Đề đề xuất và đáp án duyên hải hóa 10 năm 2023 chuyên Bắc Ninh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC NINH
TRƯỜNG THPT CHUYÊN

ĐỀ THI ĐỀ XUẤT
Mơn: HĨA HỌC LỚP 10

Câu 1: (2,5 điểm) Sau nhiều phân rã liên tiếp của đồng vị phóng xạ 238
92U mà thời gian sống của hạt nhân trung
gian là đủ ngắn để có thể bỏ qua sự có mặt của chúng trong các sản phẩm chuyển hóa. Phương trình phóng xạ
có dạng
238
206
−¿.¿
92 U → 82 Pb + xαα + y β
1. Xác định các hệ số x và y.
2. Thực nghiệm cho biết, tại thời điểm khảo sát một mẫu đá uranynit có tỷ lệ giữa khối lượng 238
92U còn lại và
206
238
9
khối lượng 82Pb là 0,0453. Chu kỳ bán hủy của 92U là 4,55921.10 năm. Hãy tính tuổi của mẫu đá uranynit đó.
Câu 2: (2,5 điểm) Metanol được sản xuất thương mại bằng cách sử dụng hỗn hợp cacbon monoxit và hiđro trên
chất xúc tác oxit kẽm/đồng oxit theo phương trình
CO(k) + 2H2(k) → CH3OH(k).
o
Entanpy hình thành chuẩn (∆H ) và entropy chuẩn (So) đối với từng khí ở nhiệt độ phòng (298K) và ở áp suất
tiêu chuẩn 1 atm được kê trong bảng sau.
ΔHo (kJ mol-1) So (J K-1 mol-1)
CO(k)
-111
198

H2(k)
0
131
CH3OH(k)
-201
240
o
o
o
1. Tính ΔH , ΔS , ΔG và Kp cho phản ứng ở 298K.
(Nếu khơng thể tính Kp ở 298 K trong phần (1), hãy sử dụng Kp = 9×105)
2. Một lị phản ứng thương mại được vận hành ở nhiệt độ 600K. Tính giá trị của Kp ở nhiệt độ này, giả sử rằng
ΔHo và ΔSo không phụ thuộc vào nhiệt độ.
(Nếu khơng thể tính Kp ở 600 K trong phần (2), hãy sử dụng Kp = 1,0×10-2)
3. Sản xuất metanol trong cơng nghiệp dựa trên dịng khí chứa 2,00 mol H2 cho mỗi mol CO được cho vào lị
phản ứng. Phần mol của metanol trong khí thải từ lị phản ứng được tìm thấy là 0,18. Giả sử trạng thái cân bằng
được thiết lập, áp suất tổng trong lò phản ứng ở nhiệt độ cao 600K là bao nhiêu?
Câu 3: (2,5 điểm) Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 27oC, nồng độ của chất phản ứng giảm xuống một
nửa sau 5000s. Ở 37oC, nồng độ giảm đi hai lần sau 1000s.
1. Tính hằng số tốc độ phản ứng ở 27oC.
2. Tính thời gian để nồng độ giảm xuống cịn ¼ ở 37oC.
3. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
Câu 4: (10,0 điểm) Suối khống nóng của một số địa danh chứa nhiều khống chất khác nhau và nhiều nguyên
tố vi lượng. Những thành phần có hàm lượng nhiều nhất là lưu huỳnh, canxi, clorua, natri và cacbonat. Trong
số các khoáng chất này, lưu huỳnh rất quan trọng vì “bản chất thiên nhiên của nó”, vì cơ thể con người cần nó
để sản xuất collagen, giúp da người đàn hồi, đẹp và trẻ trung. Hơn nữa, lưu huỳnh được sử dụng để giảm thiểu
các triệu chứng của nhiều bệnh về da bao gồm viêm da, bệnh chàm, vẩy nến và mụn cóc. Những người bị viêm
khớp có thể có được giảm đau do tắm nhẹ nhàng trong suối khống nóng chứa lưu huỳnh. Nước khống có
chứa các hợp chất lưu huỳnh cũng được chứng minh là làm giảm cholesterol và huyết áp. Do đó, hóa học lưu
huỳnh là một chủ đề quan trọng.

