Hội thi học sinh giỏi duyên hải bắc bộ Hóa học 10

HỘI THI HỌC SINH GIỎI DUYấN HẢI BẮC BỘ HểA HỌC 10 (180 phỳt.)
Cõu 1:(2 điểm):
1. Tớnh năng lượng của electron ở trạng thỏi cơ bản trong cỏc nguyờn tử và ion sau: H, He+. (Cho ZH = 1; ZHe = 2).
	2. Tớnh năng lượng ion húa của H và năng lượng ion húa thứ 2 của He.
3. Mỗi phõn tử XY2 cú tổng cỏc hạt proton, nơtron, electron bằng 178; trong đú, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt khụng mang điện là 54, số hạt mang điện của X ớt hơn số hạt mang điện của Y là 12.
 a, Hóy xỏc định kớ hiệu hoỏ học của X,Y và cụng thức phõn tử XY2 .
 b, Viết cấu hỡnh electron của nguyờn tử X,Y và xỏc định cỏc số lượng tử của electron cuối cựng được điền vào. 
Cõu 2:(2 điểm):
 Viết cụng thức Lewis, dự đoỏn dạng hỡnh học của cỏc phõn tử và ion sau (cú giải thớch) và trạng thỏi lai húa của nguyờn tử trung tõm?
 SO2; SO3; SO42- ; SF4; SCN- 
Cõu 3:(2 điểm):
1. Cho giỏ trị của biến thiờn entanpi và biến thiờn entropi chuẩn ở 300K và 1200K của phản ứng: 
CH4 (khớ) + H2O (khớ) CO ( khớ) + 3H2 ( khớ)
Biết:
DH0 (KJ/mol)
DS0 J/K.mol
3000K
- 41,16
- 42,4
12000K
-32,93
-29,6
a) Hỏi phản ứng tự diễn biến sẽ theo chiều nào ở 300K và 1200K?
b) Tớnh hằng số cõn bằng của phản ứng ở 300K
2. Năng lượng mạng lưới của một tinh thể cú thể hiểu là năng lượng cần thiết để tỏch những hạt ở trong tinh thể đú ra cỏch xa nhau những khoảng vụ cực. 
Hóy thiết lập chu trỡnh để tớnh năng lượng mạng lưới tinh thể CaCl2 biết:
Sinh nhiệt của CaCl2: DH1 = -795 kJ/ mol
Nhiệt nguyờn tử hoỏ của Ca: DH2 = 192 kJ / mol
Năng lượng ion hoỏ (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol
Năng lượng phõn ly liờn kết Cl2: DH3 = 243 kJ/ mol
Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol
Cõu 4:(2 điểm):
1.Tớnh pH của dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH3 0,150 M và KOH 5,00.10-3 M. Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH4+ là 9,24.
2. Cú dung dịch A chứa hỗn hợp 2 muối MgCl2(10-3M) và FeCl3(10-3M)
 Cho dung dịch NaOH vào dung dịch A.
 a) Kết tủa nào tạo ra trước, vỡ sao?
 b) Tỡm pH thớch hợp để tỏch một trong 2 ion Mg2+ hoặc Fe3+ ra khỏi dung dịch.
 Biết rằng nếu ion cú nồng độ = 10–6 M thỡ coi như đó được tỏch hết.
 ( Cho tích sụ́ tan của Fe(OH)3 và Mg(OH)2 lõ̀n lượt là: 10 – 39 và 10 – 11 )
Cõu 5:(2 điểm):
 Một pin điện húa được tạo bởi 2 điện cực. Điện cực thứ nhất là tấm đồng nhỳng vào dung Cu(NO3)2 0,8M. Điện cực 2 là một đũa Pt nhỳng vào dung dịch chứa hỗn hợp Fe2+ và Fe3+ (trong đú [Fe3+] = 4[Fe2+]. Thế điện cực chuẩn của Cu2+/ Cu và Fe3+/Fe2+ lần lượt là 0,34V và 0,77V.
