Đề thi đề xuất trại hè Hùng Vương môn Hóa học Lớp 10 năm 2019 - Trường THPT chuyên Cao Bằng (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi đề xuất trại hè Hùng Vương môn Hóa học Lớp 10 năm 2019 - Trường THPT chuyên Cao Bằng (Có đáp án)

1. TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG CAO BẰNG NĂM 2019 MÔN: HÓA HỌC – LỚP: 10 Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề gồm 03 trang) Câu 1: (2,5 điểm): Cấu tạo nguyên tử, phân tử, HTTH, hạt nhân 1. Cho biết X, Y, R, A, B theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong bản tuần hoàn các nguyên tố hóa học, có tổng số điện tích hạt nhân là 90 (X có số đơn vị điện tích hạt nhân nhỏ nhất). a) Xác định điện tích hạt nhân của X, Y, R, A, B. Gọi tên các nguyên tố đó. b) Viết cấu hình electron của X 2−, Y−, R, A+, B2+. So sánh bán kính của chúng và giải thích? c) Trong phản ứng oxi hoá - khử, ion X 2− và ion Y− thể hiện tính chất cơ bản gì? Vì sao ? 2. Tỉ lệ triti so với tổng số nguyên tử hiđro trong một mẫu nước sông là 8.10 -18. Triti phân hủy phóng xạ với chu kỳ bán hủy 12,3 năm. Có bao nhiêu nguyên tử triti trong 10 gam mẫu nước sông trên sau 40 năm. Câu 2: (2,5 điểm): Động hóa học Trong dung dịch nước, chất T bị phân hủy phương trình: + 2- T + 2H2O → 2X + Y (1) -5 -1 Trong dung dịch loãng, hằng số tốc độ của phản ứng tại 350 K là k1 = 4,00.10 s . a) Cho biết bậc của phản ứng (1). b) Tính thời gian cần thiết t1 để 80% lượng chất T bị phân hủy ở 350K. c) Tính hằng số tốc độ của phản ứng k 2 tại 300K và thời gian cần thiết t 2 để 80% lượng T bị phân hủy ở nhiệt độ này. Biết năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng là 166,00 -1 kJ.mol và Ea không phụ thuộc vào nhiệt độ. d) Khi có mặt chất xúc tác hằng số tốc độ của phản ứng phân hủy tại 300 K là ’ 4 -1 k2 = 3,00.10 s . Giả sử thừa số tần số phản ứng không thay đổi, tính năng lượng ’ hoạt hóa Ea của phản ứng khi có mặt xúc tác. Câu 3: (2,5 điểm): Nhiệt hóa học, cân bằng hóa học o Nung 5,32 gam FeSO4 trong bình chân không kín, dung tích 1,0 lít ở 650 C. Khi đó xảy ra phản ứng hóa học sau 2FeSO4(r) ƒ Fe2O3(r) + SO3(k) + SO2(k) (1) SO3(k) ƒ SO2(k) + ½O2(k) (2) Sau khi các phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì tổng áp suất của hệ là 634,6 mmHg và áp suất riêng phần của oxi là 20,9 mmHg. o a) Tính hằng số cân bằng Kp ở 650 C của các phản ứng (1) và (2). b) Tính phần trăm khối lượng FeSO4 đã bị phân hủy. Câu 4: (2,5 điểm): Liên kết, cấu tạo phân tử, tinh thể 1. Thực nghiệm cho biết, NH3 phản ứng với BF3 tạo ra một chất rắn X duy nhất, có màu trắng. 1
