Đề thi chọn học sinh giỏi THPT môn Hóa học Lớp 10 - Năm học 2022-2023 - Đề số 4 (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
--------------
ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP 10 THPT
NĂM HỌC 2022 - 2023
Mụn thi: HểA HỌC
Thời gian làm bài: 180 phỳt (khụng kể thời gian giao đề)
-----------------------------------------------

	Cho nguyờn tử khối của cỏc nguyờn tố: H = 1; Li = 7; C = 12; N = 14; O = 16; Na = 23; Al = 27; Mg = 24; S = 32; Cl = 35,5; Ca = 40; Cr = 52; Fe = 56; Cu = 64; Zn = 65; Br = 80; Ag = 108; Ba = 137.
	Cho biết số hiệu nguyờn tử của cỏc nguyờn tố: 1H; 2He; 6C; 7N; 8O; 9F; 10Ne; 11Na; 12Mg; 13Al; 16S; 17Cl; 18Ar; 19K; 20Ca; 24Cr; 26Fe; 29Cu; 30Zn; 35Br. 
Cõu I: (2,0 điểm)
	1) 137Ce tham gia phản ứng trong lũ phản ứng hạt nhõn, cú chu kỡ bỏn hủy 30,2 năm. 137Ce là một trong những đồng vị bị phỏt tỏn mạnh ở nhiều vựng của chõu Âu sau tai nạn hạt nhõn Trecnibun. Sau bao lõu lượng chất độc này cũn 1% kể từ lỳc tai nạn xảy ra.
 	2) X, Y, R, A, B, M theo thứ tự là 6 nguyờn tố liờn tiếp trong bảng tuần hoàn cú tổng số đơn vị điện tớch hạt nhõn là 63 (X cú số đơn vị điện tớch hạt nhõn nhỏ nhất).
 	a. Xỏc định số đơn vị điện tớch hạt nhõn của X, Y, R, A, B, M.
 	b. Viết cấu hỡnh electron của X2−, Y−, R, A+, B2+, M3+. So sỏnh bỏn kớnh của chỳng và giải thớch?
Cõu II: (2,0 điểm)
1) Cho cỏc phõn tử: CH4, H2O, HCl, CO2, N2 và độ õm điện của cỏc nguyờn tố:
Nguyờn tố
H
C
N
Cl
O
Giỏ trị độ õm điện
2,20
2,55
3,04
3,16
3,44
a) Dựa vào giỏ trị hiệu độ õm điện, xỏc định loại liờn kết húa học giữa cỏc nguyờn tử trong cỏc phõn tử trờn (liờn kết cộng húa trị khụng cực, liờn kết cộng húa trị cú cực, liờn kết ion). Sắp xờ́p các phõn tử đó theo chiờ̀u tăng dõ̀n sự phõn cực của các liờn kờ́t hóa học?
b) Trong cỏc phõn tử trờn, phõn tử nào là phõn tử phõn cực? Phõn tử nào là phõn tử khụng phõn cực? Giải thớch?
2) Viết cụng thức cấu tạo, cho biết trạng thỏi lai hoỏ của nguyờn tử trung tõm của cỏc phõn tử sau: SO2, H2SO4, NO2, N2O4.
Cõu III: (2,0 điểm) 
 	1) Cõn bằng cỏc phương trỡnh phản ứng sau theo phương phỏp thăng bằng electron.
 	a) MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O
	b) FeO + HNO3 NO + Fe(NO3)3 + H2O
	c) Cu + H2SO4 (đ) CuSO4 + SO2 + H2O
 	d) FeS2 + H2SO4 (đ) Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
 	2. Hóy giải thớch cỏc hiện tượng sau:
a) Cỏc nhà khảo cổ thường tỡm được xỏc cỏc loài động thực vật thời tiền sử nguyờn vẹn trong băng. Hóy giải thớch tại sao băng lại giỳp bảo quản xỏc động thực vật. 
b) Để làm sữa chua, rượu, người ta sử dụng cỏc loại men thớch hợp.
c) Khi dựng MnO2 làm xỳc tỏc trong phản ứng phõn hủy H2O2, tại sao ta cần dựng MnO2 ở dạng bột chứ khụng dựng ở dạng viờn.
d) Trong cụng nghiệp, vụi sống được sản xuất bằng cỏch nung đỏ vụi. Phản ứng húa học xảy ra như sau: CaCO3 CaO + CO2. Khi nung, đỏ vụi cần phải được đập nhỏ nhưng khụng nờn nghiền mịn đỏ vụi thành bột. 
Cõu IV: (2,0 điểm) 
 	1) Nờu hiện tượng và viết phương trỡnh phản ứng xảy ra trong cỏc thớ nghiệm sau:
 	a. Sục từ từ khớ sunfurơ đến dư vào cốc chứa dung dịch KMnO4.
 	b. Dẫn khớ hiđro sunfua vào dung dịch nước clo, sau đú nhỏ vào dung dịch sau phản ứng vài giọt dung dịch muối BaCl2.
 	c. Dẫn khớ ozon vào dung dịch KI (cú sẵn vài giọt phenolphtalein).
 	d. Dẫn khớ hiđro sunfua vào dung dịch muối CuCl2 (màu xanh).
2) Amoni hidrosunfua kộm bền, dễ phõn huỷ thành NH3 (k) và H2S (k). Cho biết:
	T= (t0C + 273) K; R= 8,314 J/(K.mol).
Hợp chất
H0 (kJ/mol)
S0 (J/(K.mol))
NH4HS (r)
- 156,9
113,4
NH3(k)
- 45.9
192,6
H2S (k)
- 20,4
205,6
Tớnh DH0298, DS0298 và DG0298 của phản ứng trờn. 
Cõu 5: (2,0 điểm) 
1) Phõn tử M được tạo nờn bởi ion X3+ và Y2-. Trong phõn tử M cú tổng số hạt p, n, e là 224 hạt, trong đú số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 72 hạt. Tổng số hạt p, n, e trong ion X3+ ớt hơn trong ion Y2- là 13 hạt. Số khối của nguyờn tử Y lớn hơn số khối của nguyờn tử X là 5 đơn vị. Xỏc định số hạt p, n, e của nguyờn tử X, Y và cụng thức phõn tử của M. 
 	2) Chia 15 gam một muối sunfua của kim loại R (cú húa trị khụng đổi) làm hai phần. Phần 1 tỏc dụng với dung dịch HCl dư tạo ra khớ A. Phần 2 đốt chỏy hết trong oxi vừa đủ thu được khớ B. Trộn hai khớ A và B với nhau thỡ thu được 5,76 gam chất rắn màu vàng và một khớ dư thoỏt ra. Dựng một lượng NaOH (trong dung dịch) tối thiểu để hấp thụ vừa hết lượng khớ dư này thỡ thu được 6,72 gam muối. Hóy xỏc định tờn kim loại R. Biết tất cả cỏc phản ứng đều cú hiệu suất 100%.	
	--------------- Hết --------------------
ĐÁP ÁN
Cõu
í
Đỏp ỏn
Biểu điểm
I
1
 Áp dụng cụng thức:
 K = 
 Mà k = 
 (năm)
Vậy sau 200,46 năm thỡ lượng chất độc trờn cũn 1% kể từ lỳc tai nạn xảy ra.
0,5
0,5

