Kỳ thi Olympic 30/04/2006 1
Tr ng THPT Chuyên Nguy n Du, t nh Đăk Lăkườ ễ ỉ
Đ và đáp án: ềMôn Hóa - Kh i 10ố
S m t mã:ố ậ
Đ :Ề
Câu I: (4 đi m) ể
I.1. Silic có c u trúc tinh th gi ng kim c ng v i thông s m ng a = 0,534 nm.Tính bánấ ể ố ươ ớ ố ạ
kính nguyên t c ng hóa tr c a Silic và kh i l ng riêng (g.cmử ộ ị ủ ố ượ -3) c a nó. Cho bi t Mủ ế Si=
28,086 g.mol-1. Kim c ng có c u trúc l p ph ng tâm di n, ngòai ra còn có 4 nguyên tươ ấ ậ ươ ệ ử
n m 4 h c t di n c a ô m ng c s .ằ ở ố ứ ệ ủ ạ ơ ở
I.2. Có các phân t XHử3
I.2.1. Hãy cho bi t c u hình hình h c c a các phân t PHế ấ ọ ủ ử 3 và AsH3.
I.2.2. So sánh góc liên k t HXH gi a hai phân t trên và gi i thích.ế ữ ử ả
I.2.3. Nh ng phân t nào sau đây có moment l ng c c l n h n 0 ? BFữ ử ưỡ ự ớ ơ 3, NH3, SiF4,
SiHCl3, SF2, O3.
Cho bi t Zp = 15, ZếAs = 33, ZO = 16, ZF = 9, ZCl = 17, ZB = 5, ZN = 7, ZSi = 14, ZS = 16.
Câu II: (4 đi m)ể
Amoni hidrosunfua là m t ch t không b n d dàng b phân h y thành NHộ ấ ề ễ ị ủ 3(k) và H2S(k)
NH4HS(r) NH3(k) + H2S(k)
Cho bi t các s li u nhi t đ ng h c sau đây t i 25ế ố ệ ệ ộ ọ ạ oC
Ho ( KJ.mol-1) So ( J.K-1.mol-1)
NH4HS(r) -156,9 113,4
NH3(k) - 45,9 192,6
H2S(k) - 20,4 205,6
II.1. Tính
∆
H0,
∆
S0,
∆
G0 t i 25ạ0C.
II.2. Tính h ng s cân b ng Kằ ố ằ p t i 25ạoC c a ph n ng trên.ủ ả ứ
II.3. Tính h ng s cân b ng Kằ ố ằ p t i 35ạoC c a ph n ng trên gi thi t r ng c ủ ả ứ ả ế ằ ả
∆
H0 và
∆
S0
không ph thu c vào nhi t đ .ụ ộ ệ ộ
II.4. Tính áp su t toàn ph n trong bình ch a n u ph n ng đ t cân b ng t i 25ấ ầ ứ ế ả ứ ạ ằ ạ 0C. B quaỏ
th tích c a NHể ủ 4HS(r) .
Câu III: (4 đi m)ể
Tr s pH c a n c nguyên ch t là 7,0; trong đó khi n c m a t nhiên có tính axit y u doị ố ủ ướ ấ ướ ư ự ế
s hòa tan c a COự ủ 2 trong khí quy n. Tuy nhiên trong nhi u khu v c n c m a có tính axitể ề ự ướ ư
m nh h n. Đi u này do m t s nguyên nhân trong đó có nguyên nhân t nhiên và nh ngạ ơ ề ộ ố ự ữ
nguyên nhân xu t phát t ho t đ ng c a con ng i. Trong khí quy n SOấ ừ ạ ộ ủ ườ ể 2 và NO b oxi hóaị
theo th t thành SOứ ự 3 và NO2, chúng ph n ng v i n c đ chuy n hóa thành axít sunfuricả ứ ớ ướ ể ể
và axít nitric. H u qu là t o thành m a axít v i pH trung bình kho ng 4,5.ậ ả ạ ư ớ ả
L u huỳnh dioxit là m t oxit hai ch c trong dung d ch n c. T i 25ư ộ ứ ị ướ ạ 0C :
SO2 (aq) + H2O (l) HSO3-(aq) + H+( aq) Ka1 = 10-1,92 M
HSO3-(aq) SO3-(aq) + H+( aq) Ka2 = 10-7,18 M
T t c các câu h i sau đ u xét 25ấ ả ỏ ề ở 0C
III.1. Đ tan c a SOộ ủ 2 là 33,9 L trong 1 L H2O t i áp su t riêng ph n c a SOạ ấ ầ ủ 2 b ng 1 bar.ằ
III.1.1. Tính n ng đ toàn ph n c a SOồ ộ ầ ủ 2 trong n c bão hòa khí SOướ 2 (b qua s thay đ iỏ ự ổ
th tích do s hòa tan SOể ự 2).
