 2012

Chia sẻ: Tien Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

272
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn hóa năm 2011 2012

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi cấp trường môn hóa năm 2011 2012

SỞ GD&ĐT QUẢNG NGÃI KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN NĂM HỌC 2011-2012 LÊ KHIẾT Ngày thi : 05/02/2012 Môn :Hoá học 10 ĐỀ CHÍNH Thời gian làm bài : 180 phút THỨC Câu 1(4 điểm ) 1. Cho 3 nguyên tố X,Y,Z (ZX< ZY < ZZ). X,Y cùng thuộc 1 nhóm A ở 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn ; Y,Z là 2 nguyên tố kề cận nhau trong 1 chu kì . Tổng số proton trong hạt nhân nguyên tử X,Y là 24. Xác định bộ 4 số lượng tử của elêctron sau cùng trong nguyên tử các nguyên tố X,Y,Z (Quy ước số lượng tử từ ml viết theo thứ tự tăng dần ) 2. Natri kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm khối . Tính khối lượng riêng của natri theo g/cm3 biết bán kính hiệu dụng của nguyên tử natri bằng 0,189nm 3. Giải thích tại sao ion CO32- không thể nhận thêm 1 nguyên tử oxi để tao ion CO42- trong khi đó ion SO32- có thể nhận thêm 1 nguyên tử oxi để tạo thành ion SO42-? Giải thích tại sao hai phân tử NO2 có thể kết hợp với nhau tạo ra phân tử N2O4, trong khi đó hai phân tử CO2 không thể kết hợp với nhau để tạo ra phân tử C2O4? Câu 2 (4 điểm ) 1.Hoàn thành (nếu chưa đầy đủ) và cân bằng phương trình của các phản ứng oxi hoá -khử sau bằng phương pháp thăng bằng ion- electron: (1)PbO2 + Mn2+ + H+ MnO4- + …. - - (2) Al + NO3 + OH AlO2- + NH3 + …. (3) Zn[Hg(SCN)4] + IO3- + Cl- ICl + SO42- + HCN + Zn2+ + Hg2+ 2- + (4) I2 + Cr2O7 + H IO3 + Cr3+ +…. - 2. Cho hằng số cân bằng của phản ứng 3MnO42- + 2H2O → 2MnO4- + MnO2 + 4OH - ở 250C là K = 101,508 Hãy tính : E0( MnO4-/MnO42-) biết E0(MnO4- , H+/ MnO2) = 1,695V và Kw = 10-14 Câu 3: (4 điểm ) 1. Khói mù quang hoá được tạo thành qua một chuỗi các phản ứng , ba phản ứng đầu tiên của chuỗi này được cho dưới đây. Khói mù được tạo thành khi O(k) được tạo thành ở phản ứng (3) phản ứng với các hợp chất hữu cơ N2(k) + O2(k) 2NO(k) (1) 2NO(k) + O2(k) 2NO2(k) (2) NO2(k) + hv NO(k) + O(k) (3) a) Đối với phản ứng (1),có ∆ H0 = +180,6 kJ/mol. Tính năng lưọng phân li liên kết NO(k) b) Tính biến thiên entropy của phản ứng (1) c) Các định nhiệt độ cực tiểu mà tại đó phản ứng (1) là tự xảy ra