2
Gọi Z là số điện tớch hạt nhõn của X
 => Số điện tớch hạt nhõn của Y, R, A, B, M lần lượt
 (Z + 1), (Z + 2), (Z + 3), (Z + 4), (Z+5) Theo giả thiết
 Z + (Z + 1) + (Z + 2) + (Z + 3) + (Z + 4)+ (Z+5) = 63
 => Z = 8

0,25
đ 8X; 9Y; 10R; 11A; 12B, 13M
(O) (F) (Ne) (Na) (Mg) (Al)

0,25
O2-, F-, Ne, Na+, Mg2+ , Al3+ đều cú cấu hỡnh e: 1s2 2s2 2p6 
0,25
Số lớp e giống nhau => bỏn kớnh r phụ thuộc điện tớch hạt nhõn. Điện tớch hạt nhõn càng lớn thỡ bỏn kớnh r càng nhỏ.
rO2- > r F- > rNe >rNa+ > rMg2+ > rAl3+ 

0,25
II
1
a) 
Phõn tử
∆c
Loại liờn kờ́t
CH4
2,55 – 2,20 = 0,35 < 0,4
Lk cụ̣ng hóa trị khụng cực
H2O
0,4<3,44– 2,20 = 1,24 < 1,7
Lk cụ̣ng hóa trị cú cực
HCl
0,4 < 3,16 – 2,20 = 0,96 <1,7
Lk cụ̣ng hóa trị có cực
CO2
0,4< 3,44 – 2,55= 0,89<1,7
Lk cụ̣ng hóa trị có cực
N2
3,04 – 3,04 = 0 <0,4
Lk cụ̣ng hóa trị khụng cực
- Chiờ̀u tăng dõ̀n sự phõn cực của các liờn kờ́t hóa học: 
N2 < CH4 < CO2 < HCl< H2O
b) Mụ̣t phõn tử là phõn cực nờ́u thỏa mãn đụ̀ng thời hai điờ̀u kiợ̀n:
- Mụ̣t là: Trong phõn tử phải có liờn kờ́t phõn cực.
- Hai là: Sự phõn cực của các liờn kờ́t khụng bị triợ̀t tiờu do hình dạng phõn tử đó
Do vọ̃y trong các phõn tử trờn:
- Các phõn tử có cực là: HCl, H2O
- Các phõn tử khụng phõn cực là: CH4, CO2 và N2. Trong đó:
+ CH4, N2 khụng phõn cực là do trong phõn tử chỉ có liờn kờ́t cụ̣ng hóa trị khụng phõn cực.
+ CO2 có CTCT là O=C=O phõn tử có dạng đường thẳng làm triợ̀t tiờu sự phõn cực của hai liờn kờ́t C=O


2
 
S lai hoỏ sp2.	 S lai hoỏ sp3	
	N lai hoỏ sp2	

0,5
0,5
III
1
 1x Mn+4 + 2e Mn+2
 2x 2Cl- Cl2 + 2e
MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
0,25
 
