Chuyên đề Kỳ thi olimpic truyền thống 30/4 lần thứ XII - năm 2006 môn: hoá khối: 10

(Đề này gồm có 3 trang) CÂU I (4 điểm) Viết công thức cấu tạo Lewis, nêu trạng thái lai hóa và vẽ dạng hình học của các phân tử sau: (a) B2H6 (b) XeO3 (c) Al2Cl6 Giải thích vì sao có Al2Cl6 mà không có phân tử B2F6? Trình bày cấu tạo của các ion sau: O , O theo thuyết MO (cấu hình electron, công thức cấu tạo). Nhận xét về từ tính của mỗi ion trên. So sánh và giải thích ngắn gọn độ phân cực (momen lưỡng cực) của các chất sau: NH3, NF3, BF3. Hòa tan 2,00 gam muối CrCl3.6H20 vào nước, sau đó thêm lượng dư dung dịch AgNO3 và lọc nhanh kết tủa AgCl cân được 2,1525 gam. Cho biết muối crom nói trên tồn tại dưới dạng phức chất. Hãy xác định công thức của phức chất đó. Hãy xác định cấu trúc (trạng thái lai hóa, dạng hình học) và nêu từ tính của phức chất trên. CÂU II (4 điểm) Uran là một nguyên tố phóng xạ tự nhiên. Một trong các hạt nhân dưới đây được hình thành từ dãy phóng xạ bắt đầu bằng . Hỏi hạt nhân đó là hạt nhân nào? 236U, 234U, 228Ac, 224Ra, 224Rn, 220Ra, 215Po, 212Pb, 221Pb. Vì sao? Tìm số hạt a và b được phóng ra từ dãy phóng xạ bắt đầu bằng để tạo thành nguyên tố X. Biết rằng nguyên tử của nguyên tố X có bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng là n=6, l=1, m=0 và s=+1/2; Tỷ lệ giữa số hạt không mang điện và số hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử X là 1,5122. Cho phản ứng: N2(k) + H2(k) D NH3(k) có hằng số cân bằng ở 4000C là 1,3.10-2 và ở 5000C là 3,8.10-3. Hãy tính ΔH0 của phản ứng trên. Xét phản ứng: CaCO3 (r) D CaO (r) + CO2 (k). DH0298K (Kcal/mol) = 42,4. DS0298K (cal/mol.K)= 38,4. Trong điều kiện áp suất của khí quyển thì ở nhiệt độ nào đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân. CÂU III (4 điểm) Hoàn thành các phương trình phản ứng (a, b) dạng ion thu gọn và (c, d) dạng phân tử: (a). ? + ? + HCO3- ® BaCO3¯+ ? + H2O. (b). H3O+ + MgCO3 ® Mg2- + HCO3- + ... (c). NaHS + CuCl2 ® CuS¯ + ? + ? (d). NH4HSO4 + Ba(OH)2 ® ..... Dung dịch A chứa hỗn hợp MgCl2 10M và FeCl3 10M. Tìm trị số pH thích hợp để tách Fe3+ ra khỏi dung dịch A dưới dạng kết tủa hidroxit. Cho biết tích số hòa tan: KS(Mg(OH)2) = 1,12.10 và KS(Fe(OH)3) = 3,162.10 Dung dịch A gồm có H2SO4 0,05 M; HCl 0,18 M; CH3COOH 0,02 M. Thêm NaOH vào dung dịch A đến nồng độ của NaOH đã thêm vào là 0,23 M thì dừng thu được dung dịch A1. Tính nồng độ các chất trong dung dịch A1. Tính pH của dung dịch A1. Tính độ điện ly của CH3COOH