2. a) Viết phương trình hóa học của phản ứng. Cho biết phản ứng đó thuộc loại nào. Tại sao? b) Viết công thức Lewis của mỗi phân tử trong phản ứng trên. Cho biết dạng hình học của mỗi phân tử đó theo thuyết VSEPR (thuyết về sự đẩy giữa các cặp electron ở lớp vỏ hóa trị). c) Dự đoán giá trị của góc liên kết trong phân tử chất X. 2. Từ nhiệt độ phòng đến 1185K sắt tồn tại ở dạng Fe với cấu trúc lập phương tâm khối; từ 1185K đến 1667K sắt tồn tại ở dạng Fe với cấu trúc lập phương tâm diện. Ở 293K sắt có khối lượng riêng d = 7,874 g/cm3. a) Tính bán kính nguyên tử của sắt (cho khối lượng mol nguyên tử Fe = 55,847 g/mol). b) Tính khối lượng riêng của sắt ở 1250K (bỏ qua ảnh hưởng không đáng kể do sự dãn nở nhiệt) Câu 5 (2,5 điểm): Dung dịch điện li (cân bằng axit bazơ, cân bằng tạo chất ít tan) Trộn 10,00 mL dung dịch CH3COOH 0,20 M với 10,00 mL dung dịch H3PO4, thu được dung dịch A có pH = 1,50. a) Tính C trong dung dịch H PO trước khi trộn. H3PO4 3 4 b) Tính độ điện li của CH3COOH trong dung dịch A. c) Thêm từ từ Na2CO3 rắn vào dung dịch A cho đến pH = 4.0, thu được dung dịch B. Tính số gam Na2CO3 đã dùng. Cho biết: H3PO4: pKa1 = 2.15; pKa2 = 7.21; pKa3 = 12.32; CH3COOH: pKa = 4.76; CO2 + H2O có pKa1 = 6.35; pKa2 = 10.33; Câu 6 (2,5 điểm): Phản ứng oxi hóa khử, điện hóa, điện phân 1. Cho giản đồ thế khử chuẩn Mn trong môi trường axit - 0,56V 2- ? MnO4  MnO4  MnO2 + 1,7 V 2- a) Tính thế khử chuẩn của các cặp MnO4 /MnO2 b) Hãy cho biết phản ứng sau có thể xảy ra được không ? Tại sao ? 2- + - 3MnO4 + 4H  2MnO4 + MnO2 + 2H2O Tính hằng số cân bằng của phản ứng trên. 2. Ở 250C có 1 pin điện hóa gồm 2 điện cực : Điện cực catot kim loại Ag nhúng vào dung dịch AgNO3 0,02M ; điện cực anot là kim loại Cu nhúng vào dung dịch Cu(NO3)2 0,02M. Biết các điện cực nối với nhau bằng cầu muối bão hòa KNO3 trong aga – aga. Biết E0Ag+/Ag = 0,8V ; E0Cu2+/Cu = 0,34V. a) Tính sức điện động của pin điện hóa đó. b) Khi nối hai điện cực bằng 1 dây dẫn qua điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện như thế nào ? Khi kim điện kế chỉ về vạch số 0 tức là dòng điện trong mạch bị ngắt thì nồng độ Ag+, Cu2+ trong mỗi điện cực là bao nhiêu ? 2
