Đề thi, đáp án (đề xuất) trại hè hùng vương lần thứ XII năm 2016 môn hóa 10 trường THPT chuyên lê QUÝ đôn điện BIÊN

SỞ GD & ĐT TỈNH ĐIỆN BIÊN

ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ CHỌN HSG

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG

LÊ QUÝ ĐÔN

NĂM 2015-2016
Môn: Hoá học – Lớp 10
(Thời gian làm bài 180 phút, không kể thời gian giao đề)

CÂU I: CẤU TẠO NGUYÊN TỬ- HẠT NHÂN (2,5 điểm)
1. Cho các ion sau đây: He+, Li2+, Be3+.
a) Áp dụng biểu thức tính năng lượng: En = -13,6(Z2/n2) (có đơn vị là eV); n là số lượng
tử chính, Z là số điện tích hạt nhân, hãy tính năng lượng E 2 theo đơn vị kJ/mol cho mỗi ion
trên (trong đáp số có 4 chữ số thập phân).
b) Có thể dùng trị số nào trong các trị số năng lượng tính được ở trên để tính năng
lượng ion hóa của hệ tương ứng? Tại sao?
c) Ở trạng thái cơ bản, trong số các ion trên, ion nào bền nhất, ion nào kém bền nhất?
Tại sao?
2. Sự phân hủy phóng xạ của 232 Th tuân theo phản ứng bậc 1. Nghiên cứu về sự phóng xạ của
thori đioxit, người ta biết chu kì bán hủy của 232 Th là 1,39.1010 năm. Hãy tính số hạt α bị bức
xạ trong 1 giây cho 1 gam thori đioxit tinh khiết.
Cho: tốc độ ánh sáng c = 3.108 m.s-1; hằng số Planck h = 6,625.10-34 J.s;
hằng số Avogađro NA = 6,022.1023 mol-1.
CÂU II: HÌNH HỌC PHÂN TỬ - LIÊN KẾT- TINH THỂ - ĐLTH (2,5 điểm)
1. Vàng (Au) kết tinh ở dạng lập phương tâm mặt có cạnh của ô mạng cơ sở a = 407 pm (1pm
= 10-12 m).

a) Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa hạt nhân của 2 nguyên tử Au?
b) Xác định số phối trí của nguyên tử Au?
c) Tính khối lượng riêng của tinh thể Au?
d) Tính độ khít của tinh thể Au?
Biết Au = 196,97 ; N = 6,022.1023.
2. Dựa trên mô hình VSEPR, giải thích dạng hình học của các phân tử và ion NH 3, ClF3 và
XeF4 , SiF62-.
CÂU III: NHIỆT HÓA HỌC VÀ CÂN BẰNG HÓA HỌC (2,5 điểm)

Entanpi hình thành tiêu chuẩn và entropi tiêu chuẩn đo ở 298 oK của một số chất như
sau:
CO2 (dd)
H2O (l)
NH3 (dd)
∆ Hht (KJ/mol)
-412,9
-285,8
-80,8
o
-1
-1
S ( J. K . mol )
121,0
69,9
110,0
Trong dung dịch nước ure bị phân huỷ theo phương trình sau:
(H2N)2C=O (dd) + H2O (l) ƒ 2 NH3 (dd) + CO2 (dd)
a) Hãy tính ∆ Go và hằng số cân bằng của phản ứng trên ở 298oK

(H2N)2C=O (dd)

-317,7
176,0


b) Phản ứng thuỷ phân ure có xảy ra hay không ở 298 oK trong các điều kiện sau đây:
[(H2N)2C=O] = 1,0M; [H2O] = 55,5M; [CO2] =0,1; [NH3]= 0,01M?
CÂU IV: ĐỘNG HÓA HỌC (2,5 điểm)
Cho phản ứng:

SO2Cl2 → SO2 + Cl2

Người ta tiến hành nung nóng 0,1 mol SO2Cl2 ở 600K trong bình phản ứng có dung tích
1 lít và đo áp suất của hỗn hợp các chất trong bình thì thu được các số liệu thực nghiệm sau:
T (giờ)
0
1
P (atm)
4,92
5,67
a) Xác định bậc của phản ứng.