Lưu huỳnh được chiết xuất dưới dạng đơn chất từ thời tiền sử. Nó có nhiều dạng thù hình và phân bố của nó rất
phức tạp, nhưng các dạng thù hình của lưu huỳnh phổ biến nhất là các vòng puckered của S 8 (lưu huỳnh
orthorhombic, dạng alpha).
1. Vẽ cấu trúc phân tử của S8 và cho biết liệu phân tử có mặt phẳng gương ngang hay không?
Sau khi đốt S8 bằng oxi, hợp chất A được tạo thành. Quá trình oxi hóa xúc tác của hợp chất A tạo ra hợp chất B.
Phản ứng của A và B với nước (thủy phân) tạo ra C và D. Hợp chất D là một oxoaxit và là chất trung tâm của
ngành công nghiệp hóa học trên tồn thế giới.
2. Viết cơng thức của các hợp chất A-D.
3. Vẽ hình dạng phân tử của các hợp chất.
4. Viết trạng thái oxi hóa của các nguyên tử lưu huỳnh trong C và D.
5. Đề xuất các phương trình hóa học để tổng hợp A-D.
Chất


Hợp chất A cũng có thể thu được bằng cách đun nóng các khống chất sunfua kiềm hoặc kiềm thổ như CaS
trong khơng khí dư.
6. Viết phương trình hóa học để tổng hợp A từ CaS.
Sau phản ứng của D và B, hợp chất E là chất lỏng sánh và có tính ăn mịn mạnh được tạo thành, nó được sử
dụng làm hóa chất cơ bản cho các q trình sunfo hóa.
7. Viết phương trình hóa học để tổng hợp E từ D.
8. Viết công thức phân tử và vẽ hình dạng phân tử của E.
9. Xác định trạng thái oxi hóa của các nguyên tử lưu huỳnh trong E.
Phản ứng của S8 với lượng khí clo vừa đủ mang lại hợp chất F và phản ứng tiếp theo của F với khí clo dư dẫn
đến sự hình thành G, được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp thuốc nhuộm lưu huỳnh và cao su tổng hợp. Phản
ứng của G với B tạo ra các hợp chất H và A. H là một hợp chất độc hại được sử dụng làm tác nhân clo hóa
trong tổng hợp hữu cơ.
10. Viết các cơng thức phân tử và vẽ các hình dạng phân tử của F, G và H.
11. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp các hợp chất F, G và H.
Một trong những khoáng chất lưu huỳnh tự nhiên phổ biến nhất là pyrit (FeS 2: sắt (II) đisulfide), nó là một
khống chất màu vàng đồng và do đó hầu hết mọi người cho rằng đó là quặng vàng. Việc xử lý pyrit bằng axit

clohiđric dẫn đến sự hình thành một loại khí I hịa tan trong nước, khơng màu, có mùi trứng thối. Hợp chất I
nặng hơn một chút so với khơng khí và có thể được phát hiện bằng thử nghiệm với giấy chì (II) axetat trong đó
một phản ứng xảy ra giữa chì (II) axetat và I, tạo ra hợp chất J. Hơn nữa, khi oxi hóa I, có thể tạo ra chất A.
12. Viết các công thức phân tử của I và J.
13. Vẽ hình dạng phân tử của I và viết tên của hình dạng đó.
14. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp I và J.
Các oxoaxit lưu huỳnh là các hợp chất hóa học có chứa các nguyên tử lưu huỳnh, oxi và hiđro. Lưu huỳnh có
một số oxoaxit; một trong số đó là axit thiosulfuric, với cơng thức phân tử H 2S2O3, có thể được tổng hợp bằng
phản ứng của sulfit với I. Mặt khác, quá trình oxi hóa có kiểm sốt của lưu huỳnh trioxit bằng MnO 2 trong dung
dịch axit mang lại một oxoaxit lưu huỳnh khác, được gọi là axit đithionic, H2S2O6.
15. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp H2S2O3 và H2S2O6.
16. Vẽ các hình dạng phân tử của H2S2O3 và H2S2O6.
-----HẾT-----