3. Câu 7: (2,5 điểm): Nhóm halogen, oxi –lưu huỳnh 1. Xác định các chất A, B, C, D, E và viết các phương trình hóa học thực hiện sơ đồ sau: D+ A dd KOH,t0 + HNO 3 dd KOH KNO3, H2SO4 A I2 B D dd KOH 200oC N2H4 CO E C 2. Thêm 100 ml dung dịch HCl vào dung dịch hỗn hợp gồm KIO3 và KI dư, chuẩn độ iot giải phóng ra cần dung hết 10,5 ml dung dịch Na2S2O3 0,01054M. Viết phương trình hóa học của phản ứng dạng ion và cân bằng phương trình theo phương pháp thăng bằng electron. Tính nồng độ mol của HCl. Câu 8: (2,5 điểm): Bài tập tổng hợp vô cơ 1. Đốt cháy hoàn toàn 13,44 gam một muối sunfua của kim loại M hoá trị II, bằng lượng oxi vừa đủ thu được chất rắn A và khí B. Hoà tan A bằng dung dịch H 2SO4 13,720% (vừa đủ) thu được dung dịch muối nồng độ 20,144%, làm lạnh dung dịch này đến t0C thấy tách ra 12,50 gam tinh thể T, phần dung dịch bão hoà có nồng độ 14,589%. a) Xác định kim loại M và công thức của tinh thể T. Biết trong các phản ứng trên M có hoá trị không đổi. b) Tính độ tan của muối trong dung dịch bão hoà ở t0C. 2. Trong nông nghiệp, CuSO 4 được dùng làm chất diệt nấm. Cho sơ đồ chuyển hóa sau: 0 + O2 ,t + dungdòchH2SO4 loãng CuS  CuO  CuSO4 Theo sơ đồ trên, hãy tính khối lượng dung dịch CuSO4 5% thu được từ 1 tấn nguyên liệu chứa 90% CuS, còn lại là tạp chất trơ. Hiệu suất của toàn bộ quá trình điều chế là 85%. Hết Họ và tên người ra đề: Hoàng Hải Vân Số điện thoại: 0917.193.186 3
4. TRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT CAO BẰNG TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG NĂM 2019 MÔN: HÓA HỌC – LỚP: 10 (Hướng dẫn chấm gồm 07 trang) Lưu ý: Các cách giải khác hướng dẫn chấm, nếu đúng cho điểm tối đa theo thang điểm đã định. Câu ý Đáp án Điểm 1 1 a) Gọi Z là số điện tích hạt nhân của X (2,5 điểm) => Số điện tích hạt nhân của Y, R, A, B lần lượt (Z + 1), (Z + 2), (Z + 3), (Z + 4) Theo giả thiết Z + (Z + 1) + (Z + 2) + (Z + 3) + (Z + 4) = 90 => Z = 16 16X; 17Y; 18R; 19A; 20B (S) (Cl) (Ar) (K) (Ca) 0,5 b) S 2-, Cl-, Ar, K+, Ca 2+ đều có cấu hình e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Số lớp e giống nhau => r phụ thuộc điện tích hạt nhân. Điện tích hạt nhân càng lớn thì bán kính r càng nhỏ. r 2- > r - > r > r + > r 2+ 0,5 S Cl Ar K Ca c) Trong phản ứng oxi hóa – khử, ion S 2-, Cl- luôn luôn thể hiện tính khử vì các ion này có số oxi hóa thấp nhất. 0,5 2 Số phân tử H2O có trong 10 (g) mẫu nước sông: 10 .6,023.1023 = 3,346.1023 (phtử) 18 Số nguyên tử H có trong 10 (g) mẫu nước sông: 6,6921023 (ngtử) 3 