SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2023-2024
Khóa ngày: 19/01/2024
Môn thi: Hóa học 10
Thời gian làm bài: 120 phút (Không kể thời gian phát đề)
(Đề gồm có 04 trang)
Câu 1: (3,5 điểm)
1.1. Hình 1 là phổ khối lượng của nguyên tố magnesium (Mg).
Hình 1. Phổ khối lượng của nguyên tố magnesium
Tính nguyên tử khối trung bình của magnesium. Kết quả làm tròn đến 2 chữ số sau dấu
phẩy.
1.2. Nguyên tử nguyên tố magnesium có tổng số hạt cơ bản là 37, trong đó số hạt mang
điện hơn số hạt không mang điện là 11.
a. Viết kí hiệu nguyên tử magnesium.
b. Viết cấu hình electron nguyên tử của magnesium và ion Mg2+.
c. Xác định vị trí (số thứ tự ô nguyên tố, chu kỳ, nhóm) của magnesium trong bảng
tuần hoàn các nguyên tố hóa học (có giải thích).
1.3. Bán kính nguyên tử của magnesium là 1,6
0
A
. Biết rằng các nguyên tử magnesium
trong tinh thể được sắp xếp theo mạng tinh thể lục giác xếp chặt, các nguyên tử
magnesium chỉ chiếm 74% thể tích, còn lại là khe trống (Hình 2). Tính khối lượng riêng
của nguyên tử magnesium. Lấy kết quả nguyên tử khối trung bình của magnesium ở phần
1.1. Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử magnesium có dạng hình cầu.
Cho Vhình cầu
3
4
3r
(với rlà bán kính hình cầu).
m/z
Tỉ lệ % số
nguyên tử
Hình 2. Ô mạng cơ sở lục giác xếp chặt
Câu 2: (3,0 điểm)
2.1. Giải thưởng Nobel Hóa học năm 1960 thuộc về Willard F.Libby (1908-1980) cho
công trình nghiên cứu chất phóng xạ
14
6C
, dùng để định tuổi trong khảo cổ, địa chất, địa
vật lý học... Đồng vị
14
6C
được hình thành từ hạt X1trong khí quyển dưới tác dụng của các
tia vũ trụ bằng phản ứng hạt nhân:
1
11
1 14 1
0 6 1
A
Z
nX C p
Đồng vị
14
6C
tự phân rã bằng phản ứng hạt nhân:
a. Tìm hạt X1, X2trong phản ứng hạt nhân trên. Biết rằng hạt X1ở hai phản ứng hạt
nhân giống nhau.
b. Trong quá trình sống, thực vật hấp thụ CO2, nghĩa là đưa cả
12
6C
và
14
6C
vào cơ
thể. Nghiên cứu của Willard F.Libby cho thấy tỷ lệ
14
6C
và
12
6C
trong cơ thể sống là không
đổi. Đồng vị carbon phóng xạ trong cơ thể sống luôn là một hằng số với độ phóng xạ của
14
6C
là 230 Bq/kg carbon. Khi sinh vật chết đi, nguồn
12
6C
và
14
6C
không còn được cung
cấp nữa, lượng
14
6C
trong cơ thể sẽ giảm dần do sự tự phân rã với chu kỳ bán huỷ T=
5730 năm. Việc đo độ phóng xạ của carbon phóng xạ trong một mẫu vải Ai Cập cổ cho
kết quả 480 phân rã mỗi giờ cho mỗi gam carbon. Tính tuổi mẫu vải này. Cho biết công
thức tính độ phóng xạ (H) của chất phóng xạ tại thời điểm tlà:
0.2
t
T
H H
(với H0là độ
phóng xạ ban đầu của chất phóng xạ, Tlà chu kỳ bán huỷ); 1 Bq = 1 phân rã/giây.
2.2. Một kĩ thuật thực nghiệm để xác định năng lượng phân li liên kết OO2(trong phân tử
ozone O3) được thực hiện như sau: chiếu chùm sáng đơn sắc qua một mẫu khí ozone,
giảm dần bước sóng từ giá trị ban đầu 750 nm. Sự quan sát cho thấy, khi bước sóng giảm
tới 330 nm thì xuất hiện quá trình phân li: O3→ O + O2.
a. Xác định năng lượng phân li liên kết (kJ/mol) của OO2. Vì sao không bắt đầu đo
từ bước sóng ngắn (100 nm chẳng hạn) rồi tăng dần bước sóng? Biết rằng ánh sáng tạo
thành bởi các hạt gọi là photon; với mỗi ánh sáng đơn sắc, các photon đều giống nhau,
mỗi photon mang năng lượng
hc
(trong đó: hlà hằng số Plank, có giá trị bằng
6,626.1034 J.s; clà tốc độ ánh sáng, có giá trị bằng 3.108m/s;
là bước sóng ánh sáng).
b. Liên hệ để chỉ ra vai trò bảo vệ Trái Đất của tầng ozone.
Câu 3: (2,0 điểm)
3.1. Tổng số hạt cơ bản của nguyên tử D là 10. Viết cấu hình electron nguyên tử của D.
3.2. X, Y, R, A, B, M theo thứ tự là 6 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần hoàn có tổng số
đơn vị điện tích hạt nhân là 105 (X có số đơn vị điện tích hạt nhân nhỏ nhất).
a. Xác định số đơn vị điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B, M.
b. So sánh bán kính của X3−, Y2−, R−, A, B+, M2+ và giải thích.
Câu 4: (5,0 điểm)
4.1. Nguyên tố A là thành phần thiết yếu cho mọi sự sống. D là nguyên tố rất quan trọng
trong nhiều ngành công nghiệp đồ gốm, men sứ, thuỷ tinh, vật liệu bán dẫn, vật liệu y tế,...