Cho biết : N-N N=N N≡N O-O O=O Năng lượng liên kết ,kJ/mol 193 418 941 142 498 N2(k) O2(k) NO(k) NO2(k) O(k) S0, J/mol.K 191,5 205,0 210,6 240,5 161,0 2. Khí N2O5 khi phân huỷ tạo thành nitơ đioxit và khí oxi với tốc độ đầu ở 250C được cho trong bảng sau: [N2O5],M 0,150 0,350 0,650 Tốc độ phân huỷ (mol.l .phút ) -1 -1 3,42.10 -4 7,98 .10 -4 1,48 .10-3 a)Viết biểu thức tính tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ k cho phản ứng này b)Tính thời gian cần thiết để nồng độ của N2O5 giảm từ 0,15M đến 0,050M c) Ở 400C, tốc độ đầu của phản ứng với nồng độ 0,150M là 2,37 . 10-3 mol.l-1.phút-1. Xác định năng lưọng hoạt hoá cho phản ứng này Câu 4 : (4 điểm) Có dung dịch CH3COOH ; Ka = 10-4,76.Hỏi : 1.Nếu thêm vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M một lượng HCl là 0,05 mol( thể tích dung dịch không biến đổi) thì pH của dung dịch là bao nhiêu? Nếu chỉ thêm 10-3 mol HCl thì pH bằng mấy ? 2.Cần phải thêm bao nhiêu mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch đó để α của axit giảm đi một nửa(coi thể tích không biến đổi khi thêm CH3COOH). Tính pH của dung dịch mới này (Chấp nhận α
Đáp án chi tiết Ý NỘI DUNG ĐIỂ M 1. Ta có : ZX +ZY = 24 (1) 24 Z= =12 ⇒ ZX < Z < ZY. X,Y thuộc cùng1 nhóm A ở 2 chu kì liên 2 tiếp trong bảng tuần hoàn ⇒ X ,Y thuộc chu kì 2,3.Do đó ZY – ZX = 8(2) Từ (1) và (2) suy ra : ZX = 8 ,ZY = 16 ⇒ X :O , Y: S Y, Z là 2 nguyên tố kề cận nhau trong 1 chu kì ZZ = 17 ⇒ Z là Cl Cấu hình electron nguyên tử : 2 O : 1s22s22p4 S : 1s22s22p63s23p4 Cl: 1s22s22p63s23p5 Bộ 4 số lượng tử của electron sau cùng : 1 O: n = 2 ; l = 1: ml = -1 ; ms = - 2 1 S : n = 3 ; l = 1 ; ml = -1 ; ms = - 2 1 Cl : n = 3 ; l = 1 ; ml = 0 ; ms = - 2 2 Số nguyên tử natri trong 1 ô mạng cơ sở : 1 8x +1=2 8 Mặt khác ta có : 4r 0,5 a 3 = 4r ⇒ a = 3 Khối lượng riêng của natri: 3 m 2m Na 23  4 x0,189.10 −7  D= = =(2x ) :   = 0,92 g/cm3 V a3 6,02.10 23  3  3 Trên nguyên tử cacbon trong CO3 không còn electron tự do nên không 2- có khả năng kết hợp thêm với 1 nguyên tử oxi để tạo ra CO42- Trên nguyên tử lưu huỳnh còn 1 cặp electron tự do chưa liên kết , do đo nguyên tử lưu huỳnh có thể tạo liên kết với 1 nguyên tử oxi thứ tư để tạo ra SO42- Cấu tạo của CO2: O = C = O 1 Trên nguyên tử cacbon không còn electron tự do nên hai phân tử CO2 không thể liên kết với nhau để tạo ra C2O4 Cấu tạo của NO2 :
