H I CÁC TRƯ NG THPT CHUYÊN Tuyên Quang [PDF]

Zitiervorschau

HỘI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG --------------------ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Câu 1. (2,0 điểm)

KÌ THI HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2017-2018 MÔN THI: HÓA HỌC. LỚP 11 Ngày thi: Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 03 trang)

Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn

 1 1  1  R 2  2    nt nc  1. Năm 1988, Rydberg và Ritz tìm ra biểu thức sau: Trong đó: λ-bước sóng ; R – hằng số Rydberg, nt và nc – số lượng tử chính. Một dãy quang phổ nhất định ứng với sự chuyển electron từ trạng thái nc về trạng thái nt đã biết. Dãy quang phổ Layman

nt 1 1 4

nc 3

λ (nm) ~100 121 1456

Brackket Ballmer 3 Sử dụng dữ liệu tử bảng, hãy tính hằng số Rydberg R và tìm các giá trị còn thiếu trong bảng. 2. Nitơ triflorua là một hợp chất bền, nó được điều chế khi điện phân nóng chảy hỗn hợp muối gồm amoni florua và hiđro florua a) Vẽ cấu trúc của NF3. So sánh nhiệt độ sôi, góc liên kết, độ dài liên kết, tính bazơ của NF3 và NH3. Giải thích. b) Người ta cũng đã điều chế được NH2F, NHF2. Trong các chất NF3, NH2F, NHF2 chất nào có nhiệt độ ngưng tụ thấp nhất? Giải thích. Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể 2.1. Vào năm 1774 khi Carl Scheele thêm axit sunfuric vào pyrolusite (một khoáng vật chứa mangan đioxit) ông đã thu được một khí X mà dường như là một nguyên tố. a) Xác định X. Viết các phương trình phản ứng xảy ra cho thí nghiệm của Scheele. b) Tại sao Scheele không thể dùng axit clohiđric để thu được X? Viết phương trình phản ứng giải thích. Pyrolusit có cấu trúc hệ bốn phương (hình hộp đứng đáy vuông)

o

o

Với a = b = 4,4 A , c = 2,9 A c) Tính khối lượng riêng của pyrolusit. Câu 3. (2,0 điểm)

Phản ứng hạt nhân

1. Một bệnh nhân điều trị ung thư bằng đồng vị phóng xạ, dùng tia γ để tiêu diệt tế bào bệnh. Thời gian chiếu xạ lần đầu là 20 phút. Cứ sau 30 ngày thì bệnh nhân phải tiếp tục được chiếu xạ. Hỏi lần chiều xạ thứ 3 phải tiến hành trong bao lâu để bệnh nhân được chiếu xạ cùng với lượng tia γ như lần đầu. Cho biết vẫn sử dụng mẫu phóng xạ từ lần đầu, đồng vị phóng xạ có chu kì t1/2 = 120 ngày. 2. Để giảm thiểu các vụ cháy nhà cửa, khách sạn, xưởng bãi… người ta sử dụng thiết bị chuông báo động. Nguyên tắc của chuông báo cháy là sử dụng đồng vị 241Am, nó phân rã ra các hạt α, các hạt α này sẽion hóa các phân tử không khí, làm cho độ dẫn điện của không khí thay đổi. Khi các phân tử “khói” đi vào, độ dẫn điện bị thay đổi nhiều, chuông sẽ kêu reo. a) Viết phương trình phân rã α của 241Am. b) Khi phân rã 241Am hoàn toàn, nó tuân theo chuỗi thứ tự các phân rã α, α, β, α, α, β, α, α, α, β, α và β. Hãy cho biết sản phẩm cuối cùng của chuỗi phân rã này. c) Biết rằng 241Am có chu kì bán hủy t1/2 = 433 năm. Một thiết bị chống cháy thường cần 5 gam mẫu 241Am. Hãy cho biết số hạt α tạo ra tỏng mỗi giây bởi thiết bị báo cháy. Câu 4. (2,0 điểm)

Nhiệt hóa học

Cho sinh nhiệt (kJ.mol-1) và entropi (J.K-1.mol-1) của các chất và ion ở điều kiện chuẩn Chất H 0tt S0

HCN (l) 108,87

HCN (k)

CN- (dd) 146,15

H+ (dd)

N2 (k)

H2 (k)

C (gr)

