OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII (42012) ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM
HỘI HÓA HỌC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG




OLYMPIC HOÁ HỌC SINH VIÊN CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ
CAO ĐẲNG TOÀN QUỐC LẦN THỨ VII (4/2012)

ĐÁP ÁN BÀI THI LÝ THUYẾT
Bảng: B








Đà nẵng, 4/2012
Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 2

Các hằng số và công thức cần thiết
Số Avogadro: N
A
= 6.0221×10
23
mol
–1

Phương trình khí lý
tưởng:
PV = nRT
Hằng số khí: R =

8.314 JK
–1
mol
–1

0.08205 atmLK
–1
mol
–1

Năng lượng của photon:
hc
E



Hằng số Faraday:
F = 96485 Cmol
–1

Năng lượng tự do
Gibbs:
G = H – TS
Hằng số Planck:
h = 6.6261×10

–34
Js

H = E + nRT
Vận tốc ánh sáng :
c = 3.000×10
8
ms
–1

Phương trình Faraday: Q = it
Không độ C:
273.15 K
Phương trình Arrhenius:
k = A




/


1 N = 1 kg m s


1 eV = 1.602×10
-19
J
K
w

= = 1.0×10
-14


1 atm = 760 torr = 1.01325×10
5
Pa


BẢNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

1

















18

1

H
1.008

2











13

14

15

16

17
2

He
4.003

3

Li
6.941
4

Be
9.012










5

B
10.81
6

C
12.01
7

N
14.01

8

O
16.00
9

F
19.00
10

Ne
20.18
11

Na
22.99
12

Mg
24.31

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12
13

Al
26.98
14

Si
28.09
15

P
30.97
16

S
32.07
17

Cl
35.45

18

Ar
39.95
19

K
39.10
20

Ca
40.08
21

Sc
44.96
22

Ti
47.87
23

V
50.94
24

Cr
52.00
25

Mn
54.94
26

Fe
55.85
27

Co
58.93
28

Ni
58.69
29

Cu
63.55
30

Zn
65.38
31

Ga
69.72
32

Ge
72.64

33

As
74.92
34

Se
78.96
35

Br
79.90
36

Kr
83.80
37

Rb
85.47
38

Sr
87.62
39

Y
88.91
40

Zr
91.22
41

Nb
92.91
42

Mo
95.96
43

Tc
[98]
44

Ru
101.07
45

Rh
102.91
46

Pd
106.42
47

Ag
107.87

48

Cd
112.41
49

In
114.82
50

Sn
118.71
51

Sb
121.76
52

Te
127.60
53

I
126.90
54

Xe
131.29
55

Cs
132.91
56

Ba
137.33
57

La
138.91
72

Hf
178.49
73

Ta
180.95
74

W
183.84
75

Re
186.21
76

Os
190.23

77

Ir
192.22
78

Pt
195.08
79

Au
196.97
80

Hg
200.59
81

Tl
204.38
82

Pb
207.2
83

Bi
208.98
84

Po
(209)
85

At
(210)
86

Rn
(222)
87

Fr
(223)
88

Ra
226.0
89

Ac
(227)
104

Rf
(261)
105

Ha
(262)

58

Ce
140.12
59

Pr
140.91
60

Nd
144.24
61

Pm
(145)
62

Sm
150.36
63

Eu
151.96
64

Gd

157.25
65

Tb
158.93
66

Dy
162.50
67

Ho
164.93
68

Er
167.26
69

Tm
168.93
70

Yb
173.05
71

Lu
174.97

90

Th
232.04
91

Pa
231.04
92

U
238.03
93

Np
237.05
94

Pu
(244)
95

Am
(243)
96

Cm

(247)
97

Bk
(247)
98

Cf
(251)
99

Es
(254)
100

Fm
(257)
101

Md
(256)
102

No
(254)
103

Lr
(257)

Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 3

Câu 1:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

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
và K. Cho biết:

Năng lượng ion hóa thứ nhất (I
1

)
(eV)
Năng lượng ion hóa thứ hai (I
2
)
(eV)
K 4,34
31,63
Ca 6,11
11,87

Cấu hình electron:
K: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
1
 K
+
: 1s
2
2s
2

2p
6
3s
2
3p
6
Ca: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
 Ca
+
: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6

4s
1


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.


Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 4

b) Ở nhiệt độ rất cao, nguyên tử oxy có thể bị ion hóa và tồn tại dưới dạng ion O
7+
. Dựa
vào công thức tính năng lượng electron của Bohr.

2
2
6,13
n
Z
E

n
 (eV)
Hãy tính bước sóng của bức xạ phát ra khi electron trong ion O
7+
dịch chuyển từ
mức năng lượng có n = 3 xuống mức có n=1.