Số đồng vị 1 H có trong 10 (g) mẫu nước sông: N = 6,6921023.8.10-18 = 5,354.106 (ngtử) 0 0,5 ln 2 t1/2 = 12,3 năm k = = 0,0564 / năm t1/ 2 N 0 -kt 6 -0,0564.40 5 ln = kt N = N0.e = 5,354.10 .e = 5,609.10 (ngtử) N Vậy sau 40 năm số nguyên tử 3 H có trong 10 (g) mẫu nước sông là: 1 0,5 5,609.105 (ngtử) -5 -1 2 Vì k1 = 4,00.10 s (2,5 điểm) Dựa vào đơn vị của k (s -1) nên phản ứng tuân theo phương trình động 0,5 học bậc 1. Vì phản ứng là bậc 1, nên: 1 a 1 a t1 ln 5 ln 40235,95s 11,18h. 0,5 k1 0,2a 4,00.10 0,2a 4
5. k E 1 1 Ta có: ln 2 a , thay số vào ta được: k1 R T1 T2 3 k2 166.10 1 1 -9 -1 ln 5 suy ra: k2 = 2,971.10 s . 4.10 8,314 350 300 8 5 Làm tương tự ý b tính được t2 = 5,417.10 s = 1,505.10 h 0,75 Ở 300K: Ea RT - Khi không có xúc tác: k2 A.e (1) ' Ea ' RT - Khi có xúc tác, vì thừa số tần số không thay đổi nên: k2 A.e (2) ' Ea Ea k2 RT Từ (1) và (2) ta được: ' e , thay số vào ta được: k2 ' 9 Ea 166 2,971.10 3 e8,314.10 .300 3.104 -1 Suy ra: Ea’ = 91,32 kJ.mol . 0,75 3 a) Ta có: nFeSO4 = 0,035mol = a mol; P = 634,6/760 = 0,835 atm; (2,5 điểm) PO2 = 20,9/760 = 0,0275atm 0,25 2FeSO4(r) ƒ Fe2O3(r) + SO3(k) + SO2(k) (1) Cân bằng: a – 2x x x – y x + y mol SO3(k) ƒ SO2(k) + ½O2(k) (2) Cân bằng: x – y x + y y/2 mol 0,5 Tổng số mol khí lúc cân bằng: 0,835.1.0 nt = x – y + x + y + y/2 = 2x + y/2 = = 0,011 mol (I) 0,25 0,082.(650 273,15) Mặt khác ta có: y / 2 P .0,835 0,0275atm y = 7,246.10-4 mol (II) 0,25 O2 2x y / 2 Từ (I) và (II) ta có: x = 5,319.10-3 mol = 7,341y 0,25 Vậy: (x y)(x y) (7,3412 1).(7,246.10 4 )2 K P .P .P2 .0,8352 0,160 p(1) SO2 SO3 (2x y / 2)2 0,0112 0,25 P1/2.P P1/2 (x y) 0,02751/2.8,341 K O2 SO2 O2 = 0,218 p(2) P (x y) 6,341 0,25 SO3 -3 b) Theo phương trình phản ứng (1): nFeSO4 pứ = 2x = 10,638.10 mol Phần trăm khối lượng FeSO4 đã bị phân hủy là 10,638.10 3 .100% 30,39% 0,5 0,035 4 1 a) Phương trình hóa học của phản ứng giữa NH3 và BF3: (2,5 điểm) NH3 + BF3 → H3N–BF3 - Phản ứng này thuộc loại phản ứng axit – bazơ Lewis, BF 3 là axit Lewis (có orbital p còn trống). NH3 là bazơ Lewis (có cặp electron tự do, có thể cho 5
6. sang orbital trống của phân tử khác). b) Công thức cấu tạo Lewis và hình dạng của mỗi phân tử trong phản ứng 0,5 trên: NH3 thuộc loại AX3E nên theo VSEPR, nó có hình tháp/chóp tam giác: N H H 0,25 H BH3 thuộc loại AX3 nên theo VSEPR, nó có hình tam giác đều: F F B 0,25 F H3N–BF3 gồm 2 nửa AX4 gắn/liên kết với nhau: H3N–B và N–BF3 nên theo VSEPR, nó có hình tứ diện đều – kép. F H F N B H 0,25 F H c) Độ lớn góc liên kết ở mỗi nửa AF4 có đỉnh tại N và B xấp xỉ 109o28’ F H 109o28' F N B 0,25 H F H 2 m 55,847 a) Một mol Fe có thể tích V = = 7,093 cm3. d 7,874 Mỗi tế bào lập phương tâm khối có 2 nguyên tử Fe nên thể tích tế bào sơ đẳng 6
