Đề thi olympic 10-3 lần thứ 3 môn Hóa học Lớp 10 - Trường THPT Trường Chinh (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi olympic 10-3 lần thứ 3 môn Hóa học Lớp 10 - Trường THPT Trường Chinh (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH ĐẮK LẮK TRƯỜNG THPT: TRƯỜNG CHINH KỲ THI OLYMPIC 10-3 LẦN THỨ II ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: HÓA HỌC; LỚP: 10
2. SỞ GD -ĐT ĐẮK LẮK ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ OLYMPIC HOÁ HỌC KHỐI 10 TRƯỜNG THPT TRƯỜNG CHINH NĂM HỌC 2016 - 2017 Thời gian làm bài: 150 phút (không kể thời gian phát đề) CÂU 1: ( 3 điểm) 1. (1 điểm) Cho hai nguyên tố A và B đứng kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn có tổng số lượng tử (n + l) bằng nhau, trong đó số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chính của B. Tổng đại số của bộ bốn số lượng tử của electron cuối cùng của nguyên tử B là 5,5. a. Xác định bộ bốn số lượng tử ( n, l, m, s) của electron cuối cùng của A và B. b. Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B. 238 206 238 2. (1 điểm) Một mẩu đá chứa 13,2 g 92U và 3,42 g 82 Pb biết chu kì bán huỷ của 92U là 4,51.109 năm. tính tuổi của mẩu đá. 3. (2 điểm) Nguyên tử của nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử n = 3, l = 1, m = 0, ms= 1/2. Hai nguyên tố E, G với ZE < ZG < ZX (Z là điện tích hạt nhân). Biết rằng: - Tích số ZE.ZG.ZX = 952 - Tỉ số (ZE + ZX)/ZG = 3 a. Viết cấu hình electron của X, xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn, từ đó suy ra nguyên tố X? b. Tính ZE, ZG, từ đó suy ra nguyên tố E, G c. Hợp chất A tạo bởi 3 nguyên tố E, G, X có công thức EGX. CÂU 2 (4 điểm) : 1. Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion – electron: a. MnO 4 H 2O 2 H O 2 2 b. CrO 2 Br2 OH CrO 4 2 2 c. Cu 2S HNO3 đặc Cu SO 4 NO 2 d. Fe x O y H 2SO 4 đặc SO 2 2. Cho phản ứng: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag 0 Biết: E Ag / Ag 0,8(V) 0 E Fe3 / Fe2 0,77(V) a.Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào? b. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở 250C. c. Một dung dịch chứa Fe(NO3)3 0,1M; Fe(NO3)2 0,01M; bạc kim loại và AgNO3 0,01M. Xác định chiều phản ứng trong điều kiện này? CÂU 3: (5 điểm) 1. Một hợp chất có công thức MaXb (trong đó M chiếm 79,75% về khối lượng). Hạt nhân của M có số nơtron nhiều hơn số proton là 5. Trong hạt nhân X số nơtron bằng số proton. Tổng số proton trong phân tử hợp chất bằng 74. a. Xác định công thức phân tử của hợp chất trên, biết X là một phi kim thuộc chu kỳ 3 của bảng tuần hoàn. b. Viết cấu hình e của nguyên tử và các ion phổ biến trong tự nhiên của nguyên tố M. Xác định vị trí của M trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học.
