OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII - ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT BẢNG B

Chia sẻ: Muccon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

242
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Năng lượng ion hóa thứ nhất của K nhỏ hơn của Ca do Ca có bán kính nhỏ hơn, số đơn vị điện tích hạt nhân lớn hơn Năng lượng ion hóa thứ hai của Ca nhỏ hơn của K vì K+ có cấu hình bền vững của khí trơ, trong khí Ca+ khi mất một electron sẽ đạt tới cấu hình bền của khí trơ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII - ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT BẢNG B

L IÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM HỘI HÓA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠ M ĐÀ NẴNG OLYMPIC HOÁ H ỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲ NG TOÀN QUỐC LẦN TH Ứ VII (4/2012) ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT Bảng: B Đà nẵng, 4/2012
C ác hằng số và công thức cần thiết Phương trình khí lý NA = 6.0221×1023 mol–1 PV = nRT Số Avogadro: tưởng: hc 8.314 JK–1mol–1 R= Hằng số khí: E Năng lượng của photon: 0.08205 atmLK–1mol–1  Năng lượng tự do F = 96485 Cmol–1 G = H – TS Hằng số Faraday: Gibbs: h = 6.6261×10–34 Js Hằng số Planck: H = E + nRT c = 3.000×108 ms–1 Q = it Vận tốc ánh sáng : Phương trình Faraday: / 273.15 K k=A Không độ C: Phương trình Arrhenius: Kw = = 1.0×10-14 1 N = 1 kg m s 1 eV = 1.602×10-19 J 1 atm = 760 torr = 1.01325×105 Pa BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC 1 18 1 2 H He 2 13 14 15 16 17 1.008 4.003 3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne 6.941 9.012 1 0.8 1 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 11 12 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Ar 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22.99 24.31 2 6.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.87 5 0.94 52.0 0 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 6 5.38 6 9.7 2 72.64 74.92 78.96 79.90 83.80 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 9 2.91 95.9 6 [98] 101.07 1 02.9 1 1 06.4 2 107.87 112.41 114.82 118.71 121.76 127.60 1 26.9 0 131.29 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.91 1 37.3 3 1 38.91 178.49 180.95 183.84 186.21 190.23 1 92.2 2 1 95.08 196.97 200.59 204.38 207.2 208.98 (209) (210) (222) 87 88 89 104 105 Fr Ra Ac Rf Ha (223) 226.0 (227) ( 261) ( 262) 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 1 40.12 140.91 144.24 ( 145) 150.36 151 .96 1 57.2 5 1 58.9 3 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 2 32.04 231.04 238.03 237.05 ( 244) (243) (247) (247) (251) ( 254) ( 257) ( 256) (254) (257) Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 2
Câu 1: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 a) Hãy giải thích sự khác biệt về giá trị năng lượng ion hóa thứ nhất và thứ hai của Ca v à K. Cho biết: Năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) Năng lượng ion hóa thứ hai (I2) (eV) (eV) 31,63 K 4,34 11,87 Ca 6,11 C ấu hình electron: K: 1s22s 22p63s23p64s1  K+: 1s22s22p63s23p6 C a: 1s22s22p63s23p64s2 Ca+: 1s22s22p63s23p64s1 N ăng lượng ion hóa thứ nhất của K nhỏ hơn của Ca do Ca có bán kính nhỏ hơn, số đơn v ị điện tích hạt nhân lớn hơn N ăng lượng ion hóa thứ hai c ủa Ca nhỏ hơn của K vì K+ có cấu hình bền v ững của khí trơ, trong khí Ca+ khi mất một electron sẽ đạt tới cấu hình bền c ủa khí trơ. Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 3
