Đề thi Olympic 10-3 lần 3 môn Hóa học Lớp 10 - Trường THPT Trần Quốc Toản (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi Olympic 10-3 lần 3 môn Hóa học Lớp 10 - Trường THPT Trần Quốc Toản (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐĂK LĂK TRƯỜNG THPT TRẦN QUỐC TOẢN KỲ THI OLYMPIC 10-3 LẦN THỨ III ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN HÓA HỌC; LỚP 10 1
2. ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN ĐỀ THI Câu I. 1. Electron cuối cùng phân bố vào các nguyên tử của các nguyên tố A , B lần lượt đặc trưng bởi 4 số lượng tử: 1 A : n = 3 , l = 1 , ml = -1 , ms = 2 1 B : n = 3 , l = 1 , ml = 0 , ms = 2 a. Cho biết loại liên kết trong phân tử AB3. b. Khi hòa tan AB3 vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ không quá cao thì tồn tại dạng đime A2B6. Biễu diễn công thức cấu tạo của AB 3 và A2B6 theo Lewis, xác định kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm và mô tả dạng hình học của các phân tử trên. 2. Dựa vào công thức gần đúng Slater, hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất của He. o 3. Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau đây: 5HCN(K) → C5H5N5(K), H ? o o Biết: H s (CH4(K)) = -74,8kJ/mol; H s (NH3(K)) = -46,1kJ/mol; o H s (C5H5N5(R)) = 91,1kJ/mol o Và: CH4(K) + NH3(K) → HCN(K) + 3H2(K); H1 =251,2kJ/mol Câu II. -5 1. a. Tính pH của dung dịch NH3 0,1M. Biết Kb = 1,8.10 . b. Nếu thêm vào 1 lít dung dịch này 5,35 gam NH4Cl rắn thì pH của dung dịch thay đổi như thế nào? (coi NH4Cl rắn không làm thay đổi V dung dịch). 2+ 2+ 2. Khi cho khí H2S đi qua dung dịch chứa các ion Cd 0,001M và Zn 0,01M đến bão hòa H2S 0,1M thì: a. Có kết tủa CdS, ZnS tách ra không? Nếu có thì kết tủa nào được tách ra trước. b. Khi muối thứ hai bắt đầu xuất hiện kết tủa thì nồng độ ion kim loại của muối thứ nhất còn lại trong dung dịch là bao nhiêu? -23,8 -26,1 -7 -12,92 Biết TZnS = 10 ; TCdS = 10 ; Hằng số phân lí của H2S: Ka1 = 10 , Ka2 = 10 . 3. Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp ion – electron 3+ a. I2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → IO3 + Cr + 2- - + b. SO3 + MnO4 + H → Câu III. 1. Một ion M3+ có tổng số hạt (electron, nơtron, proton) bằng 79, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 19. 2
