ĐỀ CHÍNH THỨC VÀ ĐỀ XUẤT DUYÊN HẢI BẮC BỘ Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection TỔNG HỢP ĐỀ CHÍNH THỨC VÀ ĐỀ XUẤT KÌ THI HSG KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ MÔN HÓA HỌC KHỐI 10 NĂM 2022 TỔ CHỨC TẠI HẢI PHÒNG THÁNG 7/2022 WORD VERSION | 2023 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594 Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ NỘIAMSTERDAM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC KHỐI 10 NĂM 2022 Thời gian làm bài 180 phút (Đề này có 05 trang, gồm 10 câu) Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Khi phóng tia lửa điện qua các nguyên tử hiđro ở áp suất thấp, các electron bị kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn. Sau đó, electron nhanh chóng chuyển về mức năng lượng cơ bản (n=1) và bức xạ ra photon với các bước sóng khác nhau tạo thành dãy phổ. Tính bước sóng (λ) nhỏ nhất và bước sóng lớn nhất theo nm của dãy phổ nếu electron chuyển từ n > 1 về n = 1. Biết trong hệ một electron, một hạt nhân, năng lượng của electron được tính theo công thức: En = - 13,6. 2 2 n Z (eV). Cho: h = 6,626.10-34 J.s ; c = 3.108 m/s; 1eV= 1,6.10-19J 2. Nguyên tố có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử có tổng đại số bằng 2,5. Xác định nguyên tố , viết cấu hình electron và cho biết vị trí của trong bảng tuần hoàn? Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể 1. Trong máu cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất vận chuyển sắt). Máu của một số động nhuyễn thể không có màu đỏ vì chứa một kim loại khác (X). Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X, có cạnh 3,62.10-8 cm. Khối lượng riêng của nguyên tử này là 8920 kg/m3 . a) Tính thể tích các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm chỗ bởi các nguyên tử. b) Xác định nguyên tố X. 2. Mạng lưới tinh thể KBr có dạng lập phương tâm diện với thông số mạng a = 6,56A0. Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể KBr. Cho MK = 39; MBr = 79,9; Số Avogadro = 6,023.10 . Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 1. 32 P phân rã β với chu kì bán huỷ là 14,28 ngày, được điều chế bằng phản ứng giữa nơtron với hạt nhân 32 S.
a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế 32 P và biểu diễn sự phân rã phóng xạ 32b)P.Có hai mẫu phóng xạ 32 P được kí hiệu là mẫu I và mẫu II. Mẫu I có hoạt độ phóng xạ 20 μCi được lưu giữ trong bình đặt tại buồng làm mát có nhiệt độ 10°C. Mẫu II có hoạt độ phóng xạ 2 μCi bắt đầu được lưu giữ cùng thời điểm với mẫu I nhưng ở nhiệt độ 20°C. Khi hoạt độ phóng xạ của mẫu II chỉ còn 5.10-1 μCi thì lượng lưu huỳnh xuất hiện trong bình chứa mẫu I là bao nhiêu gam? Trước khi lưu giữ trong bình không có lưu huỳnh. Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq (1 Bq = 1 phân rã/giây); số Avogadro NA = 6,02.1023 mol-1; hoạt độ phóng xạ A = N ( là hằng số tốc độ phân rã, N là số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t). 2. a) 238 U tự phân rã liên tục thành một đồng vị bền của chì. Tổng cộng có 8 hạt α được phóng ra trong quá trình đó. Hãy giải thích và viết phương trình phản ứng chung của quá trình này. b) Uran có cấu hình electron [Rn]5 6 7 . Nguyên tử này có bao nhiêu electron độc thân? Có thể có mức oxi hoá cao nhất là bao nhiêu? c) UF6 là chất lỏng dễ bay hơi được ứng dụng phổ biến để tách các đồng vị uran. Hãy viết phương trình phản ứng có UF6 được tạo thành khi cho UF4 tác dụng với ClF3. Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Cho phản ứng hóa học: 2 ( )→2 ( )+ ( ) (1) (gr)+ ( )→ CO ( ) (2) 2 ()+5 ( )→4CO ( )+6 ( ) (3) Ở 300K ta có: Phản ứng ΔH (kJ) ΔG (kJ) (1) 571,155 473,928 (2) -393,129 -394,007 (3) -2286,293 -2353,089 Còn có:Chất C (gr) H2 (k) O2 (k) C2H6 (l)
Cp (J.K-1.mol-1) 8,527 28,591 29,176 148,181 Nhiệt dung trong bình đó hằng định trong khoảng từ 280K đến 370K. Với phản ứng: 2 (gr)+3 ( )+ ( )⇄ ( ) (4) a)Hãy:TínhΔU và ΔG tại 300K. b) Tìm phương trình biểu thị ΔH là hàm của nhiệt độ và cho biết phương trình này được áp dụng trong khoảng nhiệt độ nào? Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Khi đun nóng đến nhiệt độ cao PCl5; bị phân huỷ theo phương trình: PCl ( ) ⇄ PCl ( )+ Cl ( ) 1. Cho m gam PCl5 vào một bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy ra phản ứng phân li PCl5. Sau khi đạt tới cân bằng áp suất trong bình bằng P. Hãy thiết lập biểu thức Kp theo độ phân li a và áp suất P. Thiết lập biểu thức Kp theo , m và V. 2. Trong thí nghiệm thực hiện ở nhiệt độ T, người ta cho 83,3 gam PCl5 vào bình dung tích V1. Sau khi đạt trạng thái cân bằng đo được P = 2,700 atm. Hỗn hợp khí trong bình có tỉ khối so với hiđro bằng 68,826. Tính và Kp. 3. Trong thí nghiệm 2 giữ nguyên lượng PCl5 và nhiệt độ như ở thí nghiệm V1 nhưng thay dung tích là V2 thì đo được áp suất cân bằng là 0,500 atm. Tính tỉ số / . 4. Trong thí nghiệm 3 giữ nguyên lượng PCl5 và dung tích bình V1 như ở thí nghiệm 1 nhưng hạ nhiệt độ của bình tới = 0,9 thì đo được áp suất cân bằng là 1,944 atm. Tính Kp và . Từ đó cho biết phản ứng phân li PCl5 thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Cho =35,453; = 30,974; =1,008; các khí đều là khí lí tưởng. Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1. Thực nghiệm cho biết: sau 0,75 giây thì 30ml KOH 1M trung hoà vừa hết 30ml 0,5 . Hãy xác định tốc độ của phản ứng đó theo lượng KOH: theo lượng H2SO4. Kết quả thu được ở môi trường hợp đó có hợp lí không? Tại sao?
2. Hãy đưa ra các biểu thức cần thiết để chứng minh vai trò của hệ số các chất trong phương trình phản ứng khi xác định tốc độ phản ứng. (dùng phương trình + → + với giả thiết phương trình đó đủ đơn giản để dùng trong trường hợp này). Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Trộn 20,00 ml dung dịch H3PO4 0,50 M với 37,50 ml dung dịch Na3PO4 0,40 M, rồi pha loãng bằng nước cất thành 100,00 ml dung dịch A. a. Tính pH của dung dịch A. b. Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl 0,050 M vào 20,00 ml dung dịch A để thu được dung dịch có pH =5,00 (metyl đỏ đổi màu). c. Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,10 M vào 25,00 ml dung dịch A để hỗn hợp thu được có màu đỏ tía của phenolphtalein (pH = 10,00). Cho biết: pKa1( PO ) =2,15; pKa2( PO ) =7,21; pKa3( PO ) =12,32. Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân 1. Cho: , , a) So sánh độ bền giữa các dạng oxi hoá - khử b) Từ dữ kiện trên hãy tính , / và E /OH c) Thiết lập sự phụ thuộc E - pH của các cặp / O và O /OH 2. Phản ứng giữa AgNO3 và KCl tạo thành kết tủa AgCl và giải phóng năng lượng. Ta có thể tạo thành một tế bào quang điện hoá sinh công nhờ phản ứng đó. a) Viết công thức của tế bào điện hoá theo IUPAC và các nữa phản ứng điện cực tại anốt và catốt. b) Tính của phản ứng kết tủa AgCl và của tế bào điện hoá. Biết AgCl =1,6.10 Câu 9. (2,0 điểm) Halogen- Oxi – lưu huỳnh 1. Hòa tan Cl2 và Br2 (tỉ lệ số mol tương ứng là 5:2) trong nước để được 2 lít dung dịch A có khối lượng riêng d= 1,00675g/ml.
Cho vào 2 lít dung dịch A một lượng NaI có khối lượng m gam. Sau khi kết thúc phản ứng, thu được dung dịch X1. Cô cạn X1 thu được chất rắn B. Tính m để thu được 15,82gam chất rắn B. 2. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S. Khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M được dung dịch A, chứa 2 muối và có xút dư. Cho khí Cl2 (dư) sục vào dung dịch A, sau khi phản ứng xong thu được dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được m gam kết tủa, nếu hoà tan lượng kết tủa này vào dung dịch HCl dư còn lại 3,495 gam chất rắn. a. Tính % khối lượng C; S trong mẫu than. b. Tính m gam kết tủa? Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Hãy cho biết sự tương quan lập thể giữa hai hợp chất trong mỗi cặp sau đây, giải thích ngắn gọn. 2. Dự đoán sản phẩm chính khi cho mỗi chất sau đây tác dụng với Br2, FeBr3
3. Giải thích tại sao brom hóa biphenyl xảy ra tại vị trí orto và para hơn là vị trí meta. ……………………….HẾT…………………………
TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÀ NỘIAMSTERDAM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT ĐÁP ÁN ĐỀ THI MÔN HÓA HỌC KHỐI 10 NĂM 2022 Thời gian làm bài 180 phút (Đề này có 03 trang, gồm 10 câu) Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Khi phóng tia lửa điện qua các nguyên tử hiđro ở áp suất thấp, các electron bị kích thích lên trạng thái năng lượng cao hơn. Sau đó, electron nhanh chóng chuyển về mức năng lượng cơ bản (n=1) và bức xạ ra photon với các bước sóng khác nhau tạo thành dãy phổ. Tính bước sóng (λ) nhỏ nhất và bước sóng lớn nhất theo nm của dãy phổ nếu electron chuyển từ n > 1 về n = 1. Biết trong hệ một electron, một hạt nhân, năng lượng của electron được tính theo công thức: En = - 13,6. 2 2 n Z (eV). Cho: h = 6,626.10-34 J.s ; c = 3.108 m/s; 1eV= 1,6.10-19J 2. Nguyên tố có electron cuối cùng ứng với 4 số lượng tử có tổng đại số bằng 2,5. Xác định nguyên tố , viết cấu hình electron và cho biết vị trí của trong bảng tuần hoàn? Đáp án Điểm 1 - Bước sóng dài nhất ứng với sự chuyển từ mức n=2 về mức n=1: 0.5 - Bước sóng ngắn nhất ứng với sự chuyển từ mức n= về mức n=1 0,5 18 min21 348 7 ax 18 min 1,63.12()6,626.10.3.10 1,22.10(m)=122 (nm) 1,63.10m EEEJ hc E λ =−= === ∞ 18 max1 348 9 min 18 max 6,626.10.3.102,18.12() 91,2.10(m)=91,2 (nm) 2,18.10 EEEJ hc E λ ∞ =−= ===
2 Theo đề ra: + + + =2,5⇒ phải khác H,Hen2 • Trường hợp 1: Sl n2;m1/2lm0. ==+ += Khi đó có hai khả năng: +) = =0⇒⋯2 ⇒ ø + ) =1⇒ =−1⇒⋯2 ⇒ ø Vị trí trong bản tuần hoàn: 21Li(Z3):1s2s = STT:3 Chukì:2 Nhoùm:IA 221 B(Z5):1s2s2p = STT:5 Chukì:2 Nhoùm:IIIA • Trường hợp 2: =2; =−1/2⇒ + =1⇒ =1 ø = ⇒0⇒⋯2 là Vị trí trong ban tuần hoàn: 225F(Z9):1s2s2p = STT:9 Chukì:2 Nhoùm:VIIA • Trường hợp 3: Sl n3:m1/2lm0 ==− += . Khi đó có ba khả năng: +) =0⇒ =0⇒⋯3 ⇒ ø +) =1⇒ =−1⇒⋯3 ⇒ ø +) =2⇒ =−2⇒⋯3 ⇒ ø Vị trí trong bản tuần hoàn: 2262 Mg(Z12):1s2s2p3s = STT:12 Chukì:3 Nhoùm:IIA 0,250,25
22624 S(Z16):1s2s2p3s3p = STT:16 Chukì:3 Nhoùm:VIA ( =26):1 2 2 3 3 3 4 ⇒ STT:26 Chukì:4 Nhoùm:VIIIB 0,5 Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể 1. Trong máu cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất vận chuyển sắt). Máu của một số động nhuyễn thể không có màu đỏ vì chứa một kim loại khác (X). Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X, có cạnh 3,62.10-8 cm. Khối lượng riêng của nguyên tử này là 8920 kg/m3 . a) Tính thể tích các nguyên tử trong một tế bào và phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm chỗ bởi các nguyên tử. b) Xác định nguyên tố X. 2. Mạng lưới tinh thể KBr có dạng lập phương tâm diện với thông số mạng a = 6,56A0. Hãy tính khối lượng riêng của tinh thể KBr. Cho MK = 39; MBr = 79,9; Số Avogadro = 6,023.10 . Đáp án Điểm 1 a) 0.5
Ô mạng cơ sở Số nguyên tử trong một ô mạng cơ sở: 8⋅ +6⋅ =4 (nguyên tử) Thể tích choán chỗ của các nguyên tử trong ô mạng cơ sở: =4⋅ (∗) Xét theo đường chéo của hình vuôn trong mỗi mặt của hình lập phương. Các nguyên tử xếp sát nhau nên: 4 =√ + = √2⇒ = √ Thay R vào (*) ta được: NT = ⋅ √ = √ = ( , . ) ⋅√ ⋅ , =3,51.10 cm NT 346 Thể tích của ô mạng cơ sở: TT = Phần trăm thể tích của tế bào bị chiếm bởi các nguyên tử là: NT ⋅100%= √ ⋅ ⋅100%=74% b) Khối lượng riêng của nguyên tố X: = NT TT = .⋅ ⇒ = . . 4 =(3,62.10 ) .8,92.6,022.104 =64(Cu) 0,5 2 KBr có cấu trúc mạng lập phương tâm diện nên trong một ô mạng cơ sở số ion K+ = số ion Br = số phân tử KBr. Số ion Br- = 8. +6. =4 Số ion K+ = 12. +1=4 4K+ + 4Br → 4KBr - Khối lượng một ô mạng cơ sở là:
= = ( , ) , . =78,964.10 gam 0,5 - Thể tích của một ô mạng cơ sở là: V = a3 = (6,56.10-8 )3= 282,3.10-24 V(cm) ậy khối lượng riêng của tinh thể KBr là = =78,964⋅10282,3⋅10 =2,797(gam/cm ) 0,5 Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 1. 32 P phân rã β với chu kì bán huỷ là 14,28 ngày, được điều chế bằng phản ứng giữa nơtron với hạt nhân 32 S. a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế 32 P và biểu diễn sự phân rã phóng xạ 32b)P.Có hai mẫu phóng xạ 32 P được kí hiệu là mẫu I và mẫu II. Mẫu I có hoạt độ phóng xạ 20 μCi được lưu giữ trong bình đặt tại buồng làm mát có nhiệt độ 10°C. Mẫu II có hoạt độ phóng xạ 2 μCi bắt đầu được lưu giữ cùng thời điểm với mẫu I nhưng ở nhiệt độ 20°C. Khi hoạt độ phóng xạ của mẫu II chỉ còn 5.10-1 μCi thì lượng lưu huỳnh xuất hiện trong bình chứa mẫu I là bao nhiêu gam? Trước khi lưu giữ trong bình không có lưu huỳnh. Cho: 1Ci = 3,7.1010 Bq (1 Bq = 1 phân rã/giây); số Avogadro NA = 6,02.1023 mol-1; hoạt độ phóng xạ A = N ( là hằng số tốc độ phân rã, N là số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t). 2. a) 238 U tự phân rã liên tục thành một đồng vị bền của chì. Tổng cộng có 8 hạt α được phóng ra trong quá trình đó. Hãy giải thích và viết phương trình phản ứng chung của quá trình này. b) Uran có cấu hình electron [Rn]5 6 7 . Nguyên tử này có bao nhiêu electron độc thân? Có thể có mức oxi hoá cao nhất là bao nhiêu?
c) UF6 là chất lỏng dễ bay hơi được ứng dụng phổ biến để tách các đồng vị uran. Hãy viết phương trình phản ứng có UF6 được tạo thành khi cho UF4 tác dụng với ClF3. Đáp án Điểm 1. a) Phương trình phản ứng hạt nhân điều chế + → + Và phân rã phóng xạ 32 : → + b) = . = = / ⇒ =2 / Vậy thời gian lưu giữ là 2 chu kì bán huỷ. Tốc độ phóng xạ không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu và nhiệt độ, nên sau thời gian t đó lượng 32 P của mẫu 1 chỉ còn 1/4 so với ban đầu. Số hạt nhân 32 P của mẫu I còn lại sau thời gian t phân rã là = = (vì Ap = kNo) ⇒ Số hạt nhân 32 P bị phân rã ở mẫu I cũng chính là số hạt nhân 32 S tạo thành: = − = = Cứ 1 mol 32 S ứng với NA nguyên tử có khối lượng 32 gam. ⇒ Khối lượng 32 S tạo thành là: . ⋅ .kN = kN = ⋅ / , . = . . , . . . , . . . , . , . = 5,25.10 gam 2 a) U238 tự phóng xạ tạo ra đồng vị bền 92 x Pb cùng với ba loại hạt cơ bản: He, và . Theo định luật bảo toàn số khối: x = 238 - 8.4 = 206. 0,5
Vậy có 206 82 Pb. Theo định luật bảo toàn điện tích: ( . ) =6 Vậy có 6 hạt hay β Phương trình chung: → Pb +8 He +6 b) Cấu hình electron [Rn]5 6 7 có số electron ngoài được biểu diễn như sau: Vậy nguyên tử 238 92 U có 4 electron độc thân (chưa ghép đôi); mức (số) oxi hoá cao nhất + 6 vì → +6 [Rn]5 6 7 [Rn] 0,25 c) Phản ứng: 2ClF +3UF →3UF + Cl 0,25 Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Cho phản ứng hóa học: 2 ()→2 ( )+ ( ) (1) (gr)+ ( )→ CO ( ) (2) 2 ()+5 ( )→4CO ( )+6 () (3) Ở 300K ta có: Phản ứng ΔH (kJ) ΔG (kJ) (1) 571,155 473,928 (2) -393,129 -394,007 (3) -2286,293 -2353,089
Còn có:Chất C (gr) H2 (k) O2 (k) C2H6 (l) Cp (J.K-1.mol-1) 8,527 28,591 29,176 148,181 Nhiệt dung trong bình đó hằng định trong khoảng từ 280K đến 370K. Với phản ứng: 2 (gr)+3 ( )+ ( )⇄ () (4) a)Hãy:TínhΔU và ΔG tại 300K. b) Tìm phương trình biểu thị ΔH là hàm của nhiệt độ và cho biết phương trình này được áp dụng trong khoảng nhiệt độ nào? Đáp án Điểm a) Để thu được phản ứng : 2 (gr)+3 ( )+ ( )⇄ () Ta có: (4)= −(1)⋅ +[(2)⋅2]+ −(3)⋅ 0,5 Nên: = +2 + = 499,844kJ Coi các chất khí là lí tưởng, ta có: = = + Mà = nRI ⇒Δ = − = − =−499.844+4.8.314 .300= −489.8672kJ Mặt khác: = +2 + = 322,3615kJ 0,5
2 giữ nguyên lượng PCl5 và nhiệt độ như ở thí nghiệm V1 nhưng thay dung tích là V2 thì đo được áp suất cân bằng là 0,500 atm. Tính tỉ số / . 4. Trong thí nghiệm 3 giữ nguyên lượng PCl5 và dung tích bình V1 như ở thí nghiệm 1 nhưng hạ nhiệt độ của bình tới = 0,9 thì đo được áp suất cân bằng là 1,944 atm. Tính Kp và .
3. Trong thí nghiệm
b) Theo định luật Kirchhoff ta có: = + ( −300) (*) Mà: = ( ) − 2 +3 ( ) + ( ) = 16,178.10 Thay các giá trị và Δ vào (*) ta được: =16,178.10 −300.16,178.10 −499.844 =16,178.10 −504,6974 Phương trình trên chỉ áp dụng trong khoảng 280K < T < 370K, ứng với sự hằng định của . 1 Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Khi đun nóng đến nhiệt độ cao PCl5; bị phân huỷ theo phương trình: PCl ( ) ⇄ PCl ( )+ Cl ( ) 1. Cho m gam PCl5 vào một bình dung tích V, đun nóng bình đến nhiệt độ T (K) để xảy ra phản ứng phân li PCl5. Sau khi đạt tới cân bằng áp suất trong bình bằng P. Hãy thiết lập biểu thức Kp theo độ phân li a và áp suất P. Thiết lập biểu thức Kp theo , m và V. 2. Trong thí nghiệm thực hiện ở nhiệt độ T, người ta cho 83,3 gam PCl5 vào bình dung tích V1. Sau khi đạt trạng thái cân bằng đo được P = 2,700 atm. Hỗn hợp khí trong bình có tỉ khối so với hiđro bằng 68,826. Tính và Kp.
Từ đó cho biết phản ứng phân li PCl5 thu nhiệt hay tỏa nhiệt. Cho =35,453; = 30,974; =1,008; các khí đều là khí lí tưởng. Đáp án Điểm 1. Tìm hiểu thức .PCl. ( ) ⇄ PCl ( )+ Cl ( ) Ban đầu: a 0 0 bCân ằng: a- x x x Tổng số mol khí lúc cân bằng: + = Độ phân li = ; Khối lượng mol: =30.974+5.35.453=208,239( /mol) PC =30.974+3.35,453=137.333( /mol) =70.906( /mol) ⇒ PCl ban đầu = = , • Tính Kp: Áp suất riêng phần lúc cân bằng của mỗi khí: = ; = = = pC ⋅ PCl = ( ) . ⋅ = . = ⋅ = ⋅ • Tính : = (RT) ở đây =1; RT = PV = PV = PV ( ) ⇒ = ⋅ ( ) ⇒ = ( ) = , ( ) 0,5 2. Thí nghiệm 1: PC =0,4mol hh ≡68,826.2,016=138,753gam/mol 0,5
Tổng số mol khí lúc cân bằng: = (1+ )=0.4(1+ )= ,, =0,6⇒ =0,5 • Tim tại nhiệt độ = ⋅ = ( , ) ( , ) ⋅2,7=0,9 3. Thí nghiệm 2: - Giữ nguyên nhiệt độ ⇒ Kp không đổi - Giữ nguyên số mol PCl5 ban đầu ⇒ =0,4mol - Áp suất cân bằng P2 = 0,5 atm = ⋅ = ⋅0,5=0,9⇒ =0,802 Tổng số mol khí lúc cân bằng: = (1+ )=0.4(1+0,802)=0.721mol Trong điều kiện đẳng nhiệt: = = , . , , . , =6,489 (lần) 0,5 4. Thí nghiệm 3: - Thay đổi nhiệt độ ở ⇒ Kp thay đổi - Giữa nguyên số mol PCl5 ban đầu a = 0,4 mol và V1 - Áp suất cân bằng V3 thay đổi do: Nhiệt độ giảm (T3 = (0,9T1), tổng số mol thaykhí đổi ≠ - P3 = 1,944 atm. • Trong điều kiện đằng tích, ta có: = ⇒ = = , ⋅ , , . , =0,48mol ⇒ = (1+ )⇒ =0,2 • = ⋅ = ( , ) ( , ) ⋅ , = , 0,5
• Khi hạ nhiệt độ Kp giảm ⇒ cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch. Chiều nghịch là chiều phát nhiệt ⇒ Chiều thuận là chiều thu nhiệt. Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1. Thực nghiệm cho biết: sau 0,75 giây thì 30ml KOH 1M trung hoà vừa hết 30ml 0,5 . Hãy xác định tốc độ của phản ứng đó theo lượng KOH: theo lượng H2SO4. Kết quả thu được ở môi trường hợp đó có hợp lí không? Tại sao? 2. Hãy đưa ra các biểu thức cần thiết để chứng minh vai trò của hệ số các chất trong phương trình phản ứng khi xác định tốc độ phản ứng. (dùng phương trình + → + với giả thiết phương trình đó đủ đơn giản để dùng trong trường hợp này). Đáp án Điểm 1 =0,03(mol) và n SO =0,015 (mol) hợp với tỉ số theo phương phtrình ản ứng: 2KOH + SO → SO +2 (1) Tốc độ trung bình của phản ứng (1): Theo =− =− ,, =0,04mol. Theo SO =− =− ,, =0,02mol ⋅ Kết quả này hoàn toàn đúng, mặc dù không trùng nhau, do hệ số 2 chất trong (1) khác nhau. Ở đây, biến thiên (số mol) thay cho (nồng độ). 1 Từ phương trình phản ứng + → + (2) Nếu (2) đủ đơn giản thì biểu thức tính tốc độ là = ⋅ (3) ⇒ Các hệ số a, b có vai trò trong (3). 1
- Với ví dụ ở phản ứng (1) kết quả tính chưa đơn giản cho 1 phản ứng, để tránh kết quả đó, ta cần dùng hệ số các chất như sau =− ⋅ =− ⋅ = ⋅ = ⋅ (4) Khi thay cho ta có: Theo KOH: =− ⋅ II =+ ⋅ ,, =0,02mols Theo SO : =− , , = ,, =0,02mols Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Trộn 20,00 ml dung dịch H3PO4 0,50 M với 37,50 ml dung dịch Na3PO4 0,40 M, rồi pha loãng bằng nước cất thành 100,00 ml dung dịch A. a. Tính pH của dung dịch A. b. Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl 0,050 M vào 20,00 ml dung dịch A để thu được dung dịch có pH =5,00 (metyl đỏ đổi màu). c. Cần phải thêm bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,10 M vào 25,00 ml dung dịch A để hỗn hợp thu được có màu đỏ tía của phenolphtalein (pH = 10,00). Cho biết: pKa1( PO ) =2,15; pKa2( PO ) =7,21; pKa3( PO ) =12,32. Đáp án Điểm a. PO = 0,50.20 100 =0,10 (M); Na PO = 0,40.37,5 100 =0,15 (M). Na PO = 1,5. PO → phản ứng xảy ra như sau: H3PO4 + PO3- ⇌ HPO2- + PO K1 = Ka1. a3 -1 = 1010,17
0,1 0,15 0 0,05 0,1 0,1 (M) PO + PO3- ⇌ 2HPO2- K2 = Ka2. a3 -1 = 105,11 0,1 0,05 0,1 0,05 0 0,2 (M) Dung dịch A thu được là hệ đệm gồm: PO 0,05 M và HPO2-0,2 M 0,25 → có thể tính pHA gần đúng theo biểu thức: pHA = pKa2 + HPO2PO = 7,81. 0,25 b. pH = 5,00 ≈ pH(NaH PO ) ≈ pKa1 pKa2 = 4,68 → có thể coi lượng HCl thêm vào 20,00 ml dung dịch A sẽ phản ứng vừa đủ với HPO2- tạo thành PO 0,5 HPO2- + H+→ PO → VddHCl = 0,2.20 0,05 =80 (ml) 0,25 c. Tương tự pH(Na HPO ) = pKa3 pKa2= 9,765 ≈ 10,00 → có thể coi lượng NaOH thêm vào 25,00 ml dung dịch A sẽ phản ứng vừa đủ với PO tạo thành HPO2- 0,5 PO + OH →HPO2- + H2O → VddNaOH = 0,05.25 0,1 =12,50 (ml) 0,25 Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân 1. Cho: , ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ , ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ a) So sánh độ bền giữa các dạng oxi hoá - khử
b) Từ dữ kiện trên hãy tính , / và E /OH c) Thiết lập sự phụ thuộc E - pH của các cặp / O và O /OH 2. Phản ứng giữa AgNO3 và KCl tạo thành kết tủa AgCl và giải phóng năng lượng. Ta có thể tạo thành một tế bào quang điện hoá sinh công nhờ phản ứng đó. a) Viết công thức của tế bào điện hoá theo IUPAC và các nữa phản ứng điện cực tại anốt và catốt. b) Tính của phản ứng kết tủa AgCl và của tế bào điện hoá. Biết AgCl =1,6.10 Đáp án Điểm 1 a) Do 222222 00 O/HOC/HOEE H< Tính oxi hóa H2O, mạnh hơn O2 và tính khử H2O2 lớn hơn H2O. Phản ứng tự xảy ra: 2 → +2 =1,77−0,68=1,09 ⇒ = 10 . >>1 Vậy H2O2 là dạng kém bền hơn so với 2 dạng O2 và H2O. 0,5 •b)Tính , / : +2 +2 ⇄ =10 . . +2 +2 ⇄2 =10 , . +4 +4 ⇄2 = =10 . / . = 10 ( . . ) . ⇒ , / = (0,68+1,77)=1,225 0,5
• Tính /OH +4: +4 ⇄2 =10 .. 4 ⇄4 +4OH ( ) =(10 ) +2 +4 ⇄4OH = Kw ⇒ /OH = 1,225− . , =0,399 c) +4 +4 ⇄2 ⇒ , / = , / + , 0,059pH =1,225+ , −0,059pH +2 +4 ⇄4OH ⇒ /OH = /OH + , +0,059(14− pH) 0,5 a) Tế bào điện hoá thường dùng: (Anôt) Ag,AgCl|KCl||AgNO |Ag (Catôt) Tại anot: Ag + Cl → AgCl +1 Tại catốt: + → b) Ag + Cl → AgCl ⇒ =(1,6.10 ) =6,25.10 =−RTlnK =−8,314.298ln6,25.10 =−55,89KJ Mặt khác: = nFE ⇒ = . =0,58 0,5 Câu 9. (2,0 điểm) Halogen 1. Hòa tan Cl2 và Br2 (tỉ lệ số mol tương ứng là 5:2) trong nước để được 2 lít dung dịch A có khối lượng riêng d= 1,00675g/ml. Cho vào 2 lít dung dịch A một lượng NaI có khối lượng m gam. Sau khi kết thúc phản ứng, thu được dung dịch X1. Cô cạn X1 thu được chất rắn B. Tính m để thu được 15,82gam chất rắn B.
2. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam một mẫu than có chứa tạp chất S. Khí thu được cho hấp thụ hoàn toàn bởi 0,5 lít dung dịch NaOH 1,5M được dung dịch A, chứa 2 muối và có xút dư. Cho khí Cl2 (dư) sục vào dung dịch A, sau khi phản ứng xong thu được dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được m gam kết tủa, nếu hoà tan lượng kết tủa này vào dung dịch HCl dư còn lại 3,495 gam chất rắn. a. Tính % khối lượng C; S trong mẫu than. b. Tính m gam kết tủa? Đáp án Điểm 1 a) Gọi = a mol, = b mol Khối lượng dung dịch: = ướ + + Suy ra : + = 2000.1,00675 – 2000 = 13,5 gam Ta có : 71 +160 =13,5 / =5/2 ==0,10,04 0,25 Khi thêm NaI vào dung dịch có chứa Cl2 và Br2 thì Cl2 phản ứng trước Br2 Cl2 + 2NaI I2 + 2NaCl (I) Sau (I) thì nếu còn dư NaI thì Br2 sẽ phản ứng Br2 + 2NaI I2 + 2NaBr(II) 0,25 * Giả sử lượng NaI đủ cho phản ứng (I) NNaI = 0,2 mol chất rắn B là NaCl (0,2 mol) mB = mNaCl = 11,7 gam * Giả sử lượng NaI đủ cho phản ứng (II) nNaI = 0,28 mol chất rắn B gồm 0,2 mol NaCl và 0,08 mol NaBr mB = 11,7 + 0,08.103 = 19,94 gam 0,25
* Theo đề bài: 11,7 < mB = 15,82 < 19,94 Cl2 đã phản ứng hết và 1 phần Br2 phản ứng mB = 11,7 + mNaBr = 15,82 mNaBr = 4,12g nNaBr = 0,04 mol nNaI = 0,2 + 0,04 = 0,24 mol mNaI = 36gam 0,25 2 a. Phương trình phản ứng: C + O2 → CO2 (1) x x (mol) S + O2 → SO2 (2) y y (mol) Gọi số mol C trong mẫu than là x; số mol S trong mẫu than là y → 12x + 32y = 3. Khi cho CO2; SO2 vào dung dịch NaOH dư: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (3) SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O (4) Cho khí Cl2 vào dung dịch A (Na2CO3; Na2SO3; NaOH dư) Cl2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O (5) 2NaOH + Cl2 + Na2SO3 → Na2SO4 + 2NaCl + H2O(6) Trong dung dịch B có: Na2CO3; Na2SO4; NaCl; NaClO. Khi cho BaCl2 vào ta có: BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2NaCl (7) x x BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl (8) 0,250,25
y y Hoà tan kết tủa vào dung dịch HCl có phản ứng, BaCO3 tan. Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2↑ + H2O Vậy : BaSO4 = 3,495 g = 0,015mol Vậy y = 0,015 mol → mS = 0,48 gam → %mS = 16% mC = 2,52 gam → %mC = 84% 0,25 b. m gam kết tủa = 3,495 + , (137 + 60) = 44,865 gam 0,25 Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Hãy cho biết sự tương quan lập thể giữa hai hợp chất trong mỗi cặp sau đây, giải thích ngắn gọn. 2. Dự đoán sản phẩm chính khi cho mỗi chất sau đây tác dụng với Br2, FeBr3
3. Giải thích tại sao brom hóa biphenyl xảy ra tại vị trí orto và para hơn là vị trí meta. Đáp án Điểm 1 Khi quay một trong hai chất 1200 trong mặt phẳng nhận thấy hai chất là vật và ảnh của nhau không chồng khít lên nhau. Như vậy hai hợp chất là hai đối thân của nhau 0,25 Nghịch chuyển không làm thay đổi cấu hình. Hai công thức này chỉ cùng một chất. 0,250,25
Hai hợp chất này là hai xuyên lập thể phân của nhau (khác nhau cấu hình tại C4) 2 0,5 3 Sự Brom hóa biphenyl xảy ra tại vị trí orto và para hơn là tại vị trí meta: trung gian cacbocation khi Brom gắn vào vị trí orto và para được an định bằng sự cộng hưởng với cả hai nhân thơm.Trong khi đó trung gian cacbocation khi Brom gắn vào vị trí meta chỉ được an định trên một nhân thơm mà thôi. 0,75
……………………….HẾT…………………………
ạ
i lượ
ấ
R’ bằng 147 pm, được phân bố vào tinh thể bạc tạo dung dịch rắn X thay thế có thể biểu diễn bằng phương trình: xAu + Ag → ← AuxAg1-x + xAg Tính độ dài ô mạng cơ sở aX (pm) theo x (với x là phần mol của Au). c) Một hợp kim bạc vàng có tỉ lệ khối lượng của Au (kí hiệu w) bằng 10%. Xác định giá trị của x và khối lượng riêng của hợp kim. Cho biết : MAu = 197 g.mol-1; MAg = 108 g.mol-1 Câu3: (2 điểm):Phản ứnghạtnhân
-3).
ủ
b) Vàng có bán kính
a) Tính khố ng riêng c a b c ch t (kg.m
1 TRƯỜNGTHPTCHUYÊN CHUVĂNAN–BÌNH ĐỊNH Đề đề xuất ĐỀ THICHỌNHSGKHUVỰCDUYÊNHẢIBẮCBỘ NĂMHỌC2021–2022 Môn:Hóahọc–Lớp10 Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề) Câu1: (2 điểm) Cấutạonguyêntử,phântử, địnhluậttuầnhoàn 1.1. Nitrogen dioxide (NO2) là hợp chất màu nâu đỏ và có tính thuận từ. Khi làm lạnh từ từ, NO2 dần dần dần mất màu do chuyển hóa thành Dinitrogen tetraoxide (N2O4). a) Viết 2 kiểu công thức Lewis có thể có của Nitrogen dioxide, biết electron độc thân trên 2 công thức lần lượt đặt trên nguyên tử N và nguyên tử O. b) Từ 2 công thức trên viết 3 công thức khả dĩ của N2O4. c) 3 dạng N2O4 này tồn tại ở trạng thái lỏng, dạng chủ yếu ứng với phân tử có chứa liên kết nito-nito (Dạng phân tử X). Phân tử Hydrazine (H2N–NH2) có cấu trúc tương tự. Biết năng lượng liên kết N-N trong 2 phân tử là 60 và 150 kJ.mol-1. Hãy gán giá trị này cho 2 phân tử và so sánh độ dài liên kết N-N của chúng. 1.2. Nguyên tố R thuộc chu kì 3. Nguyên tử A có các giá trị năng lượng ion hóa như sau (kJ/mol)I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 1000 2251 3361 4564 7013 8495 27106 31669 a) Xác định R. b) Một số florua của R gồm: RF4, RF6. Cho biết trạng thái lai hóa của R trong các hợp chất trên và cấu trúc hình học của các hợp chất đó. Câu2. (2 điểm):Tinhthể Bạc có bán kính nguyên tử R = 144 pm, kết tinh dạng lập phương tâm mặt. Tùy theo kích thước mà các nguyên tử lạ A có thể phân bố vào mạng tinh thể bạc tạo ra các dung dịch rắn có tên gọi khác nhau: dung dịch rắn xen kẽ (bằng cách chiếm các lỗ xen kẽ), hoặc dung dịch rắn thay thế (thay thế các nguyên tử bạc).
nguyên
suất chung là 1atm, 250C). d) Cho sinh nhiệt tiêu chuẩn ở 298K của N2O4(k) bằng 9,2 kJ/mol và của NO2(k) bằng 33,2 kJ/mol. Tính ∆S0 phản ứng và nhiệt độ T2 để phản ứng phân hủy N2O4 có hằng số cân bằng Kp bằng 1. Coi ∆H0pư và ∆S0pư không phụ thuộc nhiệt độ Câu6: (2 điểm): Độnghóahọchìnhthức
2 Đồng vị 131 53 I dùng trong y học thường được điều chế bằng cách bắn phá bia chứa 130 52Te bằng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phương pháp này, trước tiên 130 52Te nhận 1 nơtron chuyển hóa thành 131 52Te , rồi đồng vị này phân rã β tạo thành 131 53 I . a) Viết phương trình các phản ứng hạt nhân xảy ra khi điều chế 131 53 I . b) Trong thời gian 3 giờ, 1 mL dung dịch 131 53 I ban đầu phát ra 1,08.1014 hạt β . - Tính nồng độ ban đầu của 131 53 I trong dung dịch theo đơn vị µmol/L. - Sau bao nhiêu ngày, hoạt độ phóng xạ riêng của dung dịch 131 53 I chỉ còn 103 Bq/mL? Biết chu kì bán rã của 131 53 I là 8,02 ngày. Câu4: (2 điểm):Nhiệthóahọc 4.1. Người ta đưa 3,6 gam một hiđrocacbon X (khí) cùng một lượng dư oxi vào một bom nhiệt kế ban đầu chứa 600 gam nước tại 200C. Sau phản ứng xong nhiệt độ của nhiệt lượng kế lên tới 280C, thấy có 11 gam CO2 (khí) và 5,4 gam H2O (lỏng) tạo thành. Cho biết: - Nhiệt sinh chuẩn của CO2 (khí) là -393,51 kJ/mol; của H2O (lỏng) là 285,83 kJ/mol. - Nhiệt dung riêng của nước là 4,184 J/g.K - Biến thiên nội năng của phản ứng trên là 0 2070,00U ∆=− kJ/mol a) Xác định công thức phân tử của X và tính nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế b) Xác định nhiệt sinh chuẩn của X. 4.2. Hoá lỏng 1mol khí oxi ở -1830C bằng cách nén ở áp suất 1 atm. Oxi sau khi đã hoá lỏng được làm lạnh ở áp suất không đổi đến nhiệt độ nóng chảy là -2180C, sau đó được hoá rắn thuận nghịch và chất rắn sau đó được làm lạnh đến -2630C. Hãy tính ∆H (hệ) và ∆S (hệ) của toàn bộ quá trình trên. Cho: Cp (l) = 54 J.K 1.mol 1; Cp (r) = 41 J.K 1.mol 1; ∆H (hoá hơi) = 6,82 kJ.mol 1; ∆H (nóng chảy) = 0,42 kJ.mol 1 Câu5: (2 điểm):Cânbằnghóahọctrongphakhí Xét cân bằng: N2O4(k) → ← 2NO2(k) a) Một lượng khí N2O4 được đặt trong một xilanh ở nhiệt độ T1 = 250C. Sau khi cân bằng được thiết lập, áp suất chung của hệ là 1,5 atm và có 16% số mol của N2O4 bị phân hủy thành NO2. Tính áp suất ban đầu của N2O4 và Kp của phản ứng phân hủy ở 250C. b) Nếu nhiệt độ vẫn giữ ở 200C nhưng tăng dần thể tích của xilanh cho tới khi áp suất chung của hệ bằng 1 atm. Tính áp suất cân bằng của NO2 và N2O4 trong điều kiện này.
c) Tính phần trăm số mol của N2O4 đã bị phân hủy ở trạng thái cân bằng mới (áp
3 Ở nhiệt độ thích hợp, SO2Cl2 tự phân hủy theo phản ứng: SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2(k). Động học của phản ứng này được nghiên cứu bằng cách cho một lượng SO2Cl2 vào một bình kín (ban đầu không chứa chất nào khác) và đo áp suất của hệ theo thời gian. Kết quả thu được ở 270oC như sau: t (phút) 0 50 100 150 200 250 P (mmHg) 310,0 334,0 356,1 376,5 395,4 412,8 a) Chứng minh rằng ở nhiệt độ này phản ứng tuân theo quy luật động học bậc 1. b) Tính hằng số tốc độ phản ứng và thời gian bán phản ứng ở 270oC. c) Tính áp suất của hệ tại thời điểm t = 275 phút. d) Ở 2800C, kết quả nghiên cứu phản ứng trên như sau: t (phút) 0 185 370 P (mmHg) 400 600 700 Tính thời gian bán phản ứng ở 280oC và chỉ ra rằng bậc của phản ứng không thay đổi trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu từ 2700C -2800C. Câu7: (2 điểm):Dungdịchvàphản ứngtrongdungdịch Trộn 10,00 ml dung dịch CH3COOH 0,02M với 10,00 ml dung dịch H3PO4 thu được dung dịch A có pH = 1,5. a) Tính nồng độ mol/l của H3PO4 trong dung dịch trước khi trộn. 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 rằng khí CO2 tạo thành thoát ra hết). Cho biết: H3PO4 có 15,2;21,7;12 123 === aaa pKpKpK CH3COOH có pKa = 4,76; H2CO3 có 35,6;10 12 == aa pKpK . Câu8: (2 điểm):Phản ứngoxihoá khử.Pin điệnvà điệnphân 8.1. Ở 25°C, Pin điện hóa sau có giá trị suất điện động là 0,824 (V). Pt | I 0,1 (M); I3 0,02 (M) || MnO4 0,05 (M); Mn2+ 0,01 (M); HSO4 x (M) | Pt TínhChox.E°(MnO4 /Mn2+) = 1,51 (V); E°(I3 /3I ) = 0,5355 (V); Ka(HSO4 ) = 10 2; RT F ×ln = 0,0592×lg. 8.2. Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010 M; KMnO4 0,010 M; Fe2(SO4)3 0,0050 M và H2SO4 (pH của dung dịch bằng 0). Thêm dung dịch KI vào dung dịch X cho đến nồng độ của KI là 0,50 M, được dung dịch Y (coi thể tích không thay đổi khi thêm KI vào dung dịch X). a) Hãy mô tả các quá trình xảy ra và cho biết thành phần của dung dịch Y. b) Tính thế của điện cực platin nhúng trong dung dịch Y. c) Cho biết khả năng phản ứng của Cu2+ với I (dư) ở điều kiện tiêu chuẩn. Giải thích? Cho: 23+ 2+3+2+ 27 4 000 CrOCrMnO/MnFe/Fe / E= 1,330 V; E= 1,510 V; E= 0,771 V; 3 0 I/I E= 0,5355 V
4 2+ 0 Cu/Cu E= 0,153 V;+ pKs(CuI) = 12. Câu9: (2 điểm):Halogen,Oxi–lưuhuỳnh Nguyên tố X có trong thành phần của các acid A1, A2 và A3. Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong A1, A2 và A3 như sau: Chất %O %H %X A1 46,72 1,46 51,82 A2 56,81 1,18 42,01 A3 63,68 1,00 35,32 a) Xác định X, A1, A2 và A3. Sắp xếp theo chiều tăng dần tính acid của A1, A2, A3 và giải thích.b)Đơn chất của X phản ứng với dung dịch KOH lạnh, được dung dịch chứa X1. Đun nóng dung dịch này được dung dịch chứa X2. Hợp chất X1 phản ứng với KI ngay trong môi trường trung tính trong khi X2 chỉ phản ứng với KI trong môi trường acid. Oxi hóa X2 trong điều kiện thích hợp được X3. Hợp chất X2 phản ứng với SO2 hoặc oxalic acid trong môi trường sulfuric acid đều tạo ra chất khí X4 màu vàng lục, tan nhiều trong nước, chứa 52,59% nguyên tố X về khối lượng. Hấp thụ X4 vào dung dịch KOH, được dung dịch chỉ chứa X2 và X5. Hợp chất X4 cũng được tạo thành khi cho X5 phản ứng với dung dịch HCl. Biết X1, X2, X3 và X5 là các muối tan trong nước. Biện luận và xác định X1, X2, X3, X4, X5. Viết phương trình hóa học của các phản ứng liên quan tới X4 ở trên. Câu10: (2 điểm): Đạicươnghữucơ 10.1. Nghiên cứu cấu trúc hợp chất (2R,3S)-2,3-dichloro-1,4-dioxane dưới đây bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta thấy độ dài của liên kết C-Cl trục (1,819 Å) lớn hơn của liên kết C-Cl biên (1,781 Å). Đồng thời, độ dài của liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl trục (1,394 Å) lại ngắn hơn liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl biên (1,425 Å). Giải thích các giá trị thực nghiệm này. 10.2. a) Hãy cho biết hợp chất nào dễ tham gia phản ứng SN1 nhất trong số ba hợp chất dưới đây?
5 O Cl O Cl O Cl b) Hãy biểu diễn cấu trúc của hợp chất 2-đeoxy-D-ribozơ [Tên hệ thống: (3S,4R)-3,4,5 trihyđroxipentanal] dưới dạng công thức chiếu Fischer và công thức phối cảnh. 10.3. Hãy giải thích sự biến đổi lực base của các hợp chất dưới đây: pKa 10,58 7,79 5,06 ---------------------------Hết -----------------------------GVra đề:NguyễnHữuTrọng
1 TRƯỜNGTHPTCHUYÊN CHUVĂNAN–BÌNH ĐỊNH Đề đề xuất ĐỀ THICHỌNHSGKHUVỰCDUYÊNHẢIBẮCBỘ NĂMHỌC2021–2022 Môn:Hóahọc–Lớp10 Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian phát đề) Câu1: (2 điểm) Cấutạonguyêntử,phântử, địnhluậttuầnhoàn 1.1. Nitrogen dioxide (NO2) là hợp chất màu nâu đỏ và có tính thuận từ. Khi làm lạnh từ từ, NO2 dần dần dần mất màu do chuyển hóa thành Dinitrogen tetraoxide (N2O4). a) Viết 2 kiểu công thức Lewis có thể có của Nitrogen dioxide, biết electron độc thân trên 2 công thức lần lượt đặt trên nguyên tử N và nguyên tử O. b) Từ 2 công thức trên viết 3 công thức khả dĩ của N2O4. c) 3 dạng N2O4 này tồn tại ở trạng thái lỏng, dạng chủ yếu ứng với phân tử có chứa liên kết nito-nito (Dạng phân tử X). Phân tử Hydrazine (H2N–NH2) có cấu trúc tương tự. Biết năng lượng liên kết N-N trong 2 phân tử là 60 và 150 kJ.mol-1. Hãy gán giá trị này cho 2 phân tử và so sánh độ dài liên kết N-N của chúng. 1.2. Nguyên tố R thuộc chu kì 3. Nguyên tử A có các giá trị năng lượng ion hóa như sau (kJ/mol)I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 1000 2251 3361 4564 7013 8495 27106 31669 a) Xác định R. b) Một số florua của R gồm: RF4, RF6. Cho biết trạng thái lai hóa của R trong các hợp chất trên và cấu trúc hình học của các hợp chất đó. Câu1 Nộidung Điểm 1.1. a) 2 dạng cấu trúc có thể có của Nitrogen dioxide: Công thức A Công thức B 0,5 b) Các cấu trúc của N2O4 A+A(chủ yếu) A+B B+B 0,5 Cc)ấu trúc của X có 2 nguyên tử N dương điện đẩy nhau do đó độ bền liên kết kém hơn hydrazyne trong khi đó phân tử Hydrazyne không có tương tác 0,25
2 này. Vậy năng lượng liên kết N-N trong X là 60 kj.mol 1 và trong hydrazyne là 150 kj.mol-1 . Độ dài liên kết: dN-N (H2N-NH2) < dN-N (O2N-NO2) 1.2 a) Đối với nguyên tố R : So sánh các tỉ số 1i i I I + ta thấy 7 6 I I lớn hơn các tỉ số 1i i I I + khác nên R thuộc nhóm VIA, nên R là lưu huỳnh (S) 0,5 b) Các florua của R là : SF4, SF6 + SF4 có cấu tạo kiểu bập bênh; S lai hóa sp3d. + SF6 có cấu tạo kiểu bát diện đều; S lai hóa sp3d2 0,25 Câu2. (2 điểm):Tinhthể Bạc có bán kính nguyên tử R = 144 pm, kết tinh dạng lập phương tâm mặt. Tùy theo kích thước mà các nguyên tử lạ A có thể phân bố vào mạng tinh thể bạc tạo ra các dung dịch rắn có tên gọi khác nhau: dung dịch rắn xen kẽ (bằng cách chiếm các lỗ xen kẽ), hoặc dung dịch rắn thay thế (thay thế các nguyên tử bạc). a) Tính khối lượng riêng của bạc nguyên chất (kg.m-3). b) Vàng có bán kính R’ bằng 147 pm, được phân bố vào tinh thể bạc tạo dung dịch rắn X thay thế có thể biểu diễn bằng phương trình: xAu + Ag → ← AuxAg1-x + xAg Tính độ dài ô mạng cơ sở aX (pm) theo x (với x là phần mol của Au). c) Một hợp kim bạc vàng có tỉ lệ khối lượng của Au (kí hiệu w) bằng 10%. Xác định giá trị của x và khối lượng riêng của hợp kim. Cho biết : MAu = 197 g.mol-1; MAg = 108 g.mol-1 Câu2 Nộidung Điểm a) Số nguyên tử trong 1 ô mạng: Z = (8.1/8) + 6.(1/2) = 4 nguyên tử Thông số mạng: aAg = 2.R = 2.144. = 407,3 pm. Khối lượng riêng tinh thể bạc: ρAg = = = 1,06.104 kg.m-3 0,250,5 b) Ta có: aX = 2. . = 2. .(x.R’ + (1-x).R) <=> ax = 2. .(147x + 144(1-x)) = 407,3 + 8,48.x pm. 0,5
3 c) Phần trăm khối lượng vàng có giá trị: w = = = = = Từ đó suy ra: x = = = 0,0574. Thành phần của X là: Au0,0574Ag0,9426. Khối lượng mol MX = 197.0,0574 + 108.0,9426 = 113,1 g.mol-1 . Thông số mạng aX = 407 + 8,48.x = 407,3 + 8,48.0,0574 = 407,8pm. Khối lượng riêng: ρX = = = 1,11.104 kg.m-3 0,250,5 Câu3: (2 điểm):Phản ứnghạtnhân Đồng vị 131 53 I dùng trong y học thường được điều chế bằng cách bắn phá bia chứa 130 52Te bằng nơtron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phương pháp này, trước tiên 130 52Te nhận 1 nơtron chuyển hóa thành 131 52Te , rồi đồng vị này phân rã β tạo thành 131 53 I a) Viết phương trình các phản ứng hạt nhân xảy ra khi điều chế 131 53 I . b) Trong thời gian 3 giờ, 1 mL dung dịch 131 53 I ban đầu phát ra 1,08.1014 hạt β . - Tính nồng độ ban đầu của 131 53 I trong dung dịch theo đơn vị µmol/L. - Sau bao nhiêu ngày, hoạt độ phóng xạ riêng của dung dịch 131 53 I chỉ còn 103 Bq/mL? Biết chu kì bán rã của 131 53 I là 8,02 ngày. Câu3 Nộidung Điểm a) * Phương trình các phản ứng hạt nhân xảy ra khi điều chế 131 53 I . 1301131 52052 TenTe +→ ; 131131 5253TeI β→+ 0,5 b) .* Gọi N0 là số nguyên tử 131 53 I có trong 1 mL dung dịch ban đầu. Số nguyên tử 131 53 I có trong 1 mL dung dịch sau thời gian t là: N = N0.e λt . Với λ = 0,693/(8,02.24.60) = 6,0.10-5 phút-1 . - Số hạt β phát ra trong thời gian t = 3.60 = 180 phút là: N0 - N = N0(1 - e λt) = 1,08.1014 ⇔ N0 = 1.1016 nguyên tử Suy ra: Nồng độ ban đầu của 131 53 I = (1.1016/6,022.1023)/0,001 = 16,6 µmol/L. 0,50,5
4 * Hoạt độ phóng xạ riêng (tính cho 1 mL dung dịch) ban đầu: Aso = λN0 = (6,0.10-5.1.1016)/60 = 1.1010 Bq/mL. As/Aso = 1/2/(1/2)tt = 103/1010 = 10-7 (t/t1/2)lg(1/2) = -7 t = 186,49 ngày 0,5 Câu4: (2 điểm):Nhiệthóahọc 4.1. Người ta đưa 3,6 gam một hiđrocacbon X (khí) cùng một lượng dư oxi vào một bom nhiệt kế ban đầu chứa 600 gam nước tại 200C. Sau phản ứng xong nhiệt độ của nhiệt lượng kế lên tới 280C, thấy có 11 gam CO2 (khí) và 5,4 gam H2O (lỏng) tạo thành. Cho biết: - Nhiệt sinh chuẩn của CO2 (khí) là -393,51 kJ/mol; của H2O (lỏng) là 285,83 kJ/mol. - Nhiệt dung riêng của nước là 4,184 J/g.K - Biến thiên nội năng của phản ứng trên là 0 2070,00U ∆=− kJ/mol a) Xác định công thức phân tử của X và tính nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế. b) Xác định nhiệt sinh chuẩn của X. 4.2. Hoá lỏng 1mol khí oxi ở -1830C bằng cách nén ở áp suất 1 atm. Oxi sau khi đã hoá lỏng được làm lạnh ở áp suất không đổi đến nhiệt độ nóng chảy là -2180C, sau đó được hoá rắn thuận nghịch và chất rắn sau đó được làm lạnh đến -2630C. Hãy tính ∆H (hệ) và ∆S (hệ) của toàn bộ quá trình trên. Cho: Cp (l) = 54 J.K 1.mol 1; Cp (r) = 41 J.K 1.mol 1; ∆H (hoá hơi) = 6,82 kJ.mol 1; ∆H (nóng chảy) = 0,42 kJ.mol 1 Câu Nộidung Điểm a) a) Ta có: 2COn =0,25 (mol); 2 HOn =0,3 (mol) Tỉ lệ C: H = 0,25 : 0,6 = 5 : 12 CTPT của X có dạng (C5H12)n ĐK : 12n ≤ 2.5n + 2 n = 1 Vậy CTPT của X là : C5H12 0,25 - Phản ứng xảy ra trong bom nhiệt lượng kế là phản ứng diễn ra trong điều kiện đẳng tích, nên hiệu ứng nhiệt của phản ứng QV = ∆U. 0 / VpuUQQ∆= = -2070,00.3,6/72 = -103,5kJ =-103500J - Mặt khác, vì phản ứng thu nhiệt nên nhiệt của hệ phản ứng được tính : 2 1 ê T puh T QCdT =− = -Chệ (T2 –T1) = -Chệ (301 – 298) = - 3.Chệ = -103500 J Chệ = 103500 34500 3,00 = J.K-1 0,5
5 Mà Chệ = Cnước + C nhiệt lượng kế C nhiệt lượng kế = 34500 – 4,184.600 = 31989,6 J/K b) Tính nhiệt sinh chuẩn của C5H12. C5H12 (k) + 8 O2 (k) 0t → 5CO2 (k) + 6H2O (l) Vì quá trình giãn nở đẳng tích nên ta có: 00 /298298pu HU∆=∆ +∆nRT = -2070.103 + (5-9).8,314.298 = -2079910,288J/mol = -2079,910kJ/mol. ∆H0 pứ, 298 = 5.∆H0 (CO2, 298) + 6. ∆H0 (H2O, 298) - ∆H0 (C5H12, 298) -∆H0 (O2, 298) 512 0 (C,298)sHH∆ = 5. (-393,51) + 6.(-285,38) – (-2079,910) =-1599,92kJ/mol 0,25 4.2 Quá trình tổng cộng là O2 (k) hhH−∆ → O2 (l) lµm l¹nh → O2 (l) ncH−∆ → O2 (r) lµm l¹nh → O2 (r) 90 K 90 K 55 K 55 K 10 K Toàn bộ quá trình làm lạnh ở P = const nên ∆H = qp. ∆H(hệ) = ∆H o hh + p nC()dT l 55 90 ∆H o nc + 10 p 55 nC(r)dT ∆H(hệ) = 6820 + 54×(55 90) 420 + 41×(10 55) = 10975 J = 10,975 kJ 0,5 ∆S(hệ) = o hh s«i H T ∆ + p dT nC() T l 55 90 o nc nc H T ∆ + 10 p 55 dT nC(r) T ∆S(hệ) = 6820 90 + 54×ln 55 90 420 55 + 41×ln 10 55 = 179,9 J.K 1 0,5 Câu5: (2 điểm):Cânbằnghóahọctrongphakhí Xét cân bằng: N2O4(k) → ← 2NO2(k) a) Một lượng khí N2O4 được đặt trong một xilanh ở nhiệt độ T1 = 250C. Sau khi cân bằng được thiết lập, áp suất chung của hệ là 1,5 atm và có 16% số mol của N2O4 bị phân hủy thành NO2. Tính áp suất ban đầu của N2O4 và Kp của phản ứng phân hủy ở 250C. b) Nếu nhiệt độ vẫn giữ ở 200C nhưng tăng dần thể tích của xilanh cho tới khi áp suất chung của hệ bằng 1 atm. Tính áp suất cân bằng của NO2 và N2O4 trong điều kiện này. c) Tính phần trăm số mol của N2O4 đã bị phân hủy ở trạng thái cân bằng mới (áp suất chung là 1atm, 250C).
6 d) Cho sinh nhiệt tiêu chuẩn ở 298K của N2O4(k) bằng 9,2 kJ/mol và của NO2(k) bằng 33,2 kJ/mol. Tính ∆S0 phản ứng và nhiệt độ T2 để phản ứng phân hủy N2O4 có hằng số cân bằng Kp bằng 1. Coi ∆H0pư và ∆S0pư không phụ thuộc nhiệt độ Câu5 Đápán Điểm a) a) N2O4(k) ⇀ ↽ 2NO2(k) α = 0,16 Ban đầu: P0 0 (atm) Cân bằng: 0,84P0 0,32P0 P chung = 1,16.P0 = 1,5 atm ⇔ P0 = 1,5 1,16 = 1,293 atm Ở cùng nhiệt độ và thể tích, tỉ lệ số mol các khí bằng tỉ lệ áp suất nên: 2 2 0 0 0,32 ..1,50,414 1,16. NO NOc c n P PP nP === atm 24 2 0 0 0,84 ..1,51,086 1,16. NO NOc c n P PP nP === atm 2 24 2 2(0,414) 0,158 1,086 NO P NO P K P === 0,5 b) Coi như thực hiện phản ứng ở thể tích mà áp suất cân bằng là 1atm N2O4(k) ⇀ ↽ 2NO2(k) Ban đầu: P0 0 (atm) Cân bằng: 1 - x x 2 24 2 2 0,158 1 NO P NO P x K Px === ⇔ x2 + 0,158x – 0,158 = 0 ⇔ x = 0,326 Vậy: 2 0,326NOP = atm ; 24 0,674NOP = atm 0,5 c) - Áp suất N2O4 đã bị phân hủy bằng 2 10,326 0,163 22 NOP == atm. - Áp suất ban đầu của N2O4 bằng áp suất cân bằng của nó cộng với áp suất đã phân hủy: P0 = 0,674 + 0,163 = 0,837 atm Vậy tỉ lệ phân hủy của N2O4 là: ' 0,163 .100%19,47% 0,837 α == 0,5
7 d) Ta có: 224 00022.33,29,257,2 NONO HpuHHkJ ∆=∆−∆=−= 0 298, ln8,314.298ln(0,158)4571,5puPRTKJG =−=−=∆ Ta có: 00 0 298, 298, 176,6 298 pu pu pu SHG==∆∆∆ J/K - Khi hằng số Kp = 1 => 0 , ln10 Tpu RTG =−=∆ 00 0 0 .T TT GTS H =−=∆∆ ∆ Vì ∆H0pứ và ∆S0pứ không phụ thuộc vào nhiệt độ nên: T = 0 0 H S ∆ = ∆ 323,9K ≈ 324K 0,5 Câu6: (2 điểm): Độnghóahọchìnhthức Ở nhiệt độ thích hợp, SO2Cl2 tự phân hủy theo phản ứng: SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2(k). Động học của phản ứng này được nghiên cứu bằng cách cho một lượng SO2Cl2 vào một bình kín (ban đầu không chứa chất nào khác) và đo áp suất của hệ theo thời gian. Kết quả thu được ở 270oC như sau: t (phút) 0 50 100 150 200 250 P (mmHg) 310,0 334,0 356,1 376,5 395,4 412,8 a) Chứng minh rằng ở nhiệt độ này phản ứng tuân theo quy luật động học bậc 1. b) Tính hằng số tốc độ phản ứng và thời gian bán phản ứng ở 270oC. c) Tính áp suất của hệ tại thời điểm t = 275 phút. d) Ở 2800C, kết quả nghiên cứu phản ứng trên như sau: t (phút) 0 185 370 P (mmHg) 400 600 700 Tính thời gian bán phản ứng ở 280oC và chỉ ra rằng bậc của phản ứng không thay đổi trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu từ 2700C -2800C. Câu6 Nộidung Điểm a) Giả sử phản ứng có bậc 1 ta có: o t 1P kln tP = (1) SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2(k) t = 0 Po t Pt Po-Pt Po-Pt P = 2Po - Pt to P2PP =− Thay vào (1) o o 1P kln t2PP = (2) Thay các giá trị Po, P tại các t vào thu được kết quả 0,5
8 t (phút) 50 100 150 200 250 k (phút 1) 1,612.10 3 1.610.10 3 1.610.10 3 1.611.10 3 1.612.10 3 Các giá trị k xấp xỉ nhau điều giả sử là đúng. Vậy ở 270oC, phản ứng có bậc 1. 0,5 b) 33333 3 270 1,612.101,610.101,610.101,611.101,612.10 k1,611.10 5 ++++ = = phút 1 1/2 2 3 70 1,611.10 ln2ln2 t430,26 k ==≈ (phút) 0,25 c) Từ (2) kt oo P2PP.e =− tại t = 275 phút P = 420,95 mmHg. 0,25 d) SO2Cl2(k) → SO2(k) + Cl2(k) t = 0 400 t = t/2 200 200 200 t = ∞ 0 400 400 Tại thời điểm t = t1/2 P = 200 + 200 +200 = 600 mmHg. Dựa vào bảng số liệu t1/2 = 185 phút. Khi kết thúc phản ứng: P = 400 + 400 = 800 mmHg 0,25 Ta có : to P2PP =− , từ đây có bảng t (phút) 0 185 370 P (mmHg) 400 600 700 Pt(mmHg) 400 200 100 Ở thời điểm t =185 phút, áp suất của SO2Cl2 là 200 mmHg, Ở thời điểm t = 370 phút, áp suất của nó còn 100 mmHg.