112,84 201,78 104,67 191,61 130,61 5,74 0 a) Tính G tt của HCN (l) và CN- (dd) ở điều kiện chuẩn nhiệt động. Hãy giải thích vì sao

HCN (l) không bị phân hủy thành các nguyên tố ở điều kiện chuẩn nhiệt động.

b) Dưới áp suất khí quyển HCN sôi ở 25,7oC. Hãy xác định nhiệt hóa hơi của HCN. Đun nóng HCN lỏng bằng một lò xo công suất 10W, hãy xá định thời gian để lò xo trên hóa hơi 100 gam HCN. Câu 5. (2,0 điểm)

Cân bằng hoá học trong pha khí

   Trong một hệ có cân bằng 3 H2 + N2  2 NH3 (*) được thiết lập ở 400 K người ta xác định được các áp suất phần: p(H2) = 0,376.105 Pa , p(N2) = 0,125.105 Pa , p(NH3) = 0,499.105 Pa a) Tính hằng số cân bằng Kp và ΔG0 của phản ứng (*) ở 400 K. Tính lượng N2 và NH3, biết hệ có 500 mol H2. b) Thêm 10 mol H2 vào hệ này đồng thời giữ cho nhiệt độ và áp suất tổng cộng không đổi. Bằng cách tính, hãy cho biết cân bằng (*) chuyển dịch theo chiều nào? Cho: Áp suất tiêu chuẩn P0 = 1,013.105 Pa; R = 8,314 JK-1mol-1; 1 atm = 1,013.105 Pa. Câu 6. (2,0 điểm)

Động hóa học hình thức

Hãy xác định bậc riêng phần của phản ứng: (CH3)3CBr (aq) + H2O (l) → (CH3)3COH (aq) + H+ (aq) + Br- (aq) từ các dữ kiện thực nghiệm sau t(s) [(CH3)3CBr (aq)] (mol/l) Câu 7. (2,0 điểm)

0 0,0380

15000 0,0308

35000 0,0233

55000 0,0176

95000 0,0100

145000 0,00502

Dung dịch và phản ứng trong dung dịch

a) Tính pH của dung dịch axit H3PO4 0,05M. b) Tính pH của dung dịch hỗn hợp thu được khi trộn 10 ml dung dịch H 2SO4 0,06M với 20 ml dung dịch H3PO4 0,045M. Biết H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32. HSO4- có pKa= 2). Câu 8. (2,0 điểm)

Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân

1. a) Viết sơ đồ biểu điễn cấu tạo pin theo quy ước quốc tế IUPAC của pin khi hoạt đông diẽn ra phản ứng tổng sau: 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH-. b) Cho biết thế khử chuẩn ở 25oC: Eo(Fe2+/Fe) = -0,44V ; Eo(O2/OH-) = 0,40V. Tính E của phản ứng ở 25oC biết: [Fe2+] = 0,015M ; pH = 9,00 ; 25oC). 2. Cho giản đồ Latimer sau:

p O2

= 0,700 atm. Cho RTln10/F = 0,0592V (ở

? 2,27V ? 1,5V 1,18V MnO 4   MnO 24   MnO 2   Mn 3   Mn 2   Mn

+1,7V

Từ giản đồ trên tính: Câu 9. (2,0 điểm)

+1,23V

E 0MnO /MnO2 ; E 0MnO 4

4

2 /Mn

3

Halogen

1. Tại sao tồn tại phân tử H5IO6 nhưng không tồn tại phân tử H5ClO6. Một trong các phương pháp điều chế axit H5IO6 là cho I2 tác dụng với dung dịch HClO4 đậm đặc. Viết phương trình phản ứng xảy ra. 2. Nêu hiện tượng xảy ra và viết phương trình phản ứng minh họa cho các thí nghiệm sau đây a) Cho vài mẩu đồng vào dung dịch HCl rồi sục khí oxi liên tục vào b) Cho hồ tinh bột vào dung dịch NaI sau đó sục khí Clo tới dư vào. c) Cho NaBr vào dung dịch H2SO4 đặc nóng. d) Hòa tan Al2S3 vào nước Câu 10. (2,0 điểm)

