Kỳ thi học sinh giỏi olympic 30-4 lần thứ XII năm học 2005 - 2006 đề thi đề nghị môn hóa – khối 10

SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 1. Hợp chất Z được tạo bởi hai nguyên tố M, R có công thức MaRb trong đó R chiếm 6,667% về khối lượng. Trong hạt nhân nguyên tử M có n = p + 4, còn trong hạt nhân của R có p’=n’, trong đó n, p, n’, p’ là số nơtron và proton tương ứng của M và R Biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z = 84 và a + b = 4 Tìm công thức phân tử của Z Câu 2. (Lý thuyết phản ứng về hóa học) a. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (3000k) của phản ứng: A(k) + B(k) → C(k) Dựa trên kết quả thực nghiệm sau đây: Thí nghiệm [A] mol/l [B] mol/l Tốc độ mol.l-1.s-1 1 0,010 0,010 1,2.10-4 2 0,010 0,020 2,4.10-4 3 0,020 0,020 9,6.10-4 b. Người ta trộn CO và hơi H2O tại nhiệt độ 1000k với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng: có pkp,1 = 20,113 có pkp,2 = 20,400 c. Cho các dữ kiện dưới đây: Hãy xác định: Nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy của etylen C2H4 Câu 3 (cân bằng trong các hệ axit bazơ, dị thể và tạo phức) Độ tan của BaSO4 trong dung dịch HCl 2M bằng 1,5.10-4M. Tính tích số tan của BaSO4 rồi suy ra độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất và trong dung dịch Na2SO4 0,001M. Cho biết pka đối với nấc phân li thứ hai của H2SO4 là 2 Có thể hòa tan 0,01 mol AgCl trong 100ml dung dịch NH3 1M hay không? Biết TAgCl=1,8.10-10, Kbền của phức [Ag(NH3)2]+ là 1,8.108. Tính pH của dung dịch thu được trong các hỗn hợp sau: 10ml dung dịch axit axêtic (CH3COOH) 0,10M trộn với 10ml dung dịch HCl có pH = 4,0 25ml dung dịch axit axêtic có pH = 3,0 trộn với 15ml dung dịch KOH có pH= 11,0 10ml dung dịch axit axêtic có pH = 3,0 trộn với 10ml dung dịch axit fomic (HCOOH) có pH = 3,0. Biết pKa của CH3COOH và HCOOH lần lượt là 4,76 và 3,75 SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐỀ THI ĐỀ NGHỊ MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 4: A. Phản ứng oxi hóa – khử: 1. Điều khẳng định sau đây có đúng không? “ Một chất có tính oxi hóa gặp một chất có tính khử nhất thiết phải xảy ra phản ứng oxi hóa – khử”. Giải thích. 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây dưới dạng phân tử và dạng ion: a. b. B. Điện hóa học 1. Nếu muốn thực hiện các quá trình sau đây: a. b. c. d. Chúng ta có thể dùng nước brom được không? Biết: ; ; ; Viết phương trình phản ứng nếu xảy ra và tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra. 2. Người ta lập 1 pin gồm 2 nữa pin sau: và có thể chuẩn tương ứng bằng -0,76v và 0,80v Thiết lập sơ đồ pin và các dấu ở 2 điện cực Viết phương trình phản ứng khi pin làm việc Tính E của pin Tính các nồng độ khi pin không có khả năng phát điện (pin đã dùng