Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo "Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình” để ôn tập - bổ sung kiến thức, nâng cao tư duy và rèn luyện kỹ năng giải đề chuẩn bị thật tốt cho kì thi học sinh giỏi sắp tới các em nhé! Chúc các em ôn tập kiểm tra đạt kết quả cao!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề thi học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2022-2023 có đáp án (Vòng 1) - Sở GD&ĐT Quảng Bình

SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA ĐỀ CHÍNH THỨC NĂM HỌC 20222023 Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022 Môn thi: HÓA HỌC BÀI THI THỨ NHẤT Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) SỐ BÁO DANH:…………… Đề gồm có 03 trang va ̀6 câu Cho: Z H = 1; Z N = 7; Z O = 8; N A = 6,022.10 23 mol 1 ; h = 6,626.10 34 J.s; c = 3.10 8 m.s 1 ; 2,303RT R = 8,314 J.mol1.K1; ở 298 K: = 0,059 F Câu 1 (3,0 điểm) 1. Sử dung mô hinh vê s ̣ ̀ ̀ ự đây nhau cua cac căp electron hoa tri (mô hinh VSEPR), d ̉ ̉ ́ ̣ ́ ̣ ̀ ự đoan dang ́ ̣ + ̣ ̉ hinh hoc cua cac ion va phân t ̀ ́ ̀ ử sau: BCl3, NF3, NO2 , XeF4. 2. Để phá vỡ các liên kết ClCl trong một mol clo đòi hỏi một năng lượng bằng 243 kJ (năng lượng này có thể sử dụng dưới dạng quang năng). Hãy tính bước sóng của photon cần sử dụng để phá vỡ liên kết ClCl của phân tử Cl2. 3. Đối với nguyên tử H và những ion chỉ có 1 electron thì năng lượng của electron được xác Z2 định theo biểu thức: E n = E H 2 , với EH = 2,178.1018 J, Z là số hiệu nguyên tử và n là số n lượng tử chính. Xác định năng lượng ion hóa theo kJ/mol của nguyên tử H và những ion một electron sau: Li2+, N6+, O7+. Câu 2 (3,0 điểm) 1. Người ta cho 1 gam axit lactic C 3H6O3 vào một bom nhiệt lượng kế có thể tích 500 ml và chứa đầy O2 ở áp suất P, nhiệt độ 22oC. Sau đó, đốt cháy axit lactic, quan sát thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng 1,8oC. a) Để đốt cháy hoàn toàn axit lactic, áp suất P tối thiểu phải bằng bao nhiêu? b) Tính biến thiên nội năng của phản ứng. Cho nhiệt dung nhiệt lượng kế là 8,36 kJ.độ1. 2. Tính chất nhiệt động của một số phân tử ở trạng thái chuẩn tại 250C như sau: C3H8 (k) O2 (k) CO2 (k) H2O (l) 0 H (kJ.mol ) f 1 103,85 0 393,51 285,83 S (J.K1.mol1) 0 269,91 205,138 213,74 69,91 Xét quá trình oxi hoá hoàn toàn 1 mol C3H8 (k) với O2 (k) tạo thành CO2 (k) và H2O (l), phản ứng được tiến hành ở 250C, điều kiện chuẩn, theo 2 cách: bất thuận nghịch và thuận nghịch (trong một tế bào điện hoá). a) Tính Ho, Uo, So, Go của phản ứng trong mỗi cách nói trên. b) Tính nhiệt, công thể tích, công phi thể tích (tức là công hữu ích) mà hệ trao đổi với môi trường trong mỗi cách. Câu 3 (3,0 điểm) o 1. Cho E MnO − + / Mn 2+ = 1,51 V ; E oMnO 2− + = 2, 26 V ; E oMnO + / Mn 2+ = 1, 23 V. 4 , H 4 , H / MnO 2 2 , H 1