b) Ở nhiệt độ rất cao, nguyên tử oxy có thể bị ion hóa và tồn tại dưới dạng ion O7+. Dựa v ào công thức tính năng lượng electron của Bohr. Z2 (eV) En  13,6 n2 Hãy tính bước sóng của bức xạ phát ra khi electron trong ion O7+ dịch chuyển từ mức năng lượng có n = 3 xuống mức có n=1. Oxi có điện tích hạt nhân Z bằng 8: 8 8 ℎ = − = −13,6 − × 1,602 × 10 = 1,24 × 10 3 1 × , × ×.× = = = 1,602 × 10 =1,602 nm , × , × Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 4
Câu 2: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 a) So sánh nhiệt độ nóng chảy của KCl và NaCl, biết rằng chúng có cùng cấu trúc tinh thể. NaCl và KCl có cùng cấu trúc tinh thể nên có thể so sánh năng lượng mạng tinh thể của hai chất này dựa vào so sánh điện tích và bán kính ion. Do bán kính ion Na+ nhỏ hơn báo kính ion K+ nên năng lượng mạng tinh thể của NaCl lớn hơn năng lượng mạng tinh thể của KCl.  Nhiệt độ nóng chảy của NaCl lớn hơn của KCl Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 5
b) Dùng chu trình Born-Haber tính toán năng lượng mạng tinh thể của CaCl2. Cho biết: Đại lượng Giá trị (kJ/mol) Hothăng hoa (Ca) 178 Năng lượng ion hóa thứ 1 của Ca 590 Năng lượng ion hóa thứ 2 của Ca 1146 Ái lực electron của Cl -349 Năng lượng liên kết Cl-Cl 244 Hohình thành (CaCl2) -796 Năng lượng mạng tinh thể của CaCl2 = (−796) − 244 − 2(−349) − 178 − 590 − 1146 Δ ạ ể = −2256 / Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 6
Câu 3: a b Tổng điểm 1,5 0,5 2,0 a) Hãy viết công thức Lewis của CO2 và SO2. Dựa vào thuyết lực đẩy c ủa các cặp electron hóa trị (VSEPR), hãy xác định dạng hình học c ủa c ác phân tử này. So sánh độ tan trong nước của hai chất trên, giải thích. SO 2 CO2 Phân tử gãy khúc Phân tử thẳng hàng Phân cực Không phân cực Do nước là dung môi phân cực nên độ tan của SO2 trong nước sẽ cao hơn độ tan của CO2 trong nước. b) Nhôm kết hợp v ới clo tạo thành hợp chất A. Trong khoảng nhiệt độ 150oC -200oC, A tồn tại ở dạng khí có khối lượng phân tử bằng 266,66 g/mol. Hãy xác định công thức c ấu tạo của phân tử này.
Câu 4 : a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 Tích số tan c ủa AgCl ở 250C và 500C lần lượt là 1,70.10-10 v à 1,29.10-9. Coi H0 và S0 không biến đổi theo nhiệt độ. a) Tính H0 v à S0 của phản ứng tạo thành kết tủa AgCl trong dung dịch ?. Ag+ + Cl-  AgCl Δ =− ln = ln = × 2,303 log Ở 25oC: Δ = 8,314 × 298 × 2,303 log 1,7 × 10 = −55,75 / Ở 50oC: Δ = 8,314 × 298 × 2,303 log 1,29 × 10 = −54,98 / C oi H0 v à S0 không biến đổi theo nhiệt độ. Δ −Δ −55,75 + 54,98 Δ = = = −0,0308 325 − 298 25 . = −55,75 + 298 × (−0,0308) = −64,9 / Δ =Δ + 298Δ b) Tính độ tan (mol/l) của AgCl ở 250C và 1000C. Giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan c ủa AgCl . Đ ộ tan của AgCl ở 250C: = = 1,7 × 10 = 1,3 × 10 Đ ộ tan của AgCl ở 1000C: Δ =Δ − 373Δ = −64 ,9 + 0,0308 × 373 = ln  TAgCl= 10-7,48  S373=1,8x10-4 Đ ộ tan tăng theo nhiệt độ v ì quá trình phân ly c ủa AgCl là quá trình thu nhiệt (ngược với quá trình k ết tủa phát nhiệt). Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 8