7. B A B A E E a C D C a D 7, 093 2 23 3 V1 = = 2,356 10 cm 6, 02 1023 0,5 Cạnh a của tế bào a3 = V a = 3 2, 356 10 23 = 2,867 10 8 cm Với cấu trúc lập phương tâm diện, đường chéo của lập phương AC = a3 = 4r Bán kính của nguyên tử Fe a 3 2,867 10-8 1, 732 r = = = 1,241 10 8 cm 4 4 b) Ở 1250K sắt ở dạng Fe với cấu trúc lập phương tâm diện. A B A B E E a D C D C Khi đó đường chéo của một mặt = a’2 = 4r 4r 4 1, 241 10 8 a’ = = = 3,511 10 8 cm 0,5 2 1, 414 Thể tích tế bào sơ đẳng V’ = (a’)3 = (3,511 10 8)3 = 4,327 10 23 cm3 Với cấu cấu trúc lập phương tâm diện, mỗi tế bào sơ đẳng chứa 4 nguyên tử Fe m 4 55,847 Suy ra khối lượng riêng d’ = = 8,576 g/cm3 V ' 6, 02 1023 4, 327 10 23 5 a) pHA = 1,50 Không cần tính đến sự phân li của nước. (2,5 điểm) Các quá trình xảy ra trong dung dịch A: + - -2,15 H3PO4  H + H2PO4 Ka1 = 10 (1) + - -4,76 CH3COOH  H + CH3COO Ka = 10 (2) - + 2- -7,21 H2PO4  H + HPO4 Ka2 = 10 (3) 2- + 3- -12,32 HPO4  H + PO4 Ka3 = 10 (4) 0,5 Vì Ka1 >> Ka >> Ka2 >> Ka3 nên pHA được tính theo (1): 7
8. + - -2,15 H3PO4  H + H2PO4 Ka1 = 10 (1) [] (0,5C – 10-1,5) 10-1,5 10-1,5 10 1,5.10 1,5 10 2,15 (0,5C 10 1,5 ) C = C = 0,346M H3PO4 0,5 + - -4,76 b) CH3COOH  H + CH3COO Ka = 10 (2) [] (0,1 – x) 10-1,5 x 10 1,5.x 10 4,76 (0,1 x) 5,49.10 5 x = 5,49.10-5 M .100 0,055% 0,5 CH3COOH 0,1 c) Tại pH = 4,00 ta có: 2,15 [H2PO4 ] Ka1 10 [H2PO4 ] + 4 0,986 [H3PO4 ] [H ] 10 [H2PO4 ] [H3PO4 ] 2 7,21 [HPO4 ] Ka2 10 3,21 2 + 4 10 [HPO4 ] [H2PO4 ] [H2PO4 ] [H ] 10 4,76 [CH3COO ] Ka 10 [CH3COO ] + 4 0,148 [CH3COOH] [H ] 10 [CH3COO ] [CH3COOH] Tương tự: 2 10,33 [CO3 ] 10 2 4 1 [CO3 ] [HCO3 ] [HCO3 ] 10 6,35 0,5 [HCO3 ] 10 4 1 [HCO3 ] [CO2 ] [CO2 ] 10 Như vậy. khi trung hòa đến pH = 4,00 thì chỉ có 14,8% CH3COOH và 98,6% 2- + nấc 1 của H3PO4 bị trung hòa, còn CO3 phản ứng với H của 2 axit tạo thành CO2. 2- - 2H3PO4 + CO3  2H2PO4 + CO2 + H2O 2- - CH3COOH + CO3  2 CH3COO + CO2 + H2O Vậy: n 2- 0,5.(14,8%.nCH COOH 98,6%.nH PO ) CO3 3 3 4 0,5.20.10 3 (14,8%.0,1 98,6%.0,173) 3 0,5 n 2- 1,85.10 (mol) mNa CO 0,1961(gam) CO3 2 3 6 1 2 0 Mn O4 + 1e -> MnO4 E 1 = 0,56V (1) (2,5 điểm) 0 MnO4 4H 3e MnO2 2H 2O E 2 = 1,7V (2) Lấy (2) – (1) ta có : 2- 0 MnO4 4H 2e MnO2 2H2O E 3 = ? (3) 0 0 0 G 3 = G 2 – G 1 0 0 0 - 2E 3F = -3E 2 F – E 1F 0 0 0 3E 2 E 1 3.1,7 0,56 E 3 = 2,27V 0,5 2 2 8