o o Tính E MnO − 4 , H 2 O / MnO 2 và E MnO − 4 / MnO 42− . 2. Cho hai pin điện hóa có sơ đồ: Pin 1: Pt, H2 (1atm)/HCl (103M)/Hg2Cl2, Hg Pin 2: Pt, H2 (1atm)/NaOH (103M), NaCl(103M)/Hg2Cl2, Hg Suất điện động của các pin tương ứng là E1 và E2. Biết EHg Cl / Hg = 0, 2682 (V). o 2 2 a) Viết phương trình hóa học các nữa phản ứng xảy ra trên các điện cực và phản ứng tổng cộng xảy ra khi các pin làm việc. b) Tính E1 và thiết lập mối liên hệ giữa E2 và Kw ở 25oC. c) Nối hai điện cực hiđro của hai pin với nhau để tạo thành một pin kép. Ở 25 oC, suất điện động của pin này là 0,4726 V. Xác định Kw ở nhiệt độ này. Câu 4 (3,0 điểm) − 1. Sự oxi hóa ion I trong dung dịch bằng IO3 có thể biểu diễn bằng phương trình hóa học sau: − IO3 (dd) + 5I (dd) + 6H+(dd) → 3I2 (dd) + 3H2O (dd) (1) Khi nghiên cứu động học của phản ứng (1) ở một nhiệt độ không đổi, người ta thu được các kết quả thực nghiệm ghi trong bảng dưới đây: − − − [I ], M [ IO3 ], M [H+], M v (mol.L 1.s 1) 0,010 0,10 0,010 6,1.10 4 0,040 0,10 0,010 2,4.10 3 0,010 0,30 0,010 5,5. 10 3 0,010 0,10 0,020 2,3. 10 3 a) Sử dụng các dữ liệu trên để xác định bậc riêng phần đối với từng chất phản ứng và viết biểu thức của định luật tốc độ cho phản ứng (1). b) Tính hằng số tốc độ của phản ứng (1). 2. Ở 298 K, tốc độ của một phản ứng hóa học sẽ thay đổi bao nhiêu lần nếu năng lượng hoạt − động hoá được giảm bớt đi 10 kJ.mol 1 nhờ sử dụng một xúc tác phù hợp. 3. Cho phản ứng thuận nghịch bậc 1 – 1 giữa A và B như sau: k A k' B có k = 300 s1, k’ = 100 s1. Ở thời điểm t = 0, chỉ có chất A mà không có chất B. Trong thời gian bao lâu thì một nửa lượng chất A chuyển thành chất B? Câu 5 (4,0 điểm) 1. Có khả năng làm kết tủa hoàn toàn ZnC2O4 từ dung dịch ZnCl2 bằng Na2C2O4 được hay không? Biết: ZnC2O4 có pKs = 8,8 Zn 2+ + C 2O 24 ZnC 2O 4 (aq) β1 = 104,68 Zn 2+ + 2C 2O 42 Zn(C 2O 4 ) 22 (aq) β2 = 107,04 2. Tính độ tan của CaC2O4 trong dung dịch có pH = 4. Biết CaC2O4 có Ks = 1,7.109; H2C2O4 có Ka1 = 5,60.102; ka2 = 5,42.105. 3. Để làm giảm hàm lượng chì trong nước thải nhiễm độc chì, người ta có thể dùng vôi để −20 kết tủa chì dưới dạng Pb(OH)2. Biết TPb(OH)2 = 10 ; các phức hiđroxo của chì: Pb(OH)+, 2
Pb(OH)2, Pb(OH) 3− có hằng số bền tổng cộng tương ứng là: β1,1 =10 , β1,2 =10 , β1,3 =10 . 6,9 10,8 13,3 Ở pH = 9, lượng chì tan trong nước đã ở mức để nước đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt chưa? Biết tiêu chuẩn nước sinh hoạt chỉ cho phép lượng chì nhỏ hơn 10 µg/lít. Câu 6 (4,0 điểm) 1. Sử dụng thuyết liên kết hóa trị (VB) để giải thích dạng hình học, từ tính của các phức chất sau: [Ni(CN)4]2 , [NiCl4]2. 