3. 2. Viết công thức cấu tạo, cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm của các phân tử sau: SO2, H2SO4, NO2, N2O4. 3. Nguyên tử nguyên tố kim loại X có bán kính nguyên tử r = 136 pm. Kim loại X kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện, có khối lượng riêng D = 22,4 g/cm3. a. Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở và mặt phẳng các nguyên tử nguyên tố X tiếp xúc với nhau. b. Xác định nguyên tố X. CÂU 4: ( 4 điểm) 1. Cho E0 0,44V;E0 0,77V . Tìm E0 (Fe2 / Fe) (Fe3 / Fe2 ) (Fe3 / Fe) 2. Một pin điện tạo thành từ hai điện cực. Một điện cực gồm một tấm đồng nhúnh trong dung 2+ 3+ dịch CuSO4 0,5M. Điện cực thứ hai là một dây Pt nhúng vào dung dịch gồm Fe , Fe với lượng sao cho [Fe3+]=2. [Fe2+ ]. Dùng một dây điện trở nối hai đều Cu và Pt. a. Cho biết dấu hai cực của pin. Viết các phản ứng xảy ra ở hai điện cực. Tính sức điện động của pin khi bắt đầu nối mạch ngoài. [Fe3 ] b. Biết thể tích của dung dịch CuSO4 rất lớn. Tìm tỉ số khi pin ngừng hoạt động. Cho [Fe2 ] E0 0,34V;E0 0,77V (Cu2 / Cu) (Fe3 / Fe2 ) Câu 5 (4 điểm): 1. Trộn 100 ml dd HCOOH 0,1M vơi100 ml dd NaOH 0,05M được 200 ml dd A. Tìm pH của dd A. - pH của dd A sẽ thay đổi như thế nào khi thêm vào dd 0,001 mol HCl hoặc 0,001 mol NaOH? - Từ các kết quả trên hãy cho nhận xét. o 2. Xác định nhiệt độ tại đó áp suất phân li của NH4Cl là 1 atm,biết ở 25 C có các dữ kiện : o o H tt ( kJ/mol ) G ( kJ/mol ) NH4Cl(r) -315,4 -203,9 HCl(k) -92,3 -95,3 NH3(k) -46,2 -16,6 HẾT - Thí sinh được sử dụng bảng tuần hoàn hóa học - Thí sinh không được sử dụng tài liệu - Giám thị coi thi không giải thích gì thêm Họ tên thí sinh: Số báodanh Chữ kí giám thị 1: Chữ kí giám thị 2:
4. ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN: HÓA HỌC; LỚP: 10 CÂU 1: ( 3 điểm) 1. (1 điểm) Cho hai nguyên tố A và B đứng kế tiếp nhau trong bảng tuần hoàn có tổng số lượng tử (n + l) bằng nhau, trong đó số lượng tử chính của A lớn hơn số lượng tử chính của B. Tổng đại số của bộ bốn số lượng tử của electron cuối cùng của nguyên tử B là 5,5. a. Xác định bộ bốn số lượng tử ( n, l, m, s) của electron cuối cùng của A và B. b. Viết cấu hình electron nguyên tử của A và B. 238 206 238 2. (1 điểm) Một mẩu đá chứa 13,2 g 92U và 3,42 g 82 Pb biết chu kì bán huỷ của 92U là 4,51.109 năm. tính tuổi của mẩu đá. 3. (2 điểm) Nguyên tử của nguyên tố X có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử n = 3, l = 1, m = 0, ms= 1/2. Hai nguyên tố E, G với ZE n(B) cấu hình electron ở lớp ngoài cùng: 1 A: (n 1)s electron cuối cùng của B có: l = 1; m = +1; s = - ½ Theo đề: n + l + m + s = n + 1 + 1 – ½ = 5,5 n = 4. (0,25) Vậy electron cuối cùng của B có: n = 4, l = 1; m = +1; s = - ½ Cấu hình electron của B: [ Ar]3d104s24p6 ( B là Kr). (0,25) - Suy ra electron cuối cùng của A: n = 5, l = 0; m = 0; s = + ½ Cấu hình electron của A: [ Kr]5s1 ( A là: Rb) (0,25) 2. (1 đểm) 0,693 0.693 10 (0,25) Hằng số phóng xạ: K 9 1,536585.10 T1/ 2 4,51.10 238 206 Ta có sơ đồ: 92U 82U mU m 3,24.238 (0,25) pr Pb m 3,95g 238 206 U pr 206 (0,25) murani ban đầu bằng : 13,2+ 3, 95= 17,15 g 1 N 1 17,15 - Ta có hệ thức: t ln 0 ln 1,7.109 (0,25) k N 1,536585.10 10 13,2 Vậy mẩu đá đó có tuổi là 1,7 tỉ năm. 3. (1 điểm) Nguyên tử nguyên tố X có cấu hình electron cuối cùng 3p5
5. → Cấu hình electron của X là 1s22s22p63s23p5 (0,25đ) → Vị trí của X : ô 17, chu kì 3, nhóm VIIA. X là Clo (Cl) (0,25đ) Có ZX = 17 ZG.ZE = 56 và ZE + 17 = 3ZG → ZE = 7 → E là Nitơ (N) (0,25đ) → ZG = 8 → G là Oxi (O) (0,25đ) CÂU 2 (4 điểm) : 1. Bổ túc và cân bằng các phản ứng sau theo phương pháp ion – electron: a. MnO 4 H 2O 2 H O 2 2 b. CrO 2 Br2 OH CrO 4 2 2 c. Cu 2S HNO3 đặc Cu SO 4 NO 2 d. Fe x O y H 2SO 4 đặc SO 2 2. Cho phản ứng: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag 0 Biết: E Ag / Ag 0,8(V) 0 E Fe3 / Fe2 0,77(V) a. Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào? b. Tính hằng số cân bằng K của phản ứng ở 250C. c. Một dung dịch chứa Fe(NO3)3 0,1M; Fe(NO3)2 0,01M; bạc kim loại và AgNO3 0,01M. Xác định chiều phản ứng trong điều kiện này? ĐÁP ÁN ĐIỂM 1. (2 điểm) + a. MnO 4 + H2O2 + H O2 + + 2+ 2 x MnO 4 + 8H + 5e Mn + 4 H2O + (0,25đ) 5 x H2O2 -2e O2 + 2H + 2+ (0,25đ) 2 MnO 4 + 5H2O2 + 6H 2Mn + 5O2 + 8H2O - 2 b. CrO 2 + Br2 + OH CrO 4 + 2 x CrO + 4OH- - 3e CrO 2 + 2H O 2 4 2 (0,25đ) - 3 x Br2 + 2e 2Br - 2 - 2 CrO 2 + 8OH + 3Br2 2 CrO 4 + 6Br + 4H2O (0,25đ) t0 2+ 2 c. Cu2S + HNO3  Cu + SO 4 + NO2 + 2 x Cu S + 4H O –10e 2Cu2+ + SO 2 +8H+ 2 2 4 (0,25đ) + 5 x NO3 + 2H + 1e NO2 + 2H2O + 2+ 2 Cu2S + 10 NO3 + 12H 2Cu + SO 4 + 10NO2 + 6H2O (0,25đ) t0 d. FexOy + H2SO4 đặc  SO2 +
6. + 3+ 2 x FexOy + 2yH –(3x-2y)e xFe + yH2O (0,25đ) 2 + 5 x SO 4 + 4H + 2e SO2 + 2H2O 2 + 3+ (0,25đ) FexOy + (3x-2y)SO 4 + (12x-4y)H 2xFe + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O 2. (2,0 điểm) a. Ở điều kiện chuẩn phản ứng xảy ra theo chiều nào? 0 0 Ta có E Ag / Ag 0,8(V) > E Fe3 / Fe2 0,77(V) nên ở điều kiện chuẩn, chiều phản ứng là: Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag (0,5đ) b. Tinh hằng số cân bằng phản ứng ở 250C 1 E0 Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag K 10 0,059 (0,25đ) 0 0 0 Mà E E Ag / Ag E Fe3 / Fe2 0,03(V) (0,25đ) 1 0,03 Suy ra: K 10 0,059 3,2 (0,25đ) c. Theo đề bài ta có: 0,059 0 E E Ag / Ag lgAg  0,8 0,059lg0,01 0,682V (0,25đ) Ag / Ag 1 0,059 Fe3 0,1 0 3 2 E 3 2 E Fe / Fe lg 0,77 0,059lg 0,829V Fe / Fe 2 (0,25đ) 1 Fe 0,01 E 3 2 E Vì Fe / Fe Ag / Ag nên