9 khi Po = 200 mmHg, t1/2 = (370 – 185) = 185 phút. Ta thấy t1/2 không phụ thuộc Po phản ứng có bậc 1 Vậy bậc của phản ứng không thay đổi trong khoảng 270-280oC. 0,25 Câu7: (2 điểm):Dungdịchvàphản ứngtrongdungdịch Trộn 10,00 ml dung dịch CH3COOH 0,02M với 10,00 ml dung dịch H3PO4 thu được dung dịch A có pH = 1,5. a) Tính nồng độ mol/l của H3PO4 trong dung dịch trước khi trộn. 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 rằng khí CO2 tạo thành thoát ra hết). Cho biết: H3PO4 có 15,2;21,7;12 123 === aaa pKpKpK CH3COOH có pKa = 4,76; H2CO3 có 35,6;10 12 == aa pKpK . Câu7 Nộidung Điểm a) Gọi nồng độ mol/l của H3PO4 trong dung dịch trước trộn là C. Dung dịch A có nồng độ mol/l của CH3COOH 0,01 và H3PO4 0,5C Dung dịch A có pH = 1,5 bỏ qua sự phân li của nước. Các quá trình xảy ra trong dung dịch A: H3PO4 ⇀ ↽ H+ + H2PO 4 1a K = 10-2,15 (1) CH3COOH ⇀ ↽ CH3COO + H+ Ka = 10-4,76 (2) H2PO 4 ⇀ ↽ H+ + HPO 2 4 2a K = 10-7,21 (3) HPO 2 4 ⇀ ↽ H+ + PO 3 4 3a K = 10-12,32 (4) Vì 1a K >> Ka >> 2a K >> 3a K nên pHA được tính theo (1): H3PO4 ⇀ ↽ H+ + H2PO 4 1a K = 10-2,15 [ ] 0,5C-10-1,5 10-1,5 10-1,5 1a K = 10-2,15 = 5,1 5,12 5,010 10() C C=0,346M 0,250,5 b) CH3COOH ⇀ ↽ H+ + CH3COO- Ka = 10-4,76 0,01-x 10-1,5 x Ka = 10-4,76 1,5 10.x 0,01x = x = 5,49.10-6 100%055% 01,0 49,5 6 == α 0,5 c) Tại pH = 4,00 ta có:
10 1 2 2,15 24a 24 4 34 3424 2 7,21 a 43,212 4,0424 24 K [HPO][HPO] 10 0,986 [HPO] [H]10[HPO][HPO] [HPO]K 10 10[HPO][HPO] [HPO][H]10 +−− −+− == = + === << 4,76 3a 3 4,0 3 33 [CHCOO]K[CHCOO] 10 0,148 [CHCOOH] [H]10[CHCOO][CHCOOH] +−− == = + 0,25 Tương tự 2 10,33 32 433 3 6,35 3 4323 23 [CO] 10 1[CO][HCO] [HCO]10 [HCO] 10 1[HCO][HCO] [HCO] 10 =<< << =<< << Như vậy khi trung hòa đến pH = 4,00 thì chỉ có 14,8% CH3COOH và 98,6% nấc 1 của H3PO4 bị trung hòa còn bản thân Na2CO3 phản ứng với H+ của hai axit tạo thành CO2. 0,25 2H3PO4 + CO 2 3 → 2H2PO 4 + CO2↑ + H2O 2CH3COOH + CO 2 3 → 2CH3COO + CO2↑ + H2O Vậy 2 3CO n = 0,5(14,8%. CHCOOHn 3 + 98,6%. 34HPOn ) = 0,5.20.10-3 (14,8%.0,01 + 98,6% .0,173) 2 3CO n = 1,72.10-3 (mol) 23NaCOm = 1,72.10-3. 106= 0,182 (gam) 0,25 Câu8: (2 điểm):Phản ứngoxihoá khử.Pin điệnvà điệnphân 8.1. Ở 25°C, Pin điện hóa sau có giá trị suất điện động là 0,824 (V). Pt | I 0,1 (M); I3 0,02 (M) || MnO4 0,05 (M); Mn2+ 0,01 (M); HSO4 x (M) | Pt Tính x. Cho E°(MnO4 /Mn2+) = 1,51 (V); E°(I3 /3I ) = 0,5355 (V); Ka(HSO4 ) = 10 2; RT F ×ln = 0,0592×lg. 8.2. Dung dịch X gồm K2Cr2O7 0,010 M; KMnO4 0,010 M; Fe2(SO4)3 0,0050 M và H2SO4 (pH của dung dịch bằng 0). Thêm dung dịch KI vào dung dịch X cho đến nồng độ của KI là 0,50 M, được dung dịch Y (coi thể tích không thay đổi khi thêm KI vào dung dịch X). a) Hãy mô tả các quá trình xảy ra và cho biết thành phần của dung dịch Y. b) Tính thế của điện cực platin nhúng trong dung dịch Y. c) Cho biết khả năng phản ứng của Cu2+ với I (dư) ở điều kiện tiêu chuẩn. Giải thích? Cho: 23+ 2+3+2+ 27 4 000 CrOCrMnO/MnFe/Fe / E= 1,330 V; E= 1,510 V; E= 0,771 V; 3 0 I/I E= 0,5355 V 2+ 0 Cu/Cu E= 0,153 V;+ pKs(CuI) = 12.
11 Câu Nộidung Điểm 8.1. Ở điện cực phải: MnO4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O E(+) = E°(MnO4 /Mn2+) + +8 4 2+ 0,0592[MnO].[H] lg 2[Mn] +8=1,51+lg0,05920,05.[H] 50,01 0,25 Ở điện cực trái: 3I → I3 + 2e E( ) = E°(I3 /3I ) + 3 3 3 0,0592[I]0,05920,02 lg= 0,5355+lg0,574 22[I](0,1) = 0,25 Epin = E(+) E( ) → 0,824 = 1,51 + +80,05925lg(5.[H])0,574 → [H+] = 0,054 (M) = 10 1,23 (M) 0,25 Mặt khác từ cân bằng HSO4 → H+ + SO4 Ka = 10 2 [ ] x – [H+] [H+] [H+] → +22 2 + 10[H](0,054) x[H]x0,054 == ⇔ x = 0,346 (M) 0,25 8.2 a) Ta thấy: -2+2-3+3+2+-4 27 3 0000 MnO/MnCrO/CrFe/FeI/I E=1,51V>E =1,33V>E =0,771V>E =0,5355V, nên các quá trình xảy ra như sau: 2 4MnO + 16 H+ + 15 I → 2 Mn2+ + 5 3I + 8 H2O (1) 0,01 0,5 [ ] - 0,425 0,01 0,025 2 27CrO + 14 H+ + 9 I → 2 Cr3+ + 3 3I + 7 H2O (2) 0,01 0,425 0,025 [ ] - 0,335 0,02 0,055 2 Fe3+ + 3 I → 2 Fe2+ + 3I (3) 0,01 0,335 0,055 [ ] - 0,32 0,01 0,06 Thành phần của dung dịch Y: 3I 0,060 M; I 0,32 M; Mn2+ 0,01 M; Cr3+ 0,02 M; Fe2+ 0,01 M. 0,5 b) 3I + 2 e → 3 I 3 I/I E = 3 0,05920,060,5355+ .log 2 (0,32) = 0,54 V. 0,25 c) Do 3 0 I/I E=0,5355V > 2+ 0 CuCu / E=0,153V + 0,25
12 nên về nguyên tắc Cu2+ không oxi hóa được I . Nhưng nếu dư I thì sẽ tạo kết tủa KhiCuI. đó: 2+2+ 00 Cu/CuICu/Cu S(CuI) E= E+ 0,0592.log K 1 + ≈ 0,863 V. Như vậy 2+ 0 Cu/CuI E = 0,863 V > 3 0 I/I E=0,5355V Cu2+ sẽ oxi hóa được I do tạo thành CuI: 2 Cu2+ + 5 I → 2 CuI ↓ + 3I Câu9: (2 điểm):Halogen,Oxi–lưuhuỳnh Nguyên tố X có trong thành phần của các acid A1, A2 và A3. Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong A1, A2 và A3 như sau: Chất %O %H %X A1 46,72 1,46 51,82 A2 56,81 1,18 42,01 A3 63,68 1,00 35,32 a) Xác định X, A1, A2 và A3. Sắp xếp theo chiều tăng dần tính acid của A1, A2, A3 và giải thích.b)Đơn chất của X phản ứng với dung dịch KOH lạnh, được dung dịch chứa X1 Đun nóng dung dịch này được dung dịch chứa X2. Hợp chất X1 phản ứng với KI ngay trong môi trường trung tính trong khi X2 chỉ phản ứng với KI trong môi trường acid. Oxi hóa X2 trong điều kiện thích hợp được X3. Hợp chất X2 phản ứng với SO2 hoặc oxalic acid trong môi trường sulfuric acid đều tạo ra chất khí X4 màu vàng lục, tan nhiều trong nước, chứa 52,59% nguyên tố X về khối lượng. Hấp thụ X4 vào dung dịch KOH, được dung dịch chỉ chứa X2 và X5. Hợp chất X4 cũng được tạo thành khi cho X5 phản ứng với dung dịch HCl. Biết X1, X2, X3 và X5 là các muối tan trong nước. Biện luận và xác định X1, X2, X3, X4, X5. Viết phương trình hóa học của các phản ứng liên quan tới X4 ở trên. Câu10: (2 điểm): Đạicươnghữucơ 10.1. Nghiên cứu cấu trúc hợp chất (2R,3S)-2,3-dichloro-1,4-dioxane dưới đây bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta thấy độ dài của liên kết C-Cl trục (1,819 Å) lớn hơn của liên kết C-Cl biên (1,781 Å). Đồng thời, độ dài của liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl trục (1,394 Å) lại ngắn hơn liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl biên (1,425 Å). Giải thích các giá trị thực nghiệm này.
13 10.2. a) Hãy cho biết hợp chất nào dễ tham gia phản ứng SN1 nhất trong số ba hợp chất dưới đây? O Cl O Cl O Cl . b) Hãy biểu diễn cấu trúc của hợp chất 2-đeoxy-D-ribozơ [Tên hệ thống: (3S,4R)-3,4,5 trihyđroxipentanal] dưới dạng công thức chiếu Fischer và công thức phối cảnh. 10.3. Hãy giải thích sự biến đổi lực base của các hợp chất dưới đây: pKa 10,58 7,79 5,06 Câu Nộidung Điểm 10.1 Mật độ electron dịch chuyển vào obitan phản liên kết bằng hiệu ứng siêu liên hợp sẽ làm yếu (và làm tăng độ dài) của liên kết tương ứng. - Đối với liên kết trục C-Cl, obitan phản liên kết của liên kết C-Cl (σ*C-Cl) có sự xem phủ với obitan không liên kết (nO) của nguyên tử oxy. - Đối với liên kết biên C-Cl, σ*C-Cl có sự xem phủ của cặp e-n với obitan liên kết của liên kết C-C (σC-C). - Tương tác nO → σ*C-Cl mạnhhơn σC-C → σ*C-Cl (xem giản đồ năng lượng bên phải hình), mật độ electron dịch chuyển vào σ*C-Cl của liên kết C-Cl trục nhiều hơn, do đó, liên kết C-Cl trục có độ dài lớn hơn liên kết C-Cl biên. 0,250,250,25
14 - Cũng do sự tương tác nO → σ*C-Cl mạnhhơn σC-C →σ*C-Cl nên liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl trục (1,394 Å) có tính chất của liên kết đôi nhiều hơn và do đó ngắn hơn liên kết C-O của nguyên tử C mang liên kết C-Cl biên (1,425 Å). 0,25 10.2 a) Chất nào dễ tham gia phản ứng SN1 nhất trong số ba hợp chất trên là 4-Chlorocyclobut-2-enone: O Cl -ClO O b) Công thức Fischer và công thức phối cảnh của (3S,4R)-3,4,5trihyđroxipentanal: 0,250,25 10.3 So sánh tính base: pKa 10,58 7,79 5,06 Giải thích Nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp3. Mật độ e trên nguyên tử nitơ được tăng cường bởi ba nhóm ankyl đẩy e. Mặt khác, do có cấu trúc vòng Nguyên tử nitơ lai hóa sp3 (lưu ý: nguyên tử nitơ trong hợp chất này không thể lai hóa sp2 do nằm ở đỉnh của 2 vòng no. Mật độ e trên nguyên tử nitơ Nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hóa sp2, có độ âm điện lớn hơn nitơ sp3 . Mặt khác, mật độ e trên nguyên tử nitơ giảm mạnh do hiệu ứng liên hợp âm (C) của vòng 0,5
15 nên các nhóm ankyl không gây hiệu ứng không gian đối với nguyên tử nitơ. giảm do hiệu ứng cảm ứng hút e từ các nguyên tử Csp2 vòng benzene. benzene. GVra đề:NguyễnHữuTrọng
ĐỀ THI DHBB MÔN HÓA HỌC – LỚP 10 - NĂM 2022 TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Trong bảng dưới đây có ghi các giá trị năng lượng ion hóa liên tiếp In (n = 1, 2, ..., 6) theo kJ.mol-1 của hai nguyên tố X và Y: I1 I2 I3 I4 I5 I6 X 590 1146 4941 6485 8142 10519 Y 1086 2352 4619 6221 37820 47260 Electron cuối cùng của X và Y ở trạng thái cơ bản đều có tổng giá tri bốn số lượng tử là Tìm3,5. tên nguyên tố và viết cấu hình electron của X và Y. 2. Sử dụng mô hình VSEPR, hãy dự đoán và vẽ cấu trúc hình học của các phân tử và ion sau: ClOF2+, ClOF3, ClOF4 . Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm trong các phân tử và ion trên. Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể Sắt có 4 dạng thù hình tùy theo điều kiện nhiệt độ như sau: Nhiệt độ Dạng thù hình Cấu tạo mạng tinh thể Độ dài cạnh a (Ao) to ≤ 770oC Feα Lập phương tâm khối 2,86 770 < to < 910oC Feβ Lập phương tâm khối 2,90 910 ≤ to ≤ 1390oC Feγ Lập phương tâm diện 3,56 to > 1390oC Feδ Lập phương tâm khối 2,93 1. Một viên bi sắt có khối lượng 3,1977 gam ở nhiệt độ thường, được nung nóng đến 1000oC, thể tích viên bi sắt đó tăng hay giảm bao nhiêu % so với ban đầu? 2. Cho một viên bi sắt có khối lượng 3,1977 gam ở nhiệt độ thường vào 50,00 gam dung dịch HCl 15,00% đến khi bán kính viên bi sắt còn lại một nửa thì lấy viên bi sắt ra (giả sử quá trình ăn mòn viên bi sắt xảy ra đồng đều theo tất cả các hướng và viên bi có dạng hình cầu). Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch sau phản ứng. Cho Fe = 55,847 đvC; số Avogađro = 6,023.1023 .
Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân Ngày nay, urani tự nhiên gồm vài đồng vị. Các đồng vị có chu kì bán hủy dài là: 238U (chiếm 99,275%) có t1/2 = 4,468.109 năm và 235U (chiếm 0,720%) có t1/2 = 7,038.108 nă Ngoàim. ra còn có 234U chiếm 0,005% urani tự nhiên. Đồng vị này không có khi trái đất hình thành mà được tạo thành trong quá trình phân rã của một trong các đồng vị trên. Hiện nay lượng 234U không thay đổi nữa. 1. Tính thời điểm (trong quá khứ) mà khối lượng 238U gấp đôi khối lượng 235U. 2. Tính chu kì bán hủy của 234U. Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học 1. Biết giá trị nhiệt động của các chất sau ở điều kiện chuẩn (298K): Fe O2 FeO Fe2O3 Fe3O4 ∆Hos (kcal.mol-1) 0 0 -63,7 -169,5 -266,9 So (cal.mol-1.K-1) 6,5 49.0 14,0 20,9 36,2 Tính ∆Go của sự tạo thành các oxit sắt từ các đơn chất ở điều kiện chuẩn. Từ đó cho biết ở điều kiện chuẩn oxit sắt nào bền nhất? 2. Tính ∆S của quá trình hóa hơi 4 mol H2O (l) ở 25oC, 1 atm. Biết: ∆Hhh, H2O (l) = 40,656 kJ.mol-1 và nhiệt dung đẳng áp của nước lỏng và hơi nước lần lượt là 75,291 và 33,580 (J.mol-1.K-1). Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Xét phản ứng tách H2 của etan: C2H6 CH2=CH2 + H2 (1) Cho các số liệu sau đối với phản ứng trên: ∆Go 900K = 22,39 kJ.mol-1 . H2 Etan Etilen So 900K(J.mol-1.K-1) 163,0 319,7 291,7 1. Tính KP của phản ứng (1) ở 900K. Tại trạng thái cân bằng của phản ứng (1), áp suất của hệ là 2 atm. Tính KC, Kx. 2. Tính thành phần phần trăm theo thể tích của các chất tại cân bằng của phản ứng (1), biết áp suất của hệ tại trạng thái cân bằng là 1 atm.
3. Ở 900K, phản ứng CH2=CH2 + H2 C2H6 (2) tỏa nhiệt hay thu nhiệt? 4. Tính KP của phản ứng (1) ở 600K, giả thiết ∆Ho và ∆So không thay đổi theo nhiệt độ. Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1. Cho phản ứng 2N2O5 4NO2 + O2 ở nhiệt độ T (K), với các kết quả thực nghiệm sau: Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Nồng độ N2O5 (mol.l-1) 0,170 0,340 0,680 Tốc độ phân hủy (mol.l-1.s-1) 1,39.10-3 2,78.10-3 5,55.10-3 a. Hãy viết biểu thức tốc độ của phản ứng trên. b. Biết năng lượng hoạt hóa (EA) của phản ứng trên là 24,74 Kcal.mol-1 và ở 25oC nồng độ N2O5 giảm đi một nửa sau 341,4 giây. Hãy tính nhiệt độ T. Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch Dung dịch A gồm H3PO4 x (M) và NaHSO4 0,010M có pHA = 2,03. 1. Tính x. 2. Tính nồng độ HCOOH phải thêm vào dung dịch A sao cho độ điện li của H3PO4 giảm 25% (coi thể tích dung dịch không thay đổi). Biết: H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32. pKa (HSO4 ) = 2; pKa (HCOOH) = 3,75. Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân 1. Lập các phương trình hóa học của các phản ứng sau theo phương pháp ion-electron: a. CrO2 + Br2 + OH → CrO42- + ... b. Cu2FeSx + KHSO4 + KNO3 → SO42- + NO + ... c. C6H5-CH=CH2 + KMnO4 + H2SO4 → C6H5COOH + CO2 + ... 2. Có hai bình điện phân mắc nối tiếp nhau. Bình (1) chứa V lít dung dịch CuCl2 2x (M); bình (2) chứa 2V lít dung dịch AgNO3 x (M). Thực hiện sự điện phân các dung dịch trên với các điện cực trơ trong thời gian 50 phút, cường độ dòng điện không đổi 1,93A.
Trộn hai dung dịch sau điện phân với nhau, thu được kết tủa và dung dịch B (có chứa 0,08 mol Cl ). Viết các phương trình hóa học và tính khối lượng mỗi muối trong các dung dịch ban đầu. Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – lưu huỳnh 1. Nạp 1 mol SO2 và 0,7 mol O2 vào một bình kín (có chất xúc tác V2O5), nung bình ở nhiệt độ thích hợp để phản ứng xảy ra. Dẫn từ từ toàn bộ hỗn hợp thu được sau phản ứng vào dung dịch Ba(OH)2 dư để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 223,4 gam kết tủa. Tính hiệu suất của phản ứng ban đầu. 2. Nung nóng hỗn hợp G (gồm bốn muối của natri X, Y, Z, T có cùng a mol mỗi muối) đến 200oC thoát ra khí E không duy trì sự cháy và hỗn hợp chất rắn M (chứa 4a/3 mol X, 5a/3 mol Z, a mol T) có khối lượng giảm 12,5% so với hỗn hợp G. Nếu tiếp tục nung hỗn hợp M đến 400oC thì chỉ thu được hỗn hợp chất rắn chứa X và T. Nếu tiếp tục nung đến 600oC thì chỉ còn duy nhất chất X. a. Xác định X, Y, Z, T biết rằng X chỉ gồm hai nguyên tố với phần trăm khối lượng của natri nhỏ hơn phần trăm khối lượng của nguyên tố còn lại là 21,36%. b. Xác định phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp G. Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Nhiệt độ nóng chảy của cis-but-2-en (-139oC) thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của transbut-2-en (-105oC) nhưng nhiệt độ sôi của cis-but-2-en (4oC) lại cao hơn nhiệt độ sôi của trans-but-2-en (1oC). Hãy giải thích. 2. So sánh lực axit của các chất sau và giải thích: CH3-CHBr-CH2-COOH; CH3-CH2-CHBr-COOH; CH3-CH2-CH2-COOH; CH3-CH2 CHCl-COOH; CH3-CHBr-CHCl-COOH.-----------------------HẾT--------------------Người ra đề: Phan Huy Minh
ĐỀ THI DHBB MÔN HÓA HỌC – LỚP 10 - NĂM 2022 TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Trong bảng dưới đây có ghi các giá trị năng lượng ion hóa liên tiếp In (n = 1, 2, ..., 6) theo kJ.mol-1 của hai nguyên tố X và Y: I1 I2 I3 I4 I5 I6 X 590 1146 4941 6485 8142 10519 Y 1086 2352 4619 6221 37820 47260 Electron cuối cùng của X và Y ở trạng thái cơ bản đều có tổng giá tri bốn số lượng tử là Tìm3,5. tên nguyên tố và viết cấu hình electron của X và Y. 2. Sử dụng mô hình VSEPR, hãy dự đoán và vẽ cấu trúc hình học của các phân tử và ion sau: ClF3, ClOF2+, ClOF3, ClOF4 . Hãy cho biết trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm Cl trong các phân tử và ion trên. 1.1 X có sự tăng đột ngột giữa I2 và I3 nên X có 2e hóa trị → X: ns2 → l = 0, ml = 0, ms = -1/2 → n = 3,5 - (0 + 0 -1/2) = 4 Vậy X là Ca: [Ar] 4s2 . Y có sự tăng đột ngột giữa I4 và I5 nên X có 4e hóa trị → X: ns2np2 → l = 1, ml = 0, ms = +1/2 → n = 3,5 - (1 + 0 +1/2) = 2 Vậy Y là C: [He] 2s22p2 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ ↑↓ ↑ ↑
1.2 ClF3: AX3E2→ Cl lai hóa sp3d: chữ T. ClOF2+: AX3E1 → Cl lai hóa sp3: chóp tam giác. ClOF3: AX4E1→ Cl lai hóa sp3d: bập bênh. ClOF4 : AX5E1→ Cl lai hóa sp3d2: chóp đáy vuông. 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể Sắt có 4 dạng thù hình tùy theo điều kiện nhiệt độ như sau: Nhiệt độ Dạng thù hình Cấu tạo mạng tinh thể Độ dài cạnh a (Ao) to ≤ 770oC Feα Lập phương tâm khối 2,86 770 < to < 910oC Feβ Lập phương tâm khối 2,90 910 ≤ to ≤ 1390oC Feγ Lập phương tâm diện 3,56 to > 1390oC Feδ Lập phương tâm khối 2,93 1. Một viên bi sắt có khối lượng 3,1977 gam ở nhiệt độ thường, được nung nóng đến 1000oC, thể tích viên bi sắt đó tăng hay giảm bao nhiêu % so với ban đầu? 2. Cho một viên bi sắt có khối lượng 3,1977 gam ở nhiệt độ thường vào 50,00 gam dung dịch HCl 15,00% đến khi bán kính viên bi sắt còn lại một nửa thì lấy viên bi sắt ra (giả sử quá trình ăn mòn viên bi sắt xảy ra đồng đều theo tất cả các hướng và viên bi có dạng hình cầu). Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch sau phản ứng.
Cho H =1, Cl = 35,5, Fe = 55,847 đvC; số Avogađro = 6,023.1023 . 2.1 - Ở nhiệt độ thường, Fe kết tinh dạng LPTK → số nguyên tử Fe trong 1 ô mạng = 2 → D = 2.55,847 : (6,023.1023.(2,86.10-8)3) = 7,927 g/cm3 . Thể tích tương ứng với 3,1977 gam sắt là: V = m/D = 3,1977/7,927 = 0,4034 cm3 . - Ở 1000oC, Fe kết tinh dạng LPTD → số nguyên tử Fe trong 1 ô mạng = 6 .1/2 + 1 = 4 nguyên tử → D' = 4.55,847 : (6,023.1023.(3,56.10-8)3) = 8,220 g/cm3 . → V' = m/D' = 3,1977/8,220 = 0,3890 cm3. Thể tích viên bi giảm = 0,4034 - 0,3890 = 0,0144 cm3 . %V viên bi giảm = 0,0144/0,4034% = 3,57%. 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 2.2 Sau khi bán kính giảm một nửa, thể tích viên bi còn lại V = (4л.3).(r/2)3 Vậy V bi sắt pư = Vbđ - V còn = (7/8)Vbđ Hay mFe pư = (7/8).3,1977 = 2,798 gam → nFe pư = 2,798/55,847 = 0,05 mol. Có mHCl = 50.15% = 7,5.gam → Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ 0,25đ 0,25đ
0,05 0,1 0,05 0,05 mol dd sau pư có m dd = 2,798 + 50 - 0,1 = 52,698 gam. Vậy C%FeCl2 = 0,05. 126,847/52,698% = 12,04%. C%HCl dư = (7,5-3,65)/52,698% = 7,31%. 0,2đ 0,25đ Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân Ngày nay, urani tự nhiên gồm vài đồng vị. Các đồng vị có chu kì bán hủy dài là: 238U (chiếm 99,275%) có t1/2 = 4,468.109 năm và 235U (chiếm 0,720%) có t1/2 = 7,038.108 năm. Ngoài ra còn có 234U chiếm 0,005% urani tự nhiên. Đồng vị này không có khi trái đất hình thành mà được tạo thành trong quá trình phân rã của một trong các đồng vị trên. Hiện nay lượng 234U không thay đổi nữa. 1. Tính thời điểm (trong quá khứ) mà khối lượng 238U gấp đôi khối lượng 235U. 2. Tính chu kì bán hủy của 234U. 3.1 Xét 100 gam urani hiện nay, có: m (238U) = 99,275 gam và m (235U) = 0,72 gam. Trong quá khứ, tại thời điểm t: khối lượng 238U và 235U lần lượt là mo (238U) và mo (235U) ta có: mo = m. eλt → mo (238U) = m (238U). eλ1t và mo (235U) = m (235U). eλ2t Theo gt: mo (238U) = 2mo (235U) → m (238U). eλ1t = 2 m (235U). eλ2t → 99,275. et.ln2/(4,468.109) = 2.0,72. et.ln2/(7,038.108) → t = 5,102.109 năm. 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ
0,25đ 3.2 Đồng vị 234U thuộc họ phóng xạ 238U và có cùng số khối dạng A = 4n+2. Hiện nay lượng 234U không thay đổi → lượng 234U tạo thành bằng chính lượng nó phân rã → N(234U).λ(234U) = N(238U).λ(238U) → 99,275.ln2/(4,468.109) = 0,05.ln2/(t1/2) Vậy t1/2 (234U) = 2,25.105 năm. 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học 1. Biết giá trị nhiệt động của các chất sau ở điều kiện chuẩn (298K): Fe O2 FeO Fe2O3 Fe3O4 ∆Hos (kcal.mol-1) 0 0 -63,7 -169,5 -266,9 So (cal.mol-1.K-1) 6,5 49.0 14,0 20,9 36,2 Tính ∆Go của sự tạo thành các oxit sắt từ các đơn chất ở điều kiện chuẩn. Từ đó cho biết ở điều kiện chuẩn oxit sắt nào bền nhất? 2. Tính ∆S của quá trình hóa hơi 4 mol H2O (l) ở 25oC, 1 atm. Biết: ∆Hhh, H2O (l) = 40,656 kJ.mol-1 và nhiệt dung đẳng áp của nước lỏng và hơi nước lần lượt là 75,291 và 33,580 (J.mol-1.K-1). 4.1 Ta có: ∆Go = ∆Ho - T. ∆So Vậy: ∆Go (FeO) = -63,7.1000 - 298.(14,0 - 6,5 - 49,0/2)
= - 58634 cal.mol-1 . ∆Go (Fe2O3) = -169,5.1000 - 298.(20,9 - 2.6,5 - 49,0.3/2) = - 149951,2 cal.mol-1 . ∆Go (Fe3O4) = -266,9.1000 - 298.(36,2 - 6,5.3 - 49,0.2) = - 242672,6 cal.mol-1 . Vì ∆Go (Fe3O4) < ∆Go (Fe2O3) < ∆Go (FeO) nên Fe3O4 là oxit bền nhất trong 3 oxit trên. 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 4.2 Xét chu trình: 25oC, 4 mol H2O(l), 1atm ∆S 25oC, 4 mol H2O(h), 1 atm. ∆S1 ∆S3 100oC, 4 mol H2O(l), 1atm ∆S2 100oC, 4 mol H2O(h), 1 atm. ∆S1 = .CP(l). / = n.CP(l).ln(T2/T1) = 4.75,291.ln(373,15/298,15) = 67,5763 (J.K-1). ∆S2 = Q2/T = n. ∆Hhh (l)/T= 4.40,656.103/373,15 = 435,814 (J.K-1) ∆S3 = .CP(h). / = n.CP(l).ln(T1/T2) = 4.33,58.ln(298,15/373,15) = -30,1392 (J.K-1). Vậy ∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 = 473,2511 (J.K-1). 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Xét phản ứng tách H2 của etan: C2H6 CH2=CH2 + H2 (1)
Cho các số liệu sau đối với phản ứng trên: ∆Go 900K = 22,39 kJ.mol-1 . H2 Etan Etilen So 900K(J.mol-1.K-1) 163,0 319,7 291,7 1. Tính KP của phản ứng (1) ở 900K. Tính KC, Kx tại trạng thái cân bằng của phản ứng (1), biết áp suất của hệ là 2 atm. 2. Tính thành phần phần trăm theo thể tích của các chất tại cân bằng của phản ứng (1), biết áp suất của hệ tại trạng thái cân bằng là 1 atm. 3. Ở 900K, phản ứng CH2=CH2 + H2 C2H6 (2) tỏa nhiệt hay thu nhiệt? 4. Tính KP của phản ứng (1) ở 600K, giả thiết ∆Ho và ∆So không thay đổi theo nhiệt độ. 5.1 Có ∆G = -RTlnKP → lnKP = - 22390 : (8,314.900) = -2,99 → KP = 0,0502. C2H6 CH2=CH2 + H2 (1) có ∆n = 1 nên KC = KP.(RT)-1 = 0,0502/(0,082.900) = 6,8.10-4 và Kx = KP.P-1 = 0,0502/2 = 0,0251. 0,25đ 0,25đ 5.2 Nếu áp suất tại cân bằng của hệ là 1 atm thì Kx = 0,0502 C2H6 CH2=CH2 + H2 (1) [] 1-x x x (mol) → tổng số mol hệ = Ph1+x ần mol (1-x)/(1+x) x/(1+x) x/(1+x) → Kx = x2/(1-x2) = 0,0502 → x = 0,2186 0,25đ
Hỗn hợp có: 0,2186 mol H2, 0,2186 mol C2H4, 0,7814 mol C2H6 → %VH2 = %VC2H4 = 0,2186/1,2186% = 17,94%; %VC2H6 = 64,12%. 0,25đ 5.3 Đối với pư: CH2=CH2 + H2 C2H6 (2) có ∆Go 900K = -22,39 kJ.mol 1 Và. ∆So = So(C2H6) - So(C2H4) - So(H2) = -135 J.K-1.mol-1 . Vậy ∆Ho = ∆Go + T. ∆So = -22390 + (-135.900) = -14,389 kJ.mol-1 < 0 → pư (2) là pư tỏa nhiệt. (HS có thể giải thích do ∆Go<0, ∆So<0 nên ∆Ho = ∆Go + T∆So <0 nên pư tỏa nhiệt) 0,25đ 0,25đ 5.4 Theo định luật Kirchhoff có ln(KP(T1)/KP(T2)) = (∆H/R).(1/T2 - 1/T1) Với ∆Ho(l) = - ∆Ho(2) = 143890 → ln(0,0502/KP(600)) = (143890/8,314).(1/600 - 1/900) → KP(600) = 3,349.10-6 . 0,25đ 0,25đ Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức Cho phản ứng 2N2O5 4NO2 + O2 ở nhiệt độ T (K), với các kết quả thực nghiệm sau: Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Nồng độ N2O5 (mol.l-1) 0,170 0,340 0,680 Tốc độ phân hủy (mol.l 1.s-1) 1,39.10-3 2,78.10-3 5,55.10-3
1. Hãy viết biểu thức tốc độ của phản ứng trên. 2. Biết năng lượng hoạt hóa (EA) của phản ứng trên là 24,74 Kcal.mol-1 và ở 25oC nồng độ N2O5 giảm đi một nửa sau 341,4 giây. Hãy tính nhiệt độ T. 6.1 Dựa vào các kết quả thực nghiệm, khi tăng nồng độ lên 2 lần thì tốc độ pư tăng 2 lần → pư là bậc 1. Biểu thức tốc độ pư: v = k.[N2O5] 6.2 Hằng số tốc độ pư ở nhiệt độ T là: k2 = 1,39.10-3/0,170 = 8,17.10-3 s-1 . Ở 25oC hằng số tốc độ pư k1 = ln2/t1/2 = 0,693/341,4 = 2,03.10-3 s-1 . Ta có: ln(k2/k1) = (EA/R).(1/T1 - 1/T2) → ln(8,17/2,03) = (24740.4,184/8,314).(1/298 - 1/T) → T = 500K. Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch Dung dịch A gồm H3PO4 x (M) và NaHSO4 0,010M có pHA = 2,03. 1. Tính x. 2. Tính nồng độ HCOOH phải thêm vào dung dịch A sao cho độ điện li của H3PO4 giảm 25% (coi thể tích dung dịch không thay đổi). Biết: H3PO4 có pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32. pKa (HSO4 ) = 2; pKa (HCOOH) =7.13,75. NaHSO4 → Na+ + HSO4 ; HSO4 ↔ H+ + SO42- (1) H3PO4 ↔ H+ + H2PO4 (2); H2PO4 ↔ H+ + HPO42- (3) HPO42- ↔ PO43- + H+ (4); HOH ↔ H+ + OH (5) 0,25đ
Vì pH = 2,03 → bỏ qua (5). Có Ka1 >> Ka2 >> Ka3 → quá trình (1) và (2) quyết định pH của hệ. ĐK proton có: [H+] = [SO42-] + [H2PO4 ] = CHSO4-. Ka : (Ka + [H+]) + CH3PO4. Ka1 : (Ka1 + [H+]) → x = C(H3PO4) = 9,64.10-3 M. 0,25đ 0,25đ 7.2 Có α1 = α (H3PO4) = [H2PO4 ] .100 : C (H3PO4) Mà [H2PO4 ] = C(H3PO4). Ka1 : (Ka1+ [H+]) = 4,16.10-3 (M). → α1 = 43,15%. Khi có HCOOH trong dd A → độ điện li của H3PO4 giảm 25% → α2 = 43,15%. 0,75 = 32,363% và trong dd thu được sẽ có 3 quá trình quyết định pH của hệ: HSO4 ↔ H+ + SO42-(1); H3PO4 ↔ H+ + H2PO4 (2); HCOOH ↔ HCOO +H+ (6) Bảo toàn proton: [H+] = [SO42-] + [H2PO4 ] + [HCOO ] → [H+] = C(HSO4-).Ka/(Ka+[H+]) + [H2PO4 ] + C(HCOO-).Ka'/(Ka'+[H+]) T(7) ừ biểu thức: α1 = α'(H3PO4) = 32,36% = [H2PO4 ].100/C(H3PO4) → [H2PO4 ] = 3,12.10-3 M → [H3PO4] = 9,64.10-3 - 3,12.10-3 = 6,52.10 3 TheoM. (2): [H+] = Ka1. [H3PO4]/[H2PO4 ] 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ
= 10-2,15.(6,52.10-3)/(3,12.10-3) = 0,0148M. Thay các giá trị [H2PO4 ] và [H+] vào (7) ta được: CHCOOH = 0,644M. Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân 1. Lập các phương trình hóa học của các phản ứng sau theo phương pháp ion-electron: a. CrO2 + Br2 + OH → CrO42- + ... b. Cu2FeSx + KHSO4 + KNO3 → SO42- + NO + ... c. C6H5-CH=CH2 + KMnO4 + H2SO4 → C6H5COOH + CO2 + ... 2. Có hai bình điện phân mắc nối tiếp nhau. Bình (1) chứa V lít dung dịch CuCl2 2x (M); bình (2) chứa 2V lít dung dịch AgNO3 x (M). Thực hiện sự điện phân các dung dịch trên với các điện cực trơ trong thời gian 50 phút, cường độ dòng điện không đổi 1,93A. Trộn hai dung dịch sau điện phân với nhau, thu được kết tủa và dung dịch B (có chứa 0,08 mol Cl ). Viết các phương trình hóa học và tính khối lượng mỗi muối trong các dung dịch ban đầu. 8.1 a. CrO2 + 4HO → CrO42- + 2H2O + 3e x2 Br2 + 2e → 2Br x3 2CrO2 + 3Br2 + 8OH → 2CrO42- + 6Br + 4H2O b. NO3 + 4H+ + 3e → NO + 2H2O x (6x+7) Cu2FeSx +4xH2O → 2Cu2+ + Fe3+ + xSO42- + 8xH+ + (6x + 7)e x 3 3Cu2FeSx + 28H+ + (6x+7)NO3 → 3xSO42- + (6x+7)NO + 6Cu2+ + 3Fe3+ + 14H2O 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ
6Cu2FeSx + 56KHSO4 + (12x+14)KNO3 → 6xK2SO4 + (12x+14)NO + 12CuSO4 + 3Fe2(SO4)3 + 28H2O c. MnO4 + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4H2O x 2 C6H5-CH=CH2 + 4H2O → C6H5COOH + CO2 + 10H+ + 10e x 1 C6H5-CH=CH2 + 2MnO4 + 6H+ → C6H5COOH + CO2 + Mn2+ + 4H2O C6H5-CH=CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → C6H5COOH + CO2 + 2MnSO4 + K2SO4 4H2O 0,25đ 0,25đ 0,25đ 0,25đ 9.2 Vì dd sau khi trộn vẫn có Cl và có kết tủa → CuCl2, AgNO3 dư sau điện PTHH:phân Điện phân: CuCl2 → Cu + Cl2; 4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HNO3 + O2. (1) Trộn dd sau đp: CuCl2 + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2AgCl↓. (2) Số mol CuCl2 dư sau khi trộn = 0,08/2 = 0,04 mol. Vì 2 bình mắc nối tiếp nên số mol e trao đổi là như nhau. Theo gt: ne = It/F = 1,93.50.60/96500 = 0,06 mol → nCuđp = 0,06/2 = 0,03 mol; nAg đp = 0,06 mol. Gọi số mol CuCl2 pư ở (2) là x mol → AgNO3 = 2x mol.