hết) Câu 5: Một khóang vật X gồm 2 nguyên tố: A (kim loại) và B (phi kim) Khi đốt X được chất rắn Y (A2O3) và khí Z (BO2) trong đó phần trăm khối lượng của A trong Y là 70% và của B trong Z là 50% Y tác dụng vừa đủ với 1,8 (g) H2 ở nhiệt độ cao. Z tác dụng vừa đủ với 117,6(g) K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 dư cho muối Cr3+ Xác định tên khóang vật X và khối lượng X đã đốt Từ muối ăn, đá vôi và nước, viết các phương trình phản ứng điều chế nước Javel và clorua vôi. SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 1. Hợp chất Z được tạo bởi hai nguyên tố M, R có công thức MaRb trong đó R chiếm 6,667% về khối lượng. Trong hạt nhân nguyên tử M có n = p + 4, còn trong hạt nhân của R có p’=n’, trong đó n, p, n’, p’ là số nơtron và proton tương ứng của M và R Biết rằng tổng số hạt proton trong phân tử Z = 84 và a + b = 4 Tìm công thức phân tử của Z ĐÁP ÁN Số khối của nguyên tử M: p + n = 2p + 4 Số khối của nguyên tử R: p’ + n’ = 2p’ % khối lượng R trong MaRb = (1) Tổng số hạt proton trong MaRb = ap + bp’ = 84 (2) a + b = 4 (3) (1), (2) (3) a 1 2 3 p 78,26 39,07 26 Fe a = 3 Þ b = 1 Þ p’ = 6: cacbon Vậy CTPT Z là Fe3C SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 2. (Lý thuyết phản ứng về hóa học) a. Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng ở pha khí (3000k) của phản ứng: A(k) + B(k) → C(k) Dựa trên kết quả thực nghiệm sau đây: Thí nghiệm [A] mol/l [B] mol/l Tốc độ mol.l-1.s-1 1 0,010 0,010 1,2.10-4 2 0,010 0,020 2,4.10-4 3 0,020 0,020 9,6.10-4 b. Người ta trộn CO và hơi H2O tại nhiệt độ 1000k với tỉ lệ 1 : 1. Tính thành phần của hệ lúc cân bằng, biết rằng: có pkp,1 = 20,113 có pkp,2 = 20,400 c. Cho các dữ kiện dưới đây: Hãy xác định: Nhiệt hình thành và nhiệt đốt cháy của etylen C2H4 ĐÁP ÁN v = k[A]x[B]y Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,01x . 0,01y (1) Thí nghiệm 2 Þ 2,4.10-4 = k.0,01x . 0,02y (2) Thí nghiệm 3 Þ 9,6.10-4 = k.0,02x . 0,02y (3) Lấy (3) chia cho (2) Þ2x = 4 Þ x = 2 Lấy (2) chia cho (1) Þ 2y = 2 Þ y = 1 Bậc phản ứng: x + y = 3 Thí nghiệm 1 Þ 1,2.10-4 = k.0,012 . 0,01 Þ k = 1,20.102mol-2 . l-2.s-1 (1đ) b. Từ các dữ kiện đề bài ta có: (1đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Giả sử ban đầu lấy 1 mol CO và 1 mol H2O Ban đầu 1mol 1mol Lúc câu bằng 1-a(mol) (1-a)mol a mol a mol với P là áp suất chung (1đ) c. Từ các dữ kiện đề bài ta có: 2C + 2H2 →C2H4 ΔHht = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 = +52,246 KJ/mol (0,5đ) C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2 H2O(l) ∆Hđc = ΔH5 + ΔH3 + ΔH6 = -1410,95 KJ/mol (0,5đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 3 (cân bằng trong các hệ axit bazơ, dị thể và tạo phức) Độ tan của BaSO4 trong dung dịch HCl 2M bằng 1,5.10-4M. Tính