2
6,31

4
7,31

8
8,54

b) Tính hằng số tốc độ và thời gian bán phản ứng ở 600K.
c) Tính áp suất trong bình sau khi tiến hành phản ứng 24 giờ.
d) Nếu tiến hành phản ứng với cùng lượng SO 2Cl2 trong bình trên ở 620K thì sau 2 giờ,
áp suất trong bình là 9,12. Tính hệ số nhiệt của phản ứng.
CÂU V: CÂN BẰNG HÓA HỌC TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN LI (2,5 điểm)
1.Tính pH của dung dịch gồm HCl 0,01M; H2SO4 0,012M; NH4Cl 0,01M.
Cho biết: HSO4-có pKa = 1,99; NH4+ có pKa = 9,24
2. Tính thể tích dung dịch NaOH 0,1M cần dùng để cho vào 200ml dung dịch H 3PO4 0,1M và
sau phản ứng thu được dung dịch có pH = 7,21 ; pH = 9,765.
Cho biết pKa (H3PO4) : pKa1 = 2,15 ; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32.
CÂU VI: PHẢN ỨNG OXI HÓA -KHỬ (2,5 điểm)
Cho giản đồ thế chuẩn của mangan trong môi trường axit (pH = 0)
+0,56V
?
+0,95V + 1,51V
-1,18V
−
2−
3+
MnO 4 
→ MnO 4 
→ MnO2 
→ Mn

→ Mn2+ 
→ Mn
+ 1,51V
1. Hãy tính thế khử của cặp MnO 24− /MnO2 ?
2. Cho biết phản ứng sau có thể tự xảy ra được không? Tại sao?
−

3MnO 24− + 4H+ 
→ 2MnO 4 + MnO2 + 2H2O
3. Mangan có phản ứng được với nước và giải phóng khí hiđro không?
Cho biết: H2O + e 
→

1
H2 + OH− có E = 0 - 0,059 pH
2

CÂU VII: NHÓM HALOGEN, OXI - LƯU HUỲNH (2,5 điểm)
Hoà tan hoàn toàn 2,00 gam một mẫu X gồm Na 2S.9H2O và Na2S2O3.5H2O và tạp chất
trơ vào nước rồi pha loãng thành 250,00ml (dung dịch A). Thêm 25,00ml dung dịch KI 3
0,0525M vào 25,00 ml dung dịch A, sau đó axit hoá bằng H 2SO4 rồi chuẩn độ iot dư hết 12,90


ml Na2S2O3 0,1010M. Mặt khác, cho ZnSO4 dư vào 50,00 ml dung dịch A, lọc bỏ kết tủa rồi
chuẩn độ nước lọc hết 11,50 ml dung dịch KI 3 0,0101M. Tính thành phần Na2S.9H2O và
Na2S2O3.5H2O trong mẫu X?
CÂU VIII: BÀI TẬP TỔNG HỢP (2,5 điểm)

Cho m (g) muối halogen của một kim loại kiềm phản ứng với 200 ml dung dịch
axít H2SO4 đặc, nóng (lấy dư). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí X và
hỗn hợp sản phẩm Y. Dẫn khí X qua dung dịch Pb(NO 3)2 thu được 23,9 (g) kết tủa
mầu đen. Làm bay hơi nước cẩn thận hỗn hợp sản phẩm Y thu được 171,2 (g) chất
rắn A. Nung A đến khối lượng không đổi thu được muối duy nhất B có khối lượng
69,6(g). Nếu cho dung dịch BaCl2 lấy dư vào Y thì thu được kết tủa Z có khối lượng
gấp 1 ,674 lần khối lượng muối B.
1. Tính nồng độ mol/1ít của dung dịch H2SO4 và m (g) muối.
2. Xác định kim loại kiềm và halogen.