3. a. Xác định vị trí (số thứ tự ô nguyên tố, chu kì, nhóm) của M trong bảng tuần hoàn. b. Viết cấu hình electron của các ion do M tạo ra. 2. Phần trăm khối lượng của nguyên tố R trong hợp chất khí với hiđro (trong đó R có số oxi hóa thấp nhất) là a%, còn trong oxit cao nhất là b%. a. Xác định R biết a : b = 11 : 4 b. Viết công thức phân tử, công thức electron, công thức cấu tạo của hai hợp chất trên. c. Xác định loại liên kết hóa học của R với hiđro và của R với oxi trong hai hợp chất trên. Câu IV. Ở 820oC hằng số cân bằng của phản ứng phân huỷ: CaCO3(r) ‡ˆ ˆˆ†ˆ CaO (r) + CO2 (k) là K = 0,2. 0 Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 820 C , ta đưa 0,1 mol CaCO3 vào. a. Tính thành phần số mol mỗi chất ở trạng thái cân bằng. b. Giả sử tăng dần thể tích V (vẫn ở 820 oC). Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất P theo thể tích V. o c. Trong một bình kín, chân không, dung tích 22,4 lít ở 820 C chứa 0,1 mol CaO, sau đó bơm khí CO2 vào. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất P theo số mol CO2 đưa vào. Câu V. 1. Cho 3,28g hỗn hợp 3 kim loại A, B, D có tỉ lệ số mol tương ứng là 4 : 3: 2 và có tỉ lệ khối lượng nguyên tử tương ứng là 3 : 5 : 7. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp 3 kim loại trên trong dung dịch HCl dư thì thu được 2,0161 lít khí (đktc) và dung dịch A. a. Xác định 3 kim loại A, B, D, Biết rằng khi chúng tác dụng với axit đều tạo muối kim loại hoá trị 2 b. Cho dung dịch xút dư vào dung dịch A, đun nóng trong không khí cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính lượng kết tủa thu được, biết rằng chỉ có 50% muối của kim loại B kết tủa với xút. (cho: Ca = 40; Mg = 24; Fe = 56; Ni = 5; Sn = 118; Pb = 207; H = 1; O = 16) 2. Hoà tan 46g một hỗn hợp gồm Ba và 2 kim loại kiềm A, B thuộc hai chu kì kế tiếp vào nước thì thu được dung dịch (D) và 11,2 lít khí (đktc). Nếu cho thêm 0,18 mol Na2SO4 vào dung dịch (D) thì dung dịch sau phản ứng chưa kết tủa hết Ba. Nếu cho thêm 0,21 mol Na 2SO4 vào dung dịch (D) thì dung dịch sau phản ứng còn dư Na2SO4. Xác định tên 2 kim loại kiềm (Cho: Ba = 137; Li = 7; Na = 23; k = 39; Rb = 85; Cs = 133) HẾT. 3
4. ĐÁP ÁN Câu Bài giải Điểm Câu I 1. Electron cuối cùng phân bố vào các nguyên tử của các nguyên tố A , B lần lượt (4,0 đ) đặc trưng bởi 4 số lượng tử: 1 A : n = 3 , l = 1 , ml = -1 , ms = 2 1 B : n = 3 , l = 1 , ml = 0 , ms = 2 a. Cho biết loại liên kết trong phân tử AB3. 1 1 (1,25đ) * A : n = 3 , l = 1 , ml = -1 , ms = => electron cuối cùng nằm trên 3p 2 Vậy cấu hình electron của A là: 1s22s22p63s23p1 => A là Al (0,5đ) 1 * B : n = 3 , l = 1 , ml = 0 , ms = => electron cuối cùng nằm trên 3p 2 Vậy cấu hình electron của B là: 1s22s22p63s23p5 => B là Cl (0,5đ) => AB3 là AlCl3, liên kết trong phân tử AlCl3 là liên kết cộng hóa trị phân cực. (0,25đ) b. Khi hòa tan AB3 vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ không quá cao thì tồn