Oxi – lưu huỳnh

M là chất rắn có tính oxi hoá mạnh, tan được trong nước. Nhiệt phân M thu được các sản phẩm P (rắn), Q (rắn), R (khí) cũng là những chất có tính oxi hoá mạnh. Hoà tan P vào nước, sau đó sục khí clo vào thu được dung dịch chứa M. Nung chảy chất Q với kiềm trong điều kiện có mặt oxi tạo thành chất P (màu lục). Nếu đun nóng chất rắn Q với axit sunfuric thì thu được chất khí R và một dung dịch có màu hồng của chất E, biết E là sản phẩm khử của M trong quá trình điều chế clo khi cho M tác dụng với KC1 có mặt axit sunfuric. Biết M, P, Q, E đều chứa cùng một kim loại. Viết các phương trình hoá học cho các quá trình biến đổi trên. HẾT HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN

ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC -KHỐI 11

VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

NĂM 2017

TRƯỜNG THPT CHUYÊN TUYÊN QUANG

Thời gian làm bài 180 phút

HƯỚNG DẪN CHẤM CÂ

HƯỚNG DẪN GIẢI

U 1. 1. Từ dòng đầu tiên của bảng có thể tìm giá trị của hằng số Rydberg. Do bước

ĐIỂM

sóng là một giá trị xấp xỉ nên tính dược giá trị gần đúng của hằng số Rydberg

0,25

 1 1  1  R 2  2    n t nc  1

1

1  1 1  1 1 1 1  R  .  2  2    2  2   0, 01125 nm   n t nc  100  1 3 

0,25

Từ dòng thứ hai ta có thể dùng hằng số RH vừa tìm để tính nc.

 1 1  1 1  1 1  R  2  2    0, 01125  2  2   n c  1,94  121  n t nc   1 nc  Vì nc phải là số tự nhiên => n2 = 2 vậy ta tính được giá trị chính xác của RH. 1

0,25

1

1  1 1  1 1 1  1 R  . 2  2       0, 01102 nm   nt nc  121  12 22  Dãy Ballmer có nc = 3 => nt có thể = 1 hoặc 2, nhưng nt = 1 thuộc dãy Layman nên dãy Ballmer sẽ có nt = 2.

0,25

1

1    655nm  1 1   1 1 R  2  2  0, 01102.  2  2  2 3   nt nc  Đối với dãy Brackket ta có

 1 1  1 1  1 1 1  R  2  2    0, 01102  2  2   2  0  n 2    1456 nc  n t nc   4 nc 

0,25

0,25 2. a)

- Nhiệt độ sôi: NH3 > NF3 so NH3 tạo được liên kết hiđro liên phân tử.   - Góc liên kết: HNH  FNF Do  F   N   H

0,5

+ Cặp electrong chung giữa N-F lệch về phía F làm giảm lực đẩy giữa các electron liên kết => góc liên kết giảm. + Cặp electron chung giữa N – H lệch về phía N làm tăng lực đẩy giữa các electron liên kết => góc liên kết tăng.

0,25

- Độ dài liên kết N – H < N – F: do bán kính của F > H. - Tính bazơ: NH3 > NF3 do F có độ âm điện lớn hút cặp electron của N mạnh.

0,25

b) Độ ngưng tụ: NH2F > NHF2 > NF3. Giải thích: do càng nhiều nguyên tử H càng dễ tạo ra liên kết hiđro liên phân tử => càng dễ ngưng tụ. 2 a) Khí X là Oxi 2MnO2 + 2H2SO4 → 2MnSO4 + O2 + 2H2O b) Nếu sử dụng axit clohiđric sẽ tạo ra Cl2 thay vì O2 MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 1 8 1  2 8 c) Số nguyên tử Mn =

Số nguyên tử O =

24

1 2

=> Mỗi ô cơ sở có 2 phân tử MnO2.



m 2.(M Mn  2M O ) / N A 2.(54,94  2.16, 00) / 6, 022.10 23    5,1 g/cm3 v a.b.c (4, 4.10 8 ) 2 .2,9.10 8

3 1. Lần chiếu thứ 3 sau 60 ngày - Lượng tia γ :

t

0,5

1 120 m 0  ln 72 ln 2 m

m0  1, 000080229  m  8, 023.103%m 0 m Xét m0 = 1 gam => m => Lần chiếu thứ 3 tại t = 60 ngày =>

1 m0 2

0,25

    m0 120 60  t '  ln    60, 0196 ln 2  1 m  8, 0023.105 m  0 0    2  (ngày)

0,25

=> t’ = 0,0196 (ngày) = 28,224 (phút) 2. a) b)

241

Am 

237

Am 

b a

241 95

Np +

4 2

0,25

He

X + 8 24 He + 4

Tổng số có 8 phân rã α và 4 phân rã β 95  a  8.2  4.(1) a  83     241  b  8.4 b  209 241 95

Am 

209 83

0,25

X + 8 42 He + 4

c) Ta có: A = k.N =

k.

