Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết)

1. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn 2. Cân bằng các phản ứng oxi hóa khử sau theo phương pháp thăng bằng electron, xác định vai trò các chất tham gia phản ứng 2+ ― + 3+ 2+ a. Fe + MnO4 + H → Fe + Mn + H2O b. Fe(NO3)2 + KHSO4 → Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + NO + H2O Câu 5. (4,0 điểm) 1. Thuốc nổ đen là loại thuốc nổ hỗn hợp dạng bột vụn màu đen hay xanh thẫm, dạng viên nhỏ đường kính 5 - 10 mm, khói độc, thành phần của thuốc nổ gồm 75% KNO3; 10%S, 15%C (về khối lượng) khi cháy, giả sử chỉ xảy ra phản ứng: KNO3 + S + C → K2S + CO2 + N2 a. Cân bằng phản ứng cháy các chất trong thuốc nổ đen theo phương pháp thăng bằng electron. b. Chỉ ra loại liên kết và viết các giai đoạn hình thành K2S từ các nguyên tử tương ứng. c. Tính thể tích hỗn hợp khí thu được ở điều kiện chuẩn khi đốt hết 2,7kg thuốc nổ đen 2. Sodium preoxide (Na2O2), potassium superoxide (KO2) là những chất oxi hóa mạnh, dễ dàng hấp thụ khi carbon dioxide và giải phóng oxygen. Do đó chúng được sử dụng trong bình lặn hoặc tàu ngầm để hấp thụ khí carbon dioxide và cung cấp kí oxygen cho con người trong hô hấp theo các phản ứng sau: Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + O2 ↑ KO2 + CO2 → K2CO3 + O2↑ Theo nghiên cứu khi hô hấp, thể tích khí carbon dioxide một người thải ra xấp xỉ thể tích oxygen hít vào, Cần trộn Na2O2 và KO2 theo tỉ lệ mol như thế nào để thể tích khí carbon dioxide hấp thụ bằng thể tích oxygen sinh ra ? ---------HẾT--------- DeThi.edu.vn
2. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn ĐÁP ÁN Câu 1. (3,0 điểm) Câu Ý Đáp án Điểm Gọi ZX, ZY tương ứng là số proton của X, Y. (ZX, ZY e Z*) NX, NY tương ứng là số nơtron của X, Y. (NX, NY e z*) Phân tử M được tạo nên bởi ion X3+ và ion Y2- do đó M có công thức 0,25 phân tử là: X2Y3. - Tổng số hạt p, n, e trong phân tử M là: 2(2ZX + NX) + 3( 2ZY + NY) = 224 (1) - Trong phân tử M, hiệu số hạt mang điện và số hạt không mang điện 0,25 là: (4ZX + 6ZY) - (2NX + 3NY) = 72 (2) 1.a - Hiệu số hạt p, n, e trong ion X3+ và ion Y2-: (2ZY + NY +2) - ( 2ZX + NX - 3) = 13 (3) 0,25 - Hiệu số khối trong nguyên tử X và Y là: (ZY + NY) - (ZX + NX) = 5 (4) Lấy (1) + (2) ta được: 2ZX + 3 ZY = 74 (5) Lấy (3) - (4) ta được: ZY - ZX = 3 (6) 1 0,25 Giải hệ (5) và (6) đượcZX = 13; ZY = 16 => NX = 14; NY = 16 Vậy X là Al (e = p = 13; n = 14) và Y là S (e = p = n = 16). Công thức phân tử của M: AhSs. X có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p1→1 e độc thân 0,125 *2 1.b Giải thích: biểu diễn obital nguyên tử lớp ngoài cùng Y có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p4 2 e độc thân 0,125 *2 Giải thích: biểu diễn obital nguyên tử lớp ngoài cùng Hình C phù hợp với dữ kiện 0,5 2.a vì theo hình C, copper có 2 đồng vị 63Cu và 65Cu. 63.74 65.26 0,25 Nguyên tử khối trung bình của Cu là: = = 63,52 MCu 100 CuFeS2 = 63,52 + 56 + 32.2 = 183,52 0,25 2.b Hàm lượng trong quặng chalcopyrit CuFeS2 là: 65 0,26.65 0,5 29Cu = 183,52 .100 = 9,21% DeThi.edu.vn
3. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn Câu 2: (4,0 điểm) Câu Ý Đáp án Điểm Z < Z < Z x Y Z 0,5 Zx + ZY + ZZ = 39 ZY = (ZX + ZZ) : 2 ZY = 13, Y là Nhôm (Al). Cấu hình electron 1s22s22p63s23p1 0,25 Ô số 13, chu kì 3, nhóm IIIA Ta có Zx < 13 < ZZ và X, Y, Z cùng thuộc một chu kì nên Zx = 11 hoặc Zx = 12. 1.a Khi Zx = 11 thì X là Na (sodium) không phù hợp vì Na tác dụng với 0,5 nước ở điều kiện thường. 2 Vậy X là Mg ( magnesium), có Zx = 12 và có cấu hình e 1s22s22p63s2 Ô số 12, chu kì 3, nhóm IIA Zz = 14 thì Z là Si (silicon), có cấu hình e 1s22s22p63s23p2 Ô số 14, 0,25 chu kì 3, nhóm IVA - Độ âm điện: Mg < Al < Si 1.b 0,25*2 - Bán kính nguyên tử: Mg > Al > Si - Tính base: Mg(OH)2 > Al(OH)3 > H2SiO3.H2O 1.c Mg(OH)2 là một base yếu, Al(OH)3 là hydroxide lưỡng tính và 0,5 H2SiO3.H2O là một acid yếu. K+ có điện tích 1+ nên cần tìm những ion có điện tích 1+ tương tự. - Nếu xem xét Ar+ và Ca+ thì thấy các ion có cùng điện tích và kích 0,5 thước, khối lượng gần giống với K+, nhưng Ar là khí hiếm nên khó nhường 1 electron để tạo Ar+, còn Ca ở nhóm IIA nên tính chất của nó 2 0,5 khác biệt với hợp chất của K. - Nếu xét trong cùng nhóm IA, có thể Na+ và Rb+ sẽ có cùng số elsctron hóa trị và tính chất tương tự như K+ 0,5 nhưng bán kính của Na+ sẽ nhỏ hơn, còn bán kính của Rb+ lại lớn hơn nhiều so với K+ Câu 3. (5,0 điểm) Câu Ý Đáp án Điểm Dung dịch ethanol có C 2H5OH và H2O, cả hai phân tử này đều chứa nguyên tử O có độ âm điện lớn (3,44) và nguyên tử H liên kết với 0,5 nguyên tử O trong nhóm -OH là nguyên tử hydrogen linh động tạo ra 3 1 liên kết hydrogen. Có bốn kiểu liên kết hydrogen trong dung dịch ethanol: alcohol – alcohol; nước – nước; alcohol – nước; và nước – 0,125*4 alcohol. DeThi.edu.vn
4. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn Trong 4 chất CH 3OH, C2H5OH, C2H6, CH4 chỉ có 2 chất CH 3OH và C2H5OH tạo được liên kết hydrogen với chính nó, các chất còn lại không tạo được liên kết hydrogen với chính nó. + Khối lượng phân tử các chất khác nhau không nhiều. => Hai chất CH3OH, C2H5OH (nhóm 1) có nhiệt độ sôi cao hơn hai chất còn lại C2H6, CH4 (nhóm 2). Biểu diễn liên kết H: 2 0,25 + Trong các chất ở mỗi nhóm thì M C2H5OH > M CH3OH => Nhiệt độ sôi của C2H5OH cao hơn của CH3OH. M C2H6 > M CH4 Lực Vander Walls của C2H6 lớn hơn của CH4 => Nhiệt độ sôi của C2H6 > CH4. Vậy nhiệt độ sôi giảm dần theo thứ tự: C2H5OH > CH3OH > C2H6 > CH4 Công thức Lewis của CCl4 là: ⇒ Số cặp electron hóa trị liên kết là 4. 3 Công thức Lewis của H2S là: ⇒ Số cặp electron hóa trị liên kết là 2. Công thức Lewis của CO2 là: ⇒ Số cặp electron hóa trị liên kết là 4. DeThi.edu.vn
5. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn 4 14 17 1 4a 2He + 7 N→ 8 O + 1 Phóng xạ nhân tạo 0,25*2 223 223 0 4b 90 Th→ 92 U + 2 ―1푒 Phóng xạ tự nhiên 0,25*2 Câu 4. (4,0 điếm) Câu Ý Đáp án Điểm 0,5 *2 4 1 0,5*2 2+ ― + 3+ 2+ a. 5Fe + MnO4 +8H →5Fe + Mn +4H2O 0,5 2a +7 +2 0,25 Chất khử: Fe2+ Chất oxh : Mn+7 1 × 푛 + 5푒→ 푛 5 × Fe2+→Fe3+ + 1푒 0,25 9Fe(NO3)2 +12KHSO4⟶5Fe(NO3)3 +2Fe2(SO4)3 +6 K2SO4 +3NO +6H2O 0,5 Chất khử : Fe2+ Chất oxh : N+5 0,25 2b Kết hợp cả phương pháp đại số để điền. 0,25 3 x ---- Fe+2 → Fe+3 + 1e 1 x ---- N+5 + 3e → N+2 Câu 5. (4,0 điểm) Câu Ý Đáp án Điểm Cân bằng đúng từng bước của phương trình 0,5 1.a 2KNO3 + S + 3C → K2S + 3CO2 + N2 0,25 CTPT K2S - Liên kết ion Giai đoạn 1: Hình thành ion theo quy tác octect 5 K→K+ + e 0,25 1.b S + 2e→S2― 0,5 Giai đoạn 2: Các ion trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện + 2― K + S →K2 S 1c 2,7 kg thuốc nổ đen có 20 mol KNO3; 84,375 mol S; 33,75 mol C 0,5 DeThi.edu.vn
6. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn Tính theo KNO3 → số mol khí = 40 mol 0,5 V = 40. 24,79 = 991,6 (lít) Cân bằng đứng từng bước của 2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2↑ 0,25*2 4KO2 + 2CO2 → 2K2CO3 + 3O2↑ 2 Dựa vào phản ứng với khí CO2, cần trộn Na2O2 và KO2 theo tỉ lệ 1: 0,5 2 về số mol thì thể tích khí O2 sinh ra sẽ bằng thể tích khí CO2 được hấp thụ theo phản ứng sau: 0,5 Na2O2 + 2KO2 + 2CO2 → Na2CO3 + K2CO3 + 2O2 DeThi.edu.vn
7. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn ĐỀ SỐ 3 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH THPT TỈNH QUẢNG NAM NĂM HỌC 2024 – 2025 ĐỢT 2 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn thi: HOÁ HỌC 10 (chuyên) (Đề thi gồm có 04 trang) Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) Cho biết: Hằng số Plank h = 6,625.10−34 J.s; T(K) = toC + 273; −31 Khối lượng electron me = 9,1094.10 kg; 푅 0,059 Số Avogadro N = 6,023.1023 mol 1 ; lnX = lgX;1 eV = 1,6022.10–19 J; A 푛퐹 푛 R = 8,314 J.mol−1.K−1 = 0,082 L.atm/mol.K; Tốc độ ánh sáng c = 3.108 m.s−1; Nguyên tử khối H = 1; C = 12; O = 16, Na = 23; S = 32; Ti = 48; I = 127; Ba = 137. Câu 1 (4,0 điểm). 1.1. (1,25 điểm) a) Cho các phân tử sau: NH3, SiHCl3, SF2, O3, BF3, SiF4. Những phân tử nào có moment lưỡng cực lớn hơn 0? Giải thích theo mô hình phân tử VSEPR (xác định trạng thái lai hóa, dạng hình học của phân tử). o o b) Giải thích tại sao sulfur tetrafluoride SF4 ( t s = –38 C) có nhiệt độ sôi cao hơn sulfur o o hexafluoride SF6 ( t s = –64 C). 1.2. (0,75 điểm) Biết năng lượng cần cung cấp để tách cả hai electron ra khỏi nguyên tử helium là 79,0 eV. Khi chiếu một bức xạ có bước sóng 40,0 nm vào nguyên tử helium thì thấy có 1 electron thoát ra. Tính vận tốc của electron này. Z2 Cho công thức tính năng lượng của hệ chứa 1 electron: E 13,6 (eV). n n2 1.3. (0,75 điểm) Đồng vị 238U có thời gian bán hủy là 4,5.109 năm và 235U có thời gian bán hủy là 7,0.108 năm. Trong tự nhiên, 238U chiếm 99,28% còn 235U chiếm 0,72% về khối lượng. Một quặng được tìm thấy chứa 50% uranium theo khối lượng. a) Tính tỉ lệ phân rã (tỉ lệ hoạt độ phóng xạ) giữa hai đồng vị trong tự nhiên. b) Xác định hoạt độ phóng xạ (Bq) của 238U trong 0,5 kg quặng này. 1.4. (1,25 điểm) 2+ 4+ 2 2+ 4+ Tinh thể BaTiO3 được cấu tạo từ các ion Ba , Ti và O . Các ion Ba và Ti tạo thành mạng lưới lập phương tâm khối, trong đó ion Ba2+ chiếm vị trí các đỉnh và ion Ti4+ chiếm vị trí tâm hình lập phương. Các ion O2 phân bố trên tất cả các mặt của hình lập phương. DeThi.edu.vn
8. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn a) Xác định số hạt trong 1 đơn vị ô mạng cơ sở và số phối trí của các ion trong mạng tinh thể. 0 3 2 b) Khối lượng riêng của BaTiO3 là 6,02 g/cm và bán kính của O là 1,26A. Tính bán kính của các ion còn lại trong mạng tinh thể. Câu 2 (4,0 điểm). 2.1. (1,75 điểm) Xét cân bằng của phản ứng N2O4(g) ƒ 2NO2(g) tại nhiệt độ T và áp suất P. Cho biết các dữ kiện nhiệt động học như sau: 0 -1 0 -1 -1 Δf H298 (kJ.mol ) S298 (J.K .mol ) N2O4(g) 9,37 304,3 NO2(g) 33,89 240,45 a) Ở điều kiện chuẩn, N2O4 có tự phân li không? Giải thích. b) Giả thiết trong khoảng nhiệt độ từ 298 K đến 318 K, nhiệt phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ. Tính hằng số cân bằng Kp tại 298 K và 318 K. c) Với P = 2 atm, tính độ phân li α tại các nhiệt độ 298 K và 318 K. Chứng minh kết quả thu được phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân bằng Le Chatelier. 2.2. (1,25 điểm) 2 Trong dung dịch nước, ion S2O8 không bền, bị thủy phân chậm theo phản ứng: 1 S O2 H O 2SO2 O 2H 2 8 2 4 2 2 2 Động học của phản ứng được nghiên cứu bằng cách theo dõi nồng độ S2O8 theo thời gian ở các nhiệt độ khác nhau. Tiến hành thí nghiệm ở 80oC, thu được kết quả sau: t (phút) 0 50 100 150 200 250 2 [S2O8 ] (mM) 10,00 7,80 6,05 4,72 3,68 2,86 a) Chứng minh rằng trong điều kiện nghiên cứu, phản ứng tuân theo quy luật động học bậc 1. b) Tính hằng số tốc độ và thời gian bán phản ứng ở 80oC. 2 2 c) Tính nồng độ S2O8 và nồng độ SO4 tại thời điểm t = 120 phút. DeThi.edu.vn
9. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn 2.3. (1,0 điểm) Người ta cho 1,0 gam lactic acid C3H6O3 vào một bom nhiệt lượng kế có thể tích 500 mL và nạp o đầy O2 ở áp suất P, nhiệt độ 22 C. Sau đó, đốt cháy lactic acid, quan sát thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng 1,8oC. Phương trình nhiệt hóa học của phản ứng: C3H6O3(l) + 3O2(g) 3CO2(g) + 3H2O(l); rH < 0 a) Để phản ứng xảy ra hoàn toàn, áp suất P tối thiểu phải bằng bao nhiêu? b) Tính biến thiên nội năng và biến thiên enthalpy của phản ứng. Cho nhiệt dung nhiệt lượng kế là 8,36 kJ.độ 1 . Câu 3 (4,0 điểm). 