HD
Câu 1: (2,5 điểm) Sau nhiều phân rã liên tiếp của đồng vị phóng xạ 238
92U mà thời gian sống của hạt nhân trung
gian là đủ ngắn để có thể bỏ qua sự có mặt của chúng trong các sản phẩm chuyển hóa. Phương trình phóng xạ
có dạng
238
206
−¿.¿
92 U → 82 Pb + xαα + y β
1. Xác định các hệ số x và y.
2. Thực nghiệm cho biết, tại thời điểm khảo sát một mẫu đá uranynit có tỷ lệ giữa khối lượng 238
92U còn lại và
206
238
khối lượng 82Pb là 0,0453. Chu kỳ bán hủy của 92U là 4,55921.109 năm. Hãy tính tuổi của mẫu đá uranynit đó.

HD
1.
238
206
4
0
92 U ⟶ 82 Pb + xα 2 He + y −1 e
Áp dụng ĐLBT nuclon và bảo tồn điện tích có hệ:
206+4 xα+ 0. y =238=¿ xα =8
82+2 xα− y=92
y=6
(1 điểm)
2.
Phương trình phân rã:
238
206
4
0
92 U ⟶ 82 Pb + 8 2 He +6 −1e
Gọi t là tuổi của mẫu đá. Số hạt 238
92U còn lại ở thời điểm t là

{

{

ln 2
t
(
t )

e
−

− λtt

N=N o e−λtt =¿ m

238
92

=238 ×
U

N e
N
N
=238 × o
=238 × o
NA
NA
NA

1/2

(1*) (0,5 điểm)

238
Số hạt 206
82 Pb tạo thành bằng số hạt 92U phân rã và bằng ∆ N :
− λtt

∆ N =N o−N =N o ( 1−e−λtt )=¿ m

206
82

Pb

=206×

N ( 1−e
∆N
=206 × o
NA
NA

ln 2
t
t 1 /2

( ))
)
N ( 1−e
=206×
−

o

NA

(2*) (0,5 điểm)
Từ các phương trình (1*, 2*) và dữ liệu đề bài ta có:
−

m

238
92

m

206
82

U

Pb

( lnt 2 )t

N e
238 × o
NA

=

(

1/2

ln2
−
t
t 1/2

N o 1−e
206 ×
NA

( ))

238

=

((

206 e

ln 2
t
(
t )
⟹ (e
−1)=

ln2
t
t 1/2

) −1 )

=0,0453

ln 2

( t )t = 238 +1
238
⟹e
206 ×0,0453
206 × 0,0453
t 1 /2
ln 2
238
238
⟹
×t=ln
+1 ⟹t=
× ln
+1
t 1/ 2
206 × 0,0453
ln 2
206 ×0,0453
t1
238
4,55921. 109
238
2
⟹ t=

×ln
+1 =
× ln
+1 =2,155. 1010 năm .
ln 2
206 × 0,0453
ln 2
206 ×0,0453
10
Như vậy, tuổi của mẫu đá đó là 2,155. 10 năm . (0,5 điểm)
Câu 2: (2,5 điểm) Metanol được sản xuất thương mại bằng cách sử dụng hỗn hợp cacbon monoxit và hiđro trên
chất xúc tác oxit kẽm/đồng oxit theo phương trình
CO(k) + 2H2(k) → CH3OH(k).
o
Entanpy hình thành chuẩn (∆H ) và entropy chuẩn (So) đối với từng khí ở nhiệt độ phịng (298K) và ở áp suất
tiêu chuẩn 1 atm được kê trong bảng sau.
1/2

1/ 2

(

)

(

)

Chất

ΔHo (kJ mol-1)

(

)

(

So (J K-1 mol-1)

)