III.1.2. Tính thành ph n ph n trăm c a ion HSOầ ầ ủ 3-.
III.1.3. Tính pH c a dung d ch.ủ ị
Kỳ thi Olympic 30/04/2006 2
Tr ng THPT Chuyên Nguy n Du, t nh Đăk Lăkườ ễ ỉ
Đ và đáp án: ềMôn Hóa - Kh i 10ố
S m t mã:ố ậ
III.2. Nh t ng gi t Brỏ ừ ọ 2 đ n d vào dung d ch SOế ư ị 2 0,0100 M, toàn b SOộ2 b oxi hóa thànhị
SO42-. Br2 d đ c tách ra b ng cách s c v i khí Nư ượ ằ ụ ớ 2 .
Vi t m t ph ng trình ph n ng c a quá trình. Tính n ng đ Hế ộ ươ ả ứ ủ ồ ộ + trong dung d ch thu đ c.ị ượ
Bi t pKa(HSOế4-) = 1,99.
Câu IV: (4 đi m)ể
IV.1. Tr n hai th tích b ng nhau c a hai dung d ch SnClộ ể ằ ủ ị 2 0,100 M và FeCl3 0,100 M. Xác
đ nh n ng đ các ion thi c và ion s t khi cân b ng 25ị ồ ộ ế ắ ằ ở 0C. Tính th c a các c p oxi hóaế ủ ặ
kh khi cân b ng.ử ằ
IV.2. Khi nhúng m t s i Ag vào dung d ch Feộ ợ ị 2(SO4)3 2,5.10-2 M. Xác đ nh n ng đ c a Feị ồ ộ ủ 3+,
Fe2+ và Ag+ khi cân b ng 25ằ ở 0C.
Sn
4+
Sn
2+
E
o
2
E
o
+
E
o
Fe3
+
Fe
+
AgAg
===
150, V0, V0, V
77 80
;;
Biet
Câu V: (4 đi m)ể
Theo lí thuy t công th c c a khoáng pyrit là FeSế ứ ủ 2.Trong th c t m t ph n ion disunfua Sự ế ộ ầ 2-
b thay th b i ion sunfua Sị ế ở 2- và công th c t ng quát c a pyrit có th bi u di n là FeSứ ổ ủ ể ể ễ 2-x.
Nh v y có th coi pyrit nh m t h n h p c a FeSư ậ ể ư ộ ỗ ợ ủ 2 và FeS. Khi x lý m t m u khoángử ộ ẫ
v i Brớ2 trong KOH d thì x y ra các ph n ng sau:ư ả ả ứ
FeS2 + Br2 + KOH
→
Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
FeS + Br2 + KOH
→
Fe(OH)3 + KBr + K2SO4 + H2O
Sau khi l c thì ch t không tan tách kh i dung d ch và:ọ ấ ỏ ị
-/ Fe(OH)3 đ c nung nóng và chuy n hóa hoàn toàn thành Feượ ể 2O3 có kh i l ng 0,2 gam.ố ượ
-/ Cho d dung d ch BaClư ị 2 vào pha l ng đ c 1,1087 gam k t t a BaSOỏ ượ ế ủ 4.
V.1. Xác đ nh công th c c a pyrit.ị ứ ủ
V.2. Cân b ng hai ph ng trình ph n ng trên, nêu rõ cân b ng electron.ằ ươ ả ứ ằ
V.3. Tính l ng Brượ 2 theo gam c n thi t đ oxi hóa m u khoáng.ầ ế ể ẫ
----------o0o----------
ĐÁP ÁN:
Câu I: (4 đi m)ể
Kỳ thi Olympic 30/04/2006 3
Tr ng THPT Chuyên Nguy n Du, t nh Đăk Lăkườ ễ ỉ
Đ và đáp án: ềMôn Hóa - Kh i 10ố
S m t mã:ố ậ
I.1. r Si = (a.
3
)/8 = (0,534.
3
)/8= 0,118
S nguyên t Si có trong m t ô m ng c s : 8.(1/8) + 6.(1/2) + 4 = 8ố ử ộ ạ ơ ở
Kh i l ng riêng c a Si = 2,33 g.cmố ượ ủ -1.
I.2.1. P : 1s22s22p63s23p3; As : 1s22s22p63s23p63d104s24p3
P và As đ u có 5 electron hóa tr và đã có 3 electron đ c thân trong XHề ị ộ 3
X
H
HH
X ôû traïng thaùi lai hoùa sp
3
.
I.2.2. XH3 hình tháp tam giác, góc HPH > góc AsH, vì đ âm đi n c a nguyên t trungộ ệ ủ ử
tâm P l n h n so v i As nên l c đ y m nh h n.ớ ơ ớ ự ẩ ạ ơ
I.2.3.
4 ch t đ u tiên có c u t o b t đ i x ng nên có moment l ng c c > 0.ấ ầ ấ ạ ấ ố ứ ưỡ ự
Câu II: (4 đi m)ể
II.1.