2. Đơn chất X tác dụng mãnh liệt với dung dịch kiềm, nhưng chỉ tác dụng với nước ở nhiệt độ cao (khoảng 800oC). X bền trong các axit, ngay cả nước cường thủy, chỉ tan trong hỗn hợp hai axit HF và HNO3. Bột mịn X tác dụng được với hơi HF hay tác dụng được với Mg ở khoảng 800oC. X lại có thể được điều chế bằng cách dùng Mg tác dụng với oxit của nó khi đốt cháy hỗn hợp. Hãy cho biết X là đơn chất nào? Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra. 3. Cho sơ đồ phản ứng: FeSO4 B kÕt tña tr¾ng Fe2(SO4)3 ®Æ c C kÕt tña xanh ®Ëm KCN ®Æ c, d FeCl 2 (dd) A (dd) AgNO3 D kÕt tña tr¾ng KMnO4, H+ FeCl 2 E (dd) G kÕt tña xanh Viết phương trình ion thu gọn của các phản ứng xảy ra theo sơ đồ trên. SỞ GD&ĐT QUẢNG BÌNH KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN DỰ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA NĂM HỌC 2022 HƯỚNG DẪN CHẤM 2023 Khóa ngày 20 tháng 9 năm 2022 Môn thi: HÓA HỌC BÀI THI THỨ NHẤT ́ ́ ̀ ồm có 05 trang Đap an nay g Câu Nôi dung ̣ Điêm ̉ Câu 1 1. (1,0 điểm) (3,0 BCl3: dạng AL3E0, phân tử có dạng tam giác đều. 0,25 điểm) NF3: dạng AL3E1, phân tử có dạng hình chóp đáy tam giác đều. 0,25 NO2+: dạng AL2E0, ion có dạng đường thẳng. 0,25 XeF4: dạng AL4E2, phân tử có dạng vuông phẳng. 0,25 2. (0,75 điểm) 3
Cl2 + h 2Cl 3 c 243.10 −19 ε = hν = h = 23 = 4, 035.10 (J) 0,5 λ 6, 022.10 h.c 6,626.10 34 . 3.108 λ = = −19 = 4,926.10 −7 m = 492,6 nm 0,25 ε 4, 035.10 3. (1,25 điểm) Ta có: I = E1 = EH.Z2 = 2,178.1018.Z2 J I = 2,178.1018.103.6,022.1023.Z2 kJ/mol = 1311,6.Z2 kJ/mol 0,5 IH = 1311,6.12 kJ/mol 0,25 I = 1311,6.7 2 = 64268,4 kJ/mol 0,25 N6+ 2 IO7+ = 1311,6.8 = 83942,4 kJ/mol 0,25 Câu 2 1. (1,0 điểm) (3,0 Xét phản ứng: C3H6O3 (l) + 3O2 (k) → 3CO2 (k) + 3H2O (l) điểm) a) Để đốt cháy hoàn toàn axit lactic: n O2 = P.V 3n C3H6O3 = 3. 1 R.T 90 0,082.295.3 P = 1,613 (atm) 0,25 0,5.90 Vậy để phản ứng diễn ra hoàn toàn, áp suất P tối thiểu phải bằng 1,613 atm. 0,25 b) 1 gam axit C3H6O3 bị đốt cháy toả ra một nhiệt lượng = 8,36.1,8 = 15,048 0,25 (kJ). 0,25 ∆ rU = 15,048.90 = 1354,32 (kJ) 2. (2,0 điểm) a) C3H8 (k) + 5O2 (k) 3CO2 (k) + 4H2O (l) 0 0 rH = 2220 kJ; rS = 374,74 J.K 1 0,25 0 0 0 r U = r H p V = r H n khí .RT rU0 = 2220.10 3 (3.8,314.298) = 2212567 J 0,25 0 0 0 3 rG = rH – T. rS = 2220.10 (298).(374,74) = 2108327 J 0,25 Vì H, U, S, G là các hàm trạng thái của hệ nên dù tiến hành theo cách thuận nghịch hay bất thuận nghịch mà trạng thái đầu và trạng thái cuối của hai cách giống nhau thì các đại lượng H, U, S, G cũng vẫn bằng 0,25 nhau. b) 0,125 * Quá trình bất thuận nghịch: 0,25 Nhiệt trao đổi của hệ: Q = rH0 = 2220 kJ Công thể tích: Wtt = p V = nkhí.RT = 3.8,314.298= 7432,72 J 0,125 Công phi thể tích = 0 * Quá trình thuận nghịch: Nhiệt trao đổi của hệ: 0,125 0,125 Q = T rS0 = 298.(374,74) = 111672,52 J 0,25 Công thể tích: Wtt = nkhí .RT = 7432,72 J Công phi thể tích cực đại: W' = rG0 = 2108327 J Câu 3 1. (1,0 điểm) 4