tại dạng đime A 2B6. Biễu diễn công thức cấu tạo của AB 3 và A2B6 theo Lewis, xác định kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm và mô tả dạng hình học của các phân tử trên. * Công thức cấu tạo theo Lewis: Cl Cl Cl Cl Al Cl Al Al Cl (1,25đ) (0,25đ) Cl Cl Cl (0,25đ) Do nguyên tử Al trong AlCl3 vẫn còn 1 obital p trống nên có khả năng nhận cặp electron tự do của Cl tạo liên kết phối trí => đime Al2Cl6. 2 * Trong phân tử AlCl3, Al lai hóa sp vì tạo được 3 cặp electron liên kết; trong 3 Al2Cl6, Al lai hóa sp do tạo được cặp eletron liên kết. (0,25đ) 4
5. * Cấu trúc hình học của AlCl 3 là tam giác phẳng, đều, trong đó Al ở tâm của tam giác còn 3 nguyên tử Clo ở các đỉnh của tam giác (0,25đ) Cl Al Cl Cl * Phân tử Al2Cl6 có cấu trúc hai tứ diện ghép lại, mỗi nguyên tử Al là tâm của một tứ diện và các nguyên tử Cl ở đỉnh của tứ diện, có hai nguyên tử Cl ở đỉnh chung của hai tứ diện. (0,25đ) 2. Dựa vào công thức gần đúng Slater, hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất của He. Giải 2 Cấu hình electron: 2He: 1s Hằng số chắn của electron trên 1s: b = 0,3 Áp dụng CT gần đúng Slater, xác định năng lượng các electron trong nguyên tử (2 0,3) 2 He: E 2.( 13,6). 78,608(eV ) (0,25đ) (0,75 đ) He 12 + He → He + 1e, I1 Năng lượng electron trong ion He+: (2 0) 2 E 2.( 13,6). 54,4(eV ) (0,25đ) He 12 => Năng lượng ion hóa thứ nhất của He: I1 = EHe+ - EHe = -54,4 – (-78,608) = 24,208 (eV) (0,25đ) o 3. Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau đây: 5HCN(K) → C5H5N5(K), H ? o o Biết: H s (CH4(K)) = -74,8kJ/mol; H s (NH3(K)) = -46,1kJ/mol; o H s (C5H5N5(R)) = 91,1kJ/mol o Và: CH4(K) + NH3(K) → HCN(K) + 3H2(K); H1 =251,2kJ/mol Giải o (0,75 đ) Từ PTHH: CH4(K) + NH3(K) → HCN(K) + 3H2(K); H1 =251,2kJ/mol => H o = H o H o H o 1 s(HCN ) s(CH 4 ) s(NH3 ) o => H s(HCN ) = 251,2 – (-74,8) – (-46,1) = 130,3(kJ/mol) (0,25đ) o Từ PTHH: 5HCN(K) → C5H5N5(K), H => H o H o 5 H o = 91,1 – 5.130,3 = - 560,4 (kJ/mol) s(C5H5 N5 ) s(HCN ) 5
6. (0,5đ) -5 Câu II 1. a. Tính pH của dung dịch NH3 0,1M. Biết Kb = 1,8.10 . (5,0 đ) b. Nếu thêm vào 1 lít dung dịch này 5,35 gam NH4Cl rắn thì pH của dung dịch thay đổi như thế nào? (coi NH4Cl rắn không làm thay đổi V dung dịch). Giải + - -5 a. Ta có: NH3 + H2O  NH4 + OH ; Kb = 1,8.10 . (0,25đ) Cân bằng: (0,1-x) x x (1,0đ) x 2 => 1,8.105 => x = 1,33.10-3 => pH = 11,12 (0,25đ) 0,1 x + b. [NH4 ] = 0,1M, [NH3] = 0,1M. Dung dịch mới là dung dịch đệm Cb pH 14 pK b lg = 9,26 (0,25đ) Cm => pH của dung dịch giảm (0,25đ) 2+ 2+ 2. Khi cho khí H2S đi qua dung dịch chứa các ion Cd 0,001M và Zn 0,01M đến bão hòa H2S 