trong dung dịch A1. Cho: Ka(HSO)= 10-2 ; Ka(CH3COOH) = 10-4,75 CÂU IV (4 điểm) Thêm NaOH dư vào dung dịch Cr2(SO4)3. Thêm tiếp H2O2 đến dư được hỗn hợp A. Có hiện tượng gì xãy ra? Viết phương trình dạng ion. Thêm H2SO4 đặc vào hỗn hợp A thấy xuất hiện màu tím xanh của H3CrO8. Hãy viết phương trình phản ứng dạng ion. Lượng 0,18 gam một đơn chất R tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc thu được khí A. Thu toàn bộ khí A vào dung dịch nước vôi dư thì nhận được 5,1 gam kết tủa. Xác định đơn chất R. Cho biết: các cặp oxi-hóa khử Cu2+/Cu, I/3Ivà Cu+/Cu có thế khử chuẩn lần lượt là E = 0,34v và E = 0,55v; E= 0,52v và tích số hòa tan của CuI là KS= 10 Thiết lập sơ đồ pin sao cho khi pin hoạt động xãy ra phản ứng: 2Cu2+ + 5I- D 2CuI¯ + I Tính suất điện động của pin. CÂU V (4 điểm) Chất X ở dạng tinh thể màu trắng có các tính chất sau: ·Đốt X ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng. ·Hòa tan X vào nước được dung dịch A, cho khí SO2 đi từ từ qua dung dịch A thấy xuất hiện màu nâu. Nếu tiếp tục cho SO2 qua thì màu nâu biến mất thu được dung dịch B; thêm một ít HNO3 vào dung dịch B , sau đó thêm dư dung dịch AgNO3 thấy tạo thành kết tủa màu vàng. ·Hòa tan X vào nước, thêm một ít dung dịch H2SO4 loãng và KI thấy xuất hiện màu nâu và màu nâu bị biến mất khi thêm Na2S2O3. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dạng ion. Để xác định công thức phân tử của X người ta hòa tan hoàn toàn 0,1 g X vào nước thêm dư KI và vài ml H2SO4 loãng, lúc đó đã có màu nâu, chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,1 M tới mất màu tốn hết 37,4 ml dung dịch Na2S2O3. Tìm công thức phân tử của X. CÂU I (4 điểm) Viết công thức cấu tạo Lewis, nêu trạng thái lai hóa và vẽ dạng hình học của các phân tử sau: (a) B2H6 (b) XeO3 (c) Al2Cl6 Giải thích vì sao có Al2Cl6 mà không có phân tử B2F6? Trình bày cấu tạo của các ion sau: O , O theo thuyết MO (cấu hình electron, công thức cấu tạo). Nhận xét về từ tính của mỗi ion trên. So sánh và giải thích ngắn gọn độ phân cực (momen lưỡng cực) của các chất sau: NH3, NF3, BF3. Hòa tan 2,00 gam muối CrCl3.6H20 vào nước, sau đó thêm lượng dư dung dịch AgNO3 và lọc nhanh kết tủa AgCl cân được 2,1525 gam. Cho biết muối crom nói trên tồn tại dưới dạng phức chất. Hãy xác định công thức của phức chất đó. Hãy xác định cấu trúc (trạng thái lai hóa, dạng hình học) và nêu từ tính của phức chất trên. Câu I Nội dung Điểm (4,0đ) I.1. (b) (0,25 điểm) (a) (0,25 điểm) Có phân