1. Xỏc định điện cực dương, điện cực õm. Tớnh suất điện động khi pin bắt đầu làm việc.
2. Tớnh tỉ lệ khi pin hết điện (coi thể tớch của dung dịch Cu(NO3)2 0,8M là rất lớn).
Cõu 6:(2 điểm):Cho sơ đồ biến húa:
 (1)
 (2)
 (4) 
 (3)
 A FeCl3 
 (9)
 (5)
 X Y Z
 (10)
 (8)
 (7)
 (6)
 (12)
 (11)
 T M N
 Hoàn thành phương trỡnh húa học khỏc nhau trong sơ đồ biến húa trờn. Biết: X là một đơn chất, Y, Z, M là cỏc muối cú oxi của X, T là muối khụng chứa oxi của X, N là axit khụng bền của X.
Cõu 7:(2 điểm):
Cho 6,00 gam mẫu chất chứa Fe3O4, Fe2O3 và cỏc tạp chất trơ. Hũa tan mẫu vào lượng dư dung dịch KI trong mụi trường axit (khử tất cả Fe3+ thành Fe2+) tạo ra dung dịch A. Pha loóng dung dịch A đến thể tớch 50ml. Lượng I2 cú trong 10ml dung dịch A phản ứng vừa đủ với 5,50 ml dung dịch Na2S2O3 1,00M (sinh ra ). Lấy 25 ml mẫu dung dịch A khỏc, chiết tỏch I2, lượng Fe2+ trong dung dịch cũn lại phản ứng vừa đủ với 3,20 ml dung dịch KMnO4 1,00M trong dung dịch H2SO4.
1. Viết phương trỡnh húa học của cỏc phản ứng xảy ra (dạng phương trỡnh ion thu gọn).
2. Tớnh phần trăm khối lượng Fe3O4 và Fe2O3 trong mẫu ban đầu?
Cõu 8:(2 điểm): 
Nguyờn tử của một nguyờn tố X trong đú electron cuối cựng cú 4 số lượng tử 
n = 3, l = 1, m = 0, s = - ẵ
Xỏc định tờn nguyờn tố X.
Hũa tan 5,91 hỗn hợp NaX và KBr vào 100ml dung dịch hỗn hợp Cu(NO3)2 0,1M và AgNO3 chưa biết nồng độ, thu được kết tủa A và dung dịch B.
Trong dung dịch B, nồng độ % của NaNO3 và KNO3 tương ứng theo tỉ lệ 3,4 : 3,03. Cho miếng kẽm vào dung dịch B, sau khi phản ứng xong lấy miếng kẽm ra khỏi dung dịch, thấy khối lượng tăng 1,1225g.
Tớnh lượng kết tủa của A?
Tớnh CM của AgNO3 trong dung dịch hỗn hợp.
Cõu 9:(2 điểm):
1. Một chất thải phúng xạ cú chu kỳ bỏn hủy là 200 năm được chứa trong thựng kớn và chụn dưới đất. Phải trong thời gian là bao nhiờu để tốc độ phõn ró giảm từ 6,5.1012 nguyờn tử/phỳt xuống cũn 3.10-3 nguyờn tử/phỳt.
2. Hoàn thành cỏc phản ứng hạt nhõn sau:
a) 12Mg26 + ...? → 10Ne23 + 2He4
b) 9F19 + 1H1 → ...? + 2He4
c) 92U235 + 0n1 → 3(0n1) +...? + 57La146
d) 1H2 + ...? → 2 2He4 + 0n1
Cõu 10:(2 điểm):Ở 270C, 1atm N2O4 phõn huỷ theo phản ứng : N2O4 (khớ) 2NO2 (khớ) với độ phõn huỷ là 20%
1. Tớnh hằng số cõn bằng Kp.
2. Tớnh độ phõn huỷ một mẫu N2O4 (khớ) cú khối lượng 69 gam, chứa trong một bỡnh cú thể tớch 20 (lớt) ở 270c
CÂU
ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN
ĐIỂM
1
Hướng dẫn 
1. Năng lượng của electron trong hệ một hạt nhõn và một electron: En = -13,6.Z2n2 (eV)
 Ở trạng thỏi cơ bản: n = 1.