N• O O Trên nguyên tử nitơ còn một electron độc thân tự do ,nên nguyên tử nitơ này có khả năng tạo ra liên kết cộng hóa trị với nguyên tử nitơ trong phân tử thứ hai để tạo N2O4 Công thức cấu tạo của N2O4 : O O N=N O O 4 5 x PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O 2 x Mn2+ + 4H2O → MnO4- + 8H+ + 5e 5PbO2 + 2Mn2+ + 4H+ → 5Pb2+ + 2MnO4- + 2H2O 2 8 x Al + 4OH- → AlO2- + 2H2O + 3e 3 x NO3- + 6H2O + 8e → NH3 + 9 OH- 8Al + 3NO3- + 5 OH- + 2H2O → 8 AlO2- + 3NH3 1 x Zn[Hg(SCN)4] +16H2O → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +28H+ + 24e 6 x IO3- + Cl- + 6H+ + 4e → ICl + 3H2O Zn[Hg(SCN)4]+6 IO3- +6Cl- +8H+ → Zn2+ + Hg2+ + 4SO42- +6ICl + 2H2O 3 x I2 + 6H2O → 2IO3- + 12H+ + 10e 5 x Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O 3I2 + 5Cr2O72- + 34H+ → 6IO3- + 10 Cr3+ + 17H2O 5 Ta xét các cân bằng sau: 3.1, 695 MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 2 H2O (1)K1 = 10 0, 0592 H2O → H+ + OH- (2)K2 = 10-14 −1. E 0 MnO42- → MnO4- + 1e (3) K3 = 10 0 , 0592 3MnO4 + 2H2O → 2MnO4 + MnO2 + 4OH - (4) K = 101,508 2- - Ta thấy cân bằng (4) = (1) +4x(2) + 3x(3) Do đó : K = K1. K42 . K33 3.1,695 3E 0 Từ đó suy ra : - 4.14 - = 1,508 0,0592 0,0592 2 Từ đây ta tính được : Eo(MnO4-/MnO42-) = 0,56 V
6 a)∆H0 = +180,6 = EN≡N + EO=O – 2ENO 0,5 Vậy :ENO = (941+498- 180,6 ) : 2 = 629 kJ/mol b) ∆SO = 2SNO – SN2 – SO2 = 2.210,6 -191,5 – 205,0 = 24,7 J/mol 0,5 c) ∆GO = ∆H0 – T. ∆SO =180,6 – T. 0,0247 1 Nhiệt độ cực tiểu mà tại đó phản ứng (1) tự xảy ra khi ∆GO = ∆H0 – T. ∆SO =180,6 – T. 0,0247 = 0 Tính được T= 7311,7K hay T = 7037,70C 7 a)* biểu thức tính tốc độ phản ứng : 0,5 Ta có tốc độ phân hủy : v = [N2O5]x ,ở nhiệt độ không đổi k là hằng số v1 [ N 2 O5 ]1x Do đó : = v2 [ N 2 O5 ] 2x Từ bảng số liệu ta có : 7,98.10 −4 [0,35] x -Cặp số liệu thứ nhất : = ⇔ 2,33x = 2,33 .Suy ra x = 1 3,42.10 − 4 [0,15] x Hoặc : 1,48.10 −3 [0,65] x -Cặp số liệu thứ nhất : = ⇔ 4,33x = 4,33.Suy ra x = 1 3,42.10 − 4 [0,150] x Vậy phản ứng là bậc 1 , hay : v = k .[ N2O5] 0,5 *Tính hằng số tốc độ: v = 1,48.10-3 = k. 0,650 suy ra k = 2,28 .10-3phút-1 b) phương trình động học dạng tích phân của phản ứng một chiều, bậc 0,5 1: C0 kt = ln , Ct là nồng độ tại thời điểm t , từ đó ta được : Ct 0,150 2,28 .10-3t = ln =ln 3 suy ra : t = 481 phút 0,050 k T2 E 1 1 0,5 c)Phương trình Arrhenius : ln = a  −  .Theo đề ta có : k T1 R  T1 T2  -Ở 25 C: kT1 = k298 = 2,2,8.10-3 phút -1 0 v 2,37.10 −3 -Ở 400C: kT2 = k313 = =1,58 .10-2 phút -1 C0 0,150 Thay vào phương trình Arrhenius ta được : 1,58.10 −2 Ea  1 1  ln −3 =  −  2,28.10 8,314  298 313  Suy ra : Ea = 1,00.105J/mol= 100kJ/mol 8 Các quá trình xảy ra trong dung dịch : 0,5 HCl → H+ + Cl- CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka H2O ⇔ - OH + H + Vì CHCl >> 10-7 ( hoặc Ka.C >> Kw ) nên bỏ qua sự điện li của nước 0,5 Khi thêm 0,05mol HCl :
