Đáp án đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học Lớp 12 năm 2005 - Đề 1 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Phòng

Nội dung text: Đáp án đề thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học Lớp 12 năm 2005 - Đề 1 - Sở giáo dục và đào tạo Hải Phòng

1. Së gi¸o dôc vµ ®µo t¹o H­íng dÉn chÊm ®Ò thi chän ®éi tuyÓn h¶i Phßng dù thi häc sinh giái quèc gia n¨m 2005 M«n: ho¸ häc Thêi gian: 180 phót (kh«ng kÓ thêi gian giao ®Ò) C©u I: 1. A, B, Z cã c«ng thøc sau: A: CaCO3 E: CaC2 K: Ca(OH)2 Q: H2NCN X: NH4OCN B: CO2 G: CO L: CaCN2 R: H2NCONH2 Z: ClCN D: CaO J: C2H2 M: Ca(HCN2)2 T: NH3 R ®­îc sö dông lµm ph©n bãn trong n«ng nghiÖp. Vµo n¨m 1828 Friedrich Wohler ®· tæng hîp chÊt nµy tõ viÖc ®èt nãng muèi X. Thñy ph©n R cho 2 chÊt khÝ , mét trong hai khÝ nµy t¸c dông víi Z t¹o thµnh Q. Tõ chÊt ban ®Çu A còng ®iÒu chÕ ®­îc R. a) ViÕt c¸c ph­¬ng tr×nh ph¶n øng ®Ó minh ho¹. C¸c ho¸ chÊt vµ ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt cã ®ñ. b) ViÕt hai c«ng thøc Lewis – cÊu tróc (cã thÓ) cña Q. 2. a) Vôi sống (CaO) được sản xuất trong công nghiệp bằng cách nung đá vôi ở nhiệt độ khoảng 900–1000 °C. Viết phương trình phản ứng. b) Vôi tôi tan ít trong nước, ở 20°C có độ tan L = 1,26 g/L. Tính nồng độ ion canxi và trị số pH của dung dịch nước vôi trong ở 20°C. c) Dẫn cacbon dioxit vào dung dịch nước vôi trong, có xuất hiện kết tủa. Viết phương trình các phản ứng xảy ra. d) Nếu dẫn cacbon dioxit vào dung dịch canxi clorua không thấy xuất hiện kết tủa. Giải thích hiện tượng trên. H­íng dÉn gi¶i: 1. a) CaCO3 CaO + CO2 CaO + 3 C CaC2 + CO CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2 1
2. CaC2 + N2 C + CaCN2 2 CaCN2 + 2 H2O Ca(OH)2 + Ca(HCN2)2 Ca(HCN2)2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2 H2NCN H2NCN + H2O H2NCONH2 NH4OCN H2NCONH2 H2NCONH2 + H2O CO2 + 2 NH3 ClCN + NH3 H2NCN + HCl b) H N C N H N C N H H 2. a) CaCO3 (r) CaO (r) + CO2 (k) –2 b) M(Ca(OH)2) = 74.1 g/mol. [Ca(OH)2] = 1.26/74.1 mol/L = 1,70·10 mol/L suy ra [OH–] = 3,4 10–2 mol/L pH = 12,5 – + c) CO2 (aq) + 2H2O (l) ⇌ CO3 (aq) + H3O (aq) (1) – 2– + HCO3 (aq) + H2O (l) ⇌ CO3 (aq) + H3O (aq) (2) 2– 2+ CO3 (aq) + Ca (aq) ⇌ CaCO3 (r) . (3) d) Dung dịch Ca(OH)2 có tính kiềm, làm cho cân bằng (2) của câu d) chuyÓn 2- 2- dời theo chiều tạo thành CO 3 (aq). Nồng độ CO 3 khi ®ã đủ để kết tủa CaCO3. 2- Dung dịch CaCl2 là trung tính, nồng độ CO3 nhỏ hơn đáng kể so với dung dịch Ca(OH)2. Vì thế không vượt quá tích số tan. C©u II: Một dung dịch chứa 160,0 g nước và 100,0 g canxi nitrat với điện cực than chì được điện phân trong 12 giờ với dòng điện 5,00A. Khi kết thúc điện phân, khối lượng dung dịch giảm 41,9 g. Tính lượng canxi nitrat tetrahidrat (Ca(NO3)2 ·4 H2O) tối đa có thể hòa tan được trong 100,0 g nước ở nhiệt độ này. 2
3. Hướng dẫn giải: điện phân dung dịch Phương trình điện phân: H2O (l) Ca(NO3)2  H2 (k) + ½ O2 (k) Khối lượng giảm 41,9 gam do sự điện phân và do sự kết tinh của canxi tetrahidrat quá bão hòa. Sau khi điện phân ta có dung dịch bão hòa. 1 1 1 16 mH = 5 12 3600 = 2,24 g; mO = 5 12 2 96500 1 2 96500 1 3600 = 17,91 g Khối lượng giảm do nước bị điện phân: 2,24 + 17,91 = 20,15 gam Khối lượng giảm do canxi tetrahidrat kết tinh: 41,9 – 20,15 = 21,75g 21.75 Ca(NO3)24H2O, ứng với số mol là = 0,09 mol 236 Sau khi điện phân có dung dịch bão hòa gồm 160 – 20,15 – 0,09 4 18 = 133,37 g H2O hòa tan tối đa được 100 – 0,09 164 = 85,24 g hay 0,52 mol Ca(NO3)2. Dung dịch bão hòa như thế được điều chế từ 0,52 mol Ca(NO 3)24 H2O (hay 122,72 g) trong 133,37 – 0,52 4 18 = 95,93 g H2O. 100 122.72 Vậy, 100 g nước