Vì số mol CuCl2 bđ = số mol AgNO3 bđ nên: 0,04 + 0,03 + x = 2x + 0,06 → x = 0,01. Vậy mCuCl2 bđ = 0,08.135 = 10,8 gam. mAgNO3 bđ = 0,08.170 = 13,6 gam. Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – lưu huỳnh 1. Nạp 1 mol SO2 và 0,7 mol O2 vào một bình kín (có chất xúc tác V2O5), nung bình ở nhiệt độ thích hợp để phản ứng xảy ra. Dẫn từ từ toàn bộ hỗn hợp thu được sau phản ứng vào dung dịch Ba(OH)2 dư để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 223,4 gam kết tủa. Tính hiệu suất của phản ứng ban đầu. 2. Nung nóng hỗn hợp G (gồm bốn muối của natri X, Y, Z, T có cùng a mol mỗi muối) đến 200oC thoát ra khí E không duy trì sự cháy và hỗn hợp chất rắn M (chứa 4a/3 mol X, 5a/3 mol Z, a mol T) có khối lượng giảm 12,5% so với hỗn hợp G. Nếu tiếp tục nung hỗn hợp M đến 400oC thì chỉ thu được hỗn hợp chất rắn chứa X và T. Nếu tiếp tục nung đến 600oC thì chỉ còn duy nhất chất X. a. Xác định X, Y, Z, T biết rằng X chỉ gồm hai nguyên tố với phần trăm khối lượng của natri nhỏ hơn phần trăm khối lượng của nguyên tố còn lại là 21,36%. b. Xác định phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp G. 9.1 Các PTHH: 2SO2 + O2 ↔ 2SO3 Pư: 2x x 2x (mol) Sau pư: 1-2x 2x (mol) 0,25đ
SO2 + Ba(OH)2 → BaSO3↓ + H2O SO3 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + H2O 1-2x 1-2x 2x 2x (mol) Có: 217(1-2x) + 233.2x = 223,4 → x = 0,2. Vậy H pư = 0,2.2.110/1 = 40%. 0,25đ 0,25đ 9.2 Xét X: NaxR có %R - %Na = 21,36 và %R + %Na = 100 → %R = 60,68% và %Na = 39,32% → 23x/R = 39,32/60,68 → R = 35,5x → x = 1, R = 35,5 (clo) thỏa Vmãn. ậy X là NaCl. Sau khi nhiệt phân hoàn toàn (600oC) chỉ còn NaCl → các muối Y, Z, T phải là các muối NaClOy với y = (1;2;3;4). Ở 200oC, a mol Y nhiệt phân thành a/3 mol NaCl và 2a/3 mol Z, thoát ra khí E không duy trì sự cháy, trong điều kiện này của thí nghiệm E chỉ có thể là hơi nước. Vậy Y là muối ngậm nước. Gọi công thức của Y: NaClOn.bH2O và Z: NaClOm. Có: aNaClOn → (a/3)NaCl + (2a/3)NaClOm hay 3NaClOn → NaCl + 2NaClOm. Bảo toàn O ta có: 3n = 2m → n = 2, m = 3 (vì 1 ≤ n,m ≤ 4). Do đó: Y là NaClO2.bH2O và Z là NaClO3 → T là NaClO4. 0,25đ 0,25đ 0,25đ
Khối lượng giảm 12,5% so với G → 18a.b : [a(58,5 + 90,5 + 18b + 106,5 + 122,5)] = 12,5% → b = 3 → Y là NaClO2.3H2O. Tính %m các chất trong G: mG = a(58,5 + 90,5 + 18.3 + 106,5 + 122,5) = 432a (g). Vậy %m NaCl = 58,5a : 432a% = 13,54%. %m NaClO2.3H2O = (90,5a + 18.3.a) : 432a% = 33,45%. %m NaClO3 = 106,5a : 432a% = 24,65%. %m NaClO4 = 122,5a : 432a% = 28,36%. 0,25đ 0,25đ Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Nhiệt độ nóng chảy của cis-but-2-en (-139oC) thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của transbut-2-en (-105oC) nhưng nhiệt độ sôi của cis-but-2-en (4oC) lại cao hơn nhiệt độ sôi của trans-but-2-en (1oC). Hãy giải thích. 2. So sánh lực axit của các chất sau và giải thích: CH3-CHBr-CH2-COOH; CH3-CH2-CHBr-COOH; CH3-CH2-CH2-COOH; CH3-CH2 CHCl-COOH; CH3-CHBr-CHCl-COOH. 10.1 Ở trạng thái rắn, các phân tử sắp xếp theo một trật tự xác định. Phân tử trans-but-2-en có tính đối xứng cao hơn nên dễ sắp xếp đặc khít theo cả 3 chiều hơn những phân tử cis-but-2-en kém tính đối xứng → lực Vander 0,5đ
Waals của trans-but-2-en cao hơn nên nhiệt độ nóng cháy cao hơn của cisbut-2-en. Ở trạng thái lỏng, các phân tử không còn sắp xếp trật tự như ở thể rắn, chúng chuyển động tương đối hỗn độn. Phân tử trans-but-2-en không phân cực (μ = 0) nên lực Vander Waals yếu hơn phân tử cis-but-2-en nên nhiệt độ sôi của trans-but-2-en thấp hơn. 0,5đ 10.2 So sánh lực axit: CH3-CH2-CH2-COOH < CH3-CHBr-CH2-COOH < CH3-CH2-CHBrCOOH < CH3-CH2-CHCl-COOH < CH3-CHBr-CHCl-COOH. Vì Cl, Br có độ âm điện lớn nên hút e mạnh (hiệu ứng -I) nên hỗ trợ sự dịch chuyển e về phía =C=O làm tăng sự phân cực của liên kết -O-H làm tăng tính axit. 0,5đ 0,5đ Người ra đề: Phan Huy Minh
4. Tính độ dài cạnh a0 của ô mạng cơ sở , độ dài liên kết Be-B và khối lượng riêng của beri borua theo đơn vị g/cm3. Biết Be: 10,81 ; Bo 9,01
2. Có thể tồn tại bao nhiêu hốc tứ diện, hốc bát diện trong một ô mạng? Từ đó cho biết công thức thực nghiệm của hợp chất này ( công thức cho biết tỉ lệ nguyên tử của các nguyên tố). Trong một ô mạng cơ sở có bao nhiêu đơn vị công thức trên?
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG -----***----ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT DUYÊN HẢI BẮC BỘ Năm 2022 Môn: HÓA HỌC – LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Một vạch phổ phát xạ cho Be3+ có bước sóng 253,4nm ứng với một chuyển dịch electron từ mức n=5 về mức nt thấp hơn. Hãy tính nt 2. Hình bên dưới là phổ phát xạ cho ion một electron trong pha khí. Các vạch phổ tương ứng với bước chuyển electron từ các trạng thái kích thích về trạng thái có n=3. a. Hãy cho biết chuyển dịch electron tương ứng với các vạch A và B. b. Nếu bước sóng tương ứng với vạch B là 142,5nm thì bước sóng tương ứng với vạch A là bao nhiêu? 3. Năng lượng ion hóa cho một electron trong ion một electron Mm+ là 4,72 × 104 kJ/mol. Xác định nguyên tố X và giá trị m. Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể Trong mạng tinh thể của Beri borua, nguyên tử Bo kết tinh ở mạng lưới lập phương tâm mặt và trong đó tất cả các hốc tứ diện đã bị chiếm bởi nguyên tử beri. Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử Bo là 3,29A0 . 1. Vẽ hình biểu diễn sự chiếm đóng của nguyên tử Bo trong một ô mạng cơ sở.
3. Cho biết số phối trí của Be và Bo trong tinh thể này là bao nhiêu?
Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 134Cs và 137Cs là sản phẩm phân hạch của nhiên liệu urani trong lò phản ứng hạt nhân. Cả hai đồng vị này đều phân rã β- với thời gian bán hủy là t1/2(134Cs) = 2,062 năm và t1/2(137Cs) = 30,17 năm. Trong một mẫu nước thu được sau sự cố của nhà máy điện hạt nhân người ta phát hiện được các đồng vị nói trên của Cs với các hoạt độ phóng xạ: A (137Cs) = 0,128 mCi và A (134Cs) = 0,64.µCi. Sau bao nhiêu năm thì hoạt độ phóng xạ tổng cộng của 2 đồng vị này trong mẫu nước đã cho chỉ còn bằng 8,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng của 134Cs và 137Cs tại thời điểm đó. Giả thiết rằng thiết bị đo chỉ đo được các hoạt độ phóng xạ β- lớn hơn 0,1 Bq. Cho 1Ci = 3,7.1010 Bq. Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Cho 150 gam CO2 ở 273,15 K và 1,01325.105 Pa. Xác định nhiệt, công, biến thiên nội năng, biến thiên entanpi trong các quá trình sau đây được tiến hành thuận nghịch nhiệt động: 1. Dãn đẳng nhiệt đến thể tích 300 lít. 2. Dãn đẳng áp đến thể tích 200 lít. 3. Đun nóng đẳng tích tới áp suất gấp ba lần áp suất lúc ban đầu. Chấp nhận rằng CO2 là khí lí tưởng và nhiệt dung đẳng áp của nó không đổi trong điều kiện khảo sát và bằng 37,1 J.mol-1.K-1 . Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Bơm khí SO3 vào bình rồi nâng nhiệt độ lên 900K. Ở trạng thái cân bằng, áp suất tổng là 1,306 atm và tỉ lệ 2,58.3 2 SO SO P P = a. Tính Kp của cân bằng 3(k)2(k)2(k) 1 SOSO + 2O . b. Khi có xúc tác V2O5, giả thuyết có cân bằng 25(r)24(r)2(k)3(k)VO+ SOVO+ SO , người ta đo được bằng thực nghiệm giá trị lg 3 2 SO SO P P ở hai nhiệt độ 900K và 830K tương ứng
là 1,7 và 1,82. Tính Go f∆ tại 25oC, giả thuyết o fH∆ và So f∆ không phụ thuộc vào nhiệt độ. Biết ln = 2,3 × lg c. Tính 2OP tương ứng với sự phân hủy V2O5(r) thành V2O4(r) ở 900K. Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức Tốc độ đầu của sự phân hủy ozon thành oxi được khảo sát dưới các điều kiện khác nhau bằng cách đo sự thay đổi áp suất khi phản ứng diễn ra. 2 O3 (k) → 3 O2(k) Dữ kiện dưới đây cho ở 90oC, sự có mặt lượng nhỏ O3 so với O2 (O2 coi như không đổi): p(O3), mmHg ∆P/∆t, mmHg.s 1 7,9 1,21.10 3 17,7 5,8.10 3 1. Nếu áp suất của hệ thay đổi 1,21.10-3 mmHg.s-1 ở 90oC thì tốc độ biến mất của O3 là bao nhiêu mol.L-1.s-1? 2. Bậc riêng phần của O3 trong điều kiện này? Trong một điều kiện khác, áp suất đầu của O3 được giữ cố định, tốc độ đầu đo được là hàm của áp suất O2 ở 90oC và ở 100oC. p(O2), mmHg ∆P/∆t, mmHg.s 1 , ở 90oC ∆P/∆t, mmHg.s 1 , ở 100oC 200 3,30.10 3 7,40.10 3 400 1,45.10 3 3,64.10 3 3. Xác định bậc của O2? 4. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng? Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Thêm NaOH 0,1M vào dung dịch hỗn hợp các axit H3PO4 0,02M, CH3COOH 0,02M, H3BO3 0,02M (dung dịch A). a. Tính pH của dung dịch thu được khi thêm 30ml dung dịch NaOH 0,1M vào 100ml dung dịch A. b. Thêm V ml dung dịch NaOH 0,1M vào 100 ml dung dịch A ở trên thì thu được dung dịch B có pH = 8,5. Xác định V? Cho: H3PO4 có pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,36. CH3COOH có pKa = 4,75; H3BO3 có pKa = 9,25. Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hóa khử, pin điện và điện phân
Cho sơ đồ pin điện hoá tại 25oC : (-)Ag, AgBr/KBr (1M) || Fe3+ (0,05M), Fe2+ (0,1M)/Pt(+) a) Viết sơ đồ phản ứng xảy ra trong pin và chiều chuyển dịch điện tích khi pin hoạt động. b) Tính E pin. c) Tính nồng độ các ion trong mỗi điện cực khi pin phóng điện hoàn toàn. Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – lưu huỳnh 1. Cho các phản ứng: (1): A(k) → B(k) (2): X(r) + A(k) + H2O(l) → H2SO4(dd) (3): X(r) + B(k) → Y(k) (4): Y(k) + A(k) + H2O(l) → H2SO4(dd) (5): Z(k) + X(r) → T(k) (6): Pb(NO3)2 + T(k) → D(r) ↓ + E(dd) Hoàn thành các phản ứng trên bằng cách tìm các chất vô cơ phù hợp để gán cho mỗi chữ cái in hoa, cân bằng phản ứng thu được. 2. Giải thích các hiện tượng sau: SnS2 tan trong (NH4)2S; SnS không tan trong dung dịch (NH4)2S nhưng tan trong dung dịch (NH4)2S2. Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Gọi tên theo danh pháp IUPAC các chất hữu cơ sau: COOH (1) (2) 2. a) Quy kết các giá trị nhiệt độ sôi (oC) sau: 116, 194, 201 phù hợp cho 3 đồng phân vị trí của nitrophenol. Giải thích ngắn gọn. b) So sánh và giải thích ngắn gọn tính axit của H trong các phân tử sau: H H H A B C Cho: Eo = 0,799V ; Eo = 0,771 V Ks, AgBr = 10-13 . ThÓ tÝch mçi ®iÖn cùc lµ 100ml Ag+/Ag Fe3+/Fe2+
3. Xác định cấu dạng bền của các hợp chất A, B trong các môi trường: a) metanol; b) octan. Cl Me O HOOH A B -----Hết----Giáo viên ra đề Vương Trường Sơn Nguyễn Thị Việt Hà
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẮC GIANG -----***----ĐÁP ÁN ĐỀ THI ĐỀ XUẤT DUYÊN HẢI BẮC BỘ Năm 2022 Môn: HÓA HỌC – LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Một vạch phổ phát xạ cho Be3+ có bước sóng 253,4nm ứng với một chuyển dịch electron từ mức n=5 về mức nt thấp hơn. Hãy tính nt 2. Hình bên dưới là phổ phát xạ cho ion một electron trong pha khí. Các vạch phổ tương ứng với bước chuyển electron từ các trạng thái kích thích về trạng thái có n=3. a. Hãy cho biết chuyển dịch electron tương ứng với các vạch A và B. b. Nếu bước sóng tương ứng với vạch B là 142,5nm thì bước sóng tương ứng với vạch A là bao nhiêu? 3. Năng lượng ion hóa cho một electron trong ion một electron Mm+ là 4,72 × 104 kJ/mol. Xác định nguyên tố X và giá trị m. Câu Đáp án Điểm
1 Be3+ là ion chỉ có một electron một hạt nhân nên năng lượng của electron là : 22 22 13,613,64 (eV)n Z E nn ×× =−=− n là mức năng lượng thấp hơn ứng với bước chuyển electron trên 22 5 22 22 54 22 13,6413,64,513,6413,645n EE n EEE n ×× =−=− ×× →∆=−=−+ Lại có : 348 19 9 6,62510310253,4107,84310(J)4,896(eV) hc E λ ××× ∆===×= × Vậy suy ra n=4. 0,5 2 Ở bài này, học sinh cần căn cứ vào hình vẽ để xác định. Các vạch phổ ứng với các bước chuyển từ n>3 về n=3 nên sẽ có rất nhiều. Mấu chốt của vấn đề là dựa vào độ « mau – thưa », tức là khoảng cách giữa các vạch phổ để phát hiện ra vạch có bước sóng dài nhất là vạch ứng với bước chuyển có năng lượng thấp nhất tức là bước chuyển từ n=4 về n=3. Từ đó suy ra vạch B ứng với n=5 và vạch A ứng với n=6. Vạch B : 22 53 22 1 13,613,6 ? 53 ZZhc Et λ→ ∆=−−−×× 22 53 22 1 13,613,6 53 ZZhc E λ→ ∆=−−−×× 22 53 22 13,613,6 53 ZZ E → ∆=−−−×× tỷ lệ với 1 hc λ Vạch A : 22 63 22 13,613,6 63 ZZ E → ∆=−−−×× tỷ lệ với 2 hc λ 22 1 2 22 22 11 53142,5 11121,6 63 nm λ λ λλ −+ →==→= −+ 1,0
3 Năng lượng ion hóa (I) cho một electron trong ion một electron Mm+ chính là năng lượng cần thiết để tách 1 e ra xa vô cùng. Với hệ một hạt nhân , một electron thì I chính là E1 do : 2222 11 222 13,613,613,613,6 0 111n ZZZZ IEE =∞ ×××× =−=−−−=+= ∞ Mặt khác 43 25 1 23 4,7210106,022107,837910(J)489,2589(eV)I ×× ==×= × 213,61489,2589(eV)Z6 Z× →=→= . Vậy ion Mm+ là C5+ . 0,5 Câu 2. (2,0 điểm) Tinh thể Trong mạng tinh thể của Beri borua, nguyên tử Bo kết tinh ở mạng lưới lập phương tâm mặt và trong đó tất cả các hốc tứ diện đã bị chiếm bởi nguyên tử beri. Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử Bo là 3,29A0 . 1. Vẽ hình biểu diễn sự chiếm đóng của nguyên tử Bo trong một ô mạng cơ sở 2. Có thể tồn tại bao nhiêu hốc tứ diện, hốc bát diện trong một ô mạng? Từ đó cho biết công thức thực nghiệm của hợp chất này ( công thức cho biết tỉ lệ nguyên tử của các nguyên tố). Trong một ô mạng cơ sở có bao nhiêu đơn vị công thức trên? 3. Cho biết số phối trí của Be và Bo trong tinh thể này là bao nhiêu? 4. Tính độ dài cạnh a0 của ô mạng cơ sở , độ dài liên kết Be-B và khối lượng riêng của beri borua theo đơn vị g/cm3. Biết Be: 10,81 ; Bo 9,01 Câu Đáp án Điểm 2 1. 0,5A A C B
2. Có 8 hốc tứ diện, và 4 hốc bát diện. Mỗi nguyên tử Be chiếm một hốc tứ diện nên trong một ô mạng có 8 nguyên tử Be. NB= 8*1/8 + 6*1/2 = 4 NB : NBe = 1:2 nên công thức thực nghiệm của hợp chất này là Be2 TrongB. một ô mạng chứa 4 đơn vị công thức trên (Be8B) 0,75 3. Số phối trí của Be = 4; số phối trí của B = 8 0,25 4. a0 2 = 2*3,29 a0 = 4,65 0 A Độ dài liên kết Be-B = 14 a0 3 = 2,01A0 =ρ m/V = 8365,4(*10) 8*01,94*10 + * 23022*10 1 = 1,90 gam/cm3 0,5 Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 134Cs và 137Cs là sản phẩm phân hạch của nhiên liệu urani trong lò phản ứng hạt nhân. Cả hai đồng vị này đều phân rã β- với thời gian bán hủy là t1/2(134Cs) = 2,062 năm và t1/2(137Cs) = 30,17 năm. Trong một mẫu nước thu được sau sự cố của nhà máy điện hạt nhân người ta phát hiện được các đồng vị nói trên của Cs với các hoạt độ phóng xạ: A (137Cs) = 0,128 mCi và A (134Cs) = 0,64.µCi. Sau bao nhiêu năm thì hoạt độ phóng xạ tổng cộng của 2 đồng vị này trong mẫu nước đã cho chỉ còn bằng 8,0 µCi? Tính tỉ số khối lượng của 134Cs và 137Cs tại thời điểm đó. Giả thiết rằng thiết bị đo chỉ đo được các hoạt độ phóng xạ β- lớn hơn 0,1 Bq. Cho 1Ci = 3,7.1010 Bq. Câu Đáp án Điểm Gọi A1 là hoạt độ phóng xạ, t1/21 là thời gian bán hủy của 55134GCs ọi A2 là hoạt độ phóng xạ, t1/22 là thời gian bán hủy của 55137Cs Atổng = A1 + A2 = A01 1 1/21 2 t t + A02 2 1/21 2 t t Vì: A2 ≤ Atổng. = 8 µCi. (1) 0,250,250,25
→ A2/ A02 = 2 1/21 2 t t ≤ 8/128 = 41 2 (2) → t/ t1/22 ≥ 4 → t ≥ 4t1/22 = 120,68 năm = 58,53 t1/21 Sau(3) 58,53 t1/21, hoạt độ phóng xạ của 55134Cs chỉ còn: A1 = A01 58,531 2 = 0,64. 58,531 2 = 1,54.10-18 µCi = 1,54.10-18x3,7.104 Bq = 5,7.10-14 Bq << 0,1 Bq (giới hạn đo được). Như vậy, sau 120,68 năm, A1 = 0, hoạt độ phóng xạ tổng cộng của mẫu chỉ còn là hoạt độ phóng xạ của 55137Cs. Atổng = A2 và t = 120,68 năm 55134Cs thực tế đã phân rã hết, m(55134Cs) ≈ 0 và tỉ số m(55134Cs)/ m(55137Cs) ≈ 0. 0,250,250,250,250,25 Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Cho 150 gam CO2 ở 273,15 K và 1,01325.105 Pa. Xác định nhiệt, công, biến thiên nội năng, biến thiên entanpi trong các quá trình sau đây được tiến hành thuận nghịch nhiệt động: 1. Dãn đẳng nhiệt đến thể tích 300 lít. 2. Dãn đẳng áp đến thể tích 200 lít. 3. Đun nóng đẳng tích tới áp suất gấp ba lần áp suất lúc ban đầu. Chấp nhận rằng CO2 là khí lí tưởng và nhiệt dung đẳng áp của nó không đổi trong điều kiện khảo sát và bằng 37,1 J.mol-1.K-1 Câu Đáp án Điểm 4 Dãn nở đẳng nhiệt: 1 2 1 2 21 1 2 1 11 1p p 5 1 T273,15K T273,15K P P 150gamCOnRTV76,36lít V300lít P C37,1J.mol.K C37,1J.m 1,01325.10Pa1m .K t ol a = = = → == = = = = Ta có: ∆H = ∆U = 0 0,75
Q = - W = 22 11 VV 2 VV1 nRTdVV PdVnRTln VV == = 150300 .8,314.273,15ln 4476,36 = Dãn10,593nở đẳng áp: 1 2 1 2 2 1 2 11 11 p p T273,15KT PP1atm 150gamCO V76,36lítV200lít C37,1J.mol.KC37,1J.mol. 1atm K = = → == = = = 2 1 T 2 VVV21P1 T1 V UQnCdTnC(TT)n(CR)(1)T V 150200 (37,18,314)(1).273,1543,402kJ 4476,36 ∆===−=−− =−−= 2 PP21P1 1 V150200 QHnC(TT)nC(1)T.37,1(1).273,1555,938kJ V4476,36 =∆=−=−=−= 3 21 WP(VV)101325(20076,36).10 =−−=−− = - 12,528 kJ ∆U = ∆H + W = 55,938 – 12,528 = 43,41 kJ 0,75 Đun nóng đẳng tích tới áp suất gấp đôi lúc đầu. 1 2 1 2 2 1 21 11 11 p p T273,15KT PP3atm 150gamCO V76,36lítVV C37,1J.mol.KC37 1atm ,1J.mol.K = = → == = = = 2 1 T 2 VVV21P1 T1 P W0;UQnCdTnC(TT)n(CR)(1)T P 15044(37,18,314)(31).273,1553,611kJ =∆===−=−− =−−= ∆H = 2 1 T 2 PP21P1 T1 P1503 nCdTnC(TT)nC(1)T.37,1(1).273,15 P441 =−=−=− = 69,094 kJ 0,5 Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Bơm khí SO3 vào bình rồi nâng nhiệt độ lên 900K. Ở trạng thái cân bằng, áp suất tổng là 1,306 atm và tỉ lệ 2,58.3 2 SO SO P P =
a. Tính Kp của cân bằng 3(k)2(k)2(k) 1 SOSO + 2O . b. Khi có xúc tác V2O5, giả thuyết có cân bằng 25(r)24(r)2(k)3(k)VO+ SOVO+ SO , người ta đo được bằng thực nghiệm giá trị lg 3 2 SO SO P P ở hai nhiệt độ 900K và 830K tương ứng là 1,7 và 1,82. Tính Go f∆ tại 25oC, giả thuyết o fH∆ và So f∆ không phụ thuộc vào nhiệt độ. Biết ln = 2,3 × lg c. Tính 2OP tương ứng với sự phân hủy V2O5(r) thành V2O4(r) ở 900K. Câu Đáp án Điểm 5 a) Xét cân bằng: 3(k)2(k)2(k) 1 SOSO + 2O Theo ptpư: 2 2 2SO O P P = Theo đề: 2,583 2 SO SO P P = 2 1,306 22 cbOSOSOP= PP+ P += Giải hệ pt: 2 0,32SOP = atm; 2 0,16OP = atm; 3 0,826SOP = atm 0,75 b) Xét cân bằng: 25(r)24(r)2(k)3(k)VO+ SOVO+ SO 3 2 SO P SO P K= P 3 2 2,3lg SO P SO P lnK= P Go f∆ = RTlnKp = o fH∆ T. o fS∆ Ở 830K: o fH∆ 830. o fS∆ = 8,314 × 830 × 2,3(1,82) = 28886 (J.mol 1) Ở 900K: o fH∆ 900. o fS∆ = 8,314 × 900 × 2,3(1,7) = 29257 (J.mol 1) o fH∆ = 24487 (J.mol 1) o fS∆ = 5,3 (J.K 1.mol 1) Ta có: ,298Go f∆ = 24487 298.( 5,3) =26066 (J.mol 1) = 26,066 (kJ.mol 1) 0,75 c) Ở 900K: 0,5
lg 3 2 SO SO P P = 1,7 0,023 2 SO SO P P = Mặt khác: 0,15522 3 1/2 SOO P SO P× K=P P = 2 69,61.10OP = (atm). Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức Tốc độ đầu của sự phân hủy ozon thành oxi được khảo sát dưới các điều kiện khác nhau bằng cách đo sự thay đổi áp suất khi phản ứng diễn ra. 2 O3 (k) → 3 O2(k) Dữ kiện dưới đây cho ở 90oC, sự có mặt lượng nhỏ O3 so với O2 (O2 coi như không đổi): p(O3), mmHg ∆P/∆t, mmHg.s 1 7,9 1,21.10 3 17,7 5,8.10 3 1. Nếu áp suất của hệ thay đổi 1,21.10-3 mmHg.s-1 ở 90oC thì tốc độ biến mất của O3 là bao nhiêu mol.L-1.s-1? 2. Bậc riêng phần của O3 trong điều kiện này? Trong một điều kiện khác, áp suất đầu của O3 được giữ cố định, tốc độ đầu đo được là hàm của áp suất O2 ở 90oC và ở 100oC. p(O2), mmHg ∆P/∆t, mmHg.s 1 , ở 90oC ∆P/∆t, mmHg.s 1 , ở 100oC 200 3,30.10 3 7,40.10 3 400 1,45.10 3 3,64.10 3 3. Xác định bậc của O2? 4. Tính năng lượng hoạt hóa của phản ứng? Câu Đáp án Điểm 6 1. ∆P/∆t = 3 2. −∆ ∆ OP t → tốc độ biến mất của O3 = 3 −∆ ∆ OP t = 2 ∆P/∆t = 2.1,21.10-3 mmHg.s-1 = 32.1,21.10 760.0,082.(90273) + =1,07.10-7 mol.L-1.s-1 0,5 2. Lượng O2 coi như không đổi nên tốc phản ứng chỉ phụ thuộc vào áp suất của O3, giả sử bậc riêng phần của O3 là a 0,5
v = ∆P/∆t = k. 3 a Op → 3 3()7,91,21.1017,75,8.10 = a → a ≈ 2. Bậc của O3 là 2 3. Khi áp suất đầu của O3 được giữ cố định, tốc độ đầu của phản ứng chỉ phụ thuộc vào O2. v = ∆P/∆t = k’. 2 b Op . Ở 90oC: 3 3()2003,30.104001,45.10 = b →b=-1→ ở 200mmHg & 400mmHg '0,66 '0,58 = = k k → 'k =0,62 Ở 100oC: 3 3()2007,40.104003,64.10 = b →b≈-1→ở 200mmHg & 400mmHg ''1,48 ''1,456 = = k k → ''k =1,47 Bậc của O2 là -1 0,5 4. k = A. aE RTe → 2 112 () 11 ln () =− a kTE kTRTT → 1,4711ln 0,628,314363373 =− a E →Ea= 97,2 kJ.mol-1 0,5 Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Thêm NaOH 0,1M vào dung dịch hỗn hợp các axit H3PO4 0,02M, CH3COOH 0,02M, H3BO3 0,02M (dung dịch A). a. Tính pH của dung dịch thu được khi thêm 30ml dung dịch NaOH 0,1M vào 100ml dung dịch A. b. Thêm V ml dung dịch NaOH 0,1M vào 100 ml dung dịch A ở trên thì thu được dung dịch B có pH = 8,5. Xác định V? Cho: H3PO4 có pKa1 = 2,12; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,36. CH3COOH có pKa = 4,75; H3BO3 có pKa = 9,25. Câu Đáp án Điểm 7 a. Khi thêm 30ml NaOH 0,1M vào 100ml A: 34333 COO 1306531;OHHPOCHHHBO CMCCC==== Các phản ứng: H3PO4 ⇌ H2PO4 + H+ Ka1 = 10-2,12 H3PO4 + OH ⇌ H2PO4 + H2O 1 65 1 65 1 65 CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO Ka=10-4,75
CH3COOH + OH ⇌ H2O + CH3COO 1303 651 1301 Thành phần giới hạn của dung dịch gồm: 33 24 3 3 1 65 1 65 111 COO 65130130 1 COO 130 HBOM HPOM CHHM CH =−= = Xét các cân bằng trao đổi proton trong dung dịch thì Ka2(H3PO4) >> Ka3(H3PO4) và 33 243333COOCOO2.a.a. CHHCHHHBOHBO HPO CKaKCKC >> nên có thể bỏ qua sự phân li của H3BO3; HPO42-, H2PO4 Vậy trong dung dịch chỉ còn 2 cân bằng chính phân li ra OH : CH3COO + H2O ⇌ CH3COOH + OH K = 10-9,25 (1) H2PO4 + H2O ⇌ H3PO4 + OH K = 10-11,88 (2) Vì 324 9,2511,88 COO .10.10 CHHPO CC > nên tạm bỏ qua cân bằng (2). Tính pH theo hệ đệm CH3COOH/CH3COO 1 130 alog4,75log4,75 1 130 Ca pHpK Cb =−=−= Kiểm tra lại các giả thiết tại pH = 4,75 ta có: 33 3333 9,259,25 234,5 4,759,254,75 []a 1010 101 []a101010 HBO HBOHBO HBOK CHK+−−− ====<< ++ Không xét sự phân li của H3BO3 là đúng. Tương tự: 24 12,36 247,61 4,75 []10 101 10 HPO HPO C ==<< Do đó không xét quá trình phân li của H2PO4 thành HPO42-. Tương tự: 24 11,88 343 8,949 [] 10 1,172.101 10 HPO HPO C ==<< Do đó bỏ qua cân bằng (2) là hợp lý. Vậy: pH của dung dịch sau khi thêm NaOH là 4,75 0,250,250,25
0,25 b. Tại pH = 8,5 , dạng tồn tại chủ yếu trong dung dịch là: H2PO4 , HPO42-, H3BO3, H2BO3 , CH3COO . Có: 34HPOC = [H3PO4] + [H2PO4 ] + [HPO42-]+ [PO43-] 212 24 2 1 8,57,217,2112,36 24 2,128,517 7,21 2424 8,5 =[].1[]aa.a a[][] 10101010 [].1 101010 10 [].1[].20,5 10 HKKK HPO KHH HPO HPOHPO + ++ +++ + =+++ =+= Hay: 34 24 [] 0,0488 HPO HPO C = (4,88% H3PO4 chuyển thành H2PO4 ) Tương tự có: 34 2 4 [] 0,951 HPO HPO C = (95,1% H3PO4 chuyển thành HPO42-) Với axit H3BO3: 33 9,25 3333 8,59,25 33 []a() 10 0,151 []a()1010HBO HBOKHBO CHKHBO+−− === ++ Ta có: 0,1.V = (0,02 + 0,02.4,88% + 0,02.2.95,1% + 0,02.15,1%).100 V= 62,036ml 0,250,250,250,25 Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân Cho sơ đồ pin điện hoá tại 25oC : (-)Ag, AgBr/KBr (1M) || Fe3+ (0,05M), Fe2+ (0,1M)/Pt(+) a) Viết sơ đồ phản ứng xảy ra trong pin và chiều chuyển dịch điện tích khi pin hoạt động. b) Tính E pin. c) Tính nồng độ các ion trong mỗi điện cực khi pin phóng điện hoàn toàn. Câu Đáp án Điểm 8 a) Phản ứng điện cực: Anot (-) : Ag + Br → AgBr↓ + 1e Catot (+): Fe3+ + 1e → Fe2+ 0,5 Cho: Eo = 0,799V ; Eo = 0,771 V Ks, AgBr = 10-13 . ThÓ tÝch mçi ®iÖn cùc lµ 100ml Ag+/Ag Fe3+/Fe2+