0,1M thì: a. Có kết tủa CdS, ZnS tách ra không? Nếu có thì kết tủa nào được tách ra trước. b. Khi muối thứ hai bắt đầu xuất hiện kết tủa thì nồng độ ion kim loại của muối thứ nhất còn lại trong dung dịch là bao nhiêu? -23,8 -26,1 Biết TZnS = 10 ; TCdS = 10 ; -7 -12,92 Hằng số phân lí của H2S: Ka1 = 10 , Ka2 = 10 . Giải a. Ta có: + - -7 (1).H2S  H + HS ; Ka1 = 10 (2,0 đ) - + 2- -12,92 (2). HS  H + S ; Ka2 = 10 . + - Vì Ka1 > TCdS => có kết tủa CdS tạo thành. (0,25đ) 2+ 2- -23,8 Zn + S → ZnS↓, TZnS = 10 2+ 2- -12,92 -15 [Zn ].[ S ] = 0,01. 10 = 1,202.10 >> TZnS => có kết tủa ZnS tạo thành. 6
7. (0,25đ) 10 26,1 - Khi có kết tủa CdS tạo thành thì: [S 2 ] 10 23,1 M (0,25đ) 0,001 10 23,8 - Khi có kết tủa ZnS tạo thành thì: [S 2 ] 10 21,8 M 0,01 Vậy CdS kết tủa trước ZnS (0,25đ) b. Khi ZnS bắt đầu kết tủa thì nồng độ Cd 2+ còn lại trong dung dịch được xác định: 10 26,1 [Cd 2 ] 0,5.10 4 M (0,5đ) 10 21,8 3. Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp ion – electron 3+ a. I2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → IO3 + Cr + 2- + b. SO3 + MnO4 + H → Giải: a. I2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → KIO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 2- + 3+ Cr2O7 + 14H + 6e → 2Cr + 7H2O + I2 + 6H2O → 2IO3 + 12H + 10e (1,0 đ) 2- + 3+ 3I2 + 5Cr2O7 + 34H → 6IO3 + 10Cr + 17H2O (0,25đ) PTHH: 3I2 + 5K2Cr2O7 + 17H2SO4 → 6KIO3 + 5Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 17H2O (0,25đ) 2- + 2+ 2- b. SO3 + MnO4 + H → Mn + SO4 + H2O 2- 2- + SO3 + H2O → SO4 + 2H + 2e + 2+ MnO4 + 8H + 5e → Mn + 4H2O 2- - + 2+ 2- 5SO3 + 2MnO4 + 6H → 2Mn + 5SO4 + 3H2O (0,5đ) Câu III a. Đặt Z, N lần lượt là số hạt p, n có trong nguyên tử M (4,0 đ) ta có hệ phương trình 2Z N 79 3 Z 26 (0,5đ) (1,0 đ) 2Z N 19 3 N 30 Cấu hình electron nguyên tử của M là: 1s22s22p63s23p63d64s2 (0,25đ) M ở ô thứ 26, chu kì 4 nhóm VIIIB trong bảng tuần hoàn. (0,25đ) b. Cấu hình electron của ion Fe2+ là: 1s22s22p63s23p63d6 (0,25đ) (0,5đ) Cấu hình electron của ion Fe3+ là: 1s22s22p63s23p63d5(0,25đ) 2. a. Vì R tạo được hợp chất khí với H nên R là phi kim. (1,0 đ) 7
8. Giả sử R thuộc nhóm x (x 4). Theo giả thiết R công thức của R với H là RH8-x a = .100 (0,25đ) R 8 x công thức oxit cao nhất của R là R2Ox 2R R b = .100 b .100 (0,25đ) 2R 16x R 8x a R 8x 11 43x 88 suy ra R (0,25đ) b R+8-x 4 7 Xét bảng x 4 5 6 7 R 12 có C 18,14 loại 24,28 loại 30,42 loại Vậy R là C (0,25đ) b. Công thức của R với H là CH4 H H l Công thức electron H:C:H ; Công thức cấu tạo H-C-H (0,5đ) l H H (1,0 đ) Oxit cao nhất của R là CO2 Công thức electron O:: C ::O; Công thức cấu