0,25

m . N A  6,343.1011 M

=> Số hạt α = 8.6,343.1011 = 5,074.1012.

0,25

4 a) 1 1 H 2 (k) + N 2 (k)  C (gr)  HCN (l) 2 Xét quá trình: 2

(1)

H 0tt  H 0tt HCN(l)  108,87 (kJ/mol) 1 1 S0  191, 61.  130, 61  5, 74  112,84  54, 01 (J/mol.K) 2 2 G 0tt  H 0tt  TS  108,87.10 3  298.(54, 01)  124,96.10 3 (J / mol.K)

1 1 H 2 (k) + N 2 (k)  C (gr)  H  (dd) + CN  (dd) 2 Xét quá trình: 2 (2)

0,5

H 0tt  H 0tt CN  (dd)  146,15 (kJ/mol)

S0  62,18 (J/mol.K) G 0tt  146,15.103  298.( 62,18)  164,38.103 (J / mol.K) 1 1 G 0tt (1)  G 0tt CN  G 0tt H  G 0tt H 2  G 0tt N 2  G 0tt C  G 0tt CN  2 2 Ta lại có:

0,25

* Quá trình: 1 1 HCN(l)  H 2 (k) + N 2 (k)  C (gr) ; G 0  124,96 (kJ / mol) 2 2

0,25 0,5

∆G0 < 0 => Quá trình tự diễn biến ở điều kiện chuẩn. Tuy nhiên năng lượng hoạt hóa của phản ứng quá lớn => tốc độ phản ứng vô cùng nhỏ => coi như không xảy ra. b) n HCN 

100 (mol) 27

Xét quá trình hóa hơi: HCN (l) → HCN (k) ∆G0 = 0 = ∆H0 - T∆S => ∆H (hóa hơi) = 24,7 kJ

0,25

0

∆H = 298(201,78 – 112,84) = 26,57 kJ. Gọi thời gian là t => P.t = A =>

10t 

100 .26,57  t  9839, 4(s) 27

0,25

5 2 PNH 3

a. Kp =

PH32  PN2

(0,499 105)2 5 3 5  Kp = (0,376 10 )  (0,125 10 )

= 3,747.109 Pa-2

K = Kp  P0-Δn  K = 3,747.10-9  (105)2 = 37,47 ΔG0 = -RTlnK  ΔG0 = -8,314  400  ln 37,47 = -12050 J.mol¯1

0,25 0,25

= - 12,050 kJ.mol-1

nH2 n N2 =

PH2

 PN2

nH2 n NH3 =

PH2

500  n N2 = 0,376  0,125 = 166 mol

 PNH3

 n NH3

0,5

500 = 0,376  0,499 = 664 mol

 n tổng cộng = 1330 mol  P tổng cộng = 1105 Pa b. Sau khi thêm 10 mol H2 vào hệ, n tổng cộng = 1340 mol. P H2 P

N2

510 = 1340  1105 = 0,380.105 Pa ; 166 = 1340  1105 = 0,124105 Pa

0,5

664 P NH3 = 1340  1105 = 0,496105 Pa

ΔG = ΔG0 + RTlnQ

0,4962 3 ΔG = [-12050 + 8,314  400 ln ( 0,381  0,124 )] = - 144 J.mol1 < 0

0,5

 Cân bằng (*) chuyển dịch sang phải. 6 Phương trình động học của phản ứng: v

0,5

d [(CH 3 )3 CBr]  k [ H 2O ]a [(CH 3 )3 CBr]b dt

Do nồng độ của chất tan rất nhỏ, nên có thể coi [H2O] = const, phương trình trên

0,25

trở thành: v

d [(CH 3 )3 CBr]  k '[(CH 3 )3 CBr]b dt với k' = k.[H2O]a = const.