tử Al2Cl6 vì nguyên tử Al đạt cấu trúc bát tử vững bền. Không có phân tử B2F6 vì: phân tử BF3 bền do có liên kết pi không định chỗ được tạo thành giữa obitan trống của B với cặp electron không liên kết của F và kích thước của nguyên tử B bé so với nguyên tử F nên tương tác đẩy giữa 6 nguyên tử F lớn làm cho phân tử B2F6 trở nên kém bền. (c) (0,25 điểm) (0,25 điểm) (1đ) I.2. I.2.1. O: (s2 () 2 2 2 =2 1= O: (s2 () 2 2 2 =2 2=2 Ocó electron độc thân nên thuận từ. Okhông có electron độc thân nên ngịch từ. 0,25đ 0,25đ 0,25đ I.2.2. (0,25 đ) (0,25 đ) (0,25 đ) (0,75đ) I.3.1. n(AgCl) = (2,1525:143,5) = 0,015; n(CrCl3 . 6H2O) = (2:266,5) = 7,5.10-3 n(Cl- tạo phức) = 3(7,5.10-3) - 0,015 = 7,5.10-3 Trong phân tử phức chất tỷ lệ mol Cl: Cr3+ = (7,5.10-3) : (7,5.10-3) = 1:1 Công thức của phức: [Cr(H2O)5Cl]2+ (0,75đ) I.3.2. Cr3+ (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3) ® Cr3+ : [Ar] 3d3 (0,25đ) (0,25đ) (0,75 đ) CÂU II (4 điểm) Uran là một nguyên tố phóng xạ tự nhiên. Một trong các hạt nhân dưới đây được hình thành từ dãy phóng xạ bắt đầu bằng . Hỏi hạt nhân đó là hạt nhân nào? 236U, 234U, 228Ac, 224Ra, 224Rn, 220Ra, 215Po, 212Pb, 221Pb. Vì sao? Tìm số hạt a và b được phóng ra từ dãy phóng xạ bắt đầu bằng để tạo thành nguyên tố X. Biết rằng nguyên tử của nguyên tố X có bộ 4 số lượng tử của electron cuối cùng là n=6, l=1, m=0 và s=+1/2; Tỷ lệ giữa số hạt không mang điện và số hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử X là 1,5122. Cho phản ứng: N2(k) + H2(k) D NH3(k) có hằng số cân bằng ở 4000C là 1,3.10-2 và ở 5000C là 3,8.10-3. Hãy tính ΔH0 của phản ứng trên. Xét phản ứng: CaCO3 (r) D CaO (r) + CO2 (k). DH0298K (Kcal/mol) = 42,4. DS0298K (cal/mol.K)= 38,4. Trong điều kiện áp suất của khí quyển thì ở nhiệt độ nào đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân. Câu II Nội dung Điểm (4.0đ) II.1.1. Chỉ có sự phân rã a làm thay đổi số khối và hạt nhân được hình thành từ phải có hiệu số (238-A) chia hết cho 4. Suy ra hạt nhân đó là 234U. (0,50đ) II.1.2. Có n=6; l=1; m=0, s=+1/2 Þ Phân lớp sau chót Cấu hình electron lớp ngoài cùng: 6s2 4f14 5d10 6p2 Cấu hình electron của X: [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p2 Þ ZX = 82 (0,50đ) Tỷ lệ Þ N = 1,5122.82 = 124; A = 124 + 82 = 206 Þ Pb (0,25đ) Gọi x là số hạt a , y là số hạt b Sơ đồ phân rã phóng xạ: ® Pb + x (He) + y (e) Bảo toàn số khối: 206 + 4x = 238 Þ x= 8 Bảo toàn điện tích: 82 + 2x - y = 92 y = 6 (0,75đ) II.2. ½ N2 + ½ H2 D NH3 Ở 400 C có k1 = 1,3 . 