Đề thi học sinh giỏi Hóa lớp 12 và đáp án năm 2008

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ
NĂM HỌC 2007 - 2008
MÔN: HÓA HỌC LỚP 12
Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu I (4 điểm)
1. Ba loại mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục
phương. Định nghĩa rằng mật độ sắp xếp tương đối (kí hiệu là f) bằng tỉ lệ giữa thể tích chiếm bởi
các hình cầu trong tế bào cơ sở và thể tích tế bào cơ sở. Hãy tính mật độ sắp xếp tương đối trong các
tinh thể lập phương tâm khối và lập phương tâm diện.
2. Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N
2
(k) + 3H
2
(k) ⇄ 2NH
3
(k)
Ở 450
o
C hằng số cân bằng của phản ứng này là K
P
= 1,5.10
-5
.
(a) Ban đầu trộn N
2
và H
2
theo tỉ lệ 1:3 về thể tích. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH
3

khi áp suất
hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm.
(b) Các kết quả tính được có phù hợp với nguyên lý chuyển dời cân bằng hóa học hay không?
ĐÁP ÁN ĐIỂM
1. Gọi r là bán kính hình cầu và a là độ dài cạnh ô mạng cơ sở :
Trong một ô mạng cơ cở lập phương tâm khối, số nguyên tử bằng
218
8
1
=+






×
và
r4a3
=
, ⇒
%68
a
r
3
4
2
f
3
3

=
π×
=
0,75
(0,25
×
3)
Trong một ô mạng cơ cở lập phương tâm diện, số nguyên tử bằng
46
2
1
8
8
1
=






×+






×
và

r4a2
=
, ⇒
%74
a
r
3
4
4
f
3
3
=
π×
=
0,75
(0,25
×
3)
2. (a) Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N
2
và hiệu suất phản ứng.
N
2
(k) + 3H
2
(k) ⇄ 2NH
3
(k)
n

o
x 3x 0
n hx 3hx 2hx
x(1-h) 3x(1-h) 2hx ⇒ Σn = x(4-2h)
3
2
3
HN
2
NH
P
P
)h24(x
)h1(x3
P
)h24(x
)h1(x
P
)h24(x
xh2
P.P
P
K
22
3









−
−








−
−








−
==
KP
)h1(2,5
)h24(h2
2
=

−
−
⇔
(*)
1,00
Tại 500 atm, (*)
01,10h2,28h1,14
2
=+−⇔
với
1h
≤
467,0h
=⇒
, vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7%
Tại 1000 atm, (*)
01,10h2,28h1,14
2
=+−⇔
với
1h
≤
593,0h
=⇒
, vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3%
1,00
(0,50
×
3)
(b) Khi áp suất tăng, hiệu suất phản ứng tổng hợp NH

3
tăng. Điều này phù hợp với
nguyên lý chuyển dời cân bằng. Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dòi theo chiều làm
giảm số phân tử khí (với phản ứng tổng hợp NH
3
là chiều thuận).
0,50

1