Đề thi chọn học sinh giỏi THPT cấp tỉnh vòng 2 môn Hóa học - Buổi thi thứ nhất - Năm học 2019-2020 - Sở giáo dục và đào tạo Long An

Nội dung text: Đề thi chọn học sinh giỏi THPT cấp tỉnh vòng 2 môn Hóa học - Buổi thi thứ nhất - Năm học 2019-2020 - Sở giáo dục và đào tạo Long An

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI THPT CẤP TỈNH LONG AN VÒNG 2 VÒNG 2 NĂM HỌC 2019-2020 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: HÓA HỌC Ngày thi: 25/9/2019 (Buổi thi thứ nhất) (Đề thi có 04 trang, gồm 05 câu) Thời gian: 180 phút (không kể thời gian phát đề) Thí sinh không được sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn. Cho biết khối lượng (đvC): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; S =32; Cl= 35,5; Na=23; K = 39; Mg =24; Al =27; Ca =40; Pb=207. Cho biết số hiệu nguyên tử : H ( Z=1); C( Z=6); N (Z=7); O (Z=8); F (Z=9); P (Z=15); S ( Z=16 ); Cl (Z=17); I ( Z= 53). Cho biết hằng số Planck h = 6,625.10-34 J.s; vận tốc ánh sáng là 3.108 m.s-1; khối lượng -31 23 electron là 9,1.10 kg; NA = 6,022.10 . Câu 1. (3,0 điểm) 1.1. Phân tử XY có tổng số hạt proton, nơtron và electron bằng 46. Trong nguyên tử Y, số nơtron bằng số electron. Số electron của nguyên tử Y nhiều hơn của nguyên tử X là 1 hạt. Hạt nhân nguyên tử X có số nơtron nhiều hơn proton 1 hạt. Thực nghiệm cho biết phân tử XY có tính thuận từ. Xác định công thức phân tử XY. Dùng thuyết obitan phân tử (MO) để giải thích liên kết hóa học, tính thuận từ trong phân tử XY. 1.2. Cho bảng số liệu sau: C C 2 C 3 sp sp sp –1 EC–H(kJ.mol ) 523,4 427,0 418,4 χC 3,30 2,75 2,50 Trong đó, EC–H là năng lượng phân li liên kết C–H; χC là độ âm điện của C (theo Pauling). Trong 3 chất C2H2, C2H4 và C2H6 thì năng lượng phân li liên kết C–H trong C2H2 là lớn nhất nhưng chỉ có C2H2 phản ứng được với dung dịch AgNO3 trong NH3. Vì sao? 1.3. a. Nguyên tử hiđro (H) ở trạng thái cơ bản hấp thụ một photon có bước sóng 904 Å. Năng lượng này có đủ để tách electron ra khỏi nguyên tử H không? Tính vận tốc electron bay ra (nếu có)? b. Tính khối lượng riêng của “nước đá khô” theo (gam/m3), khi biết độ dài cạnh của ô mạng cơ sở lập phương tâm diện trong tinh thể “nước đá khô” là 0,56 nm và tính số phân tử cacbon đioxit trong một mẩu “nước đá khô” có kích thước 20 cm×10 cm×5,0 cm. 1.4. Chuyển động của electron dọc theo mạch cacbon của hệ liên hợp mạch hở được coi là chuyển động tự do của vi hạt trong hộp thế một chiều. Năng lượng của vi hạt trong hộp thế một n2h2 chiều được tính theo công thức : E = , trong đó n = 1, 2, 3 ; h là hằng số Planck ; m là n 8ma 2 khối lượng của electron ; a là chiều dài hộp thế. Đối với hệ liên hợp, a là chiều dài mạch cacbon và được tính theo công thức : a = (N+1).ℓ C-C, ở đây N là số nguyên tử C; ℓ C-C là độ dài trung bình của liên kết C-C. Ứng với mỗi mức năng lượng E n nêu trên, người ta xác định được một obitan phân tử (viết tắt là MO) tương ứng duy nhất. Sự phân bố electron vào các MO cũng tuân theo các nguyên lý và quy tắc như sự phân bố electron vào các obitan nguyên tử. ● Xét hệ liên hợp có công thức chung là H2C=CH-(CH=CH)k -CH2 a. Viết công thức tính năng lượng ∆E và bước sóng λ của phổ hấp thụ xảy ra khi 1 electron chuyển từ mức n = 3 lên n = 4 với k = 1. Trang 1/4