10-2; ở 500 C có k2 = 3,8 . 10-3 Hệ thức Arrehnius: (1,0đ) II.3. CaCO3 (r) D CaO (r) + CO2 (k). DH0298K (Kcal/mol) = 42,4. DS0298K (cal/mol.K)= 38,4. Áp suất khí quyển = 1 atm Þ KP = P= 1 DG0 = DH0 - TDS0 = - RTlnKP = 0 Þ T = Vậy trong điều kiện áp suất khí quyển đá vôi bắt đầu bị nhiệt phân ở 1104,2K hay 1104,2 - 273 = 831,20C (1,0đ) CÂU III (4 điểm) Hoàn thành các phản ứng (a, b) dạng ion thu gọn và (c, d) dạng phân tử: (a). ? + ? + HCO3- ® BaCO3¯+ ? + H2O. (b). H3O+ + MgCO3 ® Mg2- + HCO3- + ... (c). NaHS + CuCl2 ® CuS¯ + ? + ? (d). NH4HSO4 + Ba(OH)2 ® ..... Dung dịch A chứa hỗn hợp MgCl2 10M và FeCl3 10M. Tìm trị số pH thích hợp để tách Fe3+ ra khỏi dung dịch A dưới dạng kết tủa hidroxit. Cho biết tích số hòa tan: KS(Mg(OH)2) = 1,12.10 và KS(Fe(OH)3) = 3,162.10 Dung dịch A gồm có H2SO4 0,05 M; HCl 0,18 M; CH3COOH 0,02 M. Thêm NaOH vào dung dịch A đến nồng độ của NaOH đã thêm vào là 0,23 M thì dừng thu được dung dịch A1. Tính nồng độ các chất trong dung dịch A1. Tính pH của dung dịch A1. Tính độ điện ly của CH3COOH trong dung dịch A1. Cho: Ka(HSO)= 10-2 ; Ka(CH3COOH) = 10-4,75 Câu III Nội dung Điểm (2,0đ) III.1. (a). Ba2+ + 2OH+2HCO ® BaCO3 + CO + 2H2O (0,25đ) (b). H3O+ + MgCO3 ® Mg2+ + HCO + H2O (0,25đ) (c). NaHS + CuCl2 ® CuS + NaCl + HCl (0,25đ) (d). NH4HSO4 + Ba(OH)2 ® BaSO4 + NH3 + H2O (0,25đ) III.2. Để tách hết Fe3+ ở dạng kết thì : không có Mg(OH)2 và [Fe3+] £ 10-6. (0,25đ) Tách hết Fe3+: [Fe3+] £ 10-6 và Ks = [Fe3+].[OH-] = 3,162.10-8 Þ [Fe3+] = £ 10-6 Þ[OH-] ³ = 3,162.10 Þ [H] £ = 0,32.10 Þ pH ³ 3,5 (0,25đ) Không có Mg(OH)2¯: [Mg2+].[OH-]<1,12.10 Þ [OH-] Þ pH < 10,5 Vậy: 3,5 £ pH < 10,5 (0,50) III.3. III.3.1 H2SO4 ® H+ HSO 0,05 0,05 0,05 HCl ® H+ Cl 0,18 0,18 NaOH ® Na+ + OH 0,23 0,23 H+ OH ® H2O 0,23 0,23 Dung dịch A1: HSO 0,05M; CH3COOH 0,02M; Na+ 0,23M; Cl0,18M (0,5đ) III.3.2. HSO D H+ SO42- (1) 0,05M 0,05-x x x CH3COOH D CH3COO+ H (2) 0,02M H2O D H + OH (3) Þ cân bằng (1) là chủ yếu Ka1.Ca1 = 10-2.0,05 > 2.10-3 Þ bỏ qua sự điện ly của H2O (1,0đ) Xét cân bằng (1): Ka1 = Þ x = 0,018 và pH = -lg 0,018 = 1,74 (0,5đ) III.3.3. CH3COOH D CH3COO + H 0,02 0,018 (0,02 - y) y 0,018 Ka2 = Þ y = 1,93.10 và a = 9,65.10 % (0,5đ) CÂU IV (4 điểm) Thêm NaOH dư vào dung dịch Cr2(SO4)3. Thêm tiếp H2O2 đến dư được hỗn hợp A. Có hiện tượng gì xãy ra? Viết phương trình dạng ion. Thêm H2SO4 đặc vào hỗn hợp A thấy xuất hiện màu tím xanh của H3CrO8. Hãy viết phương trình phản ứng dạng ion. Lượng 0,18 