	* Với H: E1(H) = -13,6eV;
	* Với He+: E1(He+ ) = - 54,4 eV; 
	2. Năng lượng ion húa của hidro là năng lượng tối thiểu để bứt e ra khỏi nguyờn tử hoặc ion, tức là đưa e từ trạng thỏi cơ bản ra xa vụ cựng (khụng truyền thờm động năng cho e). Dễ thấy: I1(H) =13,6eV; I2(He) = 54,4 eV.
a , Kớ hiệu số đơn vị điện tớch hạt nhõn của X là Zx , Y là Zy ; số nơtron (hạt khụng mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY2 , ta cú cỏc phương trỡnh:
2 Zx + 4 Zy + Nx + 2 Ny = 178 (1)
 2 Zx + 4 Zy - Nx - 2 Ny = 54 (2)
 4 Zy - 2 Zx = 12 (3)
	 Zy = 16 ; Zx = 26
Vậy X là sắt, Y là lưu huỳnh. XY2 là FeS2 .	
b, Cấu hỡnh electron: Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d64s2 ; 
S : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 
Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 2; ml =-2; ms= -1/2.
Bộ 4 số lượng tử cuối của X: n = 3; l = 1; ml =-1; ms= -1/2
0.5
0,25
0,75
0,25
0,25
2
Hướng dẫn 
Phõn tử
Cụng thức Lewis
Cụng thức cấu trỳc
Dạng lai húa của NTTT
Dạng hỡnh học của phõn tử
SO2
AX2E
sp2
Gấp khỳc
SO3
AX3
sp2
Tam giỏc đều
SO42-
AX4
sp3
Tứ diện
SF4
AX4E
sp3d
Cỏi bập bờnh
SCN-
AX2
Sp
Đường thẳng
Mỗi ý đỳng 0,1 điểm
3
Hướng dẫn 1.
 a) Dựa vào biểu thức: DG0 = DH0 - TDS0
Ở 3000K ; DG0300 = (- 41160) - [ 300.(- 42,4)] = -28440J = -28,44 kJ
Ở 12000K ; DG01200 = (- 32930) - [ 1200.(- 29,6)] = 2590 = 2,59 kJ
DG0300< 0, phản ứng đó cho tự xảy ra ở 3000K theo chiều từ trỏi sang phải.
DG01200 > 0, phản ứng tự diễn biến theo chiều ngược lại ở 12000K
b) + Tớnh hằng số cõn bằng của phản ứng ở 3000K 
 DG0 = -2,303RT lgK
 (-28440) = (-2,303).8,314. 300.lgK
lgK = 28440/ 2,303.8,314.300 = 4,95
ị K = 10 4,95
2. Thiết lập chu trỡnh
DH1
DH2
DH3
I1+I2
2A
-Uml
Chu trỡnh Born - Haber
	Ca(tt)	 + Cl2 (k)	CaCl2(tt)
	Ca (k)	 2Cl (k)	
	Ca2+ (k) + 2Cl- (k)	 
Ta cú:Uml = DH2 + I1 + I2 + DH3 + 2A - DH1
 Uml = 192 + 1745 + 243 – (2 x 364) - (-795)
 Uml = 2247 (kJ/.mol)
0,5
0,5
0,5
0,5
4
Hướng dẫn 1) Tớnh pH của dung dịch:
	CN- + H2O HCN + OH- 	Kb1 = 10- 4,65
	NH3 + H2O NH4+ + OH-	Kb2 = 10- 4,76
	KOH -> K+ + OH-
	H2O H+ + OH-	
	[OH-] = CKOH + [HCN] + [NH4+] + [H+]
	Đặt [OH-] = x 
	x = 5.10-3 + Kb1[CN]/x + Kb2[NH3]/x + KH2O/x
	x2 - 5.10-3x - (Kb1[CN-] + Kb2[NH3] + KH2O) = 0 
Tớnh gần đỳng coi [CN-] bằng CCN- = 0,12M ; [NH3] = CNH3 = 0,15 M .