3x Fe+2 Fe+3 + e
 1x N+5 + 3e N+2
3FeO + 10HNO3 NO + 3Fe(NO3)3 + 5H2O

0,25
 1x S+6 +2e S+4
 1x Cuo Cu+2 + 2e
 Cu + 2H2SO4 đặc CuSO4 + SO2 + 2H2O

0,25

 2FeS2 + 14 H2SO4 (đ) Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O

0,25
2
a) Nhiệt độ thấp, tốc độ phản ứng phõn hủy xảy ra rất chậm 
b) Men chớnh là chất xỳc tỏc, nờn tốc độ phản ứng tăng lờn.
c) Dạng bột để tăng diện tớch bề mặt tiếp xỳc giữa chất xỳc tỏc và H2O2.
d) Đập nhỏ đỏ vụi để tăng diện tớch bề mặt, tăng tốc độ phản ứng phõn hủy. Tuy nhiờn, nếu nghiền đỏ vụi thành bột mịn thỡ CO2 lại khú thoỏt ra khỏi khối chất rắn. Khi đú CO2 lại tỏc dụng với CaO ở nhiệt độ cao, tạo thành CaCO3. 
0,5
0,25
0,25
IV
1
Phương trỡnh: 
- Màu tớm của dung dịch nhạt dần, cuối cựng mất màu hoàn toàn.
0,25
Phương trỡnh: 
- Nươc Cl2 nhạt màu, cú kết tủa trắng xuất hiện.
0,25
Phương trỡnh:	O3 + H2O + 2KI O2 + 2KOH + I2.
- Dung dịch chuyển sang màu hồng.
0,25
Phương trỡnh: 
- Màu xanh của dung dịch nhạt dần và dung dịch cú kết tủa màu đen xuất hiện.
0,25
2
DH0 = - 45,9-20,4- (-156,9) = 90,6 kJ/mol
DS0 = 192,6 + 205,6 - 113,4 = 284,8 J/K.mol
DG0 = DH0 - T.DS0 = 90600 - 298.284,8 = 5729,6 J/mol hay 5,7296 kJ/mol.
0,25
0,25
0,5
V
1
Gọi ZX, ZY tương ứng là số proton của X, Y . ( ZX, ZY є Z*)
 NX, NY tương ứng là số nơtron của X, Y. ( NX, NY є Z*)
 Phõn tử M được tạo nờn bởi ion X3+ và ion Y2- do đú M cú cụng thức phõn tử là: X2Y3.

0,25
- Tổng số hạt p, n, e trong phõn tử M là:
 2(2ZX + NX) + 3( 2ZY + NY) = 224 (1)
- Trong phõn tử M, hiệu số hạt mang điện và số hạt khụng mang điện là:
 ( 4ZX + 6ZY) – (2NX + 3NY) = 72 (2)
- Hiệu số hạt p, n, e trong ion X3+ và ion Y2-:
 (2ZY + NY +2) – ( 2ZX + NX – 3) = 13 (3)
0,25
- Hiệu số khối trong nguyờn tử X và Y là:
 (ZY + NY) – ( ZX + NX) = 5 (4)
Lấy (1) + (2) ta được: 2ZX + 3 ZY = 74 (5)
Lấy (3) – (4) ta được: ZY - ZX = 3 (6)
0,25
Giải hệ (5) và (6) được ZX = 13; ZY = 16 => NX = 14; NY = 16
 Vậy X là Al (e=p=13; n=14) và Y là S (e=p=n=16).
 Cụng thức phõn tử của M: Al2S3.
0,25
2
Đặt cụng thức của muối là R2Sa (a là húa trị của R)
-Phần 1: 
 R2Sa + 2aHCl 2RCla + aH2S (1)
-Phần 2:
 2R2Sa + 3aO2 2R2Oa + 2aSO2 (2)
Khớ A là H2S; khớ B là SO2

0,25


 SO2 + 2H2S 3S + 2H2O (3)
 0,06 0,12 0,18
Với nS = 0,18 mol. Khớ dư cú thể là SO2 hoặc H2S

0,25
*Nếu khớ dư là H2S:
 H2S + NaOH NaHS + H2O (vỡ NaOH tối thiểu) (4)
 0,12 0,12 0,12
Theo giả thiết nNaHS = 6,72 : 56 = 0,12 mol
Vậy = 0,12 + 0,12 = 0,24 mol; = 0,06 mol
 = 0,24 + 0,06 = 0,3 mol
 mol = 50a
 2R + 32a = 50a R = 9a 
Chọn a = 3 R = 27 (Al)

0,25

*Nếu khớ dư là SO2
 SO2 + NaOH NaHSO3 (5)
Theo giả thiết = 6,72 : 104 = 0,065 mol
= 0,12 mol; = 0,06 + 0,065 = 0,125 mol.
 = 0,125 + 0,12 = 0,245 mol
 a mol
 = 61,22a MR = 14,6a
Trường hợp này khụng cú nghiệm thỏa món.

0,25