Phản ứng trong pin: Fe3+ + Ag + Br → Fe2+ + AgBr b) Tính Epin: áp dụng phương trình Nec ta có: 0,5 c) Ta có cân bằng: Coi như (1) xảy ra hoàn toàn. Vì thể tích 2 điện cực bằng nhau nên TPGH: Fe3+ : 0M; Fe2+: 0,15M; Br : 0,95M Xét cân bằng: Giả sử x << 0,15 < 0,95 x = 4,69.10-14 0,50,5 Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – lưu huỳnh 1. Cho các phản ứng: (1): A(k) → B(k) (2): X(r) + A(k) + H2O(l) → H2SO4(dd) (3): X(r) + B(k) → Y(k) E = Eo + lg = 0,753 V0,05921 [Fe3+] [Fe2+] T¹i anot: KBr K+ + Br AgBr1M Ag+ + Br [Ag+] = = 10-13 mol/lit[Br ] KAgBr Fe3+/Fe2+ Fe3+/Fe2+ 1M1M E = Eo + lg [Ag+] = 0,0294 V Epin = E(+) - E(-) = 0,7236 V Ag+/Ag Ag+/Ag 0,05921 Fe3+ + Ag + Br Fe2+ + AgBr (1) K1 = ? Lµ tæ hîp cña c¸c c©n b»ng sau: Fe3+ + e Fe2+ Ag Ag+ + e Ag+ + Br AgBr K1 = 10 .(10-13)-1 = 3,365 .1012 rÊt lín 0,7710,05920,799 Fe2+ + AgBr Fe3+ + Ag + Br (2) K2 = K1 -1 = 2,97.10-13 Co 0,15 0 0,95 C -xx x [ ] 0,15 - x x 0,95 + x K2 = = = 2,97 .10-13 [Fe2+] [Fe3+] .[Br ] x(0,95 + x) 0,15 - x ∆ [Fe3+] = 4,96 .10-14 mol/l ; [Fe2+] = 0,15 mol/l
(4): Y(k) + A(k) + H2O(l) → H2SO4(dd) (5): Z(k) + X(r) → T(k) (6): Pb(NO3)2 + T(k) → D(r) ↓ + E(dd) Hoàn thành các phản ứng trên bằng cách tìm các chất vô cơ phù hợp để gán cho mỗi chữ cái in hoa, cân bằng phản ứng thu được. 2. Giải thích các hiện tượng sau: SnS2 tan trong (NH4)2S; SnS không tan trong dung dịch (NH4)2S nhưng tan trong dung dịch (NH4)2S2. Hướng dẫn giải Câu Đáp án Điểm 9 (1): 2O3(k) → 3O2(k) (2): S(r) + O3(k) + H2O(l) → H2SO4(dd) (3): S(r) + O2 (k) → SO2 (k) (4): 3SO2 (k) + O3(k) + 3H2O(l) → 3H2SO4(dd) (5): H2(k) + S(r) → H2S(k) (6): Pb(NO3)2 + H2S (k) → PbS(r) + 2HNO3(dd) A: O3 B: O2 X: S Y: SO2 Z: H2 T: H2S D: PbS 0,250,250,250,25 - SnS2 là sunfua axit nên tác dụng với (NH4)2S là sunfua bazơ: SnS2 + (NH4)2S → (NH4)2SnS3 (*) - SnS là sunfua bazơ nên không tác dụng với (NH4)2S (sunfua bazơ). Tuy nhiên, đối với dung dịch (NH4)2S2 phản ứng có thể xảy ra vì, trước hết (NH4)2S2 oxi hoá SnS: SnS + (NH4)2S2 → (NH4)2S + SnS2 sau đó SnS2 tạo thành sẽ phản ứng với (NH4)2S như phản ứng (*). 0,250,250,5 Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Gọi tên theo danh pháp IUPAC các chất hữu cơ sau: 2.
a) Quy kết các giá trị nhiệt độ sôi (oC) sau: 116, 194, 201 phù hợp cho 3 đồng phân vị trí của nitrophenol. Giải thích ngắn gọn. b) So sánh và giải thích ngắn gọn tính axit của H trong các phân tử sau: H H H A B C 3. Xác định cấu dạng bền của các hợp chất A, B trong các môi trường: a) metanol; b) octan. Cl Me O HOOH A B Câu Đáp án Điểm 10 0,250,25 a) + Quy kết nhiệt độ sôi OH NO2 OH NO2 OH NO2 toC: 201 194 116 + Giải thích: - o-nitrophenol có liên kết H nội phân tử=> nhiệt độ sôi thấp nhất - p-nitrophenol có liên kết H liên phân tử bền nhất và H/OH linh động nhất vì nhóm NO2 gây hiệu ứng –I, -C mạnh. - m-nitrophenol có liên kết H liên phân tử , H/OH không linh động bằng H/OH của p-nitrophenol vì nhóm NO2 gây hiệu ứng –I. 0,250,25 b) - So sánh: Tính axit của: A > C > B. - Giải thích: A tạo ra anion là hệ thơm nên bền hơn cả, B tạo ra anion là hệ phản thơm nên anion kém bền nhất, C tạo ra anion hệ không thơm. 0,250,25 Các cấu dạng có thể có của A, B:
Cl Me O A O Cl Me A1 A2 Me Cl O HOOH B OH HO OO H H . B1 B2 Giải thích: + Metanol là dung môi phân cực, các chất tồn tại ở các dạng momen lưỡng cực lớn nhất hay liên kết hidro liên phân tử với dung môi: nên chất A tồn tại ở dạng A1; chất B tồn tại ở dạng B1. + Octan là dung môi không phân cực, các chất tồn tại ở các cấu dạng sao cho momen lưỡng cực nhỏ, phân tử ít phân cưc nhất: nên chất A tồn tại ở dạng A2; chất B ở dạng B2 0,250,25 -----Hết----Giáo viên ra đề Vương Trường Sơn Nguyễn Thị Việt Hà
SỞ GDĐT LÂM ĐỒNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẢO LỘC HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Môn: HÓA HỌC 10 Câu 1. (2,0 điểm) 1.1 (1,0 điểm) Một phân tử H2 ở trạng thái cơ bản phân li thành các nguyên tử sau khi hấp thụ một photon có bước sóng 77,0 nm. Biết năng lượng của phân tử H2 ở trạng thái cơ bản là –31,675 eV. Hãy xác định tất cả các tổ hợp của trạng thái electron có thể có của hai nguyên tử H được tạo thành sau khi phân li. Trong mỗi trường hợp hãy xác định tổng động năng (theo eV) của các nguyên tử hiđro? 1.2 (1,0 điểm) Trong dung dịch I2+ nằm cân bằng với I42+. Các kết quả nghiên cứu cấu trúc phân tử cho thấy cation I42+ có dạng hình chữ nhật với hai liên kết I–I ngắn (258 pm) và hai liên kết I–I dài (326 pm). a) Dùng thuyết MO hãy giải thích sự tạo thành I42+ từ I2+. b) Ở nhiệt độ cao thì tiểu phân nào sẽ chiếm ưu thế. Giải thích. Câu 2. (2,0 điểm) 2.1 (1,0 điểm) Một trong những vật liệu đầu tiên được sử dụng trong ngành điện tử chất rắn là đồng (I) oxit màu đỏ. Ngày nay, vật liệu này tiếp tục được quan tâm vì nó không độc và là một hợp phần rẻ tiền của các pin mặt trời. Hình bên mô tả ô mạng cơ sở lập phương của tinh thể Cu2O. Hằng số mạng của cấu trúc trên là 427,0 pm. a) Nguyên tử nào (A (kích thước nhỏ) hay B (kích thước lớn)) là đồng? Loại mạng cơ bản nào được tạo bởi các nguyên tử A và loại mạng cơ bản nào được tạo bởi các nguyên tử B? b) Tính các khoảng cách O-O, Cu-O và Cu-Cu nhỏ nhất trong cấu trúc trên. 2.2 (1,0 điểm) Silic cacbua là chất có độ dẫn nhiệt cao và có độ giãn nở nhiệt thấp. Những ưu điểm này làm cho nó chịu được sốc nhiệt tốt hơn so với các loại vật liệu chịu
lửa khác. Đây là một loại vật liệu gốm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp luyện kim, mà mòn và chịu nhiệt. Loại vật liệu này có cấu trúc mạng tinh thể giống kim cương. Trong đó, nguyên tử silic chiếm các đỉnh và tâm của mạng lập phương tâm diện. Các nguyên tử cacbon chiếm một nửa số hốc tứ diện có trong mạng. Do kích cỡ của nguyên tử cacbon và silic, mạng tinh thể silic
cacbua không phải dạng mạng đặc khít. Khối lượng riêng của mạng silic cacbua là 3,21 g/cm3. Biết khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử cacbon trong mạng tinh thể kim cương là 1,54⋅10-8 cm. Tính bán kính nguyên tử Si trong mạng tinh thể silic cacbua. Câu 3. (2,0 điểm) 3.1 (1,0 điểm) Trong lò hạt nhân, người ta sử dụng năng lượng từ phản ứng dây chuyền (có kiểm soát) xảy ra khi dùng tia nơtron để bắn phá hạt nhân 235U. Trong một phản ứng, bia U bị bắn phá bởi nơtron tạo ra hạt nhân và . Tính năng lượng tỏa ra (đơn vị J) khi có 5 gam urani-235 tham gia phản ứng. Cho biế Kht:ối lượng các đồng vị: 235U (235,04 u); 140Xe (139,92 u); 92Sr (91,91 u); (1,0087 u). 1 u = 1,6605·10-27 kg; NA = 6,022·1023; c = 3·108 m/s. 3.2 (1,0 điểm) Một dẫn xuất của glucose, 2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose (FDG), là chất phóng xạ phổ biến nhất để chẩn đoán ung thư trong phương pháp chụp cắt lớp positron. Bước đầu tiên của quá trình tổng hợp FDG là điều chế đồng vị 18F với nguyên liệu ban đầu là nước oxi nặng H218O theo phản ứng sau : O + H → n + F Tuy nhiên trong nước, oxi nặng luôn có sự hiện diện của nước thường H216O dẫn đến phản ứng hạt nhân của 16O tạo thành đồng vị 17F. Sau năm phút, tỷ lệ độ phóng xạ của 18F và 17F là 105. Giả sử độ phóng xạ ban đầu của mỗi đồng vị tỷ lệ thuận với hiệu suất phản ứng hạt nhân và phần mol của các thành phần có trong nguyên liệu ban đầu. a. Tính phần trăm khối lượng của H218O trong nguyên liệu ban đầu. Cho biết: t1/2(18F) = 109,7 phút; t1/2(17F) = 65 giây; tỷ lệ hiệu suất của hai phản ứng hạt nhân∶
O→ F O→ F =144,7 b.Bước thứ hai của quá trình tổng hợp FDG là đưa 18F vào phân tử D-glucose bằng phản ứng thế nucleophile. Tính hiệu suất của giai đoạn này, biết hoạt độ phóng xạ ban đầu của mẫu 18F là 600 MBq; hoạt độ phóng xạ của 2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose vừa điều chế là 528,2 МBq và thời gian tổng hợp là 3,5 phút. Câu 4. (2,0 điểm) 4.1 (1,0 điểm) Một ống nghiệm chứa 100 mL chất lỏng benzen, C6H6(l), được đưa vào bể nước đá (viên đá cộng với nước) ở 0,20°C. Khi lấy ống nghiệm ra khỏi bể, nó chỉ bị đông một phần, còn lại 26,7 mL benzen ở dạng lỏng tiếp xúc với C6H6 đông đặc. Bể cách thủy vẫn có đá trong nước và vẫn ở nhiệt độ 0,20°C. a) Nhiệt độ của benzen trong ống sau khi lấy ra là bao nhiêu? b) Sự thay đổi entropi đối với C6H6 sẽ được xác định như thế nào? Tính giá trị của sự thay đổi entropi đối với C6H6 trong quá trình trên. c) Liệu bể nước đá cũng có thay đổi entropi không? Nếu có, hãy tính giá trị ∆S đối với bể nước đá. Cho các giá trị của benzene: D = 0,876g/ml Nhiệt nóng chảy ∆Hfus = 10,6kJ/mol Nhiệt độ đông đặc t = 5,6oC Nhiệt dung: Cp(s) = 118 J/mol.K; Cp(liq) = 136 J/mol.K; Cp(g) = 82.4 J/mol.K 4.2 (1,0 điểm) Trong công nghiệp, hiđro được sản xuất bằng cách cho metan phản ứng với hơi nước siêu nóng ở 800oC theo phản ứng: CH4(k) + 2 H2O(k) ⇋ CO2(k) + 4 H2(k) Cho biết một số dữ kiện nhiệt động của phản ứng như sau: ΔRHo 298 = 164.9 kJ ΔRSo 298 = 172.5 J K 1 CP (CH4) = 35.31 J‧mol-1‧K-1 CP (H2O) = 33.58 J‧mol-1‧K-1 CP (CO2) = 37.11 J‧mol-1‧K-1 CP (H2) = 28,82 J‧mol-1‧K-1 a. Xác định chiều của cân bằng ở nhiệt độ tiêu chuẩn.
b. Xác định chiều cân bằng ở 800oC trong trường hợp các giá trị ΔRHovà ΔRSo không phụ thuộc nhiệt độ và có có phụ thuộc nhiệt độ. Câu 5. (2,0 điểm) 5.1 (1,0 điểm) Cho cân bằng hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k); ∆Η = - 92 kJ Nếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích. a) Tính hằng số cân bằng KP. b) Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành dưới áp suất là bao nhiêu để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích? c) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích? Cho phương trình Van’t Hoff: ln 1 2 K K = ∆ 12 11 RTT H 5.2 (1,0 điểm) Cho 0,0343 mol XCl3 (khí) vào bình cầu 1,50 L. Bịt kín bình cầu, làm nóng tới 100°C và cân bằng sau được xác lập 2XCl3(k) →2X(k) + 3Cl2(k) . Ở trạng thái cân bằng, áp suất cuối cùng trong bình cầu là 0.800 atm. a) Tính áp suất của XCl3 (k) trong bóng đèn tại 100°C nếu không có phản ứng xảy ra. b) Tính áp suất lúc cân bằng của XCl3(k), X(k) và Cl2(k). c) Xác định các giá trị Kp; ∆Go (kJ.mol-1) ở 100oC: d) Tính giá trị KC ở 100oC. Câu 6. (2,0 điểm) 6.1 (1,0 điểm) Sự phân huỷ ở pha khí của ozon (O3) khi có mặt khí oxi (O2) ở 80 ºC có động học khá phức tạp, phụ thuộc vào nồng độ (hoặc áp suất) của O2 và O3. Nếu [O2] ≫ [O3], biểu thức tốc độ phản ứng có dạng d dO = exp O O Tuy nhiên, nếu [O2] ≪ [O3], biểu thức tốc độ phản ứng có dạng
d O d = ′exp O Cơ chế đề nghị cho phản ứng này như sau Biết rằng phản ứng (2) chậm hơn nhiều so với phản ứng (1) a) Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định với [O], xác định biểu thức tốc độ phản ứng phân hủy của O3. b) Chứng minh cơ chế phù hợp với thực nghiệm ở cả hai trường hợp khi tỉ lệ [O2]/[O3] thấp hoặc cao. Từ đó xác định exp và ′exp theo k1, k-1 và k2. 6.2 (1,0 điểm) Chất xúc tác bất đối được sử dụng rộng rãi trong hóa học hữu cơ để tổng hợp các sản phẩm tinh khiết đối quang. Một ví dụ là chất xúc tác Jacobsen, là phức chất của chromium (+3) với phối tử đa càng salen, được dùng làm xúc tác cho phản ứng mở vòng epoxide bằng tác nhân nucleophile. t-Bu O Cr N O N t-Bu t-Bu t N-Bu 3 HH Phức chất này xúc tác cho phản ứng cộng của trimethylsilyl azide vào cyclohexene oxide trong dung môi phân cực như diethyl hay tert-butyl methyl ether. Dựa vào các dữ kiện thực nghiệm, người ta đề xuất cơ chế phản ứng như sau: S + Cat ⇄ S·Cat , cb (cân bằng nhanh) S·Cat + Cat 2 → k I (chậm) I + S 3 → k II + S·Cat (nhanh) II + TMS-N3 4 → k P + Cat (nhanh) Với S: epoxide, Cat: xúc tác, I và II: chất trung gian, TMSN3: trimethylsilyl azide, P: sản phẩm cộng. Một trong những đại lượng dùng để đánh giá độ tinh khiết quang học của một hỗn hợp là dư lượng đối quang (ee), được định nghĩa là hiệu số giữa phần mol của hai đối quang. O3 O2 + O k1 k-1 (1) O3 + O O2 k2 (2)
Một chất xúc tác Jacobsen là hỗn hợp hai đối quang. Mỗi chất trong số chúng dẫn đến sự hình thành chọn lọc của của một sản phẩm tương ứng. Giả thiết rằng tất cả các thông số động học của cả hai đối quang của chất xúc tác là như nhau. Hãy cho biết dư lượng đối quang của xúc tác là bao nhiêu để thu được sản phẩm có ee = 99%? Câu 7. (2,0 điểm) Cho dung dịch A gồm hỗn hợp KCN 0,120M, NH3 0,150M và KOH 5.10-3M. 7.1 (1,0 điểm) Tính pH của dung dịch A. 7.2 (1,0 điểm) Tính thể tích dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 100 ml dung dịch A để pH của dung dịch thu được là 9,24. Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH + 4 là 9,24. Câu 8. (2,0 điểm) 8.1 (1,0 điểm) Hoàn thành các phương trình phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng ion – electron a) MnO4 + C6H12O6 + H+ → Mn2+ + CO2 + … b) FexOy + H+ + SO42– → SO2 + … 8.2 (1,0 điểm) Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước. Cho: Ag Ag⁄ =0,80 V; AgIAg, I⁄ = 0,15 V; Au Au⁄ =1,26 V Fe Fe⁄ = 0,037 V; Fe Fe⁄ = 0,440 V Câu 9. (2,0 điểm) 9.1 (1,0 điểm) Những thay đổi nào có thể xảy ra khi bảo quản lâu dài trong bình miệng hở các dung dịch sau đây: (a) Nước clo? (b) Axit bromhiđric? (c) Nước Gia-ven? (d) Dung dịch H2SO4 đậm đặc? 9.2 (1,0 điểm) Cho dung dịch SO2 lạnh phản ứng với lượng dư MnO2. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc bỏ MnO2 dư. Dung dịch nước lọc được xử lí vừa đủ với dung dịch Ba(OH)2
thu được dung dịch A và kết tủa trắng B (dần hóa nâu trong không khí). Lọc bỏ kết tủa B, cô cạn dung dịch A rồi làm lạnh, thu được những tinh thể màu trắng C. Nung nóng 1,667 gam chất C tới khối lượng không đổi thì thu được 1,167 gam chất rắn màu trắng D không tan trong HNO3 cùng một chất khí E. Khí E được hấp thụ hoàn toàn vào 25 mL dung dịch KMnO4 0,1 M đã được axit hóa. Lượng KMnO4 dư được chuẩn độ bằng dung dịch H2C2O4 0,1 M cần vừa đủ 12,5 mL. Xác định công thức hóa học của chất C và viết phương trình hóa học của các phản ứng. Câu 10. (2,0 điểm) 10.1 (1,0 điểm) Cho các hợp chất sau (A) (B) (C) (D) (E) (F) Cho các giá trị pKa (không theo thứ tự) là 7,15; 7,97; 10,09; 8,25; 10,00; 10,26. Hãy sắp xếp các pKa với chất thích hợp theo chiều tăng dần và giải thích. Biết rằng (D) có tính axit mạnh hơn (C). 10.2 (1,0 điểm) Giải thích sự khác nhau về kết quả hai phản ứng sau đây: X - HX + X: Cl, tách trong NaOEt/EtOH 0% 100% X: OC(=S)SCH3, 100 oC 70% 30% -HẾTNgười ra đề Lê Hoàn Ngọc
SỞ GDĐT LÂM ĐỒNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN BẢO LỘC HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT Môn: HÓA HỌC 10 Câu 1. (2,0 điểm) 1.1 (1,0 điểm) Một phân tử H2 ở trạng thái cơ bản phân li thành các nguyên tử sau khi hấp thụ một photon có bước sóng 77,0 nm. Biết năng lượng của phân tử H2 ở trạng thái cơ bản là –31,675 eV. Hãy xác định tất cả các tổ hợp của trạng thái electron có thể có của hai nguyên tử H được tạo thành sau khi phân li. Trong mỗi trường hợp hãy xác định tổng động năng (theo eV) của các nguyên tử hiđro? 1.2 (1,0 điểm) Trong dung dịch I2+ nằm cân bằng với I42+. Các kết quả nghiên cứu cấu trúc phân tử cho thấy cation I42+ có dạng hình chữ nhật với hai liên kết I–I ngắn (258 pm) và hai liên kết I–I dài (326 pm). a) Dùng thuyết MO hãy giải thích sự tạo thành I42+ từ I2+ b) Ở nhiệt độ cao thì tiểu phân nào sẽ chiếm ưu thế. Giải thích. Hướng dẫn chấm (1,0)1.1 Năng lượng của photon: Ephoton = hc λ = 348 9 6,6261.10.2,9979.10 77,0.10 = 2,58·10–18J = 16,1 eV Sự phân li: H2 + hν → H + H’ n = 1 1 1 2 2 1 2 2 ... Để phân tử H2 phân li thành nguyên tử ta có: ∆E = EH + EH’ –2HE = – 2 13,6 n – 2 13,6 ' n + 31,675 < 16,1 eV Tổng động năng của hai nguyên tử hiđro: Eđ = Ephoton – ∆E 0,250,25
Với n = n’ = 1: ∆E = - 2 13,6 1 - 2 13,6 1 + 31,675 = 4,478 eV Eđ = 16,1 – 4,478 = 11,6 eV Với n = 1 và n’ = 2 hoặc n = 2 và n’ = 1: ∆E = - 2 13,6 2 - 2 13,6 1 + 31,675 = 14,677 eV Eđ = 16,1 – 14,677 = 1,4 eV Với n = 2 và n’ = 2: ∆E = - 2 13,6 2 - 2 13,6 2 + 31,675 = 24,880 eV > 16,1 eV Vậy các trường hợp có thể có là H2 + hν → H + H’ n = 1 1 1 2 2 1 0,250,25 (1,0)1.2 a) Tương tác giữa hai ion I2+ để tạo thành I42+ là tương tác giữa hai orbital π* (chứa 1 electron) để tạo ra orbital liên kết chứa 2 electron và một orbital phản liên kết không chứa electron, dẫn đến sự hình thành liên kết gữa hai ion I2+. 0,250,25 b) I2+ sẽ là tiểu phân chiếm ưu thế ở nhiệt độ cao vì (1) nhiệt độ cao cung cấp năng lượng để cắt đứt liên kết giữa hai phân tử I2 (2); sự tạo thành hai cation I2+ từ I42+ sẽ dẫn đến sự tăng entropy. 0,250,25 Câu 2. (2,0 điểm)
2.1 (1,0 điểm) Một trong những vật liệu đầu tiên được sử dụng trong ngành điện tử chất rắn là đồng (I) oxit màu đỏ. Ngày nay, vật liệu này tiếp tục được quan tâm vì nó không độc và là một hợp phần rẻ tiền của các pin mặt trời. Hình bên mô tả ô mạng cơ sở lập phương của tinh thể Cu2O. Hằng số mạng của cấu trúc trên là 427,0 pm. a) Nguyên tử nào (A (kích thước nhỏ) hay B (kích thước lớn)) là đồng? Loại mạng cơ bản nào được tạo bởi các nguyên tử A và loại mạng cơ bản nào được tạo bởi các nguyên tử B? b) Tính các khoảng cách O-O, Cu-O và Cu-Cu nhỏ nhất trong cấu trúc trên. 2.2 (1,0 điểm) Silic cacbua là chất có độ dẫn nhiệt cao và có độ giãn nở nhiệt thấp. Những ưu điểm này làm cho nó chịu được sốc nhiệt tốt hơn so với các loại vật liệu chịu lửa khác. Đây là một loại vật liệu gốm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp luyện kim, mà mòn và chịu nhiệt. Loại vật liệu này có cấu trúc mạng tinh thể giống kim cương. Trong đó, nguyên tử silic chiếm các đỉnh và tâm của mạng lập phương tâm diện. Các nguyên tử cacbon chiếm một nửa số hốc tứ diện có trong mạng. Do kích cỡ của nguyên tử cacbon và silic, mạng tinh thể silic cacbua không phải dạng mạng đặc khít. Khối lượng riêng của mạng silic cacbua là 3,21 g/cm3. Biết khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử cacbon trong mạng tinh thể kim cương là 1,54⋅10-8 cm. Tính bán kính nguyên tử Si trong mạng tinh thể silic cacbua. Hướng dẫn chấm (1,0)2.1 a) Số nguyên tử A = 8 x 1/8 + 1 x 1=2; số nguyên tử B = 4 x 1 = 4 Do hợp chất là Cu2O → các nguyên tử B là Cu và các nguyên tử A là O. 0,25 b) - Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử O là khoảng cách giữa nguyên tử O ở đỉnh với nguyên tử O ở tâm. 0,25
()OO dmin a3 2 = = 369,8 pm. - Khoảng cách ngắn nhất giữa nguyên tử Cu và nguyên tử O là khoảng cách giữa nguyên tử O (hoặc ở tâm) ở đỉnh với nguyên tử Cu trên đường chéo: ()CuO dmi 3 n a 4 = = 184,9 pm. - Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử Cu là đường chéo cạnh tạo bởi hình lập phương, trong đó O ở tâm và 4 nguyên tử Cu chiếm 1/2 số đỉnh. () CuCuCuOdmin 2 2d 3 = = 301,9 pm. 0,250,25 (1,0)2.2 Trong mạng tinh thể này có số nguyên tử mỗi nguyên tố là Số nguyên tử Si = 4. Số nguyên tử C 8⋅ 6⋅ 4. Thể tích 1 mol SiC ,, 12,5 cm Thể tích của 1 ô mạng là , ⋅ , ⋅ 8,3⋅10 cm . Độ dài cạnh cơ sở của một ô mạng khi đó là: √ 4,36⋅10 cm Xét 1/8 ô mạng cơ sở là hình lập phương như hình bên phải, khi đó ta có 2 Mặt khác, ta có 2; 2 ; 3 0,250,25 SiC
→ 3⋅ 4 3,78⋅10 cm → 2 1,89⋅10 cm Mà, trong mạng tinh thể kim cương, khoảng cách gần nhất của hai nguyên tử cacbon là 1,54⋅10-8 cm → rC = 0,77⋅10-8 cm. → rSi = dSi-C – rC = 1,12⋅10-8 cm. 0,250,25 Câu 3. (2,0 điểm) 3.1 (1,0 điểm) Trong lò hạt nhân, người ta sử dụng năng lượng từ phản ứng dây chuyền (có kiểm soát) xảy ra khi dùng tia nơtron để bắn phá hạt nhân 235U. Trong một phản ứng, bia U bị bắn phá bởi nơtron tạo ra hạt nhân và . Tính năng lượng tỏa ra (đơn vị J) khi có 5 gam urani-235 tham gia phản ứng. Cho biế Kht:ối lượng các đồng vị: 235U (235,04 u); 140Xe (139,92 u); 92Sr (91,91 u); (1,0087 u). 1 u = 1,6605·10-27 kg; NA = 6,022·1023; c = 3·108 m/s. 3.2 (1,0 điểm) Một dẫn xuất của glucose, 2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose (FDG), là chất phóng xạ phổ biến nhất để chẩn đoán ung thư trong phương pháp chụp cắt lớp positron. Bước đầu tiên của quá trình tổng hợp FDG là điều chế đồng vị 18F với nguyên liệu ban đầu là nước oxi nặng H218O theo phản ứng sau : O H → n F Tuy nhiên trong nước, oxi nặng luôn có sự hiện diện của nước thường H216O dẫn đến phản ứng hạt nhân của 16O tạo thành đồng vị 17F. Sau năm phút, tỷ lệ độ phóng xạ của 18F và 17F là 105. Giả sử độ phóng xạ ban đầu của mỗi đồng vị tỷ lệ thuận với hiệu suất phản ứng hạt nhân và phần mol của các thành phần có trong nguyên liệu ban đầu. a. Tính phần trăm khối lượng của H218O trong nguyên liệu ban đầu. Cho biết: t1/2(18F) = 109,7 phút; t1/2(17F) = 65 giây; tỷ lệ hiệu suất của hai phản ứng hạt nhân∶
O→ F O→ F 144,7 b.Bước thứ hai của quá trình tổng hợp FDG là đưa 18F vào phân tử D-glucose bằng phản ứng thế nucleophile. Tính hiệu suất của giai đoạn này, biết hoạt độ phóng xạ ban đầu của mẫu 18F là 600 MBq; hoạt độ phóng xạ của 2-deoxy-2-(18F)fluoro-D-glucose vừa điều chế là 528,2 МBq và thời gian tổng hợp là 3,5 phút. Hướng dẫn chấm (1,0)3.1 Phản ứng hạt nhân: → 4 Δm = (139,92 + 91,91 + 4.1,0087) – (235,04 + 1,0087) = – 0,1839 u. Nếu là 1 mol 235U tham gia ↔ Δm = −0,1839 g −0,1839.10 kg. → ΔE = −0,1839.10 .c2 = –1,6551.1013 (J/mol) 235 g 235U tỏa ra năng lượng 1,6551.1013 (J) → 5 g 235U tỏa ra năng lượng: 1,6551.10 . 3,52.10 (J) (Học sinh làm cách khác ra cùng kết quả với sai số không quá lớn vẫn cho tối đa điểm). 0,250.250,250,25
(1,0)3.2 a. Gọi phần mol của H O và H O trong nguyên liệu ban đầu lần lượt là (H O) và (H O). Hoạt độ tại thời điểm phóng xạ ban đầu khi đó là FF FF ⋅ O→ F O→ F ⋅ H O H O 6567⁄109,7⋅144,7⋅ H O H O 1,43 H O H O Hoạt độ phóng xạ tại thời điểm 5 phút: FF F ⋅ , ⋅ F ⋅ ⋅ 23,75 FF 33,96 H O H O ⇒33,96 H O H O 1⋅10 ⇔ H O H O 2945 Phần trăm khối lượng của H O là % H O 29452945⋅20⋅2018⋅100 99,97% 0,250,25 b. Sau thời gian 3,5 phút, độ phóng xạ của F là , ⋅ , ⋅ , 586,9 MBq Hiệu suất của bước thứ hai: 586528,2,9⋅100 90% 0,250,25 Câu 4. (2,0 điểm) 4.1 (1,0 điểm) Một ống nghiệm chứa 100 mL chất lỏng benzen, C6H6(l), được đưa vào bể nước đá (viên đá cộng với nước) ở 0,20°C. Khi lấy ống nghiệm ra khỏi bể, nó chỉ bị đông một phần, còn lại 26,7 mL benzen ở dạng lỏng tiếp xúc với C6H6 đông đặc. Bể cách thủy vẫn có đá trong nước và vẫn ở nhiệt độ 0,20°C. a) Nhiệt độ của benzen trong ống sau khi lấy ra là bao nhiêu? b) Sự thay đổi entropi đối với C6H6 sẽ được xác định như thế nào? Tính giá trị của sự thay đổi entropi đối với C6H6 trong quá trình trên.