∆
H0 = 90,6 KJ.mol-1
∆
S0 = 284,8 J.K-1.mol-1
∆
G0 =
∆
H0 – T.
∆
S0 = 5,7 KJ.mol-1
II.2.
∆
G0 = -RT. lnKa => Ka = 0,1008
Kp = PNH3.PH2S = 0,1008 bar2
II.3.
∆
G0 =
∆
H0 – T.
∆
S0 = 2839 J.mol-1 => Ka = 0,3302.
Kp = PNH3.PH2S = 0,3302 bar2
II.4. Ptoàn ph nầ = PH2S + PNH3Vì nH2S = nNH3 => PNH3 = PH2S = 0,5 Ptoàn ph nầ
=>Ptoàn ph nầ = 0,635 bar.
Câu III: (4 đi m)ể
III.1.1. P.V = n.R.T => n = 1,368 mol => CSO2 = 1,368 M.
III.1.2. SO2 (aq) + H2O (l) HSO3-(aq) + H+( aq)
V i [Hớ+] = [HSO3-] = x thì
2
x
1,368 x−
= 10-1,92 => x = 0,1224 M
V y % ậnHSO3- = 8,95 %.
III.1.3. pH = 0,91
III.2. Ph n ng : 2 Hả ứ 2O(l) + Br2(aq)
→
SO42-(aq) + Br –(aq) + 4 H+(aq)
Cân b ng : HSOằ4-(aq) SO42-(aq) + H+(aq) Ka = 10-1,99 M
[SO42-] = [HSO4-] = 0,01 M và [H+] + [HSO4-] = 0,04 M
[HSO4-] = 0,04 – [H+] và [SO42-] = [H+] – 0,03 M => [H+] = 0,0324 M
Câu IV: (4 đi m)ể
IV.1. Sn2+ + 2 Fe3+
→
Sn4+ + 2 Fe2+
Kỳ thi Olympic 30/04/2006 4
Tr ng THPT Chuyên Nguy n Du, t nh Đăk Lăkườ ễ ỉ
Đ và đáp án: ềMôn Hóa - Kh i 10ố
S m t mã:ố ậ
CMcb 0,05-x 0,05-2x x 2x
lgK = 2.(0,77 – 0,15)/ 0,059 = 21 => K = 1021
K r t l n và n ng đ Feấ ớ ồ ộ 3+cho ph n ng nh h n nhi u so v i Snả ứ ỏ ơ ề ớ 2+ => ph n ng g nả ứ ầ
nh hoàn toàn 2xư
;
0,05
[Fe2+] = 0,05 M; [Sn4+] = 0,025 M; [Sn2+] = 0,025 M; [Fe3+] =
ε
M
K =
( )
2
2
0,025. 0, 05
0,025.
ε
=> 1.1021 =
2
0,0025
ε
=>
ε
= [Fe3+] = 1,58.10-12 M
Khi cân b ng Eằcb = 0,77 + 0,059 lg
12
1,58.10
0,05
−
= 0,15 +
0,059
2
lg
0,025
0,025
= 0,15 V
IV.2. Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+
CMcb 0,05 - x x x
lgK =
0,77 0,80
0,059
−
= -0,51 => K = 0,31
Ta có:
2
x
0,05 x−
= 0,31 => x = [Ag+] = [Fe2+] = 4,38.10-2 M
[Fe3+] = 6. 10-3 M.
Ecb = 0,77 + 0,059 lg
3
2
6.10
4,38.10
−
−
= 0,80 + 0,059 lg 4,38.10-2 = 0,72 V
Câu V: (4 đi m)ể
V.1. nS =
1,1087
233, 4
= 4,75.10-3
nFe = 2.
0, 2
160
= 2,5.10-3
=>nFe : nS = 1 : 1,9 => Công th c FeSứ1,9
V.2. Fe2+ -e
→
Fe3+
S2
2- -14e
→
2 S+6 15 * 2
Br2 + 2e
→
2 Br - 2 * 15
2 FeS2 + 15 Br2 +38 KOH
→
2 Fe(OH)3 + 30 KBr + 4 K2SO4 + 16 H2O (1)
Fe2+ -e
→
Fe3+
S2- -8e
→
S+6 9 * 2
Br2 + 2e
→
2 Br - 2 * 9
2 FeS + 9 Br2 +22 KOH
→
2 Fe(OH)3 + 18 KBr + 2 K2SO4 + 8 H2O (2)
V.3. 2 - x = 1,9 => x = 0,1 => 90% FeS2; 10% FeS
m1(Br2) = 160. 0,9 . 25.10-3.
15
2
= 2,7(g)
m2(Br2) = 160. 0,1 . 25.10-3.
9
2
= 0,18(g)
=>mBr2 = 2,7 + 0,18 = 2,88 (g)
Ng i biên so n: H Ph m Thu Th yườ ạ ồ ạ ủ