Oxide ứng với hóa trị cao nhất của hai nguyên tố A và D đều có dạng RO2. Hợp chất khí
với hydrogen của A chứa 25 % hydrogen về khối lượng, còn hợp chất khí với hydrogen
của D chứa 87,5 % D về khối lượng.
a. Viết công thức hợp chất khí với hydrogen của các nguyên tố A và D, từ đó xác
định A và D. Cho nguyên tử khối trung bình: H=1; C=12; N=14; O=16; F=19; Si=28;
P=31; S=32; Cl=35,5.
b. Viết công thức hydroxide tương ứng của A và D. So sánh tính acid giữa các
hydroxide đó. Giải thích.
c. Tuy oxide ứng với hóa trị cao nhất của hai nguyên tố A và D đều có dạng RO2
nhưng các oxide này lại có cấu trúc hoàn toàn khác nhau. Cụ thể, trong phân tử AO2, A và
oxygen lên kết với nhau bằng liên kết đôi; còn trong phân tử DO2, D và oxygen liên kết
với nhau bằng liên kết đơn. Giải thích.
4.2. Hydrogen sulfide (H2S) là một chất khí không màu, mùi trứng thối, độc. Theo tài liệu
của Cơ quan quản lý an toàn và sức khoẻ nghề nghiệp Hoa Kỳ, nồng độ H2S khoảng 100
ppm gây kích thích màng phổi. Nồng độ khoảng 400 – 700 ppm, H2S gây nguy hiểm đến
tính mạng chỉ trong 30 phút, nồng độ trên 800 ppm gây mất ý thức và tử vong ngay lập
tức.
a. Viết công thức electron, công thức Lewis và công thức cấu tạo của H2S.
b. Em hiểu thế nào về nồng độ ppm của H2S trong không khí?
c. Một gian phòng trống (25 °C; 1 bar) có kích thước 3 m x 4 m x 3,5m bị nhiễm
10 gam khí H2S. Tính nồng độ ppm của H2S trong gian phòng trên. Đánh giá mức độ độc
hại của H2S trong trường hợp này. Cho biết 1 mol khí ở 25 °C và 1 bar có thể tích 24,79 L.
Cho nguyên tử khối trung bình: H=1; S=32.
Câu 5: (2,5 điểm)
Để dự đoán hình học của một số phân tử cơ bản, các nhà khoa học có thể dựa vào mô
hình VSEPR. Mô hình VSEPR dựa vào sự đẩy nhau giữa các cặp electron chung và các
cặp electron riêng của nguyên tử trung tâm trong công thức Lewis để dự đoán hình dạng
phân tử hoặc ion.
Theo mô hình VSEPR, một phân tử bất kì có công thức VSEPR là AXnEm, trong đó A là
nguyên tử trung tâm, X là nguyên tử xung quanh, n là số nguyên tử X đã liên kết với A, E
là cặp electron riêng của A, m là số cặp electron riêng của A.
Bảng 1. Mô tả hình học một số phân tử AXnEm.
Công thức AXnEm
Cấu trúc phân tử
Dạng hình học phân tử
m = 0
AX2
Đường thẳng
AX3
Tam giác phẳng
AX4
Tứ diện
m = 1
AX2E1
Gấp khúc
AX3E1
Chóp tam giác
m = 2
AX2E2
Gấp khúc
Dựa vào mô hình VSEPR, hãy dự đoán cấu trúc phân tử và dạng hình học các phân tử sau:
CHCl3, NF3, CO2, H2O, BF3.
Câu 6: (4,0 điểm)
Hoàn thành các phương trình phản ứng sau theo phương pháp thăng bằng electron:
a. Mg + H2SO4→ MgSO4+ H2S + H2O.
b. SO2+ KMnO4+ H2O → MnSO4+ K2SO4+ H2SO4.
c. WC + HNO3+ HF → HWF6+ CO2+ NO + H2O.
d. Fe + HNO3→ Fe(NO3)3+ NxOy+ H2O.
----------HẾT----------
Học sinh không dùng bảng tuần hoàn khi làm bài. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
Họ và tên học sinh:………………………………………………………………………Lớp:……
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG THPT BÌNH CHIỂU
HƯỚNG DẪN CHẤM
KỲ THI HỌC SINH GIỎI CẤP TRƯỜNG
NĂM HỌC 2023-2024
Khóa ngày: 19/01/2024
Môn thi: Hóa học 10
Câu 1: (3,5 điểm)
1.1. Hình dưới là phổ khối lượng của nguyên tố magnesium (Mg).
Tính nguyên tử khối trung bình của magnesium. Kết quả làm tròn đến 2 chữ số sau dấu
phẩy.
1.2. Nguyên tử nguyên tố magnesium có tổng số hạt cơ bản là 37, trong đó số hạt mang
điện hơn số hạt không mang điện là 11.
a. Viết kí hiệu nguyên tử magnesium.
b. Viết cấu hình electron nguyên tử của magnesium và ion Mg2+.
c. Xác định vị trí (số thứ tự ô nguyên tố, chu kỳ, nhóm) của magnesium trong bảng
tuần hoàn các nguyên tố hóa học (có giải thích).
1.3. Bán kính nguyên tử của magnesium là 1,6
0
A
. Biết rằng trong tinh thể, các nguyên tử
magnesium chỉ chiếm 74% thể tích, còn lại là khe trống. Tính khối lượng riêng của
nguyên tử magnesium. Lấy kết quả nguyên tử khối trung bình của magnesium ở phần 1.
Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử magnesium có dạng hình cầu.
Cho Vhình cầu
3
4
3r
(với rlà bán kính hình cầu).
m/z
Tỉ lệ %
số
nguyên
tử