Oxi có điện tích hạt nhân Z bằng 8:

ℎ


= 

−

= −13,6
8

3

−
8

1
×1,602 ×10

= 1,24×10



=
×
,×

=
,×

×.×

,×

= 1,602×10

=1,602 nm




Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 5

Câu 2:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

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 6

b) Dùng chu trình Born-Haber tính toán năng lượng mạng tinh thể của CaCl
2
. Cho biết:

Đại lượng Giá trị (kJ/mol)
H
o
thăng 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

H
o
hình thành (CaCl2)

-796



Năng lượng mạng tinh thể của CaCl
2

Δ
ạể
=
(

−796
)
−244−2
(
−349
)
−178−590 −1146
= −2256/




Câu 3:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

1,5

0,5

2,0

a) Hãy viết công thức Lewis của CO

2
và SO
2
. Dựa vào thuyết lực đẩy của các cặp
electron hóa trị (VSEPR), hãy xác định dạng hình học của các phân tử này. So sánh
độ tan trong nước của hai chất trên, giải thích.

SO
2

CO
2



Phân t
ử

gãy khúc

Phân cực
Phân t
ử

th
ẳ
ng hàng

Không phân cực

Do nước là dung môi phân cực nên độ tan của SO
2
trong nước sẽ cao hơn độ tan
của CO
2
trong nước.


b) Nhôm kết hợp với clo tạo thành hợp chất A. Trong khoảng nhiệt độ 150
o
C -200
o
C, A
tồn tại ở dạng khí có khối lượng phân tử bằng 266,66 g/mol. Hãy xác định công thức
cấu tạo của phân tử này.




Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 8

Câu 4 :
a

b

T
ổ
ng đi

ể
m

1,0

1,0

2,0

Tích số tan của AgCl ở 25
0
C và 50
0
C lần lượt là 1,70.10
-10
và 1,29.10
-9
. Coi H
0
và S
0


không biến đổi theo nhiệt độ.
a) Tính H
0
và S
0
của phản ứng tạo thành kết tủa AgCl trong dung dịch ?.
Ag

+
+ Cl
-
 AgCl
Δ


=
−

ln

=

ln


=

×
2
,
303
log



Ở 25
o
C: Δ



= 8,314 ×298 ×2,303log1,7 × 10

= −55,75/
Ở 50
o
C: Δ


= 8,314× 298× 2,303log1,29 × 10

= −54,98/

Coi H
0
và S
0

không biến đổi theo nhiệt độ.
Δ

=
Δ


−Δ


325 −298

=
−55,75 + 54,98
25
= −0,0308

.

Δ

= Δ


+ 298Δ

= −55,75 + 298 ×
(
−0,0308
)
= −64,9/


b) Tính độ tan (mol/l) của AgCl ở 25
0
C và 100
0
C. Giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ đến
độ tan của AgCl .

Độ tan của AgCl ở 25
0

C:


=



=

1,7 × 10

= 1,3 ×10


Độ tan của AgCl ở 100
0
C:
Δ


= Δ

−373Δ

= −64,9 + 0,0308×373 = ln


 T
AgCl
= 10

-7,48

 S
373
=1,8x10
-4


Độ tan tăng theo nhiệt độ vì quá trình phân ly của AgCl là quá trình thu nhiệt
(ngược với quá trình kết tủa phát nhiệt).



Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 9

Câu 5 :
a

b

c

T
ổ
ng đi
ể
m

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 xút và este đều có nồng độ bằng 2.10
-2
M. Người ta theo dõi tiến triển của
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.

Đây là phản ứng bậc 2 với C
CH3COOC2H5
= C
NaOH
=2x10
-2
M
Vậy:



−



= 

Sau 20 phút đầu, nồng độ xút còn lại C
20
:


=
6,15× 0,1
100
= 0,615 × 10



=





,

×



−


×





=
5
,
63




.

ℎ
ú




b) Hỏi cần bao nhiêu ml dung dịch axit để chuẩn độ 100 ml dung dịch hỗn hợp phản ứng
sau 20 phút nữa.
Sau 20 phút ti
ế
p theo t=40 phút

1


−
1
2 ×10


= 5,63 × 40


= 3,634×10




× 

= 

× 




=


×



=
×,×

,
= 3,634

C) Sau thời gian bao lâu thì quá trình xà phòng hóa đạt 99%.
Thời gian xà phòng hóa đạt 99% (còn lại 1%) là t
99
:
1
0,01×

−
1


= 5,63×




=
879
,
2


ℎ
ú


CH
3
COOC
2

H
5
NaOH NaCH
3
COO C
2
H
5
OH
+
+
Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 10

Câu 6:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

1,0

1,0

2,0

a) Hãy viết các phương trình phản ứng xảy ra tại các điện cực của quá trình phóng điện
của ắc qui chì : Pb(r) | PbSO
4
(r) | H
2
SO
4
(dd) | PbO
2
(r) | Pb(r)