2. b. Tính bước sóng λ của phổ hấp thụ xảy ra ứng với k = 2. Cho độ dài trung bình của liên kết C-C là ℓC-C = 1,4Å. Câu 2. (4,0 điểm) 1 3 2.1. Xét phản ứng sau : CaSO4.2H2O (r)  CaSO4.H2O (r) + H2O (k) 2 2 Các số liệu nhiệt động học sau đo tại 25oC, áp suất tiêu chuẩn 1,00 bar: ΔHo (kJ ) So (J ) Hợp chất mol Kmol CaSO4.2H2O(r) - 2021,0 194,0 1 CaSO4. H2O(r) -1575,0 130,5 2 H2O(k) -241,8 188,6 Hằng số khí: R = 8,314 ()J = 0,08314 (); 0 Lbar oC = 273,15K. mol.K mol.K o 1 a. Tính ΔH (theo kJ) của sự chuyển hóa 1,00 kg CaSO4.2H2O(r) thành CaSO4.H2O(r). Phản 2 ứng này là tỏa nhiệt hay thu nhiệt? b. Tính áp suất hơi nước (theo bar) tại cân bằng trong 1 bình kín có chứa CaSO 4.2H2O(r), 1 o CaSO4.H2O (r) và H2O (k) tại 25 C. 2 2.2. Người ta có thể tái chế Cl2 từ HCl (một sản phẩm phụ của nhiều phản ứng tổng hợp hữu cơ) bằng phản ứng sau: O2(k) + 4HCl(k) ƒ 2H2O(k) + 2Cl2(k) o –1 –1 –1 Tại 298K, các giá trị H f (kJ.mol ), CP (J.K .mol ) của các chất sau: Chất O2(k) Cl2(k) HCl(k) H2O(k) o –1 H f (kJ.mol ) 0 0 –92,5 –242,0 –1 –1 CP (J.K .mol ) 29,0 34,0 29,0 34,0 0 a. Tính H (kJ) của phản ứng tại 700K khi thu được 1,5 tấn Cl 2, giả thiết phản ứng xảy ra trong điều kiện đẳng áp, các giá trị CP không thay đổi trong khoảng nhiệt độ 298 – 700K. b. Dưới áp suất p và nhiệt độ T, hằng số cân bằng của phản ứng K =P 10,0. Ở trạng thái đầu, bình phản ứng chứa HCl(k) và lượng dư O2(k). Tính áp suất riêng phần (atm) của O2(k) tại trạng thái cân bằng, biết rằng khi ấy hiệu suất chuyển hóa của HCl(k) là 80%. 2.3. Cho một khối kim loại X nặng 2,0 kg ở 0oC vào một bình có chứa sẵn 1,0 mol hơi nước ở 100oC và 1 atm thấy có 86% lượng hơi nước đã ngưng tụ. Giả sử trong điều kiện khảo sát, chỉ xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa X và nước, áp suất trong bình không đổi và quá trình ngưng tụ nước diễn ra ở 100oC. a. Tính nhiệt độ cuối của hệ X-nước và nhiệt lượng mà X đã trao đổi. b. Tính biến thiên entropi của X, của nước và của hệ X-nước. Biết: X không chuyển pha: (C ) = 0,385 J.K-1.g-1; (C ) = 75,3 J.K-1.mol-1; p X p H2O,l -1 -1 -1 (C ) = 33,6 J.K .mol ; ( H 0 ) = 40,656 kJ.mol . p H2O,k hh,100 c H2O(l) Trang 2/4
3. Câu 3. (4,0 điểm) k 3.1. Cho phản ứng phân hủy ozon ở pha khí: 2O3  3O2 (*) Phản ứng trên được xem như tuân theo cơ chế sau: k1 X + O3 ‡A AAAA†A O2 + O + X (1) k 1 k2 O + O3  2O2 (2) Ở đây X là phân tử khí trơ nào đó có khả năng trao đổi năng lượng với ozon khi va chạm, trong khi bản thân nó không đổi. Biết rằng tốc độ phản ứng (2) lớn hơn rất nhiều so với tốc độ phản ứng thuận và tốc độ phản ứng nghịch trong cân bằng (1) (v2 >> v1 và v2 >> v-1). a. Có thể áp dụng nguyên lí nồng độ ổn định đối với nguyên tử O được không? Tại sao? b. Xác định biểu thức tốc độ phản ứng (*) và biểu diễn hằng số phản ứng tổng quát (k) theo các hằng số tốc độ thành phần. 3.2. Dữ kiện thực nghiệm của phản ứng: A 2B + C ở 300K được biểu diễn trên đồ thị theo 3 cách khác nhau (với các đơn vị nồng độ theo mol.L‒1): (I) (II) (III) Thời gian t(s) 20 40 60 80 100 120 Đồ thị (I) [A].104 2,78 1,92 1,47 1,19 1,00 0,86 Đồ thị (II) ln[A] ‒ 8,19 ‒ 8,56 ‒ 8,83 ‒ 9,04 ‒ 9,21 ‒ 9,36 Đồ thị (III) 1/[A] 3597 5208 6802 8403 10000 11628 a. Xác định hằng số tốc độ phản ứng và nồng độ đầu của A. b. Tính nồng độ của A sau 9 giây. 3.3. Xăng là sản phẩm trung gian trong quá trình cracking dầu thô. Biết ở 673K hằng số tốc độ -1 -1 hình thành xăng k 1 = 0,283h và hằng số tốc độ phân hủy xăng k 2 = 0,102h . Hãy xác định lượng xăng cực đại và thời gian để đạt được lượng xăng ấy khi cracking 1 tấn dầu thô. Câu 4. (5,0 điểm) 4.1. Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra trong những trường hợp sau: a. Sục khí Cl2 đến dư vào dung dịch NaBr. b. Sục khí H2S vào dung dịch hỗn hợp KMnO4 và H2SO4 loãng . c. Cho dung dịch Na2S2O3 vào dung dịch H2SO4 loãng. d. Cho Fe3O4 vào dung dịch HI dư. e. Cho a mol P2O5 vào dung dịch chứa a mol Ca(OH)2. f. Cho một mẩu nhỏ Silic vào dung dịch NaOH dư. g. Dẫn khí NO2 vào dung dịch KMnO4. Trang 3/4
4. 4.2. Có 3 nguyên tố A, B và C. A tác dụng với B ở nhiệt độ cao sinh ra chất D. Chất D bị thủy phân mạnh trong nước tạo ra khí cháy được và có mùi trứng thối. B và C tác dụng với nhau cho khí E, khí này tan được trong nước tạo dung dịch làm quỳ tím hóa đỏ. Hợp chất của A với C có trong tự nhiên và thuộc loại cứng nhất. Hợp chất của 3 nguyên tố A, B, C là một muối không màu, tan trong nước và bị thủy phân. Cho biết tên của 3 nguyên tố A, B, C và viết các phương trình phản ứng đã nêu ở trên. 4.3. Cho 23,88 gam hỗn hợp X gồm Mg, MgO, Mg(NO 3)2 và Al tan hoàn toàn trong dung dịch chứa KHSO4 và 1,12 mol HCl loãng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y chỉ chứa m gam hỗn hợp các muối trung hòa và hỗn hợp 5,152 lít (đktc) khí Z gồm H2, N2 và NO có tỷ lệ mol tương ứng là 20:1:2. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y thì thấy có 1,72 mol NaOH phản ứng đồng thời xuất hiện 24,36 gam kết tủa. Tìm giá trị của m. Câu 5. (4,0 điểm) + 5.1. Tính nồng độ cân bằng của Ag trong dung dịch gồm AgNO3 0,01 M và Na2S2O3 1,00 M. 2- Cho phức Ag-S2O3 có lgβi(1-2) = 8,82; 13,46 5.2. Cho dung dịch X gồm H3PO4 C (mol/l) và HA 0,01 M. a. Tính nồng độ mol/l của H 3PO4 và hằng số cân bằng của axit HA, biết rằng độ điện ly của -4 H3PO4 và HA trong dung dịch X lần lượt là 0,443 và 1,95.10 . b. Thêm dần dung dịch NH3 vào dung dịch X đến nồng độ 0,16 M (coi thể tích không đổi khi thêm NH3) được dung dịch B. Tính pH của dung dịch B. c. Trộn 5 ml dung dịch B với 5 ml dung dịch Mg(NO 3)2 0,03 M. Bằng các phép tính cụ thể, hãy cho biết có kết tủa tách ra không? Tính pH của hệ thu được. + Cho pKa(H3PO4)= 2,15; 7,21; 12,32; pKa(NH4 )= 9,24; pKs(MgNH4PO4) = 12,6; pKs(Mg(OH)2 = 10,9. 5.3. Theo qui định “Tiêu chuẩn nước sinh hoạt chỉ cho phép lượng chì nhỏ hơn 10 microgram/lít”. Để làm giảm hàm lượng chì trong nước thải nhiễm độc chì, người ta có thể dùng nước vôi để kết tủa chì dưới dạng Pb(OH) . Biết: Tích số tan T 10 20 ; Các phức 2 Pb(OH )2 * hiđroxo của chì gồm: PbOH , Pb(OH)2 , Pb(OH)3 có hằng số bền tổng cộng tương ứng là: 6,9 10,8 13,3 * β1,1 = 10 ; β1,2 = 10 ; β1,3 = 10 ; (trong đó Pb(OH)2 là ởP bdạng(OH )phức2 tan). Ứng với giá trị pH = 8 hay pH = 9 thì lượng chì tan trong nước sẽ đạt tiêu chuẩn nước sinh hoạt theo qui định? HẾT (Thí sinh không được sử dụng tài liệu – Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm) Họ và tên thí sinh: Số báo danh: Cán bộ coi thi 1 (ký, ghi rõ họ và tên) Cán bộ coi thi 2 (ký, ghi rõ họ và tên) Trang 4/4