tích số tan của BaSO4 rồi suy ra độ tan của BaSO4 trong nước nguyên chất và trong dung dịch Na2SO4 0,001M. Cho biết pka đối với nấc phân li thứ hai của H2SO4 là 2 Có thể hòa tan 0,01 mol AgCl trong 100ml dung dịch NH3 1M hay không? Biết TAgCl=1,8.10-10, Kbền của phức [Ag(NH3)2]+ là 1,8.108. Tính pH của dung dịch thu được trong các hỗn hợp sau: 10ml dung dịch axit axêtic (CH3COOH) 0,10M trộn với 10ml dung dịch HCl có pH = 4,0 25ml dung dịch axit axêtic có pH = 3,0 trộn với 15ml dung dịch KOH có pH= 11,0 10ml dung dịch axit axêtic có pH = 3,0 trộn với 10ml dung dịch axit fomic (HCOOH) có pH = 3,0. Biết pKa của CH3COOH và HCOOH lần lượt là 4,76 và 3,75 ĐÁP ÁN a. Ban đầu 2M Cân bằng 2-S(M) S S Với S = 1,5.10-4M Ta có: S2 / (2-S) = 102 (0,5đ) Cân bằng S’ S’ (0,5đ) 0,001M 0,001M Ban đầu 0,001M Cân bằng S” S’’+0,001 S”(S’’+0,001)=1,125.10-10 S”2 + 0,001S”=1,125.10-10 S”2 + 0,001S” – 1,125.10-10 = 0 S” = 1,125.10-7M (nhận) S” = -10-3M (loại) (0,5đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút b. Kbền = 1,8.108 K=TAgCl.Kbền = 3,24.10-2 (0,5đ) Ban đầu 1M Cân bằng 1-2x x x x = 0,132M Þ 100ml dung dịch NH3 2M có thể hòa tan được 0,1.0,132 = 0,0132 mol AgCl> 0,01 mol AgCl Vậy 100ml dung dịch NH3 2M có thể hòa tan 0,01 mol AgCl. (0,5đ) c. Dung dịch HCl có pH = 4,0 Þ [H+] = [HCl] = 10-4M Sau khi trộn: HCl → H+ + Cl- 5.10-5M 5.10-5M CH3COOH CH3COO- + H+ C 0,05M 0 5.10-5M ∆C x x x [ ] 0,05-x x 5.10-5 + x x2 + 5.10-5x ≈ 8,69.10-7 – 1,738.10-5x x2 + 6,738.10-5x – 8,69.10-7 = 0 x = 9,0.10-4M (nhận) x = -9,646.10-4M(loại) pH = -lg[H+] = -lg(5.10-5 + x) = 3,022 (0,5đ) Gọi CA là nồng độ M của dung dịch CH3COOH C CA 0 0 ΔC x x x [ ] CA – x x x SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Với pH = 3,0 Þ x = 10-3M Dung dịch KOH có pH = 11,0 Þ [OH-] = [KOH] = Sau khi trộn: Phản ứng 3,66.10-2 3,75.10-4 0 0 Sau phản ứng (3,66.10-2 – 3,75.10-4 )0 3,75.10-4 3,75.10-4 Dung dịch thu được là dung dịch đệm pH = 6,745 (0,5đ) Tương tự với câu trên: Dung dịch CH3COOH có pH = 3,0 ứng với Dung dịch HCOOH có pH = 3,0 ứng với nồng độ axit fomic Sau khi trộn lẫn: Tính gần đúng: [H+] ≈ 1,047.10-3 pH = -lg (1,047.10-3) pH ≈ 2,98 (0,5đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 4: A. Phản ứng oxi hóa – khử: 1. Điều khẳng định sau đây có đúng không? “ Một chất có tính oxi hóa gặp một chất có tính khử nhất thiết phải xảy ra phản ứng oxi hóa – khử”. Giải thích. 