Đề chính thức thi Học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10 - Năm học 2019-2020 - Trường THPT Sào Nam (Có đáp án)

Nội dung text: Đề chính thức thi Học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 10 - Năm học 2019-2020 - Trường THPT Sào Nam (Có đáp án)

1. SỞ GD&ĐT QUẢNG NAM KÌ THI CHỌN HSG LỚP 10 THPT NĂM HỌC 2019 - 2020 TRƯỜNG THPT SÀONAM ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC 10 - THPT Thời gian làm bài: 150 phút, không kể thời gian phát đề. ĐỀ CHÍNH THỨC (Đề thi gồm 02 trang) Họ và tên thí sinh: .Số báo danh: Cho biết nguyên tử khối của các nguyên tố: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; Al = 27; S = 32; Fe = 56; K = 39; Mg = 24; Ca = 40; Cu = 64; Ag = 108; Cl = 35,5; Br = 80; Ba = 137; Na = 23. Câu 1 (2,0 điểm) 1. Cân bằng các phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng electron: a. FexOy + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O b. FeS2 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O c. Al + HNO3  Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O (tỉ lệ mol NO và N2O tương ứng là 3:1) d. Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4  Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O Câu 2 (2,0 điểm) 1/ Dự đoán hiện tượng và viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra (nếu có) trong các thí nghiệm sau: a. Sục khí SO2 vào dung dịch nước Br2. b. Cho FeCl2 vào dung dịch chứa (H2SO4 loãng, KMnO4) dư. 2/ Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của nguyên tố X có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 4s1. Viết cấu hình electron và xác định vị trí của X trong bảng hệ thống tuần hoàn. Câu 3 (2,0 điểm) 1. Từ dung dịch H2SO4 98% (D = 1,84 gam/ml) và dung dịch HCl 5M, trình bày phương pháp pha chế để được 200 ml dung dịch hỗn hợp gồm H2SO4 1M và HCl 1M. 2/ Viết các phương trình phản ứng tương ứng với trình tự biến đổi số oxi hóa của lưu 2 0 4 6 4 0 2 huỳnh sau đây S (1) S (2) S (3) S (4) S (5) S (6) S Câu 4 (2,5 điểm) 1/Xác định nhiệt hình thành AlCl3 khi biết: Al2O3 (r) + 3COCl2 (k) 3CO2 (k) + 2AlCl3 (r) H 1 = -232,24 kJ CO (k) + Cl2 (k) COCl2 (k) H 2 = -112,40 kJ 2Al (r) + 1,5O2 (k) Al2O3 (k) H 3 = -1668,20 kJ Nhiệt hình thành của CO: H 4 = -110,40 kJ/mol Nhiệt hình thành của CO2: H 5 = -393,13 kJ/mol. 2+ + 3+ 0 + 0 3+ 2+ 2/ Cho phản ứng Fe + Ag Fe + Ag. Và E Ag /Ag=0,80 ; E Fe /Fe =0,77V a/ Xác định chiều của phản ứng trong điều kiện chuẩn và tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 2980K b/ Xác định chiều của phản ứng xảy ra trong dung dịch Fe3+ 0,1M ; Fe2+ 0,01M và Ag+ 0,001M Khi cho bột Ag vào dung dịch trên? Câu 5 (2,0 điểm) 1/Nguyên tử của nguyên tố phi kim A có electron cuối cùng ứng với bộ 4 số lượng tử thỏa mãn điều kiện: m + l = 0 và n + ms = 3/2 (quy ước các giá trị của m tính từ thấp đến cao). Xác định nguyên tố A. 2/ Tổng số các hạt cơ bản trong ion Mn+ có là 80. Trong hạt nhân của M, số hạt không mang điện nhiều hơn số hạt mang điện là 4. Xác định tên nguyên tố M và viết cấu hình electron của Mn+. Câu 6 (2,5 điểm) 1/ Cho các dữ kiện sau: o CO (k) + H (k) xt,t  CO (k) + H O (k) 2 2  2 0 ΔHtt ( KJ/mol) -393,509 0 -110,525 -241,818 ΔS0 ( 2980c) ( J/mol) 213,660 130,575 197,665 188,716 Tính hằng số cân bằng của phản ứng ở 250c . 2/ Phản ứng dưới đây đạt đến cân bằng ở 109K với hằng số cân bằng Kp = 10: C (r) + CO2 (k) 2CO (k) (a) Tìm hàm lượng khí CO trong hỗn hợp cân bằng, biết áp suất chung của hệ là 1,5atm.