0,25

Thế các dữ kiện thực nghiệm vào các biểu thức của k đối với các phản ứng đơn giản bậc 0, 1, 2 ta được kết quả sau đây: b=0 [A1 ]0  [A1 ] k t

b= 1 1 [A1 ]0 k  ln t [A1 ]

4,80.10-7 1,4. 10-5 -7 4,20.10 1,4. 10-5 3,70.10-7 1,4. 10-5 -7 2,95.10 1,4. 10-5 2,27.10-7 1,4. 10-5 Vậy phản ứng có bậc 1 đối với (CH3)3CBr.

b=2 1 1 1  k    t  [A1 ] [A1 ]0  4,10.10-4 4,70.10-4 5,50.10-4 7,8.10-4 1,19.10-4

0,75

0,25

7 a) H3PO4

H2PO4- + H+

0,25

H2PO4-

HPO42- + H+

HPO42-

PO43- + H+

Giả sử nấc thứ hai và thứ ba của axit photphoric phân li không đáng kể. Có: Ka1 =

=>

[ H + ]2 =10−2, 12 + 0 ,05−[ H ]

[H+] =1,60 10-2 M

0,5

−

[ H 2 PO 4 ] [ H + ] 1 ,60⋅10−2 = = −7 , 21 =2,6⋅105 lan 2− K [ HPO 4 ] 10 a2

Có: =>

(=> thỏa mãn giả thiết)

pH = 1,80

b) 0,75

Nồng độ đầu của các axit sau khi trộn: CH

2

CH

3 PO 4

10×0 , 06 =0 , 02 M 10+20

SO 4=

=

20×0 , 045 =0 ,03 M 10+20

H2SO4  H+ + HSO40,02

0,02

0,02

mol/l

HSO4-

H+ + SO42-

H3PO4

H+ + H2PO4-

H2PO4-

H+ + HPO42-

HPO42-

H+ + PO43-

0,5

Giả sử bỏ qua được sự phân ly của nấc thứ hai và thứ ba của H 3PO4. Phương trình bảo toàn proton: [H+] = 0,02 + [SO42-] + [H2PO4-] [ H + ]=0 , 02+

=> =>

Ka +

[ H ]+K a

×0 , 02+

Ka 1 +

[ H ]+K a1

×0 , 03

[H+] = 0,0306 M

KTGT: t/m => 8 8.1.

pH = 1,51

a) Để pin diễn ra phản ứng tổng: 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OHThì các quá trình xảy ra ở các điện cực của pin phải như sau: Anot(-), quá trình oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e Catot(+), quá trình khử: O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

0,5

Vậy sơ đồ pin: (-) Fe(r) | Fe2+(aq) || OH-(aq) | O2 (k) | Pt(r) (+)

0.25

b)

E (pin)  E 0(pin)  E (pin)  (E 0O =>

0, 0592 [Fe 2 ]2 .[OH  ]4 lg n pO2 2 /OH



0  E Fe ) 2 / Fe

0,25

0, 0592 [Fe 2 ]2 .[OH  ]4 lg n p O2

0,25

pH = 9 => [H+] = 10-9M và [OH-] = 10-5 M.

=> 8.2.

E (pin)  (0, 4  (0, 44) 

E 0MnO /MnO2 4

E 0MnO

4

3 2 /Mn

0, 0592 0, 0152.(10 5 ) 4 lg  1,188(V) n 0, 7

1, 7.(7  4)  2, 27.(6  4)   0,56(V) (7  6)



1, 23.(4  2)  1,5(3  2)  0,96 (V) 43

0,25 0,25 0,25

9 1. Cl không có obitan f trống như I.

0,5

I2 + HClO4 + 4H2O H5IO6+ Cl2 2. a) Hiên tượng: Xuất hiện dung dịch màu xanh lam

0,25

Cu+ 2HCl + 1/2 O2 →CuCl2 + H2O b) Xuất hiện dung dịch màu xanh tím sau đó mất màu

0,75

Cl2 + 2NaI →NaCl + I2 (I2 làm xanh hồ tinh bột ) 5Cl2 + I2 + 6H2O →2HIO3 + 10HCl

0,25

c) Xuất hiện khí mùi sốc và dung dịch có màu vàng nâu 2NaBr + 2H2SO4 →Na2SO4 + SO2 + Br2 + 2H2O

0,25

d) Có khí mùi trứng thối và kết tủa keo trắng Al2S3 + 6H2O →2Al(OH)3 + 3H2S 10 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 M

P

1,0

Q

2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl 2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O 2MnO2 + 2H2SO4 →2MnSO4 + O2 + 2H2O E

R

2KMnO4 + 10KCl + 8 H2SO4 →2MnSO4 + 6 K2SO4 + 5Cl2 + 8H2O

1,0