HƯỚNG DẪN CHẤM LỚP 10
Câu

Nội dung

Câu I

1

Điểm

a). Áp dụng biểu thức En = -13,6(Z /n ) → E2 = -3,4Z (eV) =
-328,0063Z2 kJ/mol.
- Đối với He+: Z = 2 → E2 = -1312, 0252 kJ/mol.
- Đối với Li2+: Z = 3 → E2 = -2952, 0567 kJ/mol.
0.5
- Đối với Be3+: Z = 4 → E2 = -5248, 1008 kJ/mol.
2

2

2

b). Theo định nghĩa, năng lượng ion hóa là năng lượng ít nhất để
tách 1 electron khỏi hệ ở trạng thái cơ bản. Với cả 3 ion trên,
trạng thái cơ bản ứng với n = 1. Các trị số năng lượng tính được
ở trên ứng với trạng thái kích thích n = 2, do vậy không thể 0,5
dùng bất cứ trị số E2 nào để tính năng lượng ion hóa.

c). Mỗi ion đều có 1 electron, cùng ở trạng thái cơ bản, ion có số
điện tích hạt nhân Z càng lớn thì lực hút của hạt nhân tác dụng
vào electron càng mạnh, ion càng bền và ngược lại. Như vậy ion
Be3+ có Z = 4 (lớn nhất) bền nhất và ion He+ có Z = 2 (bé nhất) 0,5
kém bền nhất trong số 3 ion đã cho.
Vì thori phân hủy phóng xạ theo phản ứng bậc 1 nên chu kỳ bán
hủy được tính theo biểu thức:
0,693
0,693
hay k = t
k
1/2
0,693
-18
-1
Vậy hằng số tốc độ k = 1,39.1010 . 365 . 24 . 3600 = 1,58.10 (s ) .
t1/2 =

Trong 264 gam ThO2 tinh khiết chứa 6,022.1023 hạt
Vậy trong 1 gam ThO2 tinh khiết chứa:
2

hạt

232

232

0,25

Th .

23

6,022.10 . 1
= 2,28.1021
264

Th .

Tốc độ phân hủy của Th (trong ThO2) được biểu diễn bằng
biểu thức:
v=-

dN
= kN
dt

0,25

Do vậy số hạt α bị bức xạ trong 1 giây bởi 1 gam thori
đioxit tinh khiết sẽ là:
dN
= 1,58.10-18. 2,28.1021 = 3,60.103 (s-1)
dt
Nghĩa là có 3,60.103 hạt α bị bức xạ trong 1 giây.
v=-

Câu II

1

Cấu trúc tinh thể 1 ô mạng cơ sở của Au:
a) Tính khoảng cách ngắn nhất giữa 2 hạt nhân Au:
Mặt ô mạng: AO = 2R = d

0,5


A

a

B
a

O
C

D
⇒ 2d 2 = a 2 ⇒ d =
d=

a
2

407
= 287, 79 (pm) = 2,8779.10-8 (cm)
2

0,5

b) Số phối trí của nguyên tử Au là 12

0,25

c) Trong 1 ô mạng cơ sở có số nguyên tử Au:
1
1
8. + 6. = 4 nguyên tử
8
2
D=

m
4.196,97
=
= 19, 4 (g/cm3)
V 6, 022.1023. ( 4, 07.10 −8 ) 3

0,25

d) d = 2R = 2,8779.10−8 (cm)
⇒ R = 1, 43895.10−8 (cm)
⇒ Độ đặc khít của tinh thể

(

4
4. .3,14. 1,43895.10 −8

Au = 3
3
4,07.10 −8

(

)

0,25

3

)

⇒ Au = 74%
0,25
2

Xác định đúng mỗi chất 0,25 điểm
NH3: dạng AL3E1 có tháp tam giác.
..
H N H
H

N
H

H

H

+ClF3: có dạng (AB3E2) nên có dạng chữ T (các electron tự
do chiếm vị trí xích đạo):
.. ..
F Cl F

F

F
F

Cl
F


+ XeF4 có sáu khoảng không gia khu trú, trong đó có hai cặp
electron tự do (AB4E2) nên có dạng vuông phẳng (các cặp
electron tự do phân bố xa nhau nhất):
F
F
Xe
F
F
..

..