Ta cú: x2 - 5.10-3 . x - 5,29 . 10-6 = 0 -> x = [OH-] = 5,9.10-3M.
Kiểm lại [HCN] / [CN-] = 10-4,65/ 5,9.10-3 = 3,8.10-3 -> [HCN] << [CN-]
	[NH4+ ] / [NH3] = 10-4,76/ 5,9.10-3 = 2,9.10-3 -> [NH4+] << [NH3]
Vậy cỏch giải gần đỳng trờn cú thể chấp nhận -> pH = 11,77.
2) MgCl2 đ Mg2+ + 2Cl – và Mg2+ + 2OH – đ Mg(OH)2 (1)
 FeCl3 đ Fe3+ + 3Cl – và Fe3+ + 3OH – đ Fe(OH)3 (2)
 a) Để tạo ¯ Fe(OH)3 thỡ [OH –] ³ = 10-12 M (I)
 Để tạo ¯ Mg(OH)2 đ [OH –] ³ = 10-4 M (II)
 So sỏnh (I) < (II) thấy đ ¯ Fe(OH)3 tạo ra trước.
 b) Để tạo ¯ Mg(OH)2: [OH –] = 10-4 đ [H+] = 10-10 đ pH = 10 (nếu pH < 10 thỡ khụng ¯)
 Để ¯ hoàn toàn Fe(OH)3: [Fe3+] 10-6M đ [OH –]3 > 10-33 đ [H+] 3
 Vậy để tỏch Fe3+ ra khỏi dd thỡ: 3 < pH < 10
2 điểm
0,5
0,5
0,5
0,5
5
Hướng dẫn 
1.E(Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 . lg4 = 0,8055 V
E(Cu2+/Cu) = 0,34 + 0,059/2 . lg0,8 = 0,3371 V
Vậy điện cực dương là điện cực Pt; điện cực õm là điện cực Cu
Epin = 0,8055 - 0,3371 = 0,4684 V
2. Pin hết điện tức là Epin = 0. Khi đú E (Cu2+/Cu) = E (Fe3+/Fe2+)
Vỡ thể tớch dung dịch Cu(NO3)2 rất lớn => nồng độ Cu2+ thay đổi khụng đỏng kể 
 => E (Cu2+/Cu)=0,3371 V
E (Fe3+/Fe2+) = 0,77 + 0,059/1 . lg ([Fe3+]/[Fe2+]) = 0,3371 
=> [Fe3+]/[Fe2+] = 4,5995.10-8.
2 điểm
1,0
1,0
6
Cú cỏc phương trỡnh phản ứng: 
 H2 + Cl2 → 2HCl (1)
 (X) (A)
 6HCl + Fe2O3 → 2FeCl3 + 3H2O (2)
 (A) (Fe3O4,)
 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (3)
 to
 3Cl2 + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3H2O (4)
 (Y)
 6HCl + KClO3 → 3Cl2 + KCl + 3H2O (5)
 Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O (6)
 to
 (T)
 2KClO3 2KCl + 3O2 (7)
 đp dung dịch(80oC)
 Khụng cú mnx
 KCl + 3H2O KClO3 + 3H2 (8) 
 300o
 tocao
 4KClO3 → 3KClO4 + KCl (9)
 KClO4 KCl + 2O2 (10)
 đp dung dịch
 Khụng cú mnx
 KCl + H2O KClO + H2 (11)
 (M)
 KClO + CO2 + H2O → HClO + NaHCO3 (12)
 (N)
7
Hướng dẫn 
1. 	(1)
	(2)
	(3)
	(4)
 	(5)	
2.Trong 25 ml: =0,016 (mol)
→ trong 10ml = 6,4x10-3(mol)
Từ (3) và (4): = = 5,5x1x10-3 = 5,5x10-3(mol)
Từ (3): ==5,5x10-3(mol) =2(+)
Cú thể xem Fe3O4 như hỗn hợp Fe2O3.FeO
== 6,4x10-3 – 5,5x10-3 = 9x10-4(mol)
= =1,85x10-3(mol).