phản ứng xảy ra theo chiều: (0,25đ) Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+. CÂU 3: (5 điểm) 1. Một hợp chất có công thức M aXb (trong đó M chiếm 79,75% về khối lượng). Hạt nhân của M có số nơtron nhiều hơn số proton là 5. Trong hạt nhân X số nơtron bằng số proton. Tổng số proton trong phân tử hợp chất bằng 74. a. Xác định công thức phân tử của hợp chất trên, biết X là một phi kim thuộc chu kỳ 3 của bảng tuần hoàn. b. Viết cấu hình e của nguyên tử và các ion phổ biến trong tự nhiên của nguyên tố M. Xác định vị trí của M trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. 2. Viết công thức cấu tạo, cho biết trạng thái lai hoá của nguyên tử trung tâm của các phân tử sau: SO2, H2SO4, NO2, N2O4. 3. Nguyên tử nguyên tố kim loại X có bán kính nguyên tử r = 136 pm. Kim loại X kết tinh dưới dạng lập phương tâm diện, có khối lượng riêng D = 22,4 g/cm3. a. Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở và mặt phẳng các nguyên tử nguyên tố X tiếp xúc với nhau. b. Xác định nguyên tố X. ĐÁP ÁN ĐIỂM
7. 1. a. Cu2S (1,0đ) b. Cu: 1s22s22p63s23p63d104s1. (0,25đ) 2+ 2 2 6 2 6 9 Cu : 1s 2s 2p 3s 3p 3d . (0,25đ) Ô 29, chu kì 4; nhóm I . B (0,25đ) 2. S lai hoá sp2. S lai hoá sp3 (1,0đ) N lai hoá sp2 3. a (0,5đ) a a 2 = 4.r (0,75đ) Nguyên tố X: Iriđi. CÂU 4: ( 4 điểm) 1. Cho E0 0,44V;E0 0,77V . Tìm E0 (Fe2 / Fe) (Fe3 / Fe2 ) (Fe3 / Fe) 2. Một pin điện tạo thành từ hai điện cực. Một điện cực gồm một tấm đồng nhúnh trong dung 2+ 3+ dịch CuSO4 0,5M. Điện cực thứ hai là một dây Pt nhúng vào dung dịch gồm Fe , Fe với lượng sao cho [Fe3+]=2. [Fe2+ ]. Dùng một dây điện trở nối hai đều Cu và Pt. a. Cho biết dấu hai cực của pin. Viết các phản ứng xảy ra ở hai điện cực. Tính sức điện động của pin khi bắt đầu nối mạch ngoài. [Fe3 ] b. Biết thể tích của dung dịch CuSO4 rất lớn. Tìm tỉ số khi pin ngừng hoạt động. Cho [Fe2 ] E0 0,34V;E0 0,77V . (Cu2 / Cu) (Fe3 / Fe2 ) ĐÁP ÁN ĐIỂM 1( 1,5 điểm) Fe2 2e Fe (1) G0 n E 0F 2( 0,44).F 1 1 1 3 2 0 0 (0,5đ) Fe e Fe (2) G2 n2E2 F 1(0,77).F 3+ 0 0 0 0 Fe + 3e = Fe (3) G3 G1 G2 n3E3 F (2.( 0,44 1.0,77).F (0,5đ) 2.( 0,44) 0.77 E 0 0,036V (0,5đ) 3 3 2. ( 2,5 điểm)
8. E 0,77 0,059lg 2 0,788V (1) Fe3 / Fe2 Ta có 0,059 (0,5) E 0,34 lg0,5 0,331V (2) Cu2 /Cu 2 E E Vì Fe3 / Fe2 Cu2 /Cu Vậy đầu dương là cực Pt và đầu âm là cực đồng Khi nối 2 đầu Pt và Cu bằng dây dẩn thì electron sẽ chuyển từ Cu sang Pt ở mạch ngoài. Ở điện cực Cu: Cu Cu2+ + 2e ( 0,25) Ở điện cực Pt : Fe3+ + 1e Fe2+ Phản ứng tổng quát xảy ra trong pin: ( 0,5) 3+ 2+ 2+ Cu(r) + 2Fe Cu + 2Fe Epin: (1) – (2)= 0,457 (0,25) E E 0 b. Khi pin ngừng hoạt động: Epin = Fe3 / Fe2 Cu2 /Cu Do thể tích dung dịch khá lớn nên có thể xem [Cu2+] không đổi và ( 0,5) E E bằng 0,5M Fe3 / Fe2 Cu2 /Cu [Fe3 ] [Fe3 ] 0,77 0,059lg 0,331 3,63.10 8 ( 0,5) [Fe2 ] [Fe2 ] Câu 5 (4 điểm): 1. Trộn 100 ml dd HCOOH 0,1M vơi100 ml dd NaOH 0,05M được 200 ml dd A. Tìm pH của dd A. - pH của dd A sẽ thay đổi như thế nào khi thêm vào dd 0,001 mol HCl hoặc 0,001 mol NaOH? - Từ các kết quả trên hãy cho nhận xét. o 2. Xác định nhiệt độ tại đó áp suất phân li của NH4Cl là 1 atm,biết ở 25 C có các dữ kiện : o o H tt ( kJ/mol ) G ( kJ/mol ) NH4Cl(r) -315,4 -203,9 HCl(k) -92,3 -95,3 NH3(k) -46,2 -16,6 ĐÁP ÁN ĐIỂM 1. (2,0 điểm) Ptpứ : HCOOH + NaOH HCOONa + H2O (0,25đ) 0,005 0,005 0,005 nHCOOH = 0,1.0,1 = 0,01 mol nNaOH = 0,1.0,05 = 0,005 mol Vậy dd thu được gồm 0,005 mol HCOOH và 0,005 mol HCOONa . (0,25đ) Trong dd xảy ra các quá trình : HCOONa HCOO- + Na+ - + HCOOH ƒ HCOO + H , Ka - - HCOO + H2O ƒ HCOOH + OH , Kb + - H2O ƒ H + OH Theo định luật bảo toàn điện tích ta có: [H+] + [Na+] = [HCOO-] + [OH-] (0,25đ) [HCOO-] = [H+] + [Na+] - [OH-]
9. Mặt khác : Theo định luật bảo toàn nồng độ ban đầu ta có : C C [HCOOH] [HCOO ] HCOOH HCOO [HCOOH] C C [HCOO ] HCOOH HCOO C C [H ] [Na ] [OH ] = HCOOH HCOO C [Na ] Vì HCOO nên: [HCOOH] CHCOOH [H ] [OH ] [HCOO ][H ] K a [HCOOH] [HCOOH] C [H ] [OH ] (0,25đ) [H ] K K HCOOH (*) a [HCOO ] a [Na ] [H ] [OH ] Vì sự có mặt của HCOOH và HCOO- trong dd nên đã ngăn cản sự tạo thành H+ và OH- . Nên khi giải gần đúng có thể bỏ qua [H+] và[ OH-] C (*) [H ] K HCOOH a [Na ] CHCOOH pH pKa lg (0,25đ) [Na ] Thay các giá trị vào biểu thức trên ta được: 0,005 pH 3,75 lg 3,75. (0,25đ) 0,005 Khi thêm 0,001 mol HCl ( 0,001 mol H+ ).Khi này : HCOO- + H+ HCOOH 0,001 0,001 0,001 0,005 0,001 pH 3,75 lg( ) 3,57. (0,25đ) 0,005 0,001 Khi thêm 0,001 mol NaOH(0,001 mol OH- ).Khi này: - - HCOOH + OH HCOO + H2O 0,001 0,001 0,001 0,005 0,001 (0,25đ) pH 3,75 lg( ) 3,93. 0,005 0,001 Việc thêm một lượng nhỏ axit mạnh hay bazơ mạnh vào hỗn hợp HCOOH và HCOO- chỉ làm thay đổi pH trong giới hạn 0,18 đơn vị pH.Như vậy hỗn hợp HCOOH và HCOO- là dd đệm có khả năng giữ cho pH ban đầu hầu như không đổi. 2. (2,0 điểm) Ptpứ: NH4Cl(r) ƒ NH3(k) HCl(k). (0,25đ) x x Gọi x (mol) : n n NH3 HCl x P P .1 0,5atm (0,25đ) NH3 HCl 2x
10. Ở nhiệt độ T: K P .P 0,5.0,5 0,25(atm)2 2 NH3 HCl Ở 25oC ta có : Go 95,3 16,6 ( 203,9) 92kJ pu (0,25đ) o Hpu 46,2 92,3 ( 315,4) 176,9kJ Từ công thức : Go 2,303RT lgK Go 92000 lgK 16,12 (0,25đ) Nên 1 2,303RT 2,303.8,314.298 Go Ho T So RT ln K Mặt khác ta có : Ho So ln K RT R Giả sử Ho & So không thay đổi theo nhiệt độ,ta có : Ho So ln K1 RT1 R Ho So ln K2 RT2 R Ho Ho ln K2 ln K1 RT2 RT1 K Ho 1 1 ln 2 ( ) K1 R T1 T2 K Ho 1 1 (1,0đ) lg 2 ( ) K1 2,303.R T1 T2 Ho 1 1 lgK2 lgK1 ( ) 2,303.R T1 T2 176900 1 1 lg 0,25 16,12 ( ) 2,303.8,314 298 T2 o T2 597 K