c) Liệu bể nước đá cũng có thay đổi entropi không? Nếu có, hãy tính giá trị ∆S đối với bể nước đá. Cho các giá trị của benzene: D = 0,876g/ml Nhiệt nóng chảy ∆Hfus = 10,6kJ/mol Nhiệt độ đông đặc t = 5,6oC Nhiệt dung: Cp(s) = 118 J/mol.K; Cp(liq) = 136 J/mol.K; Cp(g) = 82.4 J/mol.K 4.2 (1,0 điểm) Trong công nghiệp, hiđro được sản xuất bằng cách cho metan phản ứng với hơi nước siêu nóng ở 800oC theo phản ứng: CH4(k) + 2 H2O(k) ⇋ CO2(k) + 4 H2(k) Cho biết một số dữ kiện nhiệt động của phản ứng như sau: ΔRHo 298 = 164.9 kJ ΔRSo 298 = 172.5 J K 1 CP (CH4) = 35.31 J mol-1 K-1 CP (H2O) = 33.58 J mol-1 K-1 CP (CO2) = 37.11 J mol-1 K-1 CP (H2) = 28,82 J mol-1 K-1 a. Xác định chiều của cân bằng ở nhiệt độ tiêu chuẩn. b. Xác định chiều cân bằng ở 800oC trong trường hợp các giá trị ΔRHovà ΔRSo không phụ thuộc nhiệt độ và có có phụ thuộc nhiệt độ. Hướng dẫn chấm (1,0)4.1 a. Nhiệt độ benzene trong ống là 5,6oC vì benzene lỏng và benzene rắn đang ở trạng thái cân bằng của quá trình chuyển pha. b. Benzene có sự biến thiên entropi qua 2 quá trình (1) Tất cả benzene lỏng từ 20oC xuống 5,6oC: ∆S1 (2) 1 phần benzene lỏng chuyển thành benzene rắn: ∆S2 Số mol benzene tổng: nbenzene = (100.0,876)/78= 1,123 mol ∆S1 = nCp(l).ln(T2/T1) = 1,123.136.ln(278,6/293) = 7,7 J/K Số mol benzene chuyển sang pha rắn: 0,733.1,123 = 0,823 mol C6H6 ∆S2 = −∆Hfus/Tđđ = 0,823.10600/278,6 = 31,31 J/K Biến thiên entropi của benzene trong quá trình trên là ∆S = ∆S1 + ∆S2 = 39,0 J/K 0,250,250,25
c. Mặc dù bể nước đá T không thay đổi, cũng như vẫn còn cả hai pha của nước, nhưng có một số nước đá đã tan chảy ở 0°C, hấp thụ nhiệt bị mất do làm lạnh và đóng băng benzene. ∆S của nước là do sự chuyển pha này. Qthu = Qtỏa QC6H6,s + QC6H6,l = nH2O,s.∆Hfus,H2O 0,823.( 10,6.1000) + 1,123.136.(5,6-20) = 10923,08 J Qtỏa,H2O = 10923,08J ∆SH2O = 10923,08/273 =40J/K 0,25 (1,0)4.2 2.1. ΔRGo298 = ΔRHo298 - T‧ ΔRSo298 ΔRGo298 = 164.9 - 298 0.1725 = 113.5 kJ ΔRGo298>0 Ở nhiệt độ 298K, cân bằng xảy ra theo chiều nghịch. ΔRGo1073 = 164.9 - 1073‧0.1725 = -20.19 kJ ΔRGo298<0 Khi không tính đến sự phụ thuộc nhiệt độ của các yếu tố thì cân bằng xảy ra theo chiều thuận. ΔRCP = 4‧28.82 + 37.11 - 2‧33.58 – 35.31 = 49.92 J‧K-1 ΔRHo1073 = ΔRHo298 + ΔRCP‧ΔT ΔRHo1073 = 164.9 + 0.04992‧775 = 203.59 kJ ΔRSo1073 = ΔRSo298 + ΔRCP‧ln(T2/T1) ΔRSo1073 = 172.5 + 49.92‧ln(1073/298) = 236.45 J‧K-1 ΔRGo1073 = 203.59 - 1073‧0.23645 = -50.12 kJ ΔRGo298<0 Khi tính đến sự phụ thuộc nhiệt độ của các yếu tố thì cân bằng xảy ra theo chiều thuận. 0,250,250,250,25 Câu 5. (2,0 điểm) 5.1 (1,0 điểm) Cho cân bằng hóa học: N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k); ∆Η = - 92 NkJếu xuất phát từ hỗn hợp chứa N2 và H2 theo tỉ lệ số mol đúng bằng hệ số tỉ lượng 1: 3 thì khi đạt tới trạng thái cân bằng (450oC, 300 atm) NH3 chiếm 36% thể tích.
a) Tính hằng số cân bằng KP. b) Giữ nhiệt độ không đổi (450oC), cần tiến hành dưới áp suất là bao nhiêu để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích? c) Giữ áp suất không đổi (300 atm), cần tiến hành ở nhiệt độ nào để khi đạt tới trạng thái cân bằng NH3 chiếm 50% thể tích? Cho phương trình Van’t Hoff: ln 1 2 K K = ∆ 12 11 RTT H 5.2 (1,0 điểm) Cho 0,0343 mol XCl3 (khí) vào bình cầu 1,50 L. Bịt kín bình cầu, làm nóng tới 100°C và cân bằng sau được xác lập 2XCl3(k) →2X(k) + 3Cl2(k) Ở trạng thái cân bằng, áp suất cuối cùng trong bình cầu là 0.800 atm. a) Tính áp suất của XCl3 (k) trong bóng đèn tại 100°C nếu không có phản ứng xảy ra. b) Tính áp suất lúc cân bằng của XCl3(k), X(k) và Cl2(k) c) Xác định các giá trị Kp; ∆Go (kJ.mol-1) ở 100oC: d) Tính giá trị KC ở 100oC. Hướng dẫn chấm (1,0)5.1 a) N2 (k) + 3H2 (k) 2NH3 (k); ∆Η = - 92 kJ Ban đầu (mol) 1 3 Cân bằng (mol) 1-x 3-3x 2x sau n = 1 – x + 3 – 3x + 2x = 4 – 2x (mol) %VNH 3 = 100% 42x 2x = 36% x = 0,529 %VN 2 = .100% 42x 1 x = 4,0.2592 1592 .100% = 16% %VH 2 = 100 - (36 + 16) = 48% KP = 22 3 3 2 HN NH PP P = ()3 22 16,0..48,0. 36,0 PP P = 32 2 16,048,0.. 36,0 P = 8,14.10-5 (atm -2) b) %VNH 3 = .100% 42x 2x = 50% x = 2/3 %VN 2 = 100% 42x 1 x = 12,5%; 0,250,25
%VH 2 = 37,5% KP = 22 3 3 2 HN NH PP P = 32 2 125,0.375 5,0 P = 8,14.10-5 (atm -2) P = 682,6 (atm) c) KP 2 = 22 3 3 2 HN NH PP P = 32 2 125,0.375.300 5,0 = 4,21.10-4 ln 1 2 P P K K = ∆ 12 11 RTT H 1 2ln 11 12 P P K K H R TT ∆ = 2 1 T = 1 1 T1 2ln P P K K H R ∆ = 5 4 3 14,8 21,4 92 314 450273 1 + + T2 = 652,9 K 0,250,25 (1,0)5.2 a) PV = nRT 0,0343⋅0,082⋅3731,5 0,700 atm XCl X Cl 0,800 = 0,70 + x + 1,5 0,800 – 0,700 = 1,5x x = 0,067 XCl 0,700 0,067 0,633; X 0,067; Cl 0,099 0,25 b) XCl X Cl 0,800 = 0,70 + x + 1,5 0,800 – 0,700 = 1,5x x = 0,067 XCl 0,700 0,067 0,633; X 0,067; Cl 0,099 0,25 c)
0,067 0,099 0,633 4,36104,01.10 1,09.10 ΔGo = RTln(Kp) = 8,314.373.ln(1,09.10-5) = 35552 J/mol 0,25 d) Kp = KC.(RT)∆n; 1,09.10 = KC. (0,0821.273)3 KC = , . , . 3,8010 0,25 Câu 6. (2,0 điểm) 6.1 (1,0 điểm) Sự phân huỷ ở pha khí của ozon (O3) khi có mặt khí oxi (O2) ở 80 ºC có động học khá phức tạp, phụ thuộc vào nồng độ (hoặc áp suất) của O2 và O3. Nếu [O2] ≫ [O3], biểu thức tốc độ phản ứng có dạng d O d exp O O Tuy nhiên, nếu [O2] ≪ [O3], biểu thức tốc độ phản ứng có dạng d O d ′exp O Cơ chế đề nghị cho phản ứng này như sau Biết rằng phản ứng (2) chậm hơn nhiều so với phản ứng (1) a) Sử dụng nguyên lý nồng độ ổn định với [O], xác định biểu thức tốc độ phản ứng phân hủy của O3. b) Chứng minh cơ chế phù hợp với thực nghiệm ở cả hai trường hợp khi tỉ lệ [O2]/[O3] thấp hoặc cao. Từ đó xác định exp và ′exp theo k1, k-1 và k2. 6.2 (1,0 điểm) Chất xúc tác bất đối được sử dụng rộng rãi trong hóa học hữu cơ để tổng hợp các sản phẩm tinh khiết đối quang. Một ví dụ là chất xúc tác Jacobsen, là phức chất của chromium (+3) với phối tử đa càng salen, được dùng làm xúc tác cho phản ứng mở vòng epoxide bằng tác nhân nucleophile. O3 O2 + O k1 k-1 (1) O3 + O O2 k2 (2)
Phức chất này xúc tác cho phản ứng cộng của trimethylsilyl azide vào cyclohexene oxide trong dung môi phân cực như diethyl hay tert-butyl methyl ether. Dựa vào các dữ kiện thực nghiệm, người ta đề xuất cơ chế phản ứng như sau: S + Cat ⇄ S·Cat , cb (cân bằng nhanh) S·Cat + Cat 2 → k I (chậm) I + S 3 → k II + S·Cat (nhanh) II + TMS-N3 4 → k P + Cat (nhanh) Với S: epoxide, Cat: xúc tác, I và II: chất trung gian, TMSN3: trimethylsilyl azide, P: sản phẩm cộng. Một trong những đại lượng dùng để đánh giá độ tinh khiết quang học của một hỗn hợp là dư lượng đối quang (ee), được định nghĩa là hiệu số giữa phần mol của hai đối quang. Một chất xúc tác Jacobsen là hỗn hợp hai đối quang. Mỗi chất trong số chúng dẫn đến sự hình thành chọn lọc của của một sản phẩm tương ứng. Giả thiết rằng tất cả các thông số động học của cả hai đối quang của chất xúc tác là như nhau. Hãy cho biết dư lượng đối quang của xúc tác là bao nhiêu để thu được sản phẩm có ee = 99%? Hướng dẫn chấm (1,0)6.1 a) d dO O − O O O O Áp dụng nguyên lý nồng độ ổn định cho [O] ddO O − O O − O O 0 → O O O O → d dO O O O O O O O O O 0,25
⇔ d dO 2 O O O 0,25 b) + Nếu k-1[O2] ≫ k2[O3]: d dO 2 OO 2 O O exp O O → exp 2 + Nếu k-1[O2] ≪ k2[O3]: d dO 2 OO 2 1 O ′exp O → ′ exp 2 0,250,25 (1,0)6.2 Các phản ứng diễn ra liên tiếp, do đó tốc độ của toàn bộ quá trình được xác định bởi tốc độ của giai đoạn chậm nhất – giai đoạn thứ hai: vpứ = v2 = [S·Cat][Cat] (1) Cân bằng 1 là cân bằng nhanh nên cb cb K[SCat]K[S][Cat][SCat][S][Cat] = ⋅= (2) Thay (2) vào (1), ta được: vpứ = cb [S][Cat]2 = [S][Cat]2 Ta có: 12 12 11 2 22 22 2 d[P] k[Cat][S] dt[P][Cat] d[P] k[Cat][S][P][Cat] dt = = = 1 12211 121 22 2 [P] 1 [P][P][P][P][Cat] ee0,9919919914,1 [P] [P][P][P][Cat] 1 [P] === = == + + Vậy xúc tác có 11 11 [Cat][Cat] 14,11 ee0,8787% [Cat][Cat]14,11 ==== ++ 0,250,250,250,25 Câu 7. (2,0 điểm) Cho dung dịch A gồm hỗn hợp KCN 0,120M, NH3 0,150M và KOH 5.10-3M. 7.1 (1,0 điểm) Tính pH của dung dịch A.
7.2 (1,0 điểm) Tính thể tích dung dịch HCl 0,210M cần cho vào 100 ml dung dịch A để pH của dung dịch thu được là 9,24. Cho biết pKa của HCN là 9,35; của NH + 4 là 9,24. Hướng dẫn chấm (1,0)7.1 Trong dung dịch A có các cân bằng sau: CN + HOH HCN + OH (1) 1bK = 10-4,65 NH3 + HOH NH + 4 + OH (2) 2bK = 10-4,76 KOH → K+ + OH (3) H2O H+ + OH (4) Kw = 10-14 Với cặp axit bazơ liên hợp HCN/CN thì 65,4 35,9 14 a 14 b 10101010KK 1 1 === Với cặp axit bazơ liên hợp NH + 4 /NH3 thì 76,4 24,9 14 a 14 b 10 10 10 K 10 K 2 2 === Vì Kw << CCN 1bK ≈ 3NHC . 2bK nên xem như không có cân bằng của H2O. Ta có: [OH ] = CKOH + [HCN] + [NH + 4 ]; Đặt [OH ] = x thì: x = 5.10-3 + 1bK [ ] [ ]NHxKCNx 3 b2 + Hay: x2 - 5.10-3x - 10-4,65 [CN ] - 10-4,76 [NH3] = 0 Vì có phản ứng (3) nên các cân bằng (1) và (2) coi như chuyển dời sang chiều nghịch, nên tính gần đúng thì: [CN ] = [ ] 3CN3NH CNHM;12,0C == = 0,15M Ta có phương trình bậc 2: x2 - 5.10-3.x - 5,29.10-6 = 0 x = 5,9.10-3 [OH ] = 5,9.10-3 pH = 11,77 Có thể kiểm tra lại: (phần này không chấm) 0,250,250,250,25
[ ] [] 3 65,4 10.9,5 10HCNCN = = 3,8.10-3 [HCN] << [CN ] [CN ] ≈ CN C [ ] [] 3 76,4 3 4 10.9,5 10 NH NH + = = 2,9.10-3 [NH] << [NH3] [NH3] ≈ 3NHC Vậy cách giải gần đúng trên chấp nhận được. (1,0)7.2 Thêm HCl vào dd A, có các phản ứng: H+ + OH → H2O (k = k 1 w = 1014) H+ + CN → HCN (k = k 1 HCN = 109,35) H+ + NH3 → NH + 4 (k = k 1 NH4 + = 109,24) Dung dịch sau phản ứng có pH = 9,24 nên H+ tác dụng hết và dd có chứa thêm HCN và NH + 4 nên là dung dịch đệm. Với cặp NH + 4 /NH3 ta có: pH = [ ] [] 24,9 NH NH pKlg 4 3 a 2 += + Với [ ] [] [] [ ]+ + === 34 4 3 a 0NHNH NH NH pK24,9lg 2 Nghĩa là có 50% NH3 đã được trung hòa nên KOH đã tác dụng hết. Với cặp HCN / CN ta có: pH = [ ] [] 24,9HCNCNlgpK 2a += [ ] [] [ ] [] 10776 HCN CN 24,9 HCN35,9lgCN 11,0 ==+= [ ] [ ] [] [] ,1776 HCN C 7761776 HCN CNHCN CN ==+= + [HCN] = = CNCN %C56C 776,1 1 → có 56,3% CN đã bị trung hòa. Vậy số mol HCl = 56,3% số mol CN + 50% số mol NH3 + số mol KOH = 56,3%.0,1.0,12 + 50%.0,1.0,15 + 0,15.10-3 = 1,476.10-2 Vậy thể tích dd HCl là: V = 21,0 ,1476 2 = 0,0703 (l) = 70,3 (ml). 0,250,250,250,25
Câu 8. (2,0 điểm) 8.1 (1,0 điểm) Hoàn thành các phương trình phản ứng sau bằng phương pháp thăng bằng ion – electron a) MnO4 + C6H12O6 + H+ → Mn2+ + CO2 + … b) FexOy + H+ + SO42– → SO2 + … 8.2 (1,0 điểm) Thiết lập một sơ đồ pin để xác định tích số tan của AgI. Viết các phương trình phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực và trong pin. Tính độ tan (s) tại 25oC của AgI trong nước. Cho: Ag Ag⁄ 0,80 V; AgIAg, I⁄ 0,15 V; Au Au⁄ 1,26 V Fe Fe⁄ 0,037 V; Fe Fe⁄ 0,440 V Hướng dẫn chấm (1,0)8.1 4.1. a) MnO4 + C6H12O6 + H+ → Mn2+ + CO2 + … x 24 72 Mn5eMn ++ += ( 4MnO : chất oxi hóa) x 5 04 6C6.4e6C + −= ( C6H12O6: chất khử) 24 MnO4 + 5 C6H12O6 + 72 H+ → 24 Mn2+ + 30 CO2 + 66 H2O 0,25,250 b) FexOy + H+ + SO42 → SO2 + … x 2 () 2y x3 xFe2y3xexFe + + −−+→ (FexOy: chất khử) x(3x-2y) 64 S2eS ++ +→ ( 2 4SO : chất oxi hóa) 2 FexOy + (12x – 4y) H+ + (3x – 2y) SO42– → SO2 + 2x Fe3+ + (3x –2y) SO2 + (6x – 2y) H2O 0,250,25 (1,0)8.2 Để xác định tích số tan KS của AgI, cần thiết lập sơ đồ pin có các điện cực Ag làm việc thuận nghịch với Ag+ . Điện cực Ag nhúng trong dung dịch nào có [Ag+] lớn hơn sẽ đóng vai trò catot. Vậy sơ đồ pin như sau:
(-) Ag │ I (aq), AgI(r) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+) Hoặc: (-) Ag, AgI(r) │ I-(aq) ║ Ag+(aq) │ Ag(r) (+) Phản ứng ở cực âm: Ag(r) + I (aq) AgI(r) + e K 1 1 Phản ứng ở cực dương: Ag+(aq) + e Ag(r) K2 Phản ứng xảy ra trong pin: Ag+(aq) + I (aq) AgI(r) K -1 S (1) Trong đó K -1 S = K 1 1 .K2 = 00 +Ag/AgAgI/Ag,I (-)/0,059 10 EE ≈ 1,0.1016 → KS = 1,0.10−16 . Gọi S là độ tan của AgI trong nước nguyên chất, ta có: AgI↓ Ag+ + I- KS = 10-16 S S Vì quá trình tạo phức hidroxo của Ag+ không đáng kể, I là anion của axit mạnh HI, nên 1,0⋅10 M 0,25 đ 0,250,250,25 Câu 9. (2,0 điểm) 9.1 (1,0 điểm) Những thay đổi nào có thể xảy ra khi bảo quản lâu dài trong bình miệng hở các dung dịch sau đây: (a) Nước clo? (b) Axit bromhiđric? (c) Nước Gia-ven? (d) Dung dịch H2SO4 đậm đặc? 9.2 (1,0 điểm) Cho dung dịch SO2 lạnh phản ứng với lượng dư MnO2. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc bỏ MnO2 dư. Dung dịch nước lọc được xử lí vừa đủ với dung dịch Ba(OH)2 thu được dung dịch A và kết tủa trắng B (dần hóa nâu trong không khí). Lọc bỏ kết tủa B, cô cạn dung dịch A rồi làm lạnh, thu được những tinh thể màu trắng C. Nung nóng 1,667 gam chất C tới khối lượng không đổi thì thu được 1,167 gam chất rắn màu trắng D không tan trong HNO3 cùng một chất khí E. Khí E được hấp thụ hoàn toàn vào 25 mL dung dịch KMnO4 0,1 M đã được axit hóa. Lượng KMnO4 dư được chuẩn độ bằng dung dịch H2C2O4 0,1 M cần vừa đủ 12,5 mL. Xác định công thức hóa học của chất C và viết phương trình hóa học của các phản ứng. Hướng dẫn chấm
(1,0)9.1 (a) Nước clo, Cl2 bay hơi một phần; thoát ra khí O2 và nồng độ Cl2 giảm dầ Cln: 2 + H2O 2HCl + 1 2 O2 (b)Axit bromhiđric, có màu vàng nhạt: 1 2 O2 + 2HBr → H2O + Br2 (c) Nước Gia-ven: thoát khí O2 và nồng độ giảm dần NaClO + H2O + CO2 → NaHCO3 + HClO HClO → HCl + 1 2 O2 (d)Dung dịch H2SO4 đậm đặc: có màu đen do sự than hoá chất bẩn có trong không khí. Cn(H2O)m 24HSO → nC + mH2O 0,250,250,250,25 (1,0)9.2 Theo đề bài thì khí E là SO2, hợp chất D là BaSO4. Hợp chất C là hợp chất chứa các nguyên tố Ba, S và O. 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4 5H2C2O4 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 10CO2 Số mol KMnO4 phản ứng với H2C2O4 = 12,5.0,1. 2 5 = 0,5 (mmol) số mol KMnO4 phản ứng với SO2 = 25.0,1 – 0,5 = 2 (mmol) số mol SO2 = 2. 52 = 5 (mmol) = 5.10–3 (mol) Số mol H2O = -31,667 - 1,167 - 5.10 x 64 = 18 0,01 (mol) Số mol BaSO4 = 1,167 = 233 0,005 (mol) phương trình phân hủy hợp chất (C) có thể được biểu diễn: (C) → BaSO4 + SO2 + 2H2O công thức của chất (C) là BaS2O6.2H2O. Phương trình hóa học của các phản ứng: 0,250,250,250,25
2SO2 + MnO2 → Mn2+ + S2O62 Mn2+ + 2OH– → Mn(OH)2 2Mn(OH)2 + ½ O2 + H2O → 2Mn(OH)3{ BaS2O6.2H2O BaSO4 + SO2 + 2H2O Câu 10. (2,0 điểm) 10.1 (1,0 điểm) Cho các hợp chất sau (A) (B) (C) (D) (E) (F) Cho các giá trị pKa (không theo thứ tự) là 7,15; 7,97; 10,09; 8,25; 10,00; 10,26. Hãy sắp xếp các pKa với chất thích hợp theo chiều tăng dần và giải thích. Biết rằng (D) có tính axit mạnh hơn (C). 10.2 (1,0 điểm) Giải thích sự khác nhau về kết quả hai phản ứng sau đây: X - HX + X: Cl, tách trong NaOEt/EtOH 0% 100% X: OC(=S)SCH3, 100 oC 70% 30% Hướng dẫn chấm (1,0)10.1 - Giá trị pKa và hợp chất tương ứng theo chiều tăng dần là F – 7,15; D – 7,97; C – 8,25; A – 10,00; B – 10,09; E – 10,26. Giải thích: (so sánh với phenol-A). o D và F đều có hiệu ứng liên hợp âm của nhóm –CN và nhóm –NO2 (hiệu ứng –C của –NO2 > -CN) do đó làm tăng tính axit. o C có hiệu ứng +I của hai nhóm CH3- tuy nhiên hiệu ứng –I của nhóm NO2 chiếm ưu thế hơn (không có hiệu ứng liên hợp do hiệu ứng không gian, hai nhóm CH3- án ngữ không gian làm 0,250,250,25
nhóm –NO2 nằm vuông góc với mặt phẳng π, không tạo ra hệ liên hợp. B và E đều có nhóm CH3- có hiệu ứng +I do đó làm giảm tính axit. Tuy nhiên, E có nhóm CH3- nằm ở vị trí para còn có hiệu ứng +H làm tăng mật độ e nhiều hơn cho vòng benzen. 0,25 (1,0)10.2 Sự tách theo E2 chỉ xảy ra khi hai liên kết cần tách đều nằm ở vị trí 1,2trans diaxial. Cấu dạng bền hơn không thể thỏa mãn điều kiện này nên buộc phải chuyển sang cấu dạng ít bền hơn. Sự tách xảy ra trong trường hợp này chỉ xảy ra ở một vị trí duy nhất, dẫn đến sự tạo thành duy nhất một sản phẩm Với este xanthate sự tách xảy ra là tách cis, nên chỉ cần có H ở vị trí cis với nhóm đi ra sẽ có sự tách loại. Trong đó cấu dạng bền hơn sẽ cho sản phẩm Thôngchính.th ường các phản ứng tách nhiệt luôn là tách cis, còn các phản ứng tách bằng base chủ yếu là tách trans 0,50,5 -HẾTNgười ra đề Lê Hoàn Ngọc
1 SỞ GD & ĐT CAO BẰNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐỀ ĐỀ NGHỊ ĐỀ THI ĐỀ XUẤT CHỌN HSG VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2022 MÔN: HOÁ HỌC - LỚP 10 Thời gian làm bài: 180 phút (Đề thi gồm 10 câu, 04 trang) Cho biết: Hằng số Faraday F = 96485 C.mol-1; Số Avogadro NA = 6,022.1023mol-1; Khối lượng electron me = 9,1094.10-31kg; 0oC =273,15K; R = 8,314 J.mol-1.K-1; 1m = 1010 o A ; 1pm = 10-12m; Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn Đối với nguyên tử H và những ion chỉ có 1 electron thì năng lượng của các electron được xác định theo biểu thức = 2 nH 2 Z EE n , với EH = -2,178.10-18 J và Z là số hiệu nguyên tử, n là số lượng tử chính. Xác định năng lượng ion hóa theo kJ/mol của nguyên tử H và những ion một electron sau: a) H b) He+ c) Li2+ d) C5+ ; e) Fe25+ Giải thích sự biến thiên của các giá trị năng lượng ion hóa khi đi từ nguyên tử H đến ion Fe25+ . Câu 2.(2,0 điểm) Tinh thể Cho M là một kim loại hoạt động. Oxit của M có cấu trúc mạng lưới lập phương với cạnh của ô mạng cơ sở là a = 5,555 Å. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion O2- chiếm đỉnh và tâm các mặt hình lập phương, còn ion kim loại chiếm các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của oxit là 2,400 g/cm3; a) Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở và tính số ion kim loại và ion O2- trong một ô mạng cơ sở b) Xác định kim loại M và công thức oxit của M c) Tính bán kính ion kim loại M (theo nm) biết bán kính của ion O2- là 0,140 nm Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 32P phân rã β với chu kì bán huỷ 14,28 ngày, được điều chế bằng phản ứng giữa nơtron với hạt nhân 32S. a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế 32P và biểu diễn sự phân rã phóng xạ của 32b)P.Có hai mẫu phóng xạ 32P được kí hiệu là mẫu I và mẫu II. Mẫu I có hoạt độ phóng xạ 20 mCi được lưu giữ trong bình đặt tại buồng làm mát có nhiệt độ 10oC. Mẫu II có hoạt độ phóng xạ 2 µCi bắt đầu được lưu giữ cùng thời điểm với mẫu I nhưng ở nhiệt độ 20 oC. Khi hoạt độ phóng xạ của mẫu II chỉ còn 5.10-1 µCi thì lượng lưu huỳnh xuất hiện trong bình chứa mẫu I là bao nhiêu gam? Trước khi lưu giữ, trong bình không có lưu huỳnh. Cho: 1 Ci = 3,7.1010 Bq (1Bq = 1 phân rã/giây); số Avogađro NA = 6,022.1023 mol-1; hoạt độ phóng xạ A = λ.N (λ là hằng số tốc độ phân rã, N là số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t). Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Đốt cháy hoàn toàn 0,704 gam propan bằng một lượng vừa đủ O2 trong nhiệt lượng kế (đẳng tích, đoạn nhiệt), nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng từ 298 K lên 303,18 K. Bỏ qua sự nhận nhiệt của các sản phẩm cháy. a) Tính nhiệt đốt cháy đẳng áp và nhiệt đốt cháy đẳng tích tại 298 K của propan (theo kJ.mol-1) trong điều kiện đã cho.