Trong 50 ml : =4,5x10-3(mol) → =1,044 gam
→ % khối lượng Fe3O4 = 1,044/6 x 100% = 17,4%
	 = 9,25x10-3(mol) →=1,48 gam
→ % khối lượng Fe2O3 = 1,48/6 x 100% = 24,67%
2 điểm
1.0
0,25
0,25
0,5
8
Hướng dẫn
 1(0,75đ) Nguyờn tử của nguyờn tố X cú:
electron cuối cựng ở phõn lớp 3p
	n = 3
	l = 1
electron này là e thứ 5 của ở phõn lớp 3p
	m = 0
	s = - ẵ
	Cấu trỳc hỡnh e của X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
	-> Zx = 17	X là clo
 2(1,25đ). 	
 a/	NaCl + AgNO3 = AgCl ¯ + NaNO3
	KBr + AgNO3 = AgBr ¯ + KNO3
 Khi cho Zn vào dd B, khối lượng miếng Zn tăng, chứng tỏ AgNO3 dư.	 	
	Zn + 2AgNO3 = Zn(NO3)2 + 2Ag ¯
	Zn + Cu(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Cu ¯
	NaCl : x mol
	KBr : y mol
	 mol
	-> 
	(1)
	58,5x + 119y = 5,91	(2)
	Giải hệ pt (1), (2) 	
	mA = 0,04 . 143,5 + 0,03 . 188 = 11,38g	
 b/	1 mol Zn -> 2 mol Ag khối lượng tăng 	151g
	a mol Zn 	-> 	151a
	1 mol Zn -> 1 mol Cu khối lượng giảm	1g
	0,01 mol 	-> 	0,01g
	151a – 0,01 = 1,1225
	a 	= 0,0075
	 0,04 + 0,03 + 0,015 = 0,085 mol
2 điểm
0,75 
0,25
0,5 
0,5
9
Hướng dẫn 
1.
năm	
Áp dụng cụng thức:	ln	
 ln	
	 t = 1,0176.104 năm hay 10.176 năm	
2. Từ định luật bảo toàn điện tớch và số khối đ cỏc hạt cũn thiếu:	 
a. 0n1	b. 8O16	c. 35Br87	d. 3Li7
2 điểm
0,25
0,25
0,5
 0,25x4
10
Hướng dẫn 
1.Gọi độ phõn huỷ của N2O4 ở 270C, 1 atm là , số mol của N2O4 ban đầu là n
 Phản ứng: N2O4 (k) 2NO2 (k)
 Ban đầu: n 0
 Phõn ly: n 2n
 Cõn bằng n(1-) 2n
Tổng số mol hỗn hợp lỳc cõn bằng: n’ = n(1+)
Nờn ỏp suất riờng phần của cỏc khớ trong hỗn hợp lỳc cõn bằng:
 ; 
 = = 
với P = 1atm, = 20% hay = 0,2 KP = 1/6 atm
 2. = 69/92 = 0,75mol
 Gọi độ phõn huỷ của N2O4 trong điều kiện mới là ’
 Phản ứng: N2O4 (k 2NO2 (k)
 Ban đầu: 0,75 0
 Phõn ly: 0,75’ 1,5’
 Cõn bằng 0,75(1-’) 1,5’
 Tổng số mol hỗn hợp lỳc cõn bằng: n” = 0,75(1+’)	
 Áp suất hỗn hợp khớ lỳc cõn bằng:
 = = 0,9225(1+α’)
 KP = ’ = 1/6
Vỡ KP = const nờn: ’ 0,19
2 điểm
1,0
1,0