2. (b) Để có hàm lượng CO bằng 50% về thể tích thì áp suất chung là bao nhiêu? Câu 7 (3,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe và kim loại M (hóa trị n không đổi). Hòa tan hoàn toàn m gam X trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư được dung dịch A và V lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Hấp thụ hết lượng SO 2 trên bằng 500 ml dung dịch NaOH 0,2M thu được dung dịch chứa 5,725 gam chất tan. - Thêm vào m gam X một lượng kim loại M gấp đôi lượng kim loại M có trong X, thu được hỗn hợp Y. Cho Y tan hết trong dung dịch HCl dư thu được 1,736 lít khí H2 (đktc). - Thêm vào m gam X một lượng Fe bằng lượng Fe có trong X, thu được hỗn hợp Z. Cho Z tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được dung dịch B chứa 5,605 gam muối. 1. Tính V. 2. Xác định kim loại M và tính thành phần phần trăm khối lượng của hỗn hợp X. Câu 8 (2,0 điểm) Hỗn hợp rắn X gồm KClO3, KCl, BaCl2 và Ba(ClO3)2. Nung nóng 103,95 gam X với cacbon vừa đủ, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 13,44 lít (đktc) khí CO2 duy nhất và hỗn hợp rắn Y gồm KCl và BaCl 2. Cho Y tác dụng vừa đủ 522 gam dung dịch K 2SO4 10%, lọc bỏ kết tủa được dung dịch Z. Lượng KCl trong dung dịch Z gấp 9 lần lượng KCl trong hỗn hợp X. Tính phần trăm khối lượng của mỗi muối trong hỗn hợp X. Câu 9 (2,0 điểm) Bộ dụng cụ điều chế khí được bố trí như hình vẽ sau: Dung dịch B Chất rắn A Khí C Với bộ dụng cụ trên, có thể dùng để điều chế những chất khí nào trong số các khí sau: Cl2, H2, O2, SO2, CO2? Giải thích. Viết phương trình phản ứng điều chế các khí đó (mỗi khí chọn một cặp chất A, B thích hợp). Hết Thí sinh không được sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.
3. SỞ GD&ĐT QUẢNG NAM KỲ THI CHỌN HSG LỚP 10 Năm học: 2019 – 2020 TRƯỜNG THPT SÀONAM HƯỚNG DẪN CHẤM MÔN: HÓA HỌC 10 - THPT (Hướng dẫn chấm gồm 04 trang) CÂU Ý NỘI DUNG ĐIỂM to a. FexOy + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 2 y 1x 2xFe x  2xFe 3 6x – 4y e 0,5đ (3x – 2y)x S+6 + 2e  S+4 to 2FexOy + (6x-2y)H2SO4  xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O to b. FeS2 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 1x 2FeS 2Fe+3 + 4S+4 +22e 2 0,5đ 11x S+6 +2e S+4 to 2FeS2 + 14H2SO4  Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O c. Al + HNO3  Al(NO3)3 + NO + N2O + H2O 17x Al  Al+3 + 3e Câu 1 0,5đ 1 +5 +2 +1 (2,0đ) 3x 5N +17e  3N + 2N 17Al + 66HNO3  17Al(NO3)3 + 9NO + 3N2O + 33H2O to d. Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4  Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 5x S+4  S+6 + 2e 2x Mn+7 + 5e  Mn+2 0 5Na SO + 2KMnO + aNaHSO t bNa SO + 2MnSO + K SO + cH O 2 3 4 4 2 4 4 2 4 2 0,5đ BTNT(Na) 10 a 2b BTNT(S)  5 a b 2 1 a 6; b 8; c 3. BTNT(H)  a 2c t0 5Na2SO3 + 2KMnO4 + 6NaHSO4  8Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O 1 Màu vàng nâu nhạt dần SO2 + Br2 + 2H2O 2HBr + H2SO4 0,5đ Xuất hiện khí màu vàng lục, dung dịch mất màu tím. 0,5đ 10FeCl2 + 6KMnO4 + 24H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 10Cl2 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 24H2O Câu 2 1 (2,0đ) Cấu hình electron của X là [Ar] 4s . X thuộc ô thứ 19, chu kì 4, nhóm IA. Cấu hình electron của X là [Ar] 3d54s1. X thuộc ô thứ 24, chu kì 4, nhóm VIB. 0,25x2 2 Cấu hình electron của X là [Ar] 3d104s1. X thuộc ô thứ 29, chu kì 4, nhóm IB. 0,5đ 200 1 * Phần tính toán: Số mol H2SO4 cần lấy = số mol HCl cần lấy = 0,2 (mol) 1000 0,2 98 100 Khối lượng dung dịch H2SO4 cần lấy = 20 (gam) 98 0,5đ 20 Câu 3 Thể tích dung dịch H SO cần lấy = = 10,87 (ml) 1 2 4 (2,0đ) 1,84 0,2 Thể tích dung dịch HCl cần lấy = 1000 = 40 (ml) 5 * Cách tiến hành: Lấy khoảng 100 - 120 ml nước cho vào bình thể tích 200 ml có chia vạch. Cân 20 gam 0,5đ dung dịch H2SO4 hoặc đong 10,87 ml dung dịch H2SO4, sau đó cho từ từ vào bình chứa
4. nước khuấy đều. Đợi dung dịch H2SO4 thật nguội, đong 40 ml dung dịch HCl 5M thêm vào bình, sau đó thêm nước vào cho đến vạch 200 ml. 1. (a) 3. Phương trình phản ứng: (1) H2S + 1/2O2 S + H2O t 0,5đ (2) S + O2  SO2 /3pt (3) SO2 + Cl2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl (4) Cu + 2H SO CuSO + SO + 2H O 2 2 4 4 2 2 (5) SO2 + 2H2S 3S + 2H2O t (6) 2Na + S  Na2S 0,5đ /3pt (Học sinh có thể sử dụng các phản ứng khác cho quá trình này) Nhiệt hình thành AlCl3 là nhiệt của quá trình: Al + 1,5Cl2 AlCl3 Để có quá trình này ta sắp xếp các phương trình như sau: Al2O3 (r) + 3COCl2(k) 3CO2 (k) + 2AlCl3 (k) H 1 3CO (k) + 3Cl2 (k) 3COCl2 (k) 3 H2 2Al (r) + 1,5O (k) Al O (r) H 1 2 2 3 3 3C (k) + 1,5O2 (k) 3CO (k) 3 H4 3CO2 (k) 3C (r) + 3O2 (k) 3(- H5) Sau khi tổ hợp có kết quả là: 2Al (r) + 3Cl2 (k) 2AlCl3 (r) H x Hx = H1 + 3 H2 + H3+ 3 H4+ 3(- H5 ) 0,5đ = (-232,24) + 3(-112,40) + (-1668,20) + 3(-110,40) + 3(393,13) = - 1389,45 kJ 0,5đ Vậy, nhiệt hình thành 1 mol AlCl3 = -1389,45 / 2 = - 694,725 kJ/mol Câu 4 2+ + 3+ (2,5đ) 2/ a/ Fe + Ag Fe + Ag E0pin = 0,8 – 0,77 = 0,03V 0.25đ => Phản ứng xảy ra theo chiều thuận 0,25đ K = 10(En/0,059) = 10(0,03/0,059) = 3,225 b/ E = E0 + (0,059/n).lg([oxh]/[kh]) 0,25đ EAg+/Ag = 0,8 + 0,059.log(0,001) = 0,623V 2 0,25đ EFe3+/Fe2+ = 0,77 + 0,059.log.(0,1/0,01) = 0,829V E = 0,829 – 0,623 = 0,206V 0,25đ Do E > 0 nên phản ứng xảy ra theo chiều : Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+ 0,25đ Trường hợp 1: ms= +1/2 => n=1 => l=0 =>m=0 Vậy cấu hình electron của nguyên tử A : 1s1 => Hydrô 0,25đ Trường hợp 2: ms= -1/2 => n=2 => l=0 => m=0 hoặc l=1 => m= -1 1 * Với ms= -1/2; n=2; l=0; m=0 => Cấu hình electron là 1s 22s2 : Beri 0,25đ Câu 5 * Với ms= -1/2; n=2; l=1; m= -1 =>Cấu hình electron là 1s22s22p4 :Oxy 0,25đ (2,0đ) Vì A là phi kim nên hoặc A là Hydro (H) hoặc A là Oxi (O) 0,25đ Theo bài ra ta có: 2Z + N – n = 80 (1); N – Z = 4 (2) M M M M 0,25đ Thay (2) vào (1) ta được: 3ZM – n = 76 2 Do 1 ≤ n ≤ 3  77 ≤ 3Z ≤ 79  25,67 ≤ Z ≤ 26,33 M M 0,5đ  ZM = 26; n = 2  M là sắt (Fe)