gam một đơn chất R tác dụng với lượng dư dung dịch H2SO4 đặc thu được khí A. Thu toàn bộ khí A vào dung dịch nước vôi dư thì nhận được 5,1 gam kết tủa. Xác định đơn chất R. Cho biết: các cặp oxi-hóa khử Cu2+/Cu, I/3Ivà Cu+/Cu có thế khử chuẩn lần lượt là E = 0,34v và E = 0,55v; E= 0,52v và tích số hòa tan của CuI là KS= 10 Thiết lập sơ đồ pin sao cho khi pin hoạt động xãy ra phản ứng: 2Cu2+ + 5I- D 2CuI¯ + I Tính suất điện động của pin. Câu IV Nội dung Điểm (4,0đ) IV.1 IV.1.1. Cr3+ + 3OH ® Cr(OH)3¯ Cr(OH)3 + OH ® CrO + 2H2O CrO+ 4OH ® CrO42- + 3e- + 2H2O H2O2 + 2e- ® 2OH x 2 x 3 2OH+ 2CrO + 3H2O2 ® 2CrO42- + 4H2O Có kết tủa xanh lá cây; kết tủa tan tạo dung dịch màu vàng tươi. (0,5đ) IV.1.2. Thêm H2SO4 đặc: 2CrO42- + 2H® Cr2O72- + H2O Cr2O72- + 9H2O ® H3CrO8 + 14e- + 12 H 2 H + H2O2 + 2e- ® 2H2O x 1 x 7 Cr2O72- + 7H2O2 + 2H® 2H3CrO8 + 5H2O (0,5đ) IV.2. Xét R là kim loại hoặc phi kim không phải cacbon hay lưu hùynh: R ® R + xe- (1) x S + 2e- ® S (2) 0,085 0,0425 SO2 + Ca(OH)2 ® CaSO3 + H2O (3) 0,0425 Bảo toàn số electron: x = 0,085 Þ R = 2,112x . Loại. (0,5đ) Xét R là S: Sự oxi hóa: S + 2H2SO4 ® 3SO2 + 2H2O (4) 0,005625 0,016875 Khối lượng kết tủa: 0,016875.120 = 2,025 g < 5,1 g. Loại. (0,5đ) Xét R là cacbon: C + 2H2SO4 ® CO2 + 2SO2 + 2H2O (5) 0,015 0,015 0,030 SO2 + Ca(OH)2 ® CaSO3 + H2O (6) CO2 + Ca(OH)2 ® CaCO3 + H2O (7) Khối lượng kết tủa: 0,015.100 + 0,03.120=5,1 gam. Thích hợp với đề ra. Vậy R là cacbon. (0,5đ) IV.3. IV.3.1. Phản ứng xảy ra: 2Cu2+ + 5I D 2CuI¯ + I Sự oxi hóa (anod): 3I D I + 2e- (a) Sự khử: Cu2+ + 2e- D Cu E01 (1) Cu+ + 1e- D Cu E02 (2) CuI D Cu+ I K (3) Cu2+ + I + 1e- D CuI K (c) (0,5đ) Sơ đồ pin: (-) Pt ç I, I ççCuI , Cu2+, I ç Pt (+) (0,5đ) IV.3.2. Kc = K1.K2.K3 = 10. 10. K Þ = E= 0,059.14,72 = 0,868 (v) E(pin) = Ec - Ea = 0,868 - 0,550 = 0,318 v (0,5đ) CÂU V (4 điểm) Chất X ở dạng tinh thể màu trắng có các tính chất sau: ·Đốt X ở nhiệt độ cao cho ngọn lửa màu vàng. ·Hòa tan X vào nước được dung dịch A, cho khí SO2 đi từ từ qua dung dịch A thấy xuất hiện màu nâu. Nếu tiếp tục cho SO2 qua thì màu nâu biến mất thu được dung dịch B; thêm một ít HNO3 vào dung dịch B , sau đó thêm dư dung dịch AgNO3 thấy tạo thành kết tủa màu vàng. ·Hòa tan X vào nước, thêm một ít dung dịch H2SO4 loãng và KI thấy xuất hiện màu nâu và màu nâu bị biến mất khi thêm Na2S2O3. Viết các phương trình phản ứng xảy ra dạng ion. Để xác định công thức phân tử của X người ta hòa tan hoàn toàn 0,1 g X vào nước thêm dư KI và vