Kỳ thi lập đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 THPT năm học 2012-2013 - Sở giáo dục và đào tạo Quảng Ninh (Có đáp án)
Câu 1. (2.5 ñiểm)
1. Có thể viết cấu hình electron của Ni2+là:
Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2].
Áp dụng phương pháp gần ñúng Slater (Slâytơ) tính năng lượng electron của Ni2+ với mỗi cách viết
trên (theo ñơn vị eV). Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao?
2. Ở nhiệt ñộ cao, nguyên tử oxy có thể bị ion hóa và tồn tại dưới dạng ion O7+. Dựa vào công thức
tính năng lượng electron của Bohr:
hãy tính bước sóng của bức xạ phát ra khi electron trong ion O7+ dịch chuyển từ mức năng lượng có
n = 3 xuống mức năng lượng có n = 1.
Cho hằng số Plăng h = 6,625.10-34 J.s, vận tốc ánh sáng trong chân không c=3.108 (m/s).
Câu 2. (2.0 ñiểm)
Kim loại vàng kết tinh dưới dạng mạng lập phương tâm diện với chiều dài cạnh của ô mạng cơ sở
a = 4,070
o
A .
1. Tính khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử vàng.
2. Xung quanh nguyên tử vàng có bao nhiêu nguyên tử vàng khác kế cận có cùng khoảng cách ngắn
nhất trên ñây.
3. Tính khối lượng riêng của kim loại vàng (Au = 197,0 u).
4. Tính tỉ lệ ñặc khít của vàng.
File đính kèm:
- ky_thi_lap_doi_tuyen_hoc_sinh_gioi_mon_hoa_hoc_lop_12_thpt_n.pdf
Nội dung text: Kỳ thi lập đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 THPT năm học 2012-2013 - Sở giáo dục và đào tạo Quảng Ninh (Có đáp án)
- ð THI CHÍNH TH C KỲ THI L P ð I TUY N H C SINH GI I MÔN: HÓA H C (ngày th nh t) H và tên,ch ký c a giám th s 1 Th i gian làm bài: 180 phút (Không k th i gian giao ñ ) (ð thi này có 02 trang) Câu 1. (2.5 ñi m) 1. Có th vi t c u hình electron c a Ni2+là: Cách 1: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d8]; Cách 2: Ni2+ [1s22s22p63s23p63d64s2]. Áp d ng phương pháp g n ñúng Slater (Slâytơ) tính năng lư ng electron c a Ni2+ v i m i cách vi t trên (theo ñơn v eV). Cách vi t nào phù h p v i th c t ? T i sao? 2. nhi t ñ cao, nguyên t oxy có th b ion hóa và t n t i dư i d ng ion O7+. D a vào công th c tính năng lư ng electron c a Bohr: Z 2 E = −13,6. (eV) n n2 hãy tính bư c sóng c a b c x phát ra khi electron trong ion O7+ d ch chuy n t m c năng lư ng có n = 3 xu ng m c năng lư ng có n = 1. Cho h ng s Plăng h = 6,625.10 34 J.s, v n t c ánh sáng trong chân không c=3.108 (m/s). Câu 2. (2.0 ñi m) Kim lo i vàng k t tinh dư i d ng m ng l p phương tâm di n v i chi u dài c nh c a ô m ng cơ s o a = 4,070 A . 1. Tính kho ng cách ng n nh t gi a hai nguyên t vàng. 2. Xung quanh nguyên t vàng có bao nhiêu nguyên t vàng khác k c n có cùng kho ng cách ng n nh t trên ñây. 3. Tính kh i lư ng riêng c a kim lo i vàng (Au = 197,0 u). 4. Tính t l ñ c khít c a vàng. Câu 3. (4.0 ñi m) 1. H p ch t A ch a lưu huỳnh, oxi và halogen. Trong m i phân t A ch có m t nguyên t lưu huỳnh. Th y phân hoàn toàn A ñư c dung d ch B. Cho các thu c th vào dung d ch B thu ñư c k t qu thí nghi m như sau: TT Thu c th Hi n tư ng thí nghi m 1 AgNO3 + HNO3 k t t a vàng 2 Ba(NO3)2 không có k t t a 3 Ca(NO3)2 + NH3 không có hi n tư ng 4 KMnO4 + Ba(NO3)2 màu tím bi n m t và có k t t a tr ng 5 Cu(NO3)2 không có k t t a Xác ñ nh công th c có th có c a A. Vi t các phương trình ph n ng x y ra.
- 2. Cho 1,000 gam tinh th hiñrat A tan trong nư c ñư c dung d ch màu xanh, cho dung d ch này tác d ng v i dung d ch Ba(NO3)2 dư thu ñư c 0,980 gam k t t a tr ng X và dung d ch D; ch t X không tan trong các axit. ðun nóng D v i H2O2 trong môi trư ng ki m thu ñư c 1,064 gam k t t a Y màu vàng là mu i bari; Y ñ ng hình v i X. Dung d ch ch a ch t tan A trong môi trư ng axit sunfuric loãng ñ trong không khí s chuy n thành dung d ch ch a ch t tan B có màu tím; t B có th thu ñư c tinh th hiñrat C; trong C có ch a 45,25% kh i lư ng hiñrat k t tinh. Hãy xác ñ nh các công th c c a A, B, C, X, Y và vi t các phương trình hóa h c. Câu 4. (2.5 ñi m) − − T c ñ c a ph n ng kh HCrO4 b ng HSO3 ñư c bi u di n b ng phương trình: − − 2 + − 4 − v = k[HCrO4 ][HSO3 ] [H ]. Trong m t thí nghi m v i n ng ñ ban ñ u [HCrO4 ] = 10 mol/l; [HSO3 ] = 0,1 + 5 − 5 mol/l; [H ] không ñ i và b ng 10 mol/l; sau 15 giây n ng ñ c a HCrO4 5.10 mol/l. − 5 1. Sau bao lâu n ng ñ HCrO4 b ng 1,25.10 mol/l. − − 5 2. N u n ng ñ ban ñ u c a HSO3 là 0,01 mol/l thì sau bao lâu n ng ñ c a HCrO4 s b ng 5.10 mol/l. 3. Tính h ng s t c ñ k c a ph n ng . Câu 5. (3.0 ñi m) + + 1.Hãy gi i thích s hình thành các ph c [Cu(NCCH3)4] (A) và [Cu(NCCH3)2] (B) theo thuy t VB. o o 2.Liên k t Cu – N trong B (1,84 A ) ng n hơn ñáng k so v i liên k t Cu – N trong A (1,99 A ). Gi i thích. 3.V c u trúc l p th các ñ ng phân c a ph c [Co(NH3)4Cl2]Cl; Rh(py)3Cl3 ; [Co(en)3]I3. Câu 6. (3.0 ñi m) Dung d ch A ch a H2C2O4 (0,05M); HCl (0,1M), NH3 (0,1M) 1. Tính pH c a dung d ch A? 2. Tr n 1ml dung d ch A v i 1 ml dung d ch ch a CaCl2 (0,05M) và HCl (0,01M). Có k t t a CaC O tách ra không? N u có hãy tính S ? 2 4 CaC2 O 4 + Cho pKa: NH4 (9,24); H2C2O4 (1,25; 4,27) 12,6 pK : CaC O (8,75); *β + = 10 s 2 4 ()CaOH Câu 7. (3.0 ñi m) ð phân tích hàm lư ng thi c trong h p kim thi c – bismuth, ta ti n hành như sau: Hòa tan hoàn toàn 0,472 gam h p kim trong dung d ch axit sunfuric t o thành dung d ch c a thi c (II) và bismuth(III). ð nh m c dung d ch này lên 100ml. L y 25,00 ml dung d ch sau khi ñ nh m c ñem chu n ñ v i dung d ch KMnO4 0,0107M trong môi trư ng axit sunfuric. 1. Vi t các phương trình ph n ng x y ra. 2. Tính hàm lư ng (% kh i lư ng) c a thi c trong m u h p kim. Bi t r ng th tích dung d ch KMnO4 s d ng là 15,61 ml 3. Hãy nêu cách xác ñ nh ñi m cu i c a quá trình chu n ñ . 4. Trong m t quá trình chu n ñ , có s t o thành k t t a màu nâu t i ñi m cu i. Hãy gi i thích nguyên nhân c a hi n tư ng này. Hi n tư ng này nh hư ng th nào ñ n k t qu phân tích? Cho bi t: Nguyên t kh i: H=1; O=16; S=32; C=12; N=14; Cl=35,5; F=19; Br=80;I=127; Al=27; Fe=56; Cu=64; Ca=40; Ba=137; Cr=52; Sr=88; Mn=55; K=39; Na=23; Ag=108; Li=7; Cs=133. Thí sinh không ñư c s d ng b ng tính tan và b ng tu n hoàn. . H t . H và tên thí sinh : S báo danh:
- S GIÁO D C VÀ ðÀO T O HƯ NG D N CH M THI L P ð I TUY N HSG C P T NH QU NG NINH L P 12 THPT NĂM H C 2012 – 2013 ð THI CHÍNH TH C Môn : HÓA H C (ngày th nh t) ( Hư ng d n này có 8 trang) Câu 1. (2.5 ñi m) 1. Có th vi t c u hình electron c a Ni 2+ là: Cách 1: Ni 2+ [1s 22s 22p 63s 23p 63d 8]; Cách 2: Ni 2+ [1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2]. Áp d ng phương pháp g n ñúng Slater (Slâytơ) tính năng lư ng electron c a Ni 2+ v i m i cách vi t trên (theo ñơn v eV). Cách vi t nào phù h p v i th c t ? T i sao? 2. nhi t ñ cao, nguyên t oxy có th b ion hóa và t n t i dư i d ng ion O 7+ . D a vào công th c tính năng lư ng electron c a Bohr: Z 2 E = − 13,6. (eV) n n2 hãy tính bư c sóng c a b c x phát ra khi electron trong ion O 7+ d ch chuy n t m c năng lư ng có n = 3 xu ng m c năng lư ng có n = 1. Cho h ng s Plăng h = 6,625.10 34 J.s, v n t c ánh sáng trong chân không c=3.10 8 (m/s). Hư ng d n ch m 1. Năng lư ng c a m t electron phân l p l có s lư ng t chính hi u d ng n* ñư c tính 0.5 theo bi u th c Slater: 2 2 ε1 = 13,6 x (Z – b) /n* (theo eV) H ng s ch n b và s lư ng t n* ñư c tính theo quy t c Slater. Áp d ng cho Ni 2+ (Z=28, có 26e) ta có: V i cách vi t 1 [Ar]3d 8: 2 2 ε 1s = 13,6 x (28 – 0,3) /1 = 10435,1 eV 2 2 ε 2s,2p = 13,6 x (28 – 0,85x2 – 0,35x7) / 2 = 1934,0 2 2 ε 3s,3p = 13,6 x (28 – 1x2 – 0,85x8 – 0,35x7) /3 = 424,0 2 2 ε 3d = 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x7) /3 = 86,1 E1 = 2 ε 1s + 8 ε 2s,2p + 8 ε 3s,3p + 8 ε 3d = 40423,2 eV V i cách vi t 2 [Ar]3d 64s 2: 0.5 ε 1s , ε 2s,2p , ε 3s,3p có k t qu như trên . Ngoài ra: 2 2 ε 3d = 13,6 x (28 – 1x18 – 0,35x5) /3 = 102,9 eV 2 2 ε 4s = 13,6 x (28 – 1x10 – 0,85x14 – 0,35) /3,7 = 32,8 Do ñó E 2 = 40417,2 eV. E1 th p (âm) hơn E 2, do ñó cách vi t 1 ng v i tr ng thái b n hơn. K t qu thu ñư c phù 0.5 h p v i th c t là tr ng thái cơ b n ion Ni 2+ có c u hình electron [Ar]3d 8. 2. Z O = 8 1 2 2 h. c 8 8 −19 − 16 =−=−EE3 1 13,6.2 − 2 x 1,602.10 = 1,24.10 ( J ) λ 3 1 h. c 6,625.10−34 .3.10 8 λ == =1,603.10−9 m = 1,603( nm ) 1,24.10−16 1,24.10 − 16 Câu 2 (2.0 ñi m)
- Kim lo i vàng k t tinh dư i d ng m ng l p phương tâm di n v i chi u dài c nh c a ô m ng cơ o s a = 4,070 A . 1. Tính kho ng cách ng n nh t gi a hai nguyên t vàng. 2. Xung quanh nguyên t vàng có bao nhiêu nguyên t vàng khác k c n có cùng kho ng cách ng n nh t trên ñây. 3. Tính kh i lư ng riêng c a kim lo i vàng (Au = 197,0 u). 4. Tính t l ñ c khít c a vàng. Hư ng d n ch m 1. Kho ng cách ng n nh t gi a tâm 2 nguyên t vàng b ng n a ñư ng chéo c a m t hình 0.5 l p phương: a 2 ,4 070 2 o Kho ng cách = = = 2,878 A 2 2 2. Xung quanh m i nguyên t vàng có 12 nguyên t vàng khác k c n v i kho ng cách 0.5 o ng n nh t 2,878 A . 3. M i ô m ng cơ s có 4 nguyên t vàng. Do v y kh i lư ng riêng c a kim lo i vàng là: 0.5 4 × 197,0 d = = 19,4 (g/cm 3) ,6 02 × 1023 × (4,07 ×10 8 )3 a 0.5 4. Bán kính nguyên t vàng: r = 2 2 4 πa3 Th tích 4 nguyên t vàng: 4 × ×π × r3 = 3 3 2 πa3 π T l ñ c khít = = = 0,7405 3 2 × a3 3 2 Câu 3. (4.0 ñi m) 1. H p ch t A ch a lưu huỳnh, oxi và halogen. Trong m i phân t A ch có m t nguyên t lưu huỳnh. Th y phân hoàn toàn A ñư c dung d ch B. Cho các thu c th vào dung d ch B thu ñư c k t qu thí nghi m như sau: TT Thu c th Hi n tư ng thí nghi m 1 AgNO 3 + HNO 3 k t t a vàng 2 Ba(NO 3)2 không có k t t a 3 Ca(NO 3)2 + NH 3 không có hi n tư ng 4 KMnO 4 + Ba(NO 3)2 màu tím bi n m t và có k t t a tr ng 5 Cu(NO 3)2 không có k t t a Xác ñ nh công th c có th có c a A. Vi t các phương trình ph n ng x y ra. 2. Cho 1,000 gam tinh th hiñrat A tan trong nư c ñư c dung d ch màu xanh, cho dung d ch này tác d ng v i dung d ch Ba(NO 3)2 dư thu ñư c 0,980 gam k t t a tr ng X và dung d ch D; ch t X không tan trong các axit. ðun nóng D v i H 2O2 trong môi trư ng ki m thu ñư c 1,064 gam k t t a Y màu vàng là mu i bari; Y ñ ng hình v i X. Dung d ch ch a ch t tan A trong môi trư ng axit sunfuric loãng ñ trong không khí s chuy n thành dung d ch ch a ch t tan B có màu tím; t B có th thu ñư c tinh th hiñrat C; trong C có ch a 45,25% kh i lư ng hiñrat k t tinh. Hãy xác ñ nh các công th c c a A, B, C, X, Y và vi t các phương trình hóa h c. Hư ng d n ch m 1. 1