có thể hòa tan tối đa = 127,93 gam 95.93 Ca(NO3)24H2O. C©u III: 1. Người ta dùng kali iodua để xác định hàm lượng đồng trong dung dịch chứa ion Cu2+. Màu của dung dịch chuyển thành nâu vàng và tạo kết tủa trắng xám. a) Vì sao dung dịch có màu nâu vàng? Xác định chất kết tủa màu trắng xám. b) Viết và cân bằng phương trình phản ứng. Hướng dẫn giải: 3- a) Dung dịch màu nâu vàng: I2 hay I . Kết tủa màu trắng xám: CuI. 2+ - b) 2 Cu + 4 I  2 CuI + I2 2. a) Sự phân chia 235U cho nhiều sản phẩm và từ 2 đến 3 nơtron. Một trong các sản phẩm của quá trình phân chia hạt nhân là 95Kr. Viết và cân bằng phương trình phản ứng của quá trình phân chia này, giả thiết rằng đã bức xạ 2 nơtron. 3
4. b) Dưới đây là thế oxi hóa tiêu chuẩn của urani với các mức oxi hóa khác nhau: 2+ + 4+ UO2 + 4H + 2e  U + 2H2O E = + 0,32 V 2+ + UO2 + e  UO2 E = + 0,06 V + + 4+ UO2 + 4H + e  U + 2H2O E = + 0,58 V U4+ + e  U3+ E = – 0,63 V + H + e  ½ H2 tại pH = 7 E = – 0,42 V Viết và cân bằng phương trình phản ứng để giải thích vì sao dung + 3+ dịch chứa ion UO2 và U trong nước không bền. Hướng dẫn giải: a) b) C©u IV: 2+ 1. Xét ion phức [CoCl(NH3)5] . a) Tên của ion phức này là gì? Hãy cho biết mức oxi hóa của Co trong ion phức. b) Viết công thức cấu trúc của ion phức này. c) Khi thay thế hai phân tử NH 3 bằng hai ion clorua thu được một phức khác. Viết công thức của phức mới. Phức này có thể có bao nhiêu đồng phân? Viết công thức cấu trúc của chúng và cho biết chúng thuộc loại đồng phân nào? 2+ 2+ 2+ d) Trong dung dịch axit hóa, Fe khử [CoCl(NH3)] để tạo Co . Viết và cân bằng phương trình phản ứng. 4
5. Hướng dẫn giải: a) Cloropentamin coban (III), mức oxi hóa là +3 b) NH3 c) [CoCl3(NH3)3], 2 đồng phân (bán đối quang): d) 2. Khi thêm ion Co3+ vào nước amoniac xảy ra phản ứng sau: 3+ 3+ Co (aq) + 6 NH3 (aq)  [ Co(NH3)6] (aq) Hằng số cân bằng chung của phản ứng tạo phức K = 4,5 1033 (mol/L)–6. Trong một dung dịch, nồng độ cân bằng của amoniac là c(NH3 (aq)) = 0,1 3+ 3+ mol/L và tổng các nồng độ cân bằng của Co (aq) vµ [Co(NH3)6] (aq) bằng 1 mol/L. a) Tính nồng độ của Co3+ (aq) trong dung dịch này. 2+ b) Hằng số cân bằng chung K của [Co(NH3)6] (aq) nhỏ hơn nhiều, K = 2,5 104 -6 2+ 2+ (mol/L) . Tính tỉ lệ c(Co (aq))/c([Co(NH3)6] (aq)) trong một dung dịch mà nồng độ cân bằng của amoniac là c(NH3 (aq)) = 0,1 mol/L. c) Co3+ (aq) phản ứng với nước giải phóng khí nào? Giải thích. d) vì sao không giải phóng khí trong dung dịch ở câu a)? 5
6. Hướng dẫn giải: a) b) c) Theo giả thiết: Co3+ (aq) + e- ⇌ Co2+ (aq) E = + 1,82V - - 2H2O + 2e ⇌ H2 (k) + 2OH (aq) E = – 0,42V tại pH = 7 + - O2 (k) + 4H (aq) + 4e ⇌ 2H2OE = + 0,82V tại pH = 7 Co3+ phản ứng nên phải là chất oxi hóa (nhận e), do đó theo các phương trình trên, nếu có giải phóng khí, bắt buộc H2O phải nhường electron và giải phóng khí O2. d) 3+ -28 + [Co ] = 2,2 10 mol/L quá nhỏ nên thế nhỏ hơn thế của (2H2O/O2, 4H ) nên quá trình oxi hóa không thể xảy ra được. C©u V: Một bình chứa 0,720 mol SO2 và 0,710 mol SO3. Thêm 0,490 mol NO2 và phản ứng đạt đến cân bằng SO2 (k) + NO2 (k) ⇌ SO3 (k) + NO (k) . Có 0,390 mol NO khi đạt cân bằng. 1. Tính hằng số cân bằng ở nhiệt độ thí nghiệm. Ở cùng nhiệt độ, thêm 1,000 mol SO3 vào bình. 2. Tính số mol 4 khí khi đạt cân bằng. 6
7. Hướng dẫn giải: 1. SO2(k) + NO2(k) ⇌ SO 3(k) + NO(k) Lúc đầu (mol) 0,720 0,490 0,710 0 Đạt cân bằng (mol) 0,720-0,390 0,490-0,390 0,710+0,390 0,390 2. SO2(k) + NO2(k) ⇌SO 3(k) + NO(k) Lúc đÇu (mol): 1,330 0,100 1,100 0,390 Cân bằng mới (mol) 1,330 - x 0,100 - x 1,100 + x 0,390 + x SO2(k) + NO2(k) ⇌SO 3(k) + NO(k) 1,263 mol 0,033 mol 1,167 mol 0,457 mol 7