(3,0 MnO −4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2O K1 = 105.1,51/ 0,059 điểm) Mn 2+ + 2H 2O MnO 2 + 4H + + 2e K −21 = 10−2.1,23/ 0,059 MnO 2 + 2H 2O MnO 24− + 4H + + 2e K 3−1 = 10−2.2,26 / 0,059 MnO −4 + e MnO 24− K 4 = 10E o 1 /0,059 K 4 = K1.K .K −1 2 −1 3 0,25 E = E MnO o 1 o − / MnO 42− = 5.1,51 − 2.1, 23 − 2.2, 26 = 0,57 V 0,25 4 MnO −4 + 8H + + 5e Mn 2+ + 4H 2O K1 = 105.1,51/ 0,059 Mn 2+ + 2H 2O MnO 2 + 4H + + 2e K −21 = 10−2.1,23/ 0,059 4H 2O 4H + + 4OH − K 4W = 10−4.14 MnO −4 + 2H 2O + 3e MnO 2 + 4OH − K 5 = 103E o 2 / 0,059 K 5 = K1.K 2−1.K 4W 5.1,51 − 2.1, 23 − 4.14.0,059 E o2 = E oMnO − = = 0,595 V 0,25 4 , H 2 O / MnO 2 3 0,25 2. (2,0 điểm) a) Pin 1: Tại anot: H2 2H+ + 2e Tại catot: Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl Tổng cộng: H2 + Hg2Cl2 2Hg + 2Cl + 2H+ 0,25 Pin 2: Tại anot: H2 + 2OH 2H2O + 2e Tại catot: Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl Tổng cộng: H2 + Hg2Cl2 + 2OH 2Hg + 2Cl + 2H2O 0,25 b) 0,059 [ H + ]2 [Cl − ]2 0,059 [ H + ]2 [Cl − ]2 0,25 E1 = E1 − o lg = EHg Cl / Hg − E2 H / H − o o lg + 2 pH 2 2 pH 2 2 2 2 −3 −3 10 .10 E1 = 0, 2682 − 0,059lg = 0,6222 (V) 0,25 1 0,059 [Cl − ]2 0,059 [Cl − ]2 E2 = E2 − o lg = EHg Cl / Hg − EH O / H − o o lg 2 pH .[OH − ]2 2 pH .[OH − ]2 2 2 2 2 2 −6 2 0,25 0,059 10 E2 = 0, 2682 − 0,059lg K w − lg −6 = 0, 2682 − 0,059lg K w (V) 2 10 .1 c) Suất điện động của pin kép: 0,25 �K w � � −3 � 10 E = E − 0,059lg � −3 �= E o − 0,059.lg106.K w o 10 � 0, 4726 = −0,059.6 − 0,059lg K w 0,25 � K w = 10 −14,01 5
0,25 Câu 4 1. (1,25 điểm) (3,0 a) Theo định luật tác dụng khối lượng: v = k[I−]a[ IO3 ]b[H+]c 0,25 điểm) Như vậy, vận tốc phản ứng trong các thí nghiệm 1, 2, 3, 4 tương ứng: − − v1 = k(0,010)a(0,10)b(0,010)c = 6,1.104 (mol.L 1.s 1) − − v2 = k(0,040)a(0,10)b(0,010)c = 2,4.103 (mol.L 1.s 1) − − v3 = k(0,010)a(0,30)b(0,010)c = 5,5.103 (mol.L 1.s 1) − − v4 = k(0,010)a(0,10)b(0,020)c = 2,3.103 (mol.L 1.s 1) v v v Ta có: 2 4 = 4 a a = 1; 3 9 = 3 b b = 2; 4 4 = 2 c c = 2 0,25 v1 v1 v1 − Định luật tốc độ: v = k[I ]1[ IO3 ]2[H+]2 0,25 − − − b) v1 = k1[I ]1[ IO3 ]2[H+]2 = k(0,010)(0,10)2(0,010)2 = 6,1.104 (mol.L 1.s 1) 6,1.10−4 − − k1 = −2 −2 −4 = 6,1.104 (mol 4.L4.s 1) 10 .10 .10 Tính tương tự ta có: − − − − − − k2 = 6,0.104 (mol 4.L4.s 1); k3 = 6,1.104 (mol 4.L4.s 1); k4 = 5,8.104 (mol 4.L4.s 1) 0,25 4 4 −4 4 −1 k = (6,1 + 6,0 + 6,1 + 5,8).10 /4 = 6,0.10 (mol .L .s ) 0,25 2. (0,75 điểm) Ea 2 Ea 1 k2 = A. e − RT ; k1 = A. e − RT k2 Ea1 − Ea 2 10.1000 ⇒ ln = = = 4,04 0,25 k1 RT 298.8,314 k2 ⇒ = e4,04 = 56,8 0,25 k1 Như vậy, ở 298 K, tốc độ phản ứng tăng lên 56,8 lần, khi chất xúc tác − làm giảm bớt năng lượng hoạt hoá 10 kJ.mol 1. 0,25 3. (1,0 điểm) k A B k' [B]eq (k + k’)t = ln 0,25 [B]eq − [B] [B]eq [B]eq [A]0 K K= = [B]eq = 0,125 [A]eq [A]0 − [B]eq 1 + K Tại thời điểm một nửa lượng chất A đã tham gia phản ứng: [A] [A] K [A] [B]eq − [B] = [B]eq − 0 = 0 − 0 2 1 + K 2 2[A]0 K − [A]0 − [A]0 K [A]0 (K − 1) = = 2(1 + K) 2(1 + K) 0,125 2,303 2K 2,303 2K k + k’ = lg t1/2 = lg t1/2 K − 1 k1 + k 2 K − 1 0,25 6