CO(k)
-111
198
H2(k)
0
131
CH3OH(k)
-201
240
o
o
o
1. Tính ΔH , ΔS , ΔG và Kp cho phản ứng ở 298K.
(Nếu khơng thể tính Kp ở 298 K trong phần (1), hãy sử dụng Kp = 9×105)
2. Một lò phản ứng thương mại được vận hành ở nhiệt độ 600K. Tính giá trị của Kp ở nhiệt độ này, giả sử rằng
ΔHo và ΔSo không phụ thuộc vào nhiệt độ.
(Nếu khơng thể tính Kp ở 600 K trong phần (2), hãy sử dụng Kp = 1,0×10-2)

3. Sản xuất metanol trong cơng nghiệp dựa trên dịng khí chứa 2,00 mol H2 cho mỗi mol CO được cho vào lị
phản ứng. Phần mol của metanol trong khí thải từ lị phản ứng được tìm thấy là 0,18. Giả sử trạng thái cân bằng
được thiết lập, áp suất tổng trong lò phản ứng ở nhiệt độ cao 600K là bao nhiêu?
HD
1.
ΔHo(reaction) = ΔHo(CH3OH) – ΔHo(CO) – 2ΔHo(H2) (kJ)
= – 201 – (–111) – 2(0) (kJ)
= 90 kJ
ΔSo(reaction) = So(CH3OH) – So(CO) – 2So(H2) (J.K-1)
= 240 – 198 – (2 × 131)
= – 220 J.K-1
ΔGo = ΔHo – T.ΔSo (kJ)
= -90- [ (298)( –220) /1000]
= – 24 kJ
Kp = exp(-ΔGo/RT) = exp [24000/(8.3145)(298)] = exp(9.69)
Kp = 1.6×104. (0,5 điểm)
2.
Để tìm giá trị của Kp ở 600 K, chúng ta sử dụng phương trình van'tHoff:
−∆ H o
ln K P=
+const
RT
Sau đó:
∆ Ho
1
1
ln K P ( 600 K )=ln K P ( 298 K ) +
−
R 298 K 600 K
−90. 103 J mol−1

1
1
4
−4
ln K P ( 600 K )=ln ( 1,6. 10 ) +
−
⟹ K P =1,8.10 .
−1 −1
298
K
600
K
8,314 J mol K
–4
Vậy, Kp = 1.8×10 . (0,75 điểm)
hoặc Kp = 1×10–2 (nếu sử dụng Kp, 298 K = 9×105 → giá trị giả). (0,25 điểm)
3.
Xét cân bằng
CO(g) + 2 H2((g)
CH3OH(g)


(

)

(

Ban đầu:

1 mol

2 mol

)

0 mol

Cân bằng:
1–y mol
2–2y mol
y mol
Lượng metanol, y mol, có thể được tìm thấy từ thực tế là phần mol của metanol là 0,18, vì vậy
nCH OH
y
0,18=
=
nH +nCO +nCH OH 3−2 y
Như vậy, y = 0,40 mol.
Từ các biểu thức trên, có thể tìm thấy các phần mol của các phần tử cịn lại.
2−( 2 ×0,4 )
0,4
1−0,4
X CH OH =
=0,18 ; X CO =
=0,27 ; X H =
=0,55.
3−( 2× 0,4 )
3−( 2 ×0,4 )
3−( 2 ×0,4 )

3

3

3

Áp suất riêng phần tương ứng là:
p(CH3OH) = 0.18 × ptot
p(CO) = 0.27 × ptot
p(H2) = 0.55 × ptot

2


trong đó ptot là áp suất tổng.
Vì lị phản ứng hoạt động ở 600 K,
PCH OH
0,18 × ptot
K P=1,8. 10−4 =
=
2
2
PCO × P H
( 0,27 × ptot ) × ( 0,55× ptot )
Giải phương trình này cho ptot = 111 atm (0,75 điểm)
(hoặc 15 atm nếu sử dụng Kp = 1,0 × 10-2). (0,25 điểm)
Câu 3: (2,5 điểm) Trong một phản ứng bậc nhất tiến hành ở 27 oC, nồng độ của chất phản ứng giảm xuống một
nửa sau 5000s. Ở 37oC, nồng độ giảm đi hai lần sau 1000s.
1. Tính hằng số tốc độ phản ứng ở 27oC.
2. Tính thời gian để nồng độ giảm xuống cịn ¼ ở 37oC.

3. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
HD
1. Phản ứng bậc nhất nên:
2,303 ×lg 2 0,693
k (27 C)=
=
=1,39. 10−4 s−1 . (0,75 điểm)
t 1 /2
5000
2.
2,303 ×lg 2 0,693
k (37 C)=
=
=6,93. 10−4 s−1 .
t 1 /2
1000
2,303 ×lg 4
t 1/ 4=
=2000 s . (1,0 điểm)
k (37 C )
3

2

o

o

o

3.
lg

k (37 C )
Ea
1
1
=
−
=¿ E a=124 kJ . (0,75 điểm)
k (27 C ) 2,303× 8,314 300 310

( )
o

o

(

)

Câu 4: (10,0 điểm) Suối khống nóng của một số địa danh chứa nhiều khoáng chất khác nhau và nhiều nguyên
tố vi lượng. Những thành phần có hàm lượng nhiều nhất là lưu huỳnh, canxi, clorua, natri và cacbonat. Trong
số các khoáng chất này, lưu huỳnh rất quan trọng vì “bản chất thiên nhiên của nó”, vì cơ thể con người cần nó
để sản xuất collagen, giúp da người đàn hồi, đẹp và trẻ trung. Hơn nữa, lưu huỳnh được sử dụng để giảm thiểu
các triệu chứng của nhiều bệnh về da bao gồm viêm da, bệnh chàm, vẩy nến và mụn cóc. Những người bị viêm
khớp có thể có được giảm đau do tắm nhẹ nhàng trong suối khống nóng chứa lưu huỳnh. Nước khống có
chứa các hợp chất lưu huỳnh cũng được chứng minh là làm giảm cholesterol và huyết áp. Do đó, hóa học lưu
huỳnh là một chủ đề quan trọng.
Lưu huỳnh được chiết xuất dưới dạng đơn chất từ thời tiền sử. Nó có nhiều dạng thù hình và phân bố của nó rất

phức tạp, nhưng các dạng thù hình của lưu huỳnh phổ biến nhất là các vòng puckered của S 8 (lưu huỳnh
orthorhombic, dạng alpha).
1. Vẽ cấu trúc phân tử của S8 và cho biết liệu phân tử có mặt phẳng gương ngang hay không?
Sau khi đốt S8 bằng oxi, hợp chất A được tạo thành. Q trình oxi hóa xúc tác của hợp chất A tạo ra hợp chất B.
Phản ứng của A và B với nước (thủy phân) tạo ra C và D. Hợp chất D là một oxoaxit và là chất trung tâm của
ngành cơng nghiệp hóa học trên tồn thế giới.
2. Viết cơng thức của các hợp chất A-D.
3. Vẽ hình dạng phân tử của các hợp chất.
4. Viết trạng thái oxi hóa của các nguyên tử lưu huỳnh trong C và D.
5. Đề xuất các phương trình hóa học để tổng hợp A-D.
Hợp chất A cũng có thể thu được bằng cách đun nóng các khống chất sunfua kiềm hoặc kiềm thổ như CaS
trong khơng khí dư.
6. Viết phương trình hóa học để tổng hợp A từ CaS.
Sau phản ứng của D và B, hợp chất E là chất lỏng sánh và có tính ăn mịn mạnh được tạo thành, nó được sử
dụng làm hóa chất cơ bản cho các q trình sunfo hóa.
7. Viết phương trình hóa học để tổng hợp E từ D.
8. Viết cơng thức phân tử và vẽ hình dạng phân tử của E.
9. Xác định trạng thái oxi hóa của các nguyên tử lưu huỳnh trong E.


Phản ứng của S8 với lượng khí clo vừa đủ mang lại hợp chất F và phản ứng tiếp theo của F với khí clo dư dẫn
đến sự hình thành G, được sử dụng làm tiền chất để tổng hợp thuốc nhuộm lưu huỳnh và cao su tổng hợp. Phản
ứng của G với B tạo ra các hợp chất H và A. H là một hợp chất độc hại được sử dụng làm tác nhân clo hóa
trong tổng hợp hữu cơ.
10. Viết các công thức phân tử và vẽ các hình dạng phân tử của F, G và H.
11. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp các hợp chất F, G và H.
Một trong những khoáng chất lưu huỳnh tự nhiên phổ biến nhất là pyrit (FeS 2: sắt (II) đisulfide), nó là một
khống chất màu vàng đồng và do đó hầu hết mọi người cho rằng đó là quặng vàng. Việc xử lý pyrit bằng axit
clohiđric dẫn đến sự hình thành một loại khí I hịa tan trong nước, khơng màu, có mùi trứng thối. Hợp chất I
nặng hơn một chút so với khơng khí và có thể được phát hiện bằng thử nghiệm với giấy chì (II) axetat trong đó

một phản ứng xảy ra giữa chì (II) axetat và I, tạo ra hợp chất J. Hơn nữa, khi oxi hóa I, có thể tạo ra chất A.
12. Viết các công thức phân tử của I và J.
13. Vẽ hình dạng phân tử của I và viết tên của hình dạng đó.
14. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp I và J.
Các oxoaxit lưu huỳnh là các hợp chất hóa học có chứa các nguyên tử lưu huỳnh, oxi và hiđro. Lưu huỳnh có
một số oxoaxit; một trong số đó là axit thiosulfuric, với cơng thức phân tử H 2S2O3, có thể được tổng hợp bằng
phản ứng của sulfit với I. Mặt khác, q trình oxi hóa có kiểm sốt của lưu huỳnh trioxit bằng MnO 2 trong dung
dịch axit mang lại một oxoaxit lưu huỳnh khác, được gọi là axit đithionic, H2S2O6.
15. Đưa ra các phương trình hóa học để tổng hợp H2S2O3 và H2S2O6.
16. Vẽ các hình dạng phân tử của H2S2O3 và H2S2O6.
HD
1. (0,5 điểm)

Phân tử khơng có mặt phẳng gương ngang.
2. (0,5 điểm)
A
B
C
D
𝑆𝑂2
𝑆𝑂3 𝐻2𝑆𝑂3 𝐻2𝑆𝑂4
3. (0,5 điểm)

4. (0,5 điểm)
C

D

4+

6+

𝑆
𝑆
5. (0,75 điểm)
S8 + 8O2 → 8SO2 (A);
SO2 + H2O → H2SO3 (C);
6. (0,5 điểm)
2CaS + 3O2 → 2SO2 + 2CaO.
7. (0,5 điểm)
H2SO4 + SO3 → H2S2O7 (E).
8. (0,75 điểm)

2SO2 + O2 → 2SO3 (B)
SO3 + H2O → H2SO4 (D)


9. (0,5 điểm)
Trạng thái oxi hóa của lưu huỳnh trong E là +6.
10. (0,75 điểm)
F = 𝑆2𝐶𝑙2

G = 𝑆𝐶𝑙2

H = 𝑆𝑂𝐶𝑙2

11. (0,75 điểm)
S8 + 4Cl2 → 4S2Cl2 (F); S2Cl2 + Cl2 → 2SCl2 (G); SCl2 + SO3 → SOCl2 (H) + SO2.
12. (0,5 điểm)
I là H2S, J là PbS.

13. (0,75 điểm)

14. (0,75 điểm)
FeS2 + 2HCl → H2S (I) + S + FeCl2,
Pb(CH3COO)2 + H2S → PbS (J) + 2CH3COOH.
15. (0,75 điểm)
SO3 + H2S → H2S2O3,
MnO2 +2 SO3
16. (0,75 điểm)

2−¿+4 H

+¿→ Mn

2+¿+ S O
2 6

2 −¿+2 H O¿
2

¿

¿

¿

.