9. 2- - + 0 b. MnO4 + 2e + 4H  MnO2 + 2H2OE 1 : 2,27V - 2- 0 2MnO4 + 2e 2MnO4 E 2 : 0,56V 2- +  3MnO4 + 4H  2MnO4 + MnO2 + 2H2O 0 0 0 0 0 0 0 G 3 = G 1– G 2 = -2E 1F – (-2E 2F) = -2F(E 1-E 2) K = 9,25.1057 0,5 2 a/ Khi chưa nối hai điện cực bằng dây dẫn (pin chưa hoạt động) thì sức điện động của pin là : E = Ec – Ea = 0,8 + 0,059.log0,02 – 0,34 – 0,059.log0,02 = 0,46V 0,5 b/ Khi nối hai điện cực bằng dây dẫn qua 1 điện kế thì kim điện kế chỉ chiều dòng điện ngược chiều electron tức là chiều từ Ag sang Cu Trong pin xảy ra phản ứng : Cu + 2Ag+  Cu2+ + 2Ag Do E0Ag >> E0Cu nên phản ứng xảy ra hoàn toàn : Khi kim điện kế chỉ vạch 0 thế của 2 điện cực bằng nhau : EAg = ECu Khi đó [Cu2+] = 0,02 + 0,02/2 = 0,03M + EAg = ECu => 0,34 + 0,059/2.log0,03 = 0,8 + 0,059.[Ag ] 0,5 => [Ag+] = 2,77.10-9 7 1 A là KI; B HIO3; C: I2O5; D: KIO3; E:HI (2,5 điểm) 2KI + KNO3+ H2SO4  I2 + KNO2 + H2O 3I2 + 10HNO3  6HIO3 + 10NO + 2H2O 3I2 + 6KOH  5KI + KIO3 + 3H2O I2 + N2H4  N2 + HI t0 HIO3  I2O5 + H2O HIO3 + KOH  KIO3 + H2O I2O5 + 5CO  I2+ 5CO2 HI + KOH  KI + H2O 1,5 2 Phản ứng xảy ra khi cho HCl vào dung dịch hỗn hợp KIO3 + KI dư - + 2IO3 + 12H + 10e I2 + 6H2O - 2I I2 + 2e 0,25 - - + IO3 +5I + 6H 3I2 + 3H2O - - Do I- dư : 3I2 + 3I 3I3 0,25 9
10. - 2- 2- - I3 + 2S2O3 S4O6 + 3I 0,25 Số mol HCl = 0,01054.10,5.10-3 mol [HCl] = 1,1067.10-3M 0,25 t 0 8 1 a) 2MS + 3O2  2MO + 2SO2 (2,5 điểm) x x x Chất rắn A là MO ; Khí B là SO2 MO + H2SO4 MSO4 + H2O x x x Ta có : (M 96)x = 20,144% M = 64 (Cu) 98x (M 16)x 13,72% 13,44 x = 0,14mol 96 0,5 98.0,14 mdd sau = 80.0,14 + = 111,2 gam 13,72% mdd (sau làm lạnh) = 111,2 - 12,5 = 98,7 gam Gọi y là số mol CuSO4 còn lại trong dung dịch bão hoà. Ta có: 160y.100% C% 14,589% y 0,09mol CuSO4 98,7 n n (tách ra) 0,14 0,09 0,05mol CuSO4nH2O CuSO4 m 0,05(160+18n) 12,5 n 5(CuSO .5H O) CuSO4nH2O 4 2 0,5 b) Khối lượng nước trong dung dịch CuSO4 bão hoà: m 98,7 0,09.160 84,3gam H2O 0,09.160.100 Độ tan của CuSO4 là: S = 17,08 0,5 84,3 t0 2 CuS + 3O2  2CuO + 2SO2 CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O 0,9.106 n CuS = 9375 mol 96 0,5 85.9375 n = = 7968,75 mol = 7,96875 kmol CuSO4 100 7,96875.160.100 m = = 25,5.103 kg = 25,5 tấn dd CuSO4 5% 5 0,5 ___Hết___ 10