2. Hoàn thành các phương trình phản ứng sau đây dưới dạng phân tử và dạng ion: a. b. B. Điện hóa học 1. Nếu muốn thực hiện các quá trình sau đây: a. b. c. d. Chúng ta có thể dùng nước brom được không? Biết: ; ; ; Viết phương trình phản ứng nếu xảy ra và tính hằng số cân bằng của phản ứng xảy ra. 2. Người ta lập 1 pin gồm 2 nữa pin sau: và có thể chuẩn tương ứng bằng -0,76v và 0,80v Thiết lập sơ đồ pin và các dấu ở 2 điện cực Viết phương trình phản ứng khi pin làm việc Tính E của pin Tính các nồng độ khi pin không có khả năng phát điện (pin đã dùng hết) ĐÁP ÁN A. 1. Điều khẳng định trên không phải lúc nào cũng đúng. + Muốn có phản ứng xảy ra giữa 1 chất oxi hóa A và 1 chất khử B thì chất khử tạo thành phải yếu hơn B và chất oxi hóa sinh ra phải yếu hơn A VD: Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag Trong đó: Chất oxi hóa Cu2+ yếu hơn chất oxi hóa ban đầu là Ag+ Chất khử sinh ra là Ag yếu hơn chất khử ban đầu là Cu + Ngược lại, phản ứng không xảy ra khi: 2Ag + Cu2+ = Cu + 2Ag+ Chất khử yếu chất oxi hóa yếu chất khử mạnh chất oxi hóa mạnh + Ngoài ra phản ứng oxi hóa – khử còn phụ thuộc nồng độ, nhiệt độ, chất xúc tác,… 2. a. x 24 (: chất oxi hóa) x 5 ( C6H12O6: chất khử) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Phương trình dưới dạng phân tử: 24KMnO4 + C6H12O6 + 36 H2SO4 → 24 MnSO4 + 30 CO2 + 66 H2O + 12 K2SO4 b. x 2 (FexOy: chất khử) x(3x-2y) (: chất oxi hóa) Þ Dạng phân tử: 2FexOy + (6x – 2y)H2SO4 = x Fe2(SO4)3 + (3x – 2y)SO2 + (6x – 2y) H2O B. Sắp xếp các nữa phản ứng theo chiều tăng dần của thế điện cực chuẩn, ta có: Theo qui tắc α ta thấy có thể thực hiện các quá trình a), b), d) Sn2+ + Br2 →Sn4+ + 2Br – E0 = +1,07 – (+0,15) = +0,92v (0,25đ) 2Cu+ + Br2 → 2Cu2+ + 2Br – E0 = +1,07-(+0,34) = +0,73v (0,25đ) 2Fe2+ + Br2 → 2Fe3+ + 2Br – E0 = +1,07-0,77=+0,3v (0,25đ) 2. a. (0,25đ) b. Tại (-) có sự oxi hóa Zn – 2e → Zn2+ Tại (+) có sự khử Ag+ : Ag+ + e → Ag Phản ứng tổng quát khi pin làm việc: Zn + 2Ag+ → Zn2+ + 2Ag (0,25đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút c. Epin = (0,25đ) d. Khi hết pin Epin = 0 Gọi x là nồng độ M của ion Ag+ giảm đi trong phản ứng khi hết pin. Ta có: (0,5đ) SỞ GD&ĐT BẾN TRE KỲ THI HỌC SINH GIỎI OLYMPIC 30-4 LẦN THỨ XII TRƯỜNG THPT BẾN TRE NĂM HỌC 2005 - 2006 ĐÁP ÁN MÔN HÓA – Khối 10 Thời gian: 180 phút Câu 5: Một khóang vật X gồm 2 nguyên tố: A (kim loại) và B (phi kim) Khi đốt X được chất rắn Y (A2O3) và khí Z (BO2) trong đó phần trăm khối lượng của A trong Y là 70% và của B trong Z là 50% Y tác dụng vừa đủ với 1,8 (g) H2 ở nhiệt độ cao. Z tác dụng vừa đủ với 117,6(g) K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 dư cho muối Cr3+ Xác định tên khóang vật X và khối lượng X đã đốt Từ muối ăn, đá vôi và nước, viết các phương trình phản ứng điều chế nước Javel và clorua vôi. ĐÁP ÁN 1. Y + H2 : K2Cr2O7 + 3 SO2 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O 0,4(mol) 1,2(mol) Với công thức FexOy ta có tỉ lệ: X : y = 0,6 : 1,2 hay 1 : 2 Þ X là FeS2 (pyrit sắt) 2. 2NaCl + 2 H2O 2 NaOH + H2 + Cl2 Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2O Nước Javel Clorua vôi