tạo O=C=O (0,5đ) c. Trong hợp chất CH 4 có  C H =2,55-0,22=0,35<0,4, nên liên kết giữa C-H là liên kết cộng hóa trị không cực. (0,25đ) Trong hợp chất CO2 có 0,  O C = 3,44 - 2,55 = 0,89 (0,5đ) 0,4 <  0,89 < 1,7 nên liên kết giữa C=O là liên kết cộng hóa trị phân cực. (0,25đ) 3. a. Ta có cân bằng: Câu IV  (3,0 đ) CaCO3(r)  CaO(r) + CO2 (k) với K = 0,2 0,1 (mol) 0,1 – n n n (mol) (0,5đ) Nếu CaCO3 chưa bị phân huỷ hoàn toàn (n < 0,1)  P K 0,2 (atm) (0,25đ) CO2 PV 0,2.22,4 n = = = 0,05 (mol) RT 0,082.1093 8
9. Vậy số mol các chất ở trạng thái cân bằng: CaCO3 : 0,05(mol); CaO : 0,05 (mol); CO2 : 0,05 (mol) (0,25đ) b. Khi CaCO3 phân hủy hoàn toàn thì số mol CO2 = 0,1 (mol) Thay vào phương trình trạng thái  V = 44,8 (l) (0,25đ) nếu tiếp tục tăng V thì áp suất lại giảm vì số mol khí không đổi. p(atm) 8,96 mối liên hệ: p = (0,25đ) V (1,0 đ) 0,2 đồ thị: (0,5đ) V(lit) 22,4 44,8 c. Khi cho CO2 vào ta có phương trình CaO (r) + CO2(k)  CaCO3 (r) (1) - Với số mol CO2 số mol CO2 = 0,15 (mol) (0,25đ) 0,05 n 0,15 thì p = 0,2 atm CO2 - Với số mol CO2 > 0,15 mol thì p tăng theo số mol CO2 theo phương trình p(atm) p = 4(n – 0,1) (0,25đ) (1,5 đ) Ta có đồ thị. 0,2 (0,5đ) 0,05 0,15 n Câu V 1. a. Gọi số mol 3 kim loại A, B, D lần lượt là: 4x, 3x, 2x và KLNT tương ứng là (1,0 đ) (4,0 đ) MA, MB, MC 9
10. 2,016 n 0,09(mol) H2 22,4 A + 2HCl ACl2 + H2 4x 4x 4x B + 2HCl BCl2 + H2 3x 3x 3x D + 2HCl DCl2 + H2 2x 2x 2x (0,25đ) ta có : 4x + 3x + 2x = 0,09 x = 0,01 (1) 5 7 M M (2) ; M M (3) B 3 A C 3 A Mặc khác ta có: MA.4x + MB.3x + MD.2x = 3,28 (4) (0,5đ) Từ (1), (2), (3) (4) suy ra: MA(0,04 + 5/3.0,03 + 7/3.0,02) = 3,28 Suy ra: MA = 24 A: Mg MB = 5/3.24 = 40 B: Ca MD = 7/3.24 = 56 D: Fe (0,25đ) b. Dung dịch (A): MgCl2, CaCl2, FeCl2 Phương trình phản ứng: MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl 4x 4x CaCl2 + 2NaOH Ca(OH)2 + 2NaCl 1,5x 1,5x FeCl2 + 2NaOH Fe(OH)2 + 2NaCl (1,0 đ) 2x 2x 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 2x 2x (0,75đ) m = 58.0,04 +74.0,015 + 107.0,02 = 5,57g (0,25đ) 10
11. 2. số mol nH2 = 0,5 mol Gọi công thức trung bình 2 kim loại kiềm: M Phương trình phản ứng là: Ba + H2O Ba(OH)2 + H2 (1) x x x 1 M + H2O MOH + /2H2 (2) y y y/2 Ba(OH)2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaOH (3) x x (0,75đ) (2,0 đ) Từ (1) và (2) suy ra: x + 0,5y = 0,5 (a) Ta có: 137x + My = 46 (b) Từ (3) suy ra: 0,18 < x < 0,21 (c) Từ (a) và (c) suy ra: x = 0,18 y = 0,64 x = 0,21 y = 0,58 Từ (b) suy ra: x = 0,18, y = 0,54 M = 33,34 x = 0,21, y = 0,58 M = 29,7 Na = 23 < 29,7 < M < 33,34 , K = 39 Hai kim loại kiềm là: Na và K (1,25đ) 11