k Vì K = , nên: k' 2,303 2k 2,303 2 . 300 t1/2 = lg = lg = 2,75.103 (s) k + k' k k' 300 + 100 300 100 Vậy sau 2,75.103 giây thì một nửa lượng chất A đã chuyển thành chất B. 0,25 ([A]0 là lượng chất A ban đầu; [B] là lượng chất B tại thời điểm t; [B] eq là lượng chất B tại thời điểm cân bằng) Câu 5 1. (0,75 điểm) (4,0 [ZnC 2O 4 ] = β1[Zn 2+ ][C2O 24 ] = β1.K s = 104,68 .108,8 = 104,12 M 0,25 điểm) [Zn 2+ ] + [ZnC 2O 4 ] + [Zn(C 2O 4 ) 22− ] >> 106 M 0,25 Vậy không thể kết tủa hoàn toàn ZnC2O4 từ dung dịch ZnCl2 bằng Na2C2O4. 0,25 2. (1,75 điểm) CaC2O4 Ca2+ + C2O2 4 (1) C 2 O2 4 + H2O HC2O4 + OH (2) HC2O4 + H2O H2C2O4 + OH– (3) 0,25 S = [Ca 2+ ] = [C 2O 42 ] + [HC 2O 4 ] + [H 2C 2O 4 ] 0,25 + 4 [H ] = 10 M [H + ][C2O 24 ] [HC2O4 ] = = 1,85[C 2O 42 ] 0,25 K a2 [H + ].1,85[C 2O 42 ] [H 2 C2 O 4 ] = = 3,30.103[C2O 24 ] K a1 0,25 [Ca 2+ ] = [C2O 24 ] + 1,85[C 2O 24 ] + 3,30.10 3[C 2O 42 ] = 2,85[C 2 O 24 ] 0,25 2+ 2 [Ca 2+ ]2 [Ca ][C 2O 4 ] = = 1,7.109 2,85 0,25 S = [Ca ] = 6,96.105 M 2+ 0,25 3. (1,5 điểm) Gọi độ tan của chì là S, ta có: S = [Pb2+] + [Pb(OH)+] + [Pb(OH)2] + [Pb(OH)3] 0,25 T T.β1,1 S= 2 + + T.β1,2 + T.β1,3 [OH ] [OH ] [OH ] � 1 β � S = T � 2 + 1,1 + β1,2 + β1,3 [OH ] � 0,25 �[OH ] [OH ] � Ở pH = 9: [OH]= 105 M: −20 � 1 106,9 � S = 10 � −5 2 + 5 + 1010,8 + 1013,3.10−5 � �(10 ) 10 � 0,25 S = 10 −20 ( 1010 + 1011,9 + 1010,8 + 108,3 ) = 8,68.109M S = 207.106.8,68.109 = 1,8 µg/lít 0,25 Vậy S
0,25 Câu 6 1. (1,0 điểm) (4,0 a) [Ni(CN)4]2 điểm) Ni2+ có cấu hình electron là [Ar] 3d8; CN là phối tử trường mạnh, nên: dsp2 [Ni(CN)4]2 0,25 4CN [Ni(CN)4]2 là phức vuông phẳng và nghịch từ. 0,25 b) [NiCl4]2. Cl là phối tử trường yếu, nên: sp3 [NiCl4]2 0,25 4 Cl NiCl42 là phức tứ diện và thuận từ. 0,25 2. (1,5 điểm) X là Si. 0,25 Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + 2 H2. 0,25 Si + 2H2O 8000 C SiO2 + 2H2 0,25 3Si + 4HNO3 + 18HF 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O 0,125 Si + 4HF (hơi) SiF4 + 2H2 0,125 Si + 2Mg 8000 C Mg2Si 0,25 SiO2 + 2Mg t 0 Si + 2MgO 0,25 3. (1,5 điểm) Fe2+ + 6CN [Fe(CN)6]4 0,25 (A) [Fe(CN)6]4 + 2Fe2+ Fe2[Fe(CN)6] trắng 0,25 (B) 3[Fe(CN)6]4 + 4Fe3+ Fe4[Fe(CN)6]3 xanh đậm 0,25 (C) [Fe(CN)6]4 + 4Ag+ Ag4[Fe(CN)6] trắng 0,25 (D) 5[Fe(CN)6]4 + MnO4 + 8H+ Mn2+ + 4H2O + 5[Fe(CN)6]3 0,25 (E) 2[Fe(CN)6]3 + 3Fe2+ Fe3[Fe(CN)6]2 xanh 0,25 (G) --------------- HẾT --------------- 8