5. Cấu hình electron của Mn+ (Fe2+): [Ar] 3d6 Hoặc 1s22s22p63s23p63d6 0,25đ 1/ ΔH0 = -110,525 – 241,818 + 393,509 – 0 = + 41,166 KJ/mol 0,25đ ΔS0 = 197,665 +188,716 -213,66 – 130,575 = 42,146 J/ mol.K 0,25đ ΔG0 = ΔH0 - TΔS0 1 = 41,166 – 298.0,042146 = + 28,6064 KJ/mol = + 28606,4J/mol 0,25đ lg K = - ΔG0 / 2,303RT = - 28606,4/ 2,303.8,314.298 = - 5,0135 0,25đ Suy ra K = 9,7.10-6 0,25đ 2/ C + CO2 2CO  n [ ] (1 - x) 2x 1 + x (mol) 2 0,25đ Câu 6 2x (2,5đ) 2 P 1 x Ta có: K CO 1,5 = 10 x = 0,79 P P 1 x 0,25đ CO2 1 x Vậy hỗn hợp cân bằng chứa 2.0,79 = 1,58 mol CO (88,27%) và 1 – 0,79 = 0,21 mol CO2 (11,73%) 0,5đ 2 (0,5) 2 (b) Từ K P 10 P = 20 atm P 0,5 0,25đ Ta có nNaOH = 0,5.0,2 = 0,1 mol Khí SO2 sinh ra tác dụng với dung dịch NaOH có thể xảy ra phản ứng: SO2 + NaOH  NaHSO3 0,5đ SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O - Nếu chỉ tạo muối NaHSO3 n 0,1(mol) mchất rắn = 10,4 (gam) NaHSO3 1 - Nếu chỉ tạo muối Na2SO3 n 0, 05(mol) mchất rắn = 6,3 (gam) Na 2SO3 Ta có: m < m chất rắn muối min 0,5đ NaOH : x(mol) x 2y 0,1 x 0,025  Chất rắn gồm   Na 2SO3 : y(mol) 40x 126y 5,725 y 0,0375 BTNT (S) n n 0, 0375  V 0,84(lít) 0,5đ SO2 Na 2SO3 SO2 Fe : x(mol) BT(e) Câu 7 Đặt số mol Fe và M trong m gam X  3x + ny = 0,075 (1) (3,0đ) M : y(mol) Fe : x(mol) BT(e) 0,5đ Số mol các chất trong hỗn hợp Y  2x + 3ny = 0,155 (2) M : 3y(mol) Từ (1) và (2)  x = 0,01; ny = 0,045 Fe : 2x(mol) BTNT(Fe;M) n FeSO : 2x(mol) 2 Số mol các chất trong hỗn hợp Z  4 M : y(mol) M (SO ) : 0,5y(mol) 2 4 n 0,5đ mmuối = 5,605 (gam)  152.2x 2M 96n .0,5y 5,605 (*) Thay x = 0,01 và ny = 0,045 vào (*) ta được: M = 9n M là Nhôm (Al); y = 0,015 (mol) 0,5đ Fe : 0,01 (mol) %mFe 58,03%  Hỗn hợp X gồm  Al : 0,015 (mol) %mAl 41,97% BTKL ta có mY = mx +mC – mCO2 BTKL 0,5đ  mY 103,95 0,6.12 0,6.44 84,75(gam) Câu 8 Y tác dụng vừa đủ với 0,3 mol K2SO4  nBaCl nBaSO nK SO 0,3(mol)  2 4 2 4 0,5đ (2,0đ) Khối lượng KCl trong Y là: 84,75 – 0,3.208= 22,35 (gam)  n = 0,3 (mol) KCl (trong Y) 0,5đ Gọi x là số mol KClO3, y là số mol KCl trong hỗn hợp X ban đầu.
6. x y 0,3 x 0,2(mol) Ta có:  x y 0,6 9y y 0,1(mol) BTNT(O) 0,6.2 0,2.3  nBa(ClO ) 0,1(mol) 3 2 6 0,5đ  %m 7,17%; %m 23,57%; %m 29,24%; %m 40,02% KCl KClO3 Ba(ClO3 )2 BaCl2 - Giải thích: Để điều chế được khí C như bộ dụng cụ vẽ thì khí C phải có đặc điểm: 1,0đ nặng hơn không khí ( M = 29) và không tác dụng với không khí.  có thể điều chế được các khí: Cl2, SO2, CO2, O2. (0,25.4) Câu 9 - Phản ứng điều chế: (2,0đ) 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O 1,0đ Na2SO3 + H2SO4 (loãng)  Na2SO4 + SO2  + H2O (0,25.4) CaCO3 + 2HCl  2NaCl + CO2↑ + H2O MnO2 H2O2  H2O + 1/2O2↑ Lưu ý: Thí sinh làm theo cách khác nếu đúng vẫn cho điểm tối đa.