F

Xe

F

F
F

+ SiF62- có dạng AL6Eo nên ion có dạng bát diện đều.
a. Ta có
∆ H phản ứng =

( sản phẩm) - ∑ ∆H ht ( chất phản ứng)
= ∆H ht ( NH3) + ∆H ht ( CO2) - ∆H ht ( ure) - ∆H ht ( H2O)
= 2. (-80,8) + (-412,9) – (-317,7) – (-285,8)
= 29,0 KJ
o
o
∆S phản ứng = ∑ S ( sản phẩm) - ∑ S ( chất phản ứng)
= 2.110 + 121 - 176 - 69,9
= 95,1 J.K-1
Suy ra ∆ Go phản ứng = ∆H o phản ứng - T. ∆S ophản ứng
= 29000 - 298.95,1 = 660,2 J

Câu III

∑ ∆H

ht

−660,2

Câu IV

1a)

Mà ∆ Go = - RT ln K Suy ra K = e 8,314.298 = 0,766
2
[ NH 3 ] 2 [CO 2 ]
0,1.(0,01)
b) Xét tỷ số Q =
=
=1,8. 10-7
[Ure][ H 2 O]
1.55,5
Xét biểu thức tính ∆ G: Có ∆ G = ∆ Go + RT ln Q
= 660,2 - 8,314.298.15,53
= -37,82 KJ
Vì ∆ G < 0 phản ứng tự diễn biến.

1. Giả sử phản ứng là bậc 1. Phương trình động học k = ln

0,5

0,5
0,5

0,5
0,5
P0
P

(P0 là áp suất của SO2Cl2ở thời điểm ban đầu, t là áp suất của
SO2Cl2 tại thời điểm t)
SO2Cl2 ⇔ SO2 + Cl2
0,5
t=0
Po
0
0
phản ứng
x
x
x (atm)
t
Po - x
x
x
⇒ Phỗn hợp = Po + x ; P = Po - x = 2Po - Phh. Ta có bảng số liệu sau :
t(h)
0
1
2
4
8
Phh (atm)
4,92
5,67
6,31
7,31
8,54
P (atm)

4,92
4,17
3,53
2,53
1,30
Thế các giá trị vào phương trình động học, ta có :
1 4,92
k1 = ln
= 0,1654h −1
1 4,17
1 4,92
k3 = ln
= 0,1663h −1
4 2,53

1 4,92
k2 = ln
= 0,1660h −1
2 3,53
1 4,92
k4 = ln
= 0,1664h −1
8 1,3

Vì k1 ≈ k2 ≈ k3 ≈ k4 ⇒ Phản ứng trên là bậc 1

0,5


k1 + k2 + k3 + k4

= 0,1660h −1
4
ln 2 0,6931
t1 =
=
= 4,1753h
k
0,1660
2

b) k =

0,5

c) t = 24h
P = Po.e-kt = 4,92.e-0,166.24 = 0,093 atm = Po - x ⇒ x = 4,827 atm
Vậy áp suất trong bình: Phh = Po + x = 9,747 atm
d) Ở 620k:
nRT 0,1.0,082.620
=
= 5,084atm; P = 1,048atm
V
1
1 5,084
k = ln
= 0,7895h −1
2 1,048
k620
620 − 600
K 620

⇒γ =
= 2,181
Ta có : k = γ
10
K 600
600
Po =

1. Cân bằng chính: HSO4- (dd)

Ka =

0,5
0,5

H+(dd) + SO42-(dd)

C

0,012

0,022

[C]

0,012 – x

0,022 + x

x

[H + ].[SO 24− ] x(0, 022 + x)
=
= 10−1,99 ⇒ x = 3,44.10-3
−
[HSO 4 ]
0, 012 − x

⇒ pH = -lg (0,022 + 3,44.10-3) = 1,59
Câu V

Câu VI

2. pH = 7,21 = pKa2 ⇒ Tạo 2 muối NaH2PO4 và Na2HPO4 với số mol
bằng nhau ⇒ NaOH phản ứng hết nấc 1 và 1/2 nấc 2 của axit H3PO4.
NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O
2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
Suy ra: V.0,1= 200.0,1+ 100.0,1 Vậy V = 300ml
∗ pH = 9,765 = 1/2(pKa2 + pKa3) ⇒ Tạo Na2HPO4
2NaOH + H3PO4 → Na2HPO4 + 2H2O
0,04
0,02
0,02
⇒ nNaOH = 0,04 mol ⇒ V = 400 ml
2−
1. Ta có: MnO −4 + e 
∆G01 = - F.0,56
→ MnO 4
MnO 24− + 4H+ + 2e 
∆G02 = - 2FE 02