2 b) Tính năng lượng phân li trung bình của liên kết C-H (theo kJ.mol-1) của propan ở điều kiện 298 K và 1,0 bar. Coi nhiệt đốt cháy chuẩn đẳng áp ở 298 K của propan bằng giá trị tính được từ ý a). Cho biết: Nhiệt dung của nhiệt lượng kế: CNLK = 6834 kJ/mol Nhiệt hình thành chuẩn của các chất: 0 f298,C(k) H=715,00kJ/mol∆ ; 2 393,510 f298,CO(k) H=kJ/mol∆− 285,82 2 0 f298,HO(l) H=kJ/mol∆− Năng lượng phân li trung bình của các liên kết ở 298K và 1,0 bar: EH-H = 434,72 kJ/mol; EC-C = 345,81 kJ/mol. Giả sử: Mỗi chất khí và hỗn hợp khí đều được xem là khí lí tưởng. Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Nghiên cứu phản ứng thuận nghịch pha khí : 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇀ ↽ 2 SO3 (g) a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2. Cân bằng hóa học (cbhh) được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm. Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng. b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên chỉ có khí SO3 Ở trạng thái cân bằng hoá học thấy có 0,105 mol O2. Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ ở trạng thái cân bằng. Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1. Hằng số tốc độ phản ứng C2H5Br(g) → C2H4(g) + HBr(g) có gía trị là k = 2.0·10-5 s-1 ở 650 K. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng EA = 225.5 kJ/mol. Tính nhiệt độ mà ở đó tốc độ phản ứng tăng gấp ba lần. 2. Nghiên cứu động học của phản ứng: C2H5I + NaOH → C2H5OH + NaI Nồng độ ban đầu của hai chất phản ứng bằng nhau. Để một nửa lượng ban đầu các chất phản ứng chuyển thành sản phẩm ở 320C cần 906 phút. a) Tính thời gian để một nửa lượng ban đầu các chất phản ứng chuyển thành sản phẩm ở 600C, biết hệ số nhiệt độ của phản ứng là 2,83. b) Tính năng lượng hoạt hoá của phản ứng. c) Tính hằng số tốc độ k ở hai nhiệt độ trên, biết rằng phản ứng là bậc 2 (bậc 1 đối với mỗi chất) và nồng độ ban đầu của mỗi chất đều bằng 0,050 M. Câu 7. (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Một hỗn hợp A gồm HCl 0,100 M và H3PO4 0,100 M. a) Tính pH của hỗn hợp A. b) Tính thể tích NaOH 0,1000M cần để trung hoà 100 ml dung dịch A đến pH = 4,4. Biết H3PO4 có (pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32). 2. Cho 25 mL Zn(NO3)2 0,0160 mol/L vào 75 mL dung dịch hydrazin 0,133 mol/L. Biết Ksp(Zn(OH)2) = 1,20.10-17 và Kb(N2H4) = 1,3.10-6 . a) Viết phản ứng xảy ra và các biểu thức hằng số cân bằng b) Tính nồng độ các tiểu phân có trong dung dịch khi cân bằng c) Tính pH dung dịch sau phản ứng Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân
3 Cho giản đồ Latimer của crom ở pH = 0 (giản đồ 1) và pH = 14 (giản đồ 2). Tất cả giá trị thế điện cực chuẩn đều có đơn vị là Von. Giản đồ 1 Giản đồ 2 a) Tính các giá trị thế điện cực chuẩn còn thiếu trên giản đồ 1 (Eo(Cr(V)/Cr(IV)); Eo(Cr2+/Cr); và Eo(Cr2O7 2-/Cr3+)). b) Cr(V) và Cr(IV) có bị dị phân không? Giải thích. c) Tính hằng số cân bằng của phản ứng dị phân Cr2+ thành Cr3+ và Cr ở 298K. d) Tính hằng số tích số tan (Ksp) của Cr(OH)3 ở 298K. (Cho E(Cr3+/Cr)=-1,33V) e) Thiết lập sơ đồ pin và viết phương trình phản ứng xảy ra trong pin được ghép bởi điện cực CrO4 2 /Cr(OH)4 − và điện cực NO3 /NO ở điều kiện tiêu chuẩn. Cho Eo(NO3 , H+/NO) = 0,96V. Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – Lưu huỳnh Hợp chất A được tạo bởi ba nguyên tố phi kim điển hình. Dung dịch của A có tính axit, để trung hòa dung dịch A cần dùng hết 40,0 cm3 dung dịch NaOH 0,500 mol/L. Làm bay hơi hoàn toàn dung dịch tạo thành thu được hợp chất không màu B, có khối lượng 2,81 gam, chất này cho ngọn lửa màu vàng tươi. Nung nóng muối B tạo thành muối C; 0,360 gam nước và 896 cm3 (đktc) một đơn chất khí G, chất này trong các điều kiện thông thường có khối lượng riêng 1,43 d/dm3 1. Xác định các hợp chất A, B, C, G. 2. Viết phương trình hóa học của các phản ứng. 3. Chỉ ra kiểu lai hóa của các nguyên tử, sự sắp xếp không gian của các liên kết và cấu trúc của CâuA.10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. a) Fumaric acid và maleic acid có hằng số phân ly nấc 1 (k1), nấc 2 (k2). Hãy so sánh các cặp hằng số phân ly tương ứng của hai acid này và giải thích? b) Tại sao squaric acid lại có pK2 nhỏ hơn cả fumaric acid và maleic acid? 2. a) Giải thích tại sao tính base của chất B mạnh hơn A?
4 b) Puberulic acid (tên gọi IUPAC: 4,5,6-trihydroxy-3-oxocyclohepta-1,4,6-triene-1carbxylic acid) là chất kháng sainh có trong một loại nấm, vừa có tính acid, vừa có tính base. Hãy giải thích nguyên nhân xuất hiện tính acid và tính base của puberulic acid? ------------- HẾT ------------Thí sinh không được sử dụng bất kì tài liệu nào Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm. Họ tên thí sinh:………………………………………………. SBD:………………………… Người ra đề: Hoàng Thị Hải Vân
c) Tính bán kính ion kim loại M (theo nm) biết bán kính của ion O2- là 0,140 nm Câu 2 Nội dung Điểm a Cấu trúc tinh thể oxit kim loại M: Mạng tinh thể ion với ion O2- (•); ion Mn+ (O)
b) Xác định kim loại M và công thức oxit của M.
5 SỞ GD & ĐT CAO BẰNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN ĐÁP ÁN ĐỀ XUẤT CHỌN HSG VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ NĂM 2022 MÔN: HOÁ HỌC - LỚP 10 (gồm 12 trang) Câu 1. (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn Đối với nguyên tử H và những ion chỉ có 1 electron thì năng lượng của các electron được xác định theo biểu thức = 2 nH 2 Z EE n , với EH = -2,178.10-18 J và Z là số hiệu nguyên tử, n là số lượng tử chính. Xác định năng lượng ion hóa theo kJ/mol của nguyên tử H và những ion một electron sau: a) H b) He+ c) Li2+ d) C5+ ; e) Fe25+ Giải thích sự biến thiên của các giá trị năng lượng ion hóa khi đi từ nguyên tử H đến ion Fe25+ Câu 1 Nội dung Điểm a Năng lượng cần thiết để chuyển một electron từ n = 1 đến n = ∞ (E∞= 0) được gọi là năng lượng ion hóa (kí hiệu là I). Vì E∞ = 0 nên I chính bằng năng lượng của electron ở trạng thái n = 1 22 2 1HHH 22E=EEE. =E.E.1 ZZ Z n ∞ ∆−=−−=− I = ∆E = -(-2,178.10-18).Z2 = 2,178.10-18.Z2 (J/nguyên tử) Chuyển về đơn vị KJ/mol ta có: 2,178.10-18.6,022.1023 = 1311,6 (KJ/mol) Vậy, giá trị I của nguyên tử có 1 electron được tính như sau (ở trạng thái cơ bản với n=1 cho tất cả các trường hợp) I = ∆E = 1311,6.Z2 (KJ/mol) 0,50,5 b Ta có a) H(Z=1) →IH = 1311,6.12 = 1311,6 (KJ/mol) b) He+ (Z=2) → He I + = 1311,6.22 = 5246,4 (KJ/mol) c) Li2+ (Z=3) → 2+Li I = 1311,6.32 = 1,1804.104 (KJ/mol) d) C5+ (Z=6) → 5C I + = 1311,6.62 = 4,7218.104 (KJ/mol) e) Fe25+ (Z=26) → 25Fe I + = 1311,6.262 = 8,8664.105 (KJ/mol) Theo chiều He-He+-Li2+-C5+-Fe25+ năng lượng ion hóa tăng, vì Z tăng và không có tác dụng chắn của các e, nên tương tác giữa hạt nhân và electron tăng. 0,50,5 Câu 2.(2,0 điểm) Tinh thể Cho M là một kim loại hoạt động. Oxit của M có cấu trúc mạng lưới lập phương với cạnh của ô mạng cơ sở là a = 5,555 Å. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion O2- chiếm đỉnh và tâm các mặt hình lập phương, còn ion kim loại chiếm các hốc tứ diện (tâm của các hình lập phương con với cạnh là a/2 trong ô mạng). Khối lượng riêng của oxit là 2,400 g/cm3 a) Vẽ cấu trúc ô mạng cơ sở và tính số ion kim loại và ion O2- trong một ô mạng cơ sở.
6 Ion O2- xếp theo kiểu mạng lập phương tâm diện nên số ion O2- trong một ô mạng cơ sở là: 8.1/8 + 6.1/2 = 4 (ion) Trong 1 ô mạng cơ sở các ion kim loại chiếm các hốc tứ diện, vì có 8 hốc tứ diện nên trong 1 ô mạng cơ sở có 8 ion kim loại Mn+ Vậy công thức của oxit là M2O. Trong 1 ô mạng cơ sở có 4 phân tử M2O. 0,50,5 b Áp dụng công thức 3 383234.(216)4.(216)=.(5,555.10).6,022.10=2,400(g/cm) A MM d aN ++ = →M ≈ 22,968 ≈ 23 (g/mol) →M là Na, oxit là Na2O 0,5 c Xét hình lập phương nhỏ có cạnh bằng a/2. Nửa đường chéo của hình lập phương này = 2r+r NaO+− 2 o35,555.3 r+rr1,401,005(A)44 NaONa a +−+=→=−= Vậy bán kính ion của Na+ bằng 0,1005 (nm) 0,5 Câu 3. (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 32P phân rã β với chu kì bán huỷ 14,28 ngày, được điều chế bằng phản ứng giữa nơtron với hạt nhân 32S.a) Viết các phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế 32P và biểu diễn sự phân rã phóng xạ của 32b)P.Có hai mẫu phóng xạ 32P được kí hiệu là mẫu I và mẫu II. Mẫu I có hoạt độ phóng xạ 20 mCi được lưu giữ trong bình đặt tại buồng làm mát có nhiệt độ 10oC. Mẫu II có hoạt độ phóng xạ 2 µCi bắt đầu được lưu giữ cùng thời điểm với mẫu I nhưng ở nhiệt độ 20 oC. Khi hoạt độ phóng xạ của mẫu II chỉ còn 5.10-1 µCi thì lượng lưu huỳnh xuất hiện trong bình chứa mẫu I là bao nhiêu gam? Biết trước khi lưu giữ, trong bình không có lưu huỳnh và bỏ qua sự hụt khối của phân rã phóng xạ Cho: 1 Ci = 3,7.1010 Bq (1Bq = 1 phân rã/giây); số Avogađro NA = 6,02.1023 mol-1; hoạt độ phóng xạ A = λ.N (λ là hằng số tốc độ phân rã, N là số hạt nhân phóng xạ ở thời điểm t). Câu 3 Nội dung Điểm a Phương trình phản ứng hạt nhân để điều chế 32P 321321 160151 S+n P+p→ Và phân rã phóng xạ của 32P 3232 1516 P S+ β→ 0,5 b 1/21/ 1/2 0 1/2 A5.1011t 2t=2.t A242t tt === = Vậy thời gian đã lưu giữ là 2 chu kỳ bán huỷ Tốc độ phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào nồng độ đầu và nhiệt độ, 0,25
7 nên sau thời gian đó lượng 32P của mẫu I cũng chỉ còn lại ¼ so với lúc đầu. Độ giảm hoạt độ phóng xạ trong mẫu là: 3 .20 = 15 4(mCi) Hay: 15.10-3.3,7.1010 = 5,55. 108 (Bq) Số hạt nhân đã biến đổi phóng xạ là 8 1/214A.t A5,55.10.14,28.24.3600 N=9,9.10 ln20,693λ === (nguyên tử) Khối lượng của 32P đã phân rã là 32 14 82 P23 32.9,9.10 m==5,3.10(g) Hay 6,022.105,3.10(g) µ Khi bỏ qua sự hụt khối của phân rã phóng xạ, khối lượng 32S được tạo thànhđúng bằng khối lượng của 32P đã phân rã m(32S) = 5,3.10-2 (µg) 0,50,50,25 Câu 4. (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Đốt cháy hoàn toàn 0,704 gam propan bằng một lượng vừa đủ O2 trong nhiệt lượng kế (đẳng tích, đoạn nhiệt), nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng từ 298 K lên 303,18 K. Bỏ qua sự nhận nhiệt của các sản phẩm cháy. a) Tính nhiệt đốt cháy đẳng áp và nhiệt đốt cháy đẳng tích tại 298 K của propan (theo kJ.mol-1) trong điều kiện đã cho. b) Tính năng lượng phân li trung bình của liên kết C-H (theo kJ.mol-1) của propan ở điều kiện 298 K và 1,0 bar. Coi nhiệt đốt cháy chuẩn đẳng áp ở 298 K của propan bằng giá trị tính được từ ý a) Cho biết: Nhiệt dung của nhiệt lượng kế: CNLK = 6834 kJ/mol Nhiệt hình thành chuẩn của các chất: 0 f298,C(k) H=715,00kJ/mol∆ ; 2 393,510 f298,CO(k) H=kJ/mol∆− 285,82 2 0 f298,HO(l) H=kJ/mol∆− Năng lượng phân li trung bình của các liên kết ở 298K và 1,0 bar: EH-H = 434,72 kJ/mol; EC-C = 345,81 kJ/mol. Giả sử: Mỗi chất khí và hỗn hợp khí đều được xem là khí lí tưởng. Câu 4 Nội dung Điểm a C3H8(k) + 5O2(k) → 3CO2(k) + 4H2O(l) Số mol propan: 0,704 0,016 44propan n=mol = Nhiệt mà nhiệt lượng kế nhận bằng nhiệt do phản ứng cháy của propan CNLK ∆T = -npropan(k) ∆cU298,propan(k) Nhiệt đốt cháy đẳng tích tại 298K của propan là 36834.(303,18298).10 2212,51 0,016( k NLK c298,pr ) opan p ) ( k ropan = kJ/mol CT U n ∆ ∆−=−=− Nhiệt đốt cháy đẳng áp tại 298K của propan là ∆cH298,propan(k) = ∆cU298,propan(k) + ∆nRT ∆cH298,propan(k) = -2212,51 + (3-5-1).8,314.10-3.298 = -2219,94 kJ/mol 0,50,5 b Ta có
8 ∆cH298,propan(k) = 3 2 0 f298,CO(k) H∆ + 4 2 0 f298,HO(k) H∆0 f298,propan(k) H∆ = 3.(-393,51) + 4.(-285,52) – (-2219,94) = -103,87 kJ/mol Thiết lập chu trình nhiệt động học: Ta có: 0 f298,propan(k) H∆ =3 0 f298,C(k) H∆ + 4EH-H - 2EC-C - 8EC-H →EC-H = 1 (3. 8 0 f298,C(k) H∆ 4EH-H - 2EC-C0 f298,propan(k) H∆ ) →EC-H = 1 (3.7158 + 4.434,72 – 2.345,81 – (-103,87)) = 412,02 (KJ.mol-1) 0,50,5 Câu 5. (2,0 điểm) Cân bằng hoá học trong pha khí Nghiên cứu phản ứng thuận nghịch pha khí : 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇀ ↽ 2 SO3 (g) a) Người ta cho vào bình kín thể tích không đổi 3,0 lít một hỗn hợp gồm 0,20 mol SO3 và 0,15 mol SO2. Cân bằng hóa học được thiết lập tại 250C và áp suất chung của hệ là 3,20 atm. Hãy tính tỉ lệ oxi trong hỗn hợp cân bằng. b) Cũng ở 250C, người ta cho vào bình trên chỉ có khí SO3. Ở trạng thái cân bằng hoá học thấy có 0,105 mol O2. Tính tỉ lệ SO3 bị phân hủy, thành phần hỗn hợp khí và áp suất chung của hệ ở trạng thái cân bằng. Câu 5 Nội dung Điểm a 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇀ ↽ 2 SO3 (g) (1) ban đầu 0,15 0,20 cân bằng ( 0,15 + 2z) z (0,20 – 2z) Tổng số mol khí lúc cbhh là n1 = 0,15 + 2z + z + 0,20 – 2z = (0,35 + z) Từ pt trạng thái: P1V = n1RT → n1 = P1V / RT = 3,2.3/0,082.298 = 0,393 → z = 0,043. Vậy x (O 2) = z / n1 = 0,043/ 0,393 = 0,1094 hay trong hỗn hợp cân bằng oxi chiếm 10,94% 0,5 b 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇀ ↽ 2 SO3 (g) (2) ban đầu 0 0 y cân bằng 2. 0,105 0,105 (y – 2. 0,105). Trạng thái cbhh được xét đối với (1) và (2) như nhau về T (và cùng V) tanêncó K = const; vậy: 3 22 2 2 () (). SO SOO n nn = const. Theo (1) ta có 3 22 2 2 22 () (0,202.0,043) 5,43 ().(0,150,086).0,043 SO SOO n nn == +
9 Theo (2) ta có 3 22 2 2 22 () (0,21) 5,43 ().(0,21).0,105 SO SOO n y nn == Từ đó có phương trình: y2 – 0,42 y + 0,01896 = 0. Giải pt này ta được y1 = 0,369; y2 = 0,0514 < 0,105 (loại bỏ nghiệm y2 này). Tỉ lệ SO3 phân li là 0,21.100%56,91% 0,369 = Tại trạng thái cân bằng tổng số mol khí là 0,369 + 0, 105 = 0,474 nên: SO3 chiếm 0,159 .100%33,54% 0,474 = ; SO2 chiếm ; 0,21.100%44,30% 0,474 = O2 chiếm 100% - 33,54% - 44,30% = 22,16%. Từ pt trạng thái: P2V = n2RT → P2 = n2 RT/ V = 0,474.0,082.298/3 → P2= 3,86 atm. 0,50,50,5 Câu 6. (2,0 điểm) Động hóa học hình thức 1. Hằng số tốc độ phản ứng C2H5Br(g) → C2H4(g) + HBr(g) có gía trị là k = 2.0·10-5 s-1 ở 650 K. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng EA = 225.5 kJ/mol. Tính nhiệt độ mà ở đó tốc độ phản ứng tăng gấp ba lần. 2. Nghiên cứu động học của phản ứng: C2H5I + NaOH → C2H5OH + NaI Nồng độ ban đầu của hai chất phản ứng bằng nhau. Để một nửa lượng ban đầu các chất phản ứng chuyển thành sản phẩm ở 320C cần 906 phút. a) Tính thời gian để một nửa lượng ban đầu các chất phản ứng chuyển thành sản phẩm ở 600C, biết hệ số nhiệt độ của phản ứng là 2,83. b) Tính năng lượng hoạt hoá của phản ứng. c) Tính hằng số tốc độ k ở hai nhiệt độ trên, biết rằng phản ứng là bậc 2 (bậc 1 đối với mỗi chất) và nồng độ ban đầu của mỗi chất đều bằng 0,050 M. Câu 6 Nội dung Điểm 1 Khi tốc độ phản ứng tăng gấp ba lần thì hằng số tốc độ cũng tăng 3 lần 2A 112 k(T)E11 ln=.(-) k(T)RTT 22550011 ln3=.(-)T=668 8,314650TK 0,5 2 a) Áp dụng công thức: 21 2 1 TT T 10 T k= k γ Mặt khác: 2 1 T 1 1/2T2 kln2kt == tkt 212 6032 10 1 t =t. t =49phut (2,83) 0,5 b) Tính năng lượng hoạt hãa của phản ứng:
10 221 112 a aa kt 906 = = ln90611kt49=E=.-498,314305333E=87976(J/mol)E88kJ/mol v v ≈ 0,5 c) Tính hằng số tốc độ phản ứng: -2-1-1 1/21 0 11 t= k= k.[A]906.0,050=2,2.10mol.l.ph (ở 320C) -1-1 2 1 k = 49.0,050=0,408(mol.l.ph) 0,5 Câu 7.(2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch 1. Một hỗn hợp A gồm HCl 0,100 M và H3PO4 0,100 M. a) Tính pH của hỗn hợp A. b) Tính thể tích NaOH 0,1000M cần để trung hoà 100 ml dung dịch A đến pH = 4,4. Biết H3PO4 có (pKa1 = 2,15; pKa2 = 7,21; pKa3 = 12,32). 2. Cho 25 mL Zn(NO3)2 0,0160 mol/L vào 75 mL dung dịch hydrazin 0,133 mol/L. Biết Ksp(Zn(OH)2) = 1,20.10-17 và Kb(N2H4) = 1,3.10-6 . a) Viết phản ứng xảy ra và các biểu thức hằng số cân bằng b) Tính nồng độ các tiểu phân có trong dung dịch khi cân bằng c) Tính pH dung dịch sau phản ứng Câu 7 Nội dung Điểm 1 a) Dung dịch hỗn hợp A cã các cân bằng H3PO4 H+ + H2PO4 Ka1 = 10-2,15 H2PO4 H+ + HPO4 2- Ka2 = 10-7,21 HPO4 2- H+ + PO4 3- Ka3 = 10-12,32 H2O H+ + OH Kw = 10-14 Do Ka1 >> Ka2 >> Ka3 > Kw, vì vậy cân bằng (1) là chủ yếu: Xét cân bằng: H3PO4 H+ + H2PO4 Ka1 = 10-2,15 Co 0,1 0,1 [ ] (0,1-x) (0,1+x) x => Ka1 = +24 34 [H].[HPO][HPO] = (x)(,0,1)1+x.-x0 = 10-2,15 => x2 + 0,1007x - 10-3,15 = 0 => x = 6,25.10-3 => pH = -lg[H+] = - lg(0,1+6,25.10-3) = 0,974. 0,5 b) Phản ứng trung hoà lần lượt: H+ + OH H2O (1) H3PO4 + OH H2PO4 + H2O (2) Giả thiết sau phản ứng chỉ có H2PO4 , khi đó pH = (pKa1+pKa2)/2 = 4,68 > 4,4 ; => Phản ứng trung hoà nấc thứ nhất của axit H3PO4 là
11 chưa hết. => TPGH gồm H3PO4, H2PO4 là một hệ đệm, nên có: 24 24 34 34 1 +lg4,42,15lg HPO HPO a HPO HPO CC pHpK CC = =+ 24 24 34 34 34 34 0 lg177,83177,83 178,83 HPOHPO HPOHPO HPO HPO CC CC C C = = = 34 34(−) (−) 1 178,830,56%99,44%HPOd HPOpCC == = => nNaOH(pư) = 34HHPOn 0,9944.n+ + => V.0,1 = 0,1(0,1 + 0,1.0,9944).103 => V = 199,44 ml. 0,5 2 a) Tính nồng độ đầu [Zn2+]BĐ = 0,0160.250,0040(M)2575 = + [N2H4]BĐ = 0,133.750,09975 2575(M) = + Xét cân bằng Zn(OH)2 → ← Zn2+ + 2OH Ks = [Zn2+].[OH ]2 = 1,2.10-17 N2H4 + H2O → ← N2H5 + + OH 2 6 +25 4 b K[NH].[OH][1,N3.H0]1 == ZnPTHH 2+ + 2N2H4 + 2H2O → ← Zn(OH)2 + 2N2H5 + (1) K +2 25 22 5 + 2 6 4 2 2 b 17 s K K=(1,3.10)=1,41.10K1,2Z[NH][N]0.10H].[n == Do K quá lớn nên có thể xem như phản ứng xảy ra hầu như hoàn toàn Zn2+ + 2N2H4 + 2H2O → Zn(OH)2 + 2N2H5 + (1) []BĐ 0,0040 0,09975 []pư 0,0040 0,0080 0,0080 []spư 0 0,09175 0,0080 0,5 b) Xét cân bằng Zn(OH)2 + 2N2H5 + → ← Zn2+ + 2N2H4 + 2H2O K-1 []BĐ 0,0080 0,09175 []CB (0,0080 - 2x) x (0,09175 + 2x) 2 2 1 25 2+ 24 +2 25 K[Zn].[NH].(0,0[91752)1==(0,00802)1,N41.0H]1 xx x + = Giải ra x = 5,4.10-8 (M) Nồng độ các tiểu phân có trong dung dịch khi cân bằng [Zn2+] = x = 5,4.10-8 (M)
12 [N2H5 +] = 7,9999.10 3 (M) [N2H4] = 0,09175 (M) 0,25 c) 17 s5 8 K 1,20.10 [OH]=1,5.10(M) x5,4.10 == pH = 14 + lg[OH ] = 14 + lg(1,5.10-5) = 9,17 0,25 Câu 8. (2,0 điểm) Phản ứng oxi hoá khử. Pin điện và điện phân Cho giản đồ Latimer của crom ở pH = 0 (giản đồ 1) và pH = 14 (giản đồ 2). Tất cả giá trị thế điện cực chuẩn đều có đơn vị là Von. Giản đồ 1 Giản đồ 2 a) Tính các giá trị thế điện cực chuẩn còn thiếu trên giản đồ 1 (Eo(Cr(V)/Cr(IV)); Eo(Cr2+/Cr); và Eo(Cr2O7 2-/Cr3+)). b) Cr(V) và Cr(IV) có bị dị phân không? Giải thích. c) Tính hằng số cân bằng của phản ứng dị phân Cr2+ thành Cr3+ và Cr ở 298K. d) Tính hằng số tích số tan (Ksp) của Cr(OH)3 ở 298K. (Cho E(Cr3+/Cr)=-1,33V) e) Thiết lập sơ đồ pin và viết phương trình phản ứng xảy ra trong pin được ghép bởi điện cực CrO4 2 /Cr(OH)4 − và điện cực NO3 /NO ở điều kiện tiêu chuẩn. Cho Eo(NO3 , H+/NO) = 0,96V. Câu 8 Nội dung Điểm a Eo(Cr(V)/Cr(IV)) = 0,95.2 - 0,55 = 1,35V. Eo(Cr2+/Cr) = -0,90V. Eo(Cr2O7 2-/Cr3+) = 1,33V. 0,25 b Cr(V) và Cr(IV) đều bị dị phân vì >> 0,25 c 3 Cr2+ ⇄ 2 Cr3+ + Cr0 V ⇒ 0,250,25 d d) Cr(OH)3 ⇄ Cr3+ + 3 OH
13 pH = 14 nên ⇒ ⇒ -30 0,5 e Eo(NO3 , H+/NO) = 0,96V > Eo(CrO4 2 /Cr(OH)4 ) = -0,72V Sơ đồ pin: (-)Pt │CrO42- 1M;Cr(OH)4 1M;OH- 1M ║ NO3- 1M ;H+ 1M│ NO 1atm(Pt)(+) 0,5 Câu 9. (2,0 điểm) Halogen, Oxi – Lưu huỳnh Hợp chất A được tạo bởi ba nguyên tố phi kim điển hình. Dung dịch của A có tính axit, để trung hòa dung dịch A cần dùng hết 40,0 cm3 dung dịch NaOH 0,500 mol/L. Làm bay hơi hoàn toàn dung dịch tạo thành thu được hợp chất không màu B, có khối lượng 2,81 gam, chất này cho ngọn lửa màu vàng tươi. Nung nóng muối B tạo thành muối C; 0,360 gam nước và 896 cm3 (đktc) một đơn chất khí G, chất này trong các điều kiện thông thường có khối lượng riêng 1,43 d/dm3 . 1) Xác định các hợp chất A, B, C, G 2) Viết phương trình hóa học của các phản ứng. 3) Chỉ ra kiểu lai hóa của các nguyên tử, sự sắp xếp không gian của các liên kết và cấu trúc của A. Câu 9 Nội dung Điểm 1 Giả sử ở điều kiện thường, 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 dm3 Khối lượng mol khí G: 3 G 3 M=32g/mol1,43g/.22,41moldmdm ≈ , G là oxi Nung nóng muối B thu được gam nước và oxi, B là muối hidrat kết tinh Số mol khí oxi: 2 0,896 0,04 22,4 3 O3 nldmdm=mo = Khối lượng oxi: 2 0,04.321,28O m=gam = Áp dụng ĐLBT khối lượng: 2 2,811,280,361,17 2 CBOHOmm=gamm=m- −−−= nB = nNaOH =0,04.0,5 = 0,02 mol 1,170,02.23 35,5 0,02anion M=gam/mol = , C là NaCl, B là NaClO4.H2O Vậy A là HClO4 0,50,5 2 PTHH: HClO4 + NaOH → NaClO4 + H2O NaClO4.H2O → NaCl + O2 + H2O 0,5 3 Cấu trúc của HClO4 Clo lai hóa sp3, nguyên tử oxi liên kết với clo lai hóa sp2, nguyên tử oxi
1. a) Fumaric acid và maleic acid có hằng số phân ly nấc 1 (k1), nấc 2 (k2). Hãy so sánh các cặp hằng số phân ly tương ứng của hai acid này và giải thích? b) Tại sao squaric acid lại có pK2 nhỏ hơn cả fumaric acid và maleic acid?