Tại điện cực âm (anot) :
Pb
(r)
+ HSO
4
-
(dd)
 PbSO
4 (r)
+ H
+
(dd)
+ e
-

Tại điện cực dương (catot) :
PbO
2 (r)

+ 3H
+
(dd)
+ HSO
4
-
(dd)
+ 2e
-
 PbSO
4 (r)
+ 2H
2
O

b) Xét một pin có ký hiệu như sau Zn
(r)
| Zn
2+
(1M) || Cu
2+
(1M) | Cu
(r)

i. Hãy xác định sức điện động của pin
ii. Nếu thêm Na
2
S vào dung dịch Cu
2+
cho đến khi nồng độ S

2-
cân bằng là
0.1M thì sức điện động của hệ pin sẽ có giá trị bằng bao nhiêu?
Cho biết tích số tan của CuS là 8x10
-37

Thế khử chuẩn: E
O
(Cu
2+
/Cu) = 0,34V ; E
O
(Zn
2+
/Zn) = -0,76V

i. Sức điện động = E
o
Cu 2+/Cu

- E
o
Zn2+/Zn
= 1.10 V
ii. Khi thêm Na
2
S vào, xảy ra phản ứng:
Cu
2+
+ S

2-
 CuS



/
= 



/
+
0,059
2
log

= 



/
+
0,059
2
log








/
= 0,34 +
0,059
2
log
8 ×10

0,1
= −0,697

Sức điện động của pin lúc đó là:
E
Cu 2+/Cu

- E
Zn2+/Zn
= -0,697 - (- 0,76)= 0,063 V



Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 11

Câu 7:
a

b

c

T
ổ
ng đi
ể
m

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 : C
i
= kP
i
với k = 3,1.10
-2
mol/l. atm ở 25
o
C.
 Axit cacbonic có pK
1

= 6,4 ; pK
2
= 10,2 .
Ở 25
o
C áp suất hơi của khí CO
2
trên chất lỏng trong chai nước sôđa là 5,0 atm. Giả sử áp
suất riêng phần của CO
2
ngoài khí quyển là 4,0.10
-4
atm. Hỏi
a) Nồng độ khí CO
2
trong chai sô đa trước và sau khi mở nắp chai

Nồng độ CO
2
khi chưa mở nắp chai sôđa:


(ướ)
= × 


= 3,1 × 10

× 5 = 0,155/
Khi mở 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.

CO
2(dd)
là một axit yếu có K
1
<<K
2
nên [H
+
] chủ yếu do nấc thứ nhất tạo ra, bỏ
qua nấc phân ly thứ hai: 

+

⇋

+ 




[

] ≈




[

]
ướ
=

10
,
×0,155 = 10
,
⟹
ướ
= 3,6
Sau khi mở nắp chai: 

+ 

⇋

+




C-x x x
Ta có X
2
= K
1
(C-x)  

+

=


 

+ 10
,
−1,24×10

×10
.



ả

phương trình ta được: [H
+

]  2,03x10
-6
; pH =5,69

c) Giải thích hiện tượng xảy ra khi mở nắp chai sô đa

Sau khi mở nắp chai, độ tan của CO
2
trong nước giảm mạnh, nhiệt độ giảm
do CO
2
bay hơi, thu nhiệt, pH của dung dịch tăng lên gần trung tính

Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 12

Câu 8:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

1,0

1,0

2,0


Trong nước, HCN là một axit yếu có pK
a
=9,6.

a) Hãy tính pH của dung dịch HCN 0,15M

⇋



+




pK
a
= 9,6  K
a
= 2,5X10
-10


=
[

][


]
[]
= 2,5 ×10

=


0,15

 X = [H
+
]=6,1x10
-6


pH = 5,2



Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 13

b) Trong một hệ kín, có các cân bằng sau:

i. Hãy tính K
p
của cân bằng (1). Cho biết G
o
f
(kJ/mol) của HCN

(k)
, và HCN
(dd)

lần lượt là 124,7 và 119,7.
ii. Nếu tổng nồng độ cyanua trong dung dịch là 0,10 M, hãy tính áp suất riêng
phần của HCN(g) trong hệ khi pH=7.
i.