3.1. (0,5 điểm) o 10 Biết tích số tan của BaSO4 ở 20 C là 1,1.10 . o a) Tính độ tan của BaSO4 ở 20 C. b) Tính khối lượng BaSO4 (mg) có trong 500 mL dung dịch bão hòa. 3.2. (2,0 điểm) Dung dịch A gồm Al2(SO4)3 0,005 M và MgSO4 0,020 M. Để tách riêng 2 cation kim loại ra khỏi nhau, ta có thể điều chỉnh pH của dung dịch để một chất kết tủa dạng hydroxide và chất còn lại chưa kết tủa. a) Tính giá trị pH1 để bắt đầu xuất hiện kết tủa Al(OH)3 và giá trị pH2 để bắt đầu xuất hiện kết tủa Mg(OH)2. b) Hai cation Al3+ và Mg2+ được coi là tách hoàn toàn khỏi nhau nếu cation thứ nhất kết tủa hoàn toàn còn cation thứ 2 chưa bị kết tủa. Biết rằng, một ion được coi là tách hoàn toàn ra khỏi dung dịch khi tổng nồng độ các dạng còn lại của ion đó trong dung dịch là 10–6 M. Xác định pH của dung dịch để tách riêng được hai ion Al3+ và Mg2+ ra khỏi nhau. 2+ −4,3 + Cho pKS(Al(OH)3) = 32,4; pKS(Mg(OH)2) = 9,20; β([AlOH] ) = 10 ; β([MgOH] ) = 10−12,8. 3.3. (1,5 điểm) Viết các quá trình phân ly xảy ra và tính pH của −4,76 a) Dung dịch CH3COOH 0,1M. Biết Ka của CH3COOH là 10 . −9,24 b) Dung dịch X gồm NH4Cl 0,1M và NH3 0,2M. Biết Ka của NH4 là 10 . Câu 4 (4,0 điểm). 4.1. (1,25 điểm) Một pin điện tạo bởi hai điện cực. Điện cực thứ nhất gồm tấm Cu nhúng trong dung dịch 2+ 3+ CuSO4 0,1 M; điện cực thứ hai gồm một dây Pt nhúng trong dung dịch Fe , Fe với lượng [Fe3+] = 3[Fe2+] và một dây dẫn nối Cu với Pt. DeThi.edu.vn
10. Tuyển tập 39 đề thi học sinh giỏi Hóa 10 nâng cao (Có lời giải chi tiết) - DeThi.edu.vn a) Thiết lập sơ đồ pin. Viết phương trình phản ứng tại mỗi điện cực và phương trình xảy ra khi pin hoạt động. b) Tính suất điện động ban đầu của pin. [Fe3 ] c) Cho rằng thể tích dung dịch CuSO4 khá lớn, xác định tỷ số khi pin ngừng hoạt [Fe2 ] động. E0 E0 Cho Cu2 /Cu = 0,34 V; Fe3 /Fe2 = 0,77 V. 4.2. (0,75 điểm) Để điều chế một lượng nhỏ khí chlorine trong phòng thí nghiệm người ta cho MnO2 tác dụng với dung dịch HCl đặc. Nếu dùng dung dịch HCl 10 −2 M thay HCl đặc thì có thể điều chế được khí chlorine không? Giải thích. 0 0 Cho biết áp suất khí là 1 bar, E 2 = 1,23V và E = 1,36V. MnO2 /Mn Cl2 /2Cl 4.3. (0,75 điểm) Ở 25oC, một pin được cấu tạo như sau: (−) Mg | Mg(NO3)2 0,01M | | AgNO3 0,10M | Ag (+) Cầu muối nối hai điện cực là dung dịch KCl bão hòa. a) Viết phương trình phản ứng xảy ra khi pin hoạt động. Xác định chiều di chuyển của electron và các ion trong cầu muối khi pin hoạt động. b) Tính thế điện cực tại mỗi điện cực và suất điện động của pin. E0 E0 Cho Mg2 /Mg = −2,37V; Ag /Ag = 0,80 V. 4.4. (1,25 điểm) a) Cho giản đồ Latimer của iodine trong môi trường acid như sau: +1,70V +1,14V +0,54V − H4IO6  IO3  HIO  I3  I +1,20V - Tính thế điện cực chuẩn của HIO/I−. - Hãy cho biết dạng nào của iodine không bền, tự phân hủy trong môi trường acid. Giải thích. b) Trộn ba dung dịch: 25 mL Fe(NO3)2 0,1 M; 25 mL Fe(NO3)3 1,0 M; 50 mL AgNO3 0,6 M và thêm một số mảnh Ag vụn. Xác định chiều phản ứng xảy ra. 0 0 E E Cho Fe3 /Fe2 = 0,77 V; Ag /Ag = 0,80 V. Câu 5 (4,0 điểm). 5.1. (1,5 điểm) Cho các hydrides sau: HF, HCl, HBr, HI, H2O, H2S. a) Hãy gán giá trị đúng của nhiệt độ sôi dưới đây vào các hydrides trên. Nhiệt độ sôi (oC) +100 +19,5 -35,4 −60,38 −66,8 −84,8 b) Sắp xếp theo chiều tăng dần tính acid của dung dịch các chất trên (không cần giải thích). DeThi.edu.vn