Câu 5 : a b c Tổng điểm 1,0 0,5 0,5 2,0 Phản ứng xà phòng hóa etyl axetat là bậc một đối với mỗi chất phản ứng. Trong hỗn hợp ban đầu cả x út và este đều có nồng độ bằng 2.10-2 M. Người ta theo dõi tiến triển c ủa phản ứng bằng cánh chuẩn độ axit – bazơ. a) Sau 20 phút lấy 100ml hỗn hợp phản ứng, chuẩn độ lượng xút dư bằng dung dịch HCl 0,1 M, thấy hết 6,15 ml. Tính hằng số tốc độ của phản ứng. CH3C OOC 2H5 + Na OH Na CH3COO + C2H5OH Đ ây là phản ứng bậc 2 v ới CCH3COOC2H5= CNaOH =2x10-2M − = Vậy: Sau 20 phút đầu, nồng độ xút còn lại C20: 6,15 × 0,1 = = 0,615 × 10 100 = − = 5,63 . ℎú , × × b) Hỏi cần bao nhiêu ml dung dịch axit để chuẩn độ 100 ml dung dịch hỗn hợp phản ứng s au 20 phút nữa. Sau 20 phút tiếp theo t=40 phút 1 1 − = 5,63 × 40 2 × 10 = 3,634 × 10 × = × × ×, × = = = 3,634 , Sau thời gian bao lâu thì quá trình xà phòng hóa đạt 99%. C) Thời gian xà phòng hóa đạt 99% (còn lại 1%) là t99: 1 1 − = 5,63 × 0,01 × = 879,2 ℎú Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 9
Câu 6: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 a) Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra tại các điện c ực của quá trình phóng điện c ủa ắc qui chì : Pb(r) | PbSO4(r) | H2SO4(dd) | PbO2(r) | Pb(r) Tại điện cực âm (anot) : Pb(r) + HSO4-(dd)  PbSO4 (r) + H+(dd) + e- Tại điện cực dương (catot) : PbO2 (r) + 3H+(dd) + H SO4-(dd) + 2e-  PbSO4 (r) + 2H 2O b) Xét một pin có ký hiệu như sau Zn(r) | Zn2+ (1M) || Cu2+ (1M) | Cu(r) i. Hãy xác định sức điện động của pin ii. Nếu thêm Na2S vào dung dịch Cu2+ cho đến khi nồng độ S2- c ân bằng là 0.1M thì sức điện động c ủa hệ pin sẽ có giá trị bằng bao nhiêu? Cho biết tích số tan của CuS là 8x10-37 Thế khử c huẩn: EO(Cu2+/Cu) = 0,34V ; EO(Zn2+/Zn) = -0,76V Sức điện động = Eo Cu 2+/Cu - EoZn2+/Zn = 1.10 V i. ii. Khi thêm Na2S vào, xảy ra phản ứng: Cu2+ + S2-  CuS 0,059 0,059 = + log = + log / / / 2 2 0,059 8 × 10 = 0,34 + log = −0,697 / 2 0,1 Sức điện đ ộng của pin lúc đó là: E Cu 2+/Cu - EZn2+/Zn = -0,697 - (- 0,76)= 0,063 V Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 10
Câu 7: a b c Tổng điểm 0,5 1,0 0,5 2,0 Cho biết : Độ tan của chất khí trong chất lỏng tại một nhiệt độ xác định tuân theo định luật  Henry : Ci = kPi v ới k = 3,1.10-2 mol/l. atm ở 25oC. Axit cacbonic có pK1 = 6,4 ; pK2 = 10,2 .  o Ở 25 C áp suất hơi c ủa khí CO2 trên chất lỏng trong chai nước sôđa là 5,0 atm. Giả s ử áp suất riêng phần của CO2 ngoài khí quyển là 4,0.10-4 atm. Hỏi a) Nồng độ khí CO2 trong chai sô đa trước và sau khi mở nắp chai N ồng độ CO2 khi chưa m ở nắp chai sôđa: = × = 3,1 × 10 × 5 = 0,155 / ( ướ ) Khi m ở nắp chai: = × = 3 ,1 × 10 × 4,0 × 10 = 1,24 × 10 / ( ) b) Tính pH của dung dịch sô đa trước và sau khi mở nắp chai. CO2(dd) là một axit yếu có K1
Câu 8: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 Trong nước, HCN là một axit yếu có pKa=9,6. a) Hãy tính pH của dung dịch HCN 0,15M ⇋ + pKa = 9,6  Ka = 2,5X10-10 [ ][ ] = = 2,5 × 10 = [ ] 0,15  X = [H+]=6,1x10-6  pH = 5,2 Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 12
b) Trong một hệ kín, có các cân bằng sau: HCN(k) HCN (dd ) (1 ) HCN (dd ) H+(dd ) + CN-(d d) (2 ) Hãy tính Kp của cân bằng (1). Cho biết Gof (kJ/mol) của HCN(k) , và HCN(dd) i. lần lượt là 124,7 và 119,7. ii. Nếu tổng nồng độ c yanua trong dung dịch là 0,10 M, hãy tính áp suất riêng phần c ủa HCN(g) trong hệ khi pH=7. i. ⇋ () N hư vậy: Δ = 119,7 − 124.3 = −5,0 / , Mà Δ =− ==> = = 7,52. ii. [CN-] + [HCN] = 0,10 pH = 7  [H +]=1,0x10-7 G ọi x là [HCN] ở cân bằng ta có: (1,0 × 10 )(0,10 − ) 2,5 × 10 =  X= [HCN](cân bằng) = 0,0998 [ ] â ằ =  , = = 0,0133  , Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 13