()
⇋




Như vậy: Δ

= 119,7−124.3 = −5,0/
Mà Δ

= −==> = 
,
= 7,52.

ii.
[CN
-
] + [HCN] = 0,10
pH = 7  [H

+
]=1,0x10
-7

Gọi x là [HCN] ở cân bằng ta có:
2,5 × 10

=
(1,0 × 10

)(0,10−)


 X= [HCN]
(cân bằng)
= 0,0998
 

=
[]
âằ



 

=
,
,
= 0,0133

HCN
(k)
HCN
(dd)
HCN
(dd)
H
+
(
d
d
)
+
CN
-
(
d
d
)
(1)
(2)
Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 14

Câu 9:
a

b

c

d

T
ổ
ng đi
ể
m

0,5

0,5

0,5

0,5

2,0


a) K
2
Cr
2
O
7
là hóa chất chính có trong ống kiểm tra nồng độ cồn trong hơi thở. Khi hơi thở

của người bị kiểm tra có nồng độ cồn đủ lớn thì ống sẽ chuyển từ màu vàng sang màu
xanh. Viết phương trình phản ứng mô tả hiện tượng này.
C
ồ
n (C
2
H
5
OH)

kh
ử

K
2
Cr
2
O
7

(màu vàng) sa
ng d
ạ
ng mu
ố
i Cr(III) màu xanh

C
2
H

5
OH + H
2
O  CH
3
COOH + 4H
+
+ 4e
-

Cr
2
O
7
2-
+ 6e
-
+ 14H
+
 2 Cr
3+
+ 7H
2
O
b) Các hóa chất chính có trong các thiết bị cung cấp oxi cá nhân là NaClO
3
và BaO
2
.
Phản ứng phân hủy NaClO

3
sẽ cung cấp oxi. BaO
2
có tác dụng xử lý các sản phẩm
phụ (HClO, Cl
2
) sinh ra trong quá trình này. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

NaClO
3
 NaCl + 3/2 O
2

Tác dụng của BaO
2
:
BaO
2
+ 2HClO  BaCl
2
+ 3/2O
2
+ H
2
O
BaO
2
+ Cl
2
 BaCl

2
+ O
2

c) Để xử lý các khí độc NO, NO
2
trong khí thải động cơ người ta cho dòng khí thải tương
tác với khí NH
3
sinh ra từ quá trình phân hủy Ure ( CO(NH
2
)
2
). Viết các phương trình
phản ứng xảy ra.

CO(NH
2
)
2
+ H
2
O  CO
2
+2 NH
3

2NH
3
+ 3NO 5/2 N

2
+ 3H
2
O
4NH
3
+ 3NO
2
 7/2 N
2
+ 6H
2
O
d) Để hòa tách vàng lẫn trong đất đá người ta cho hỗn hợp vàng và đất đá tác dụng với
dung dịch NaCN trong môi trường kiềm đồng thời thổi không khí liên tục vào 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
-
+ O
2
+ 2 H
2
O  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 15

Câu 10:
a

b

T
ổ
ng đi
ể
m

1,0

1,0

2,0

a) I
2
O
5
là một chất rắn tinh thể màu trắng, có khả năng phản ứng định lượng với CO. Để
xác định hàm lượng khí CO có trong một mẫu khí ta lấy 300 mL mẫu khí cho tác dụng
hoàn toàn với một lượng dư I
2
O
5
ở nhiệt độ cao. Lượng I
2
sinh ra được chuẩn độ
bằng dung dịch Na
2
S
2
O
3
0,100M. Hãy xác định phần trăm về thể tích của CO trong
hỗn hợp khí. Biết rằng thể tích Na
2
S
2
O
3
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:
I
2
O
5
+ 5CO  I
2
+ 5CO
2

Phản ứng chuẩn độ:
I
2
+ 2Na
2
S
2
O
3
 Na
2
S
4
O
6
+ 2NaI
Tính toán hàm lượng CO:



= 5


=
5
2


=
5
2
× 0,100 × 0,016=0,004
%

=
,
,
,
× 100 = 29.87%



Đáp án bài thi lý thuyết - Bảng B 16

b) 2,80 gam một mẫu hợp kim đồng-kẽm 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 với một lượng dư dung dịch KI, và chuẩn
độ với dung dịch Na
2
S

2
O
3
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
Na
2
S
2
O
3
0,100 M cần dùng là 29,8 mL.

Hòa tan mẫu hợp kim
Cu + 4HNO
3
 Cu(NO
3
)
2
+ 2NO
2
+ 2H
2
O
Zn + 4HNO
3
 Zn(NO
3

)
2
+ 2NO
2
+ H
2
O Hoặc:
3Cu + 8HNO
3
 3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 2H
2
O
3Zn + 8HNO
3
 Zn(NO
3
)
2
+ 2NO + H
2
O
Phản ứng tạo I
2

2Cu
2+

+ 3I
-
 2CuI + I
2

Phản ứng chuẩn độ:
I
2
+ 2 Na
2
S
2
O
3
 2NaI + Na
2
S
4
O
6


Tính toán hàm lượng Cu:
n

= 2n

= 2
1
2

n

= 0,100 × 0,0298 = 2,98 × 10

mol
%

=
×,×

×,

,

×
100
=

,

%



Lưu ý:
 Thí sinh giải theo cách giải khác với đáp án, nhưng kết quả đúng vẫn
được tính điểm.