→ MnO2 + 2H2O
MnO2 + 4H+ + e 
→ Mn3+ + 2H2O ∆G03 = - F.0,95
Mn3+ + e 
∆G04 = - F.1,51
→ Mn2+
MnO −4 + 8H+ + 5e 
∆G05 = - 5F.1,51
→ Mn2+
Vậy: ∆G02 = ∆G5 - (∆G01 + ∆G03 + ∆G04). Thay các giá trị tương
ứng ta có:
E 02 = 2,265V
−
2. 3MnO 24− + 4H+ 
→ 2MnO 4 + MnO2 + 2H2O
Từ các thế khử chuẩn E0MnO4/MnO 24− = + 0,56V và E0 MnO 24− /MnO2=

1,0

0,75

0,75

0,5

0,5


+ 2,265V
0

Áp dụng cho phản ứng trên ta có ∆E Pu = + 1,70V, nghĩa là
0
∆G Pu = -nFE0 < 0.
Vậy phản ứng tự xảy ra được.
1
3. Theo đầu bài H2O + e 
H2 + OH−
→
2
Ở giá trị pH = 7 ta có E = 0,00 - 0,059pH = 0,41V
hay E H2O /

1
H2 = -0,41V
2
0

0,5

0,5

2+

Mặt khác, theo sơ đồ trên E Mn / Mn = - 1,18V
Mn + 2H2O 
→ Mn(OH)2 + H2
0
0
∆E Pu = 0,77v hay ∆G Pu < 0 → Phản ứng xảy ra theo
0,5

chiều thuận, có giải phóng khí H2.
- Dung dịch KI3 phản ứng với dung dịch A:
S2- + I3- → S + 3I(1)
222S2O3 + I3 → S4O6 + 3I
(2)
Chuẩn độ I3 dư:
0,5
2S2O32- + I3- dư → S4O62- + 3I- (3)
- Đặt nNa S = x mmol; nNa S O = y mmol trong 25ml dd A
2

→ nI = nS
−
3

2 2 3

2−

1
1
+ nS O 2− (2) + nS O 2− (3)
2 2 3
2 23

→ 25,00.0,0525 = x + ½.y + ½.12,90.0,1010
→ x + ½.y = 0,66105 (mmol) (*)

Câu VII

0,5

Thêm ZnSO4 dư làm kết tủa hoàn toàn S2-:
Zn2+ + S2- → ZnS
Chuẩn độ S2O32- trong 50 ml dd A (2y mmol Na2S2O3)
2S2O32- + I3- → 3I- + S4O620,5
n
n
→ S O = 2. I = 2.11,50.0,0101 = 0,2323 mmol = 2.y → y = 0,11615
mmol
Thay vào (*) → x = 0,602975 mmol.
2 3

2−

−
3

y.250
= 1,1615(mmol )
25
x.250
=
= 6, 02975(mmol )
25

nNa2 S2O3 .5 H 2O =
nNa2 S .9 H 2O

0,5

0,5
Câu VIII

Gọi công thức muối halozen: MR.
Theo đầu bài khí X có mùi đặc biệt, phản ứng với Pb(NO3)2 tạo kết
tủa đen, khí X sinh ra do phản ứng của H2SO4 đặc. Vậy X là H2S. Các
phương trình phản ứng:
8MR + 5H2SO4 = 4M2SO4 + 4R2 + H2S + 4H2O.

(1)


H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3.

(2)

BaCl2 + M2SO4 = 2MCl2 + BaSO4

(3)

Theo (2): nH2S = nPbS = 23,9: 239 = 0,1(mol)

0,5

và theo (1): nM2SO4 = 4nH2S = 0,4(mol) = nR2
nH2SO4(pư) = 5nH2S = 0,5(mol)
Theo (3): nBaSO4 = (1,674. 69,6): 233 = 0,5(mol) → Vậy số mol
H2SO4 dư: 0,5- 0,4= 0,1(mol)
Nồng độ mol/l của axit là: (0,5+ 0,1): 0,2= 3(M)

0,5
0,5

Khối lượng m(g)= mM+ mR (với mM= 69,6- 0,4. 96= 31,2 gam )
m(g)= 31,2+ (171,2- 69,6)= 132,8(g)
Xác định R,M:

0,5

101,6: 0,4= 254. Vậy R là Iốt.

31,2: 0,8= 39. Vậy M là Kali.

0,5