Câu 9: a b c d Tổng điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 2,0 a) K2Cr2O 7 là hóa chất chính có trong ống kiểm tra nồng độ cồn trong hơi thở. Khi hơi thở c ủa người bị kiểm tra có nồng độ cồn đủ lớn thì ống sẽ chuyển từ màu vàng sang màu x anh. Viết phương trình phản ứng mô tả hiện tượng này. C ồn (C2H5OH) khử K 2Cr2O 7 (màu vàng) sang dạng muối Cr(III) màu xanh C 2H5OH + H2O  CH 3COOH + 4H+ + 4e- C r2O72- + 6e- + 14H+  2 Cr3+ + 7H2O b) Các hóa chất chính có trong các thiết bị cung cấp oxi cá nhân là NaClO3 và BaO2. Phản ứng phân hủy NaClO3 s ẽ cung cấp oxi. BaO2 c ó tác dụng xử lý các sản phẩm phụ (HClO, Cl2) sinh ra trong quá trình này. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. NaClO3  NaCl + 3/2 O2 Tác dụng của BaO2: BaO 2 + 2HClO  BaCl2 + 3/2O2 + H2O BaO 2 + C l2  BaC l2 + O2 c) Để xử lý các khí độc NO, NO2 trong khí thải động cơ người ta cho dòng khí thải tương tác v ới khí NH3 sinh ra từ quá trình phân hủy Ure ( CO(NH2)2). Viết các phương trình phản ứng xảy ra. CO(NH2)2 + H 2O  CO2 +2 NH3 2NH3 + 3NO 5/2 N2 + 3H2O 4NH3 + 3NO2  7/2 N2 + 6H2O d) Để hòa tách vàng lẫn trong đất đá người ta cho hỗn hợp v àng và đất đá tác dụng với dung dịch NaCN trong môi trường kiềm đồng thời thổi không khí liên tục v ào hỗn hợp. Sau khi hòa tách, phần dung dịch được tách khỏi hỗn hợp và cho tác dụng với Zn để thu vàng kim loại. Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra. Hòa tách vàng: 4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O  4 [Au(CN)2]- + 4 OH- Tách vàng khỏi dung dịch: 2[Au(CN)2]- + Zn 2 Au + [Zn(CN)4]2- Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 14
Câu 10: a b Tổng điểm 1,0 1,0 2,0 a) I2O 5 là một chất rắn tinh thể màu trắng, có khả năng phản ứng định lượng v ới CO. Để x ác định hàm lượng khí CO có trong một mẫu khí ta lấy 300 mL mẫu khí cho tác dụng hoàn toàn v ới một lượng dư I2O5 ở nhiệt độ c ao. Lượng I2 s inh ra được chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 0,100M. Hãy xác định phần trăm v ề thể tích của CO trong hỗn hợp khí. Biết rằng thể tích Na2S2O3 0,100M cần dùng là 16,00 mL. Cho thể tích một mol khí bằng 22,4 L. Phản ứng hấp thu định lượng CO: I2O5 + 5CO  I2 + 5CO2 Phản ứng chuẩn độ: I2 + 2Na2S2O3  Na2S4O6 + 2NaI Tính toán hàm lượng CO: 5 5 =5 = = × 0,100 × 0,016 = 0,004 2 2 , % = × 100 = 29.87% , , Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 15
b) 2,80 gam một mẫu hợp kim đồng-kẽ m được hòa tan trong lượng dư axit nitric. Định mức dung dịch thu được tới 250 mL (dung dịch A). Lấy 25 mL dung dịch A, điều chỉnh tới pH bằng 3, cho phản ứng v ới một lượng dư dung dịch KI, và chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3 0,100 M. i. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. ii. Tính phần trăm khối lượng đồng có trong hợp kim. Biết thể tích dung dịch Na2S2O3 0,100 M cần dùng là 29,8 mL. Hòa tan mẫu hợp kim Cu + 4HNO3  Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Zn + 4HNO3  Zn(NO3)2 + 2NO2 + H2O Hoặc: 3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 2H2O 3Zn + 8HNO3  Zn(NO3)2 + 2NO + H2O Phản ứng tạo I2 2Cu2+ + 3I-  2CuI + I2 Phản ứng chuẩn độ: I2 + 2 Na2S2O3  2NaI + Na2S4O6 Tính toán hàm lượng Cu: 1 n = 2n =2 n = 0,100 × 0,0298 = 2,98 × 10 m ol 2 ×, × × , % = × 100 = ,% , Lưu ý:  Thí sinh giải theo cách giải khác với đáp án, nhưng kết quả đúng vẫn được tính điểm. Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 16