HCl → H+ + Cl- 0,05 0,05 CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ C 0,1 0,05 [ ] 0,1 – x x 0,05 + x x.( 0,05 + x ) Ta có : Ka = = 10-4,76 ⇒ x = 3,5.10-5 0,1 − x [H+] = 0,05 + 3,5.10-5 ≈ 0,05M ⇒pH = 1,3 Khi thêm 10-3 mol HCl 1 HCl → H+ + Cl- -3 10 10-3 CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ C 0,1 10-3 [ ] 0,1 – x x 10-3 + x Ta có : Ka = ( −3 x 10 + x ) = 10-4,76 ⇒ x = 9.10-4 0,1 − x [H+] = 10-3 + 9.10-4 = 1,93.10-3M ⇒pH 2,7 9 Các quá trình xảy ra trong dung dịch : CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ Ka H2O ⇔ OH + H Kw - + Vì Ka.C >> Kw nên bỏ qua sự điện li của nước CH3COOH ⇔ CH3COO- + H+ C 0,1 10-3 [] (1- α)C αC αC α C 2 2 α C2 Ta có : Ka = = (1 − α ) C 1 − α Ka 10 −4,76 Vì 1- α ≈ 1 ⇒α = = = 1,3.10-2 = 1,3% C 0,1 α Để α giảm đi một nửa nghĩa là α ' = 2 α2 C' α 2 2 Ta có : Ka = α 2 C = α '2 C ' ⇒ = 2 =  α  = 4 ⇒C’ =4C = 0,4M C α'   2 Vậy cần phải thêm 0,3 mol CH3COOH vào 1 lít dung dịch trên Ta có : [H+] = α ' 2 C ' = 0,65 .10-2 .0,4 = 2,6.10-3M ⇒pH = 2,6 10 Gọi số mol 3 kim loại lần lượt là 4x,3x,2x và khối lượng nguyên tử 1 tương ứng là MX, MY,MZ 2,016 nH 2 = = 0,09 mol 22,4 Phương trình hóa học :
X + 2HCl → XCl2 + H2 ↑ (1) 4x 4x 4x Y + 2HCl → YCl2 + H2 ↑ (2) 3x 3x 3x Z + 2HCl → ZCl2 + H2 ↑ (3) 2x 2x 2x Từ (1),(2).(3) ta có : 4x + 3x + 2x =0,09 ⇒x = 0,01 mol (a) 5 Ta có : MY = MX (b) 3 7 MZ = MX (c ) 3 Mặt khác ta có : MX.4x + MY.3x + MZ.2x = 3,28 ( d) Từ (a),(b) ,(c) ,(d) suy ra : 5 7 MX ( 0,04 + x0,03 + x 0,02) = 3,28 3 3 ⇒MX = 24. X là Mg 5 ⇒MY = x 24 = 40.Y là Ca 3 7 ⇒ MZ = x 24 = 56 .Z là Fe 3 Dung dịch (A) : MgCl2, CaCl2, FeCl2 Phương trình hóa học : MgCl2 + 2NaOH → Mg(ỌH)2↓ + 2NaCl (4) 1 4x 4x CaCl2 + 2 NaOH → Ca(OH)2 ↓ + 2 NaCl (5) 1,5x 1,5x (50% kết tủa ) FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓ + 2 NaCl (6) 2x 2x 4Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3 (7) Từ (4),(5),(6),(7) ⇒ 58.0,04 + 74.0,015 +107.0,02 = 5,5,7g 11 Đặt A là Na2X ; B là Na2Y, ta có sơ đồ Na2X → Na2Y + Z 6,16.273 nA = nB = nC = = 0,25(mol) 300,3.22,4 Z có thể là H2S, SO2 Cứ 0,25 mol thì lượng A khác lượng B là 16,0g 16,0 Vậy cứ 1 mol thì lượng A khác lượng B là m ;m = = 64 g 0,25 Hay 1 phân tử A khác 1 phân tử B là 64đvC A,B có thể là Na2S, Na2SO3, Na2SO4 So sánh các cặp chất thấy A: Na2S , B: Na2SO4 Phương thình hóa học :
Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S ↑ b)Tính m1,m2: m1 = 78.0,25 = 19,5 (g) m2 = 19,5 + 16,0 = 142,0.0,25 = 35,5(g)