2. a) Giải thích tại sao tính base của chất B mạnh hơn A? b) Puberulic acid (tên gọi IUPAC: 4,5,6-trihydroxy-3-oxocyclohepta-1,4,6-triene-1carbxylic acid) là chất kháng sainh có trong một loại nấm, vừa có tính acid, vừa có tính base. Hãy giải thích nguyên nhân xuất hiện tính acid và tính base của puberulic acid? Câu10 Nội dung Điểm 1 a) Ký hiệu Fumaric acid và maleic acid lần lượt là F và M. Quá trình phân ly: k1(M) > k1(F) là do M có khả năng tạo được liên kết hydrogen nội phân tử, liên kết O-H của M trong quá trình phân lu thứ nhất phân cực hơn so với F và base liên hợp M’ cũng bền hơn F’. k2(M) < k2(F) do liên kết hydrogen nội phân tử làm cho M’ bền, khó nhường proton hơn so với F’. Ngoài ra base liên hợp M” lại kém bền hơn (do năng lượng tương tác giữa các nhóm –COO lớn hơn) base liên hợp F’. 0,75 b) pK2 của squaric acid lại nhỏ hơn pK2 của fumaric acid và maleic acid
14 liên kết với hidro lai hóa sp3 0,5 Câu 10. (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất)
15 là do dianion của squaric acid tạo được hệ thống liên hợp bền vững. 0,25 2 Doa) trong cấu trúc A có sự liên hợp giữa cặp electron trên N và nhóm C=O làm giảm tính base. Trong B do cấu trúc vòng cứng nhắc không thể tồn tại sự xen phủ giữa orbital. 0,5 b) Chất này là acid vì có nhóm –COOH và các nhóm –OH dạng enol nên có khả năng phân li tạo thành H+. Có tính base vì có khả năng nhận H+ tạo thành cacbocation bền là vòng có tính thơm (theo qui tắc Huckel) 0,5
1 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ ĐỀ ĐỀ XUẤT ĐỀ ĐỀ XUẤT MÔN HÓA HỌC - KHỐI 10 Ngày thi: Thời gian làm bài: 180 phút Câu 1 (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Sự phân li của phân tử clo là một quá trình thu nhiệt, ΔH = 243,6 kJ.mol 1. Sự phân li có thể cũng xảy ra bởi ánh sáng. Ở bước sóng bao nhiêu thì sự phân li xảy ra? 2. Ánh sáng có thể làm xảy ra quá trình phân li khi chiếu vào một hỗn hợp gồm khí clo và hiđro, hiđro clorua được hình thành. Hỗn hợp được chiếu với đèn thủy ngân UV (λ = 253,6 nm). Đèn có công suất tiêu thụ là 10W. Một lượng 2% năng lượng cung cấp được hấp thụ bởi hỗn hợp khí (trong một bình 10 L). Trong 2,5 giây chiếu xạ, 65 mmol của HCl được sinh ra. Hiệu suất lượng tử bằng bao nhiêu? 3. Tính động năng của electron bị tách ra từ quá trình ion hóa ion Li2+ ở trạng thái cơ bản bằng một photon có tần số 5,00.1016 s-1 . 4. Sắp xếp năng lượng ion hóa của các tiểu phân sau đây theo thứ tự từ thấp đến cao O, O2, O2 , O2+. Giải thích. Câu 2 (2,0 điểm) Tinh thể 1. Hợp chất Na2O, CdS và ZrI4 tất cảđều có anion kết tinh dạng lập phương tâm diện còn cation chiếm hốc tứ diện. Tỉ lệ hốc tứ diện bị chiếm trong mỗi trường hợp là bao nhiêu? 2. Cấu trúc của NiO giống như cấu trúc của NaCl. Ion O2- được sắp xếp mạng lưới lập phương tâm mặt, tất cả các hốc bát diện được chiếm bởi ion Ni2+ . Khối lượng riêng của NiO là 6,67g/cm3
2 Nếu xử lí NiO với Li2O và O2 tạo thành tinh thể trắng có thành phần LixNi1xO là chất bán dẫn tốt. Phương trình: 1/2x Li2O + (1-x)NiO + 1/4x O2 → LixNi1xO Cấu trúc của LixNi1-xO giống như của NiO, tuy nhiên một số nguyên tử Ni được thay thế bởi các nguyên tử Li và một số ion Ni2+ được oxi hóa để thiết lập sự trung hòa điện tích. Một chất bán dẫn với khối lượng riêng là 6,21 g/cm3 được tạo ra. a) Tính x (giả sử: thể tích của ô mạng cơ sở không thay đổi). b) Tính phần trăm của ion Ni3+ theo tất cả các ion niken trong tinh thể bán dẫn. Câu 3 (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 1. Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau đây: a) 45142 21019 ?ScnK+→+ b) 6311 2910 ? CuHn +→+ 2. Thời gian bán phản ứng của 47Ca là 4,536 ngày và nó phân rã cho bức xạ hạt beta. Nếu cần 10,0µg 47Ca cho một thí nghiệm, khối lượng của 47CaSO4 tối thiểu cần mua là bao nhiêu nếu nó mất 48 giờ để chuyển đến phòng thí nghiệm từ người bán? 3. Một mẫu natri photphat Na3PO4 nặng 54,5 mg chứa đồng vị phóng xạ P-32 (có khối lượng 32,0 u). Nếu 15,6% số nguyên tử photpho trong hợp chất là P-32 (còn lại là photpho có trong tự nhiên), có bao nhiêu hạt nhân P-32 phân rã trong một giây đối với mẫu này? P-32 có thời gian bán phản ứng là 14,3 ngày. Cho biết P tự nhiên có khối lượng nguyên tử trung bình là 30,97 u; Câu 4 (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Trộn cẩn thận 1 mol hiđro và 0,5 mol oxi ở áp suất 101,3 kPa và nhiệt độ 291K trong một xi-lanh làm bằng thép dày, có piston. 1. Xác định biến thiên entanpi, entropy, năng lượng tự do Gibbs của quá trình trộn khí trên.
3 2. Giá trị nào (ΔH, ΔS, ΔG) sẽ thay đổi nếu quá trình được tiến hành ở nhiệt độ 273K? 3. Hỗn hợp tạo thành trong xi-lanh được nén nhanh (nhiệt trao đổi với môi trường không đáng kể) tới thể tích 3,0 lít, sau đó được kích nổ. a) Tính nhiệt độ của hỗn hợp ở thời điểm bắt đầu nổ (coi quá trình nén thuận nghịch). b) Tại sao phản ứng tạo thành nước lại đi kèm với một vụ nổ? c) Tính nhiệt độ khí đạt tới sau thời điểm xảy ra nổ và đốt cháy hoàn toàn hiđro, biết thể tích khí trong xi-lanh tăng lên ngay lập tức do sự tăng nhiệt độ của hỗn hợp đã đẩy piston lên, tạo ra áp suất không đổi 3,2 MPa. d) Có thể tính nhiệt độ ở ý c)với giả sử rằng Cp hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ và sử dụng giá trị Cp ở 298K được không? Cho biết: Cp,H2O(h) = 30,13 + 11,3.10-3T; ∆fHH2O(h) = 241,8 kJ.mol-1 . Câu 5 (2,0 điểm) Cân bằng hóa học trong pha khí 1. Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3 nguyên tử. a) Viết phương trình phản ứng xảy ra. b) Xét tại 25oC, CBHH đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển dịch như thế nào? Nếu: - Tăng lượng khí NO. - Giảm lượng hơi Br2. - Thêm khí N2 vào hệ mà áp suất chung của hệ không đổi (P = const). 2. Nitơ đioxit là một trong số các oxit của nitơ được tìm thấy ở trong khí quyển. Nó có thể đime hóa cho N2O4 (k) : a) Tại 298K, ∆G° tạo thành của N2O4(k) là 98,28 kJ, còn của NO2(k) là 51,84 kJ. Bắt đầu với 1,0 mol N2O4 (k) tại 1,0 atm và 298K, tính % N2O4 bị phân hủy nếu áp suất tổng không đổi tại 1,0 atm và nhiệt độ được giữ nguyên 298K. 224 2()() NOkNOk ⇌
4 b) Nếu ∆H° của phản ứng là 58,03 kJ, tại nhiệt độ nào % N2O4 phân hủy sẽ gấp đôi ở phần 1. Câu 6 (2,0 điểm) Động học hình thức 1. Ở 4530C sự đồng phân hoá cis - trans của đimetyl xiclopropan là phản ứng thuận nghịch bậc Thành phần phần trăm của hỗn hợp phản ứng theo thời gian thu được như sau: t (s) 0 45 90 225 270 360 495 675 ∞ trans (%) 0 10,8 18,9 37,7 41,8 49,3 56,5 62,7 70 Tính hằng số cân bằng và hằng số tốc độ của phản ứng thuận nghịch. 2. Sự phân hủy NH3 thành N2 và H2 được tiến hành trên bề mặt volfram (W) có năng lượng hoạt hóa Ea = 163kJ.mol-1. Khi không có mặt xúc tác, Ea = 335 kJ.mol 1 . a) Phản ứng trên bề mặt W ở 298K nhanh hơn khoảng bao nhiêu lần so với phản ứng không có xúc tác? b) Tốc độ phản ứng phân hủy NH3 trên bề mặt W tuân theo qui luật động học có dạng: v = 3 2 [] [H] NH k ; trong đó, k là hằng số tốc độ phản ứng; [NH3], [H2] là nồng độ của NH3 và H2. Vì sao tốc độ phản ứng lại tỉ lệ nghịch với nồng độ của H2? Câu 7 (2,0 điểm) Dung dịch và phản ứng trong dung dịch A là dung dịch gồm H3PO4 0,02 M và C6H5COOH 0,06 M. B là dung dịch NH3 0,12 M. a) Tính pH của dung dịch A và dung dịch B. b) Trộn 10,0 mL dung dịch A với 10,0 mL dung dịch B, thu được 20,0 mL dung dịch C. Xác định thành phần giới hạn của dung dịch C và tính pH của dung dịch C. c) Trộn 20,0 mL dung dịch C với 10,0 mL dung dịch HCl 0,020 M và 10,0 mL dung dịch MgCl2 0,02 M thu được hỗn hợp D. Cho biết có kết tủa NH4MgPO4 và Mg(OH)2 hình thành hay không? 242()2() NOkNOk ⇌
5 Cho biết: pKa1(H3PO4) = 2,15; pKa2(H3PO4) = 7,21; pKa3(H3PO4) = 12,32; pKa(C6H5COOH) = 4,2; pKa(NH4+) = 9,24; pKs(NH4MgPO4) =12,8; pKs(Mg(OH)2) = 10,9; Bỏ qua sự tạo phức hydroxo của Mg2+ . Câu 8 (2,0 điểm) Phản ứng oxi hóa khử. Pin điện và điện phân Các phản ứng oxihoá - khử cho phép đo được các số liệu nhiệt động quan trọ Chong.sẵn các thông tin sau: Ag+(dd) + e → Ag(r) E° = 0,7996 V AgBr(r) + e → Ag(r) + Br (dd) E° = 0,0713 V ΔGf°(NH3(dd)) = – 26.50 kJ.mol-1 ΔGf°(Ag(NH3)2+(dd)) = – 17.12 kJ.mol-1 BrO3 (dd) +1.491 V → HOBr +1.584 V → Br2(dd) ? → Br (dd) 1. Tính ΔGf°(Ag+(dd)). 2. Tính trị số Ksp của AgBr (r) tại 25oC. 3. Một nguyên tố ganvani dùng điện cực hidro chuẩn làm anot được xây dựng sao cho trong pin xảy ra phản ứng sau: Br2(l) + H2(k) + 2 H2O(l) → 2 Br (dd) + 2 H3O+(dd). Ion bạc được thêm cho đến khi AgBr kết tủa tại catot và [Ag+] đạt tới 0,060 M. Điện áp đo được là 1,721 V. Tính ΔE° cho nguyên tố ganvani. 4. Tính độ tan của brom trong nước để tạo thành nước brom tại 25oC. Câu 9 (2,0 điểm) Halogen, oxi, lưu huỳnh 1. Cho sơ đồ chuyển hóa các hợp chất của nguyên tố A như sau: +1.441 V
6 A B O2O2 V2O5 GFC Cl2Cl2 D E H2O Xác định các chất A,B,… (không cần giải thích) và viết các PTHH. C phản ứng với G tạo ra H và B. H bị thủy phân tạo ra D và axit mạnh I. Xác định H và I, viết các PTHH 2. Xét sự phân hủy của đơn chất A, người ta làm thí nghiệm như sau: Cho 3,2g đơn chất A vào một bình không có không khí, dung tích 1 lít. Đun nóng để A bay hơi hoàn toàn. Kết quả theo dỗi nhiệt độ và áp suất được ghi lại trong bảng sau: Nhiệt độ (oC) Áp suất (atm) 444,6 0,73554 450 0,88929 500 1,26772 900 4,80930 1500 14,53860 Xác định thành phần định tinh hơi A tại các nhiệt độ và giải thích? 3. Nguyên tố A tạo hợp chất nguyên tố với Flo A1, A2, A3 với tỉ lệ khối lượng lưu huỳnh: Hợp chất A1 A2 A3 Phần trăm A 45,71 29,63 21,92 Xác định A1, A2, A3 (không cần giải thích), vẽ cấu trúc 3 chiều của A1 và giải thích cấu trúc này không tương đương với tất cả nguyên tử flo So sánh nhiệt độ sôi A2 và A3, giải thích.
7 Câu 10 (2,0 điểm) Đại cương hữu cơ (quan hệ giữa cấu trúc và tính chất) 1. Trong phản ứng Diels-Alder của dẫn xuất cyclopentadiene có thể thu được 2 sản phẩm như sau: a) Giải thích tại sao dạng syn lại thường chiếm ưu thế, đặc biệt trong trường hợp R là những nhóm thế lớn? b) Tuy nhiên trong 1 số trường hợp, dạng anti lại chiếm 100%, ví dụ trong trường hợp phản ứng của acetoxycyclopentadiene với ethylene. Giải thích trường hợp này? 2) Giải thích sự khác nhau về nhiệt độ sôi (Ts) của 2 chất sau: CH3COOH CF3COOH A, Ts = 118,1oC B, Ts = 72,4oC ------------------------HẾT-------------------------Người ra đề: Nguyễn Tiến Hưng Vũ Thị Thùy Dung
1 HỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN VÙNG DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ ĐỀ XUẤT MÔN HÓA HỌC - KHỐI 10 Ngày thi: Thời gian làm bài: 180 phút (Hướng dẫn chấm gồm 10 trang ) Câu 1 (2,0 điểm) Cấu tạo nguyên tử, phân tử, định luật tuần hoàn 1. Sự phân li của phân tử clo là một quá trình thu nhiệt, ΔH = 243,6 kJ.mol 1. Sự phân li có thể cũng xảy ra bởi ánh sáng. Ở bước sóng bao nhiêu thì sự phân li xảy ra? 2. Ánh sáng có thể làm xảy ra quá trình phân li khi chiếu vào một hỗn hợp gồm khí clo và hiđro, hiđro clorua được hình thành. Hỗn hợp được chiếu với đèn thủy ngân UV (λ = 253,6 nm). Đèn có công suất tiêu thụ là 10W. Một lượng 2% năng lượng cung cấp được hấp thụ bởi hỗn hợp khí (trong một bình 10 L). Trong 2,5 giây chiếu xạ, 65 mmol của HCl được sinh ra. Hiệu suất lượng tử bằng bao nhiêu? 3. Tính động năng của electron bị tách ra từ quá trình ion hóa ion Li2+ ở trạng thái cơ bản bằng một photon có tần số 5,00.1016 s-1 4. Sắp xếp năng lượng ion hóa của các tiểu phân sau đây theo thứ tự từ thấp đến cao O, O2, O2 , O2+. Giải thích. Ý HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM 1 ΔE = hc/λ suy ra λ = hc/ΔE = 6,626.10-34.3.108.6,022.1023 /243,6.103 = 4,914.10-7 m = 491,40 nm. 0,25 2 Công suất của đèn là 10W = 10J.s 1 . Lượng năng lượng hấp thụ = 0,2 J.s-1 tương ứng với số photon N = 0,2.253,6.10-9/6,626.10-34.3.108 = 2,552.1017 photon tương ứng với 4,2378.10-4 mmol.s-1 Số mol HCl sinh ra trong 1s là: 65/2,5 = 26 mmol.s-1 vậy hiệu suất lượng tử = 26/4,2378.10-4 =6,135.104 0,250,25
2 3 Năng lượng của electron ở trạng thái cơ bản : 2 1917 1 2 13,6.31122,4()122,4.1,602.101,961.10() EevJ =−=−=−=− suy ra năng lượng ion hóa để tách e ra là : I1 = - E1 = 1,961.10-17 (J) Năng lượng của photon : Ephoton = hυ = 6,626.10-34.5,00.1016 = 3,313.10-17 (J.photon-1) Động năng của electron sau khi bị tách ra là : Ec = Ephoton – I1 = 3,313.10-17 – 1,961.10-17 = 1,352.10-17 (J) 0,250,250,25 4 Thứ tự O2 < O2 < O2+ < O Electron của O2 , O2 và O2+ nằm ở trên mức năng lượng cao nhất π*2p. Nhưng đối với O2- electron tách ra từ cặp e ghép đôi và từ ion âm. Do đó O2 có năng lượng ion hóa thấp nhất. Ion O2+ có điện tích dương, làm cho việc tách e khó hơn so với phân tử O2 (cả hai cùng tách e độc thân từ π*2p). Electron có năng lượng cao nhất của O ( ở AO 2p) thấp hơn so với năng lượng của electron trên MO π*2p của những tiểu phân còn lại. O có năng lượng ion hóa cao nhất. 0,250,25 Câu 2 (2,0 điểm) Tinh thể π* 2p
3 1. Hợp chất Na2O, CdS và ZrI4 tất cả đều có anion kết tinh dạng lập phương tâm diện còn cation chiếm hốc tứ diện. Tỉ lệ hốc tứ diện bị chiếm trong mỗi trường hợp là bao nhiêu? 2. Cấu trúc của NiO giống như cấu trúc của NaCl. Ion O2- được sắp xếp mạng lưới lập phương tâm mặt, tất cả các hốc bát diện được chiếm bởi ion Ni2+ . Khối lượng riêng của NiO là 6,67g/cm3 . Nếu xử lí NiO với Li2O và O2 tạo thành tinh thể trắng có thành phần LixNi1xO là chất bán dẫn tốt. Phương trình: 1/2x Li2O + (1-x)NiO + 1/4x O2 → LixNi1xO Cấu trúc của LixNi1-xO giống như của NiO, tuy nhiên một số nguyên tử Ni được thay thế bởi các nguyên tử Li và một số ion Ni2+ được oxi hóa để thiết lập sự trung hòa điện tích. Một chất bán dẫn với khối lượng riêng là 6,21 g/cm3 được tạo ra. a) Tính x (giả sử: thể tích của ô mạng cơ sở không thay đổi). b) Tính phần trăm của ion Ni3+ theo tất cả các ion niken trong tinh thể bán dẫn. Ý HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM 1 Na2O : anion O2 kết tinh dạng lập phương tâm diện suy ra có 1/8.8 + 6.1/2 = 4 Suy ra số Na+ trong một ô mạng là 4.2 = 8. Mà có 8 hốc tứ diện trong một ô mạng suy ra tỉ lệ hốc tứ diện bị chiếm bởi ion Na+ = 8 : 8 = 1 Tương tự có CdS : có 4 ion Cd2+ trong ô mạng suy ra tỉ lệ 4 : 8 = 1 : ZrI2 4 : có 1 ion Zr4+ trong ô mạng suy ra tỉ lệ 1 : 8 0,250,250,25 a) Ta có: 233 2323 6,674.(58,6916)4.(58,6916) 7,438.10() 6,022.10.6,022.10.6,67NiO Vcm Vρ ++ == == 0,25
4 2 Ta có: 2323 4.(.6,94(1)58,6916) 6,215,15151,750,1 6,022.10.7,438.10 xx xx +−+ = = = 0,5 b) Gọi số lượng Ni(II) và Ni(III) là a và b. Ta có: (2a+3b)+1 = 20 hay 2a + 3b =19 và a + b =9 giải ra có: a =8 và b = 1 hay LiNi(III)Ni(II)8O10 Suy ra % Ni3+ = 1/9.100% = 11,11% 0,250,25 Câu 3 (2,0 điểm) Phản ứng hạt nhân 1. Hoàn thành các phương trình phản ứng hạt nhân sau đây: a) 45142 21019 ?ScnK+→+ b) 6311 2910 ? CuHn +→+ 2. Thời gian bán phản ứng của 47Ca là 4,536 ngày và nó phân rã cho bức xạ hạt beta. Nếu cần 10,0µg 47Ca cho một thí nghiệm, khối lượng của 47CaSO4 tối thiểu cần mua là bao nhiêu nếu nó mất 48 giờ để chuyển đến phòng thí nghiệm từ người bán? 3. Một mẫu natri photphat Na3PO4 nặng 54,5 mg chứa đồng vị phóng xạ P-32 (có khối lượng 32,0 u). Nếu 15,6% số nguyên tử photpho trong hợp chất là P-32 (còn lại là photpho có trong tự nhiên), có bao nhiêu hạt nhân P-32 phân rã trong một giây đối với mẫu này? P-32 có thời gian bán phản ứng là 14,3 ngày. Cho biết P tự nhiên có khối lượng nguyên tử trung bình là 30,97 u; Ý HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM 1 0,250,25 2 b) Ta có : 0ln t ktm m = (m0 khối lượng 40Ca ở thời điểm gửi đi, mt khổi lượng 40Ca cần = 10,0µg) 0,25
5 Vậy : 00,3056 0 ln2 ln.480,3056.10.1,35713,574 4,536.24t m mmeµg m == === Vậy khối lượng 47CaSO4 tối thiểu cần mua là : 13,574.143 41,3 143 µg= 0,25 3 Trong mẫu Na3PO4 này có chứa 15,6% Na332PO4 (M = 165u) và (100-15,6)% Na3PO4 (M = 163,97u) gồm các đồng vị P tự nhiên. Vậy ta có khối lượng phân tử trung bình của mẫu photpho đang xét là: 15,6%.165+ 84,4%.163,97 = 164,13u Vậy tổng số mol P các loại trong mẫu là: Vậy số nguyên tử 32P là : 3,321.10-4. 0,156.6,022.1023 = 3,12.1019 (nguyên tử) Hằng số phân rã của 32P : Vậy số hạt nhân 32P phân rã trong một giây là : 5,61.10-7.3,12.1019 = 1,75.1013(phân rã.s-1) 0,250,250,250,25 Câu 4 (2,0 điểm) Nhiệt hóa học Trộn cẩn thận 1 mol hiđro và 0,5 mol oxi ở áp suất 101,3 kPa và nhiệt độ 291K trong một xi-lanh làm bằng thép dày, có piston. 1. Xác định biến thiên entanpi, entropy, năng lượng tự do Gibbs của quá trình trộn khí trên. 2. Giá trị nào (ΔH, ΔS, ΔG) sẽ thay đổi nếu quá trình được tiến hành ở nhiệt độ 273K? 3. Hỗn hợp tạo thành trong xi-lanh được nén nhanh (nhiệt trao đổi với môi trường không đáng kể) tới thể tích 3,0 lít, sau đó được kích nổ a) Tính nhiệt độ của hỗn hợp ở thời điểm bắt đầu nổ (coi quá trình nén thuận nghịch). 3 454,5.10 3,321.10() 164,13 mol= 71ln2 5,61.10() 14,3.24.60.60 ks ==
6 b) Tại sao phản ứng tạo thành nước lại đi kèm với một vụ nổ? c) Tính nhiệt độ khí đạt tới sau thời điểm xảy ra nổ và đốt cháy hoàn toàn hiđro, biết thể tích khí trong xi-lanh tăng lên ngay lập tức do sự tăng nhiệt độ của hỗn hợp đã đẩy piston lên, tạo ra áp suất không đổi 3,2 MPa. d) Có thể tính nhiệt độ ở ý c)với giả sử rằng Cp hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ và sử dụng giá trị Cp ở 298K được không? Cho biết: Cp,H2O(h) = 30,13 + 11,3.10-3T; ∆fHH2O(h) = 241,8 kJ.mol-1 . Ý Hướng dẫn chấm Điểm 1. Coi các khí là khí lí tưởng, nên ta có: ∆Hmix = 0; ∆Smix = n1Rln + VV V 12 1 + n2Rln + VV V 12 2 = 1,0.8,314.ln,15 1 + 0,5.8,314.ln, , 15 05 = 7,938 J.K-1 ∆Gmix = -T∆Smix = - 291.7,938 = - 2309,958 J 0,25 2. Với khí lí tưởng: ∆Hmix và ∆Smix không phụ thuộc nhiệt độ; ∆G273,mix = = - 273.7,938 = - 2167,074 J 0,25 3. a) Vì là quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch, áp dụng phương trình Poisson ta có: T1V1γ-1 = T2V2γ-1 (với γ = Cp/Cv = (7R/2)/(5R/2) = 1,4) ,, , ,.,. ., ,., ====≈ VnRT TTT KK VPV 0404 04 11 211 212 29178473785158314291101330 b) Vì cơ chế của phản ứng H2 và O2 tạo H2O là phản ứng dây chuyền phân nhánh, mỗi phản ứng tạo ra phân tử H2O lại giải phóng năng lượng rất lớn làm tốc độ phản ứng phân nhánh diễn ra nhanh hơn, năng lượng giải phóng ra tăng theo cấp số nhân và gây nổ. c) Qp = - ∆rHo298 = ,() T pHOh nCdT 2 785 ⇔ 241800 = (,,.) + T TdT3 785 1301311310 5,65.10-3T2 + 30,13T – 268934 = 0 T ≈ 4730K d) Giả sử: Cp = Cp,298 = 30,13 + 11,3.10-3.298 = 33,5 J.K-1 . Qp = - ∆rHo298 = ,()()pHOh CT 2 785 ⇔ 241800 = 33,5( T – 785) T ≈ 8003K 0,250,250,25
7 Cách tính này cho giá trị nhiệt độ gấp đôi, vậy trong trường hợp này cần tính đến sự phụ thuộc của Cp vào nhiệt độ. 0,25 Câu 5 (2,0 điểm) Cân bằng hóa học trong pha khí 1. Khí NO kết hợp với hơi Br2 tạo ra một khí duy nhất trong phân tử có 3 nguyên tử a) Viết phương trình phản ứng xảy ra. b) Xét tại 25oC, CBHH đã được thiết lập. Cân bằng đó sẽ chuyển dịch như thế nào? Nếu: - Tăng lượng khí NO. - Giảm lượng hơi Br2. - Thêm khí N2 vào hệ mà áp suất chung của hệ không đổi (P = const). 2. Nitơ đioxit là một trong số các oxit của nitơ được tìm thấy ở trong khí quyển. Nó có thể đime hóa cho N2O4 (k) : a) Tại 298K, ∆G° tạo thành của N2O4(k) là 98,28 kJ, còn của NO2(k) là 51,84 kJ. Bắt đầu với 1,0 mol N2O4 (k) tại 1,0 atm và 298K, tính % N2O4 bị phân hủy nếu áp suất tổng không đổi tại 1,0 atm và nhiệt độ được giữ nguyên 298K. b) Nếu ∆H° của phản ứng là 58,03 kJ, tại nhiệt độ nào % N2O4 phân hủy sẽ gấp đôi ở phần 1. Ý HƯỚNG DẪN CHẤM ĐIỂM 1 a) PT: ∆H > 0 Tb)ăng lượng khí NO: CD chiều thuận Giảm lượng hơi Br2: CD chiều nghịch Khi thêm khí N2 vào để cho P = const, thì V bình phải tăng do đó Qp tăng hay Qp > Kp làm cho cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch. 0,250,25 224 2()() NOkNOk ⇌ 242()2() NOkNOk ⇌ ()2()()22khk NOBrNOBr + ⇌ 22 22 22 ..n NOBrcNOBr p b NOBrNOBr PQn QV PPRTn ===
8 2 a) Ta có : suy ra : Ta có : Gọi x số mol N2O4 phân hủy. Ta có : Ban đầu : 1 0 Cân bằng 1 – x 2x Ở trạng thái cân bằng, tổng số mol khí 1 – x + 2x = 1 + x (mol) ; Vậy : Giải ra ta có x = 0,166. Vậy % N2O4 phân hủy là : 16,6% b) Khi độ phân hủy N2O4 gấp đôi = 2. 0,166 = 0,332 mol ; cân bằng có : N2O4 : 1 – 0,332 = 0,668 mol ; và NO2: 2.0,332 = 0,664 mol; tổng số mol khí = 0,668+0,664=1,332 mol Áp dụng: 0,250,250,250,250,250,252224 222 ()2O()2()2.51,84103,68(k)2(k)(k)98,28 NONOGkJ NkkNOkGkJ +→∆°= +→∆°== 242()2()5,4 NOkNOkGkJ →∆°= 35,4.10 8,314.298 298298 ln0,113GRTKKe∆°=− == 242()2() NOkNOk ⇌ 24 11 .() 11NOT xx PPatm xx == ++ 2 22 .() 11NOT xx PPatm xx == ++ 2 24 2 2 2 0 298 2 0 ()2()14 10,113()()1 1 NO NO P x PxKx Px x Px + ==== + 2 2 2 0,664 ()1,3320,664 0,6680,496 1,332.0,668 1,332 TK === 2 121 11 ln()() KH KRTT ∆ =−− 2 2 0,49658,0311 ln()()318,09 0,1138,314298 TK T =−− =
9 Câu 6 (2,0 điểm) Động học hình thức 1. Ở 4530C sự đồng phân hoá cis - trans của đimetyl xiclopropan là phản ứng thuận nghịch bậc Thành phần phần trăm của hỗn hợp phản ứng theo thời gian thu được như sau: t (s) 0 45 90 225 270 360 495 675 ∞ trans (%) 0 10,8 18,9 37,7 41,8 49,3 56,5 62,7 70 Tính hằng số cân bằng và hằng số tốc độ của phản ứng thuận nghịch. 2. Sự phân hủy NH3 thành N2 và H2 được tiến hành trên bề mặt volfram (W) có năng lượng hoạt hóa Ea = 163kJ.mol-1. Khi không có mặt xúc tác, Ea = 335 kJ.mol 1 . a) Phản ứng trên bề mặt W ở 298K nhanh hơn khoảng bao nhiêu lần so với phản ứng không có xúc tác? b) Tốc độ phản ứng phân hủy NH3 trên bề mặt W tuân theo qui luật động học có dạng: v = 3 2 [] [H] NH k ; trong đó, k là hằng số tốc độ phản ứng; [NH3], [H2] là nồng độ của NH3 và H2. Vì sao tốc độ phản ứng lại tỉ lệ nghịch với nồng độ của H2? Ý Hướng dẫn chấm Điểm 1. Sự đồng phân hoá cis - trans dimetyl xiclopropan có thể biểu diễn bằng phương trình: Đồng phân cis ⇀ ↽ t n k k Đồng phân trans Ban đầu: 100 0 (%) t (s): 100 - x x (%) t = ∞ 100 – xe xe (%) Tốc độ phản ứng hình thành dạng trans là: v = = kt(a - x) - knx Ở trạng thái cân bằng: v = 0 ⇔ kt (a – xe) = knxe (xe - %đồng phân trans ở trạng thái cân bằng). 0,5 dx dt
10 Hằng số cân bằng của phản ứng bằng: Kcb = kt/kn = e e x ax Theo đề: a = 100%; xe = 70%, a – xe = 30%.Vậy: Kcb = 70/30 = 2,33 (I) Hằng số tốc độ phản ứng được tính theo phương trình: k = kt + kn = 1 ln e e x txx hay: ln(xe - x ) = -kt + lnxe (*) Xây dựng đồ thị ln(xe - x) = f(t), ta được: Từ đồ thị ta có phương trình: ln(xe - x) = - 3,33.10-3t – 0,3698 (**) Từ (*) và (**) ta có: k = kt + kn = 3,33.10-3 s-1 (II) Từ (I) và (II) ta có: kt = 2,331.10-3 (s-1) ; kn = 9,99.10-4 (s-1) 0,5 2. a) Phản ứng có xúc tác: (w) ww aE RTkAe = ; Phản ứng không có xúc tác: () . akxtE RT kxtkxt kAe = Giả sử Aw = Akxt, ta có: Vậy phản ứng có xúc tác W có tốc độ cao hơn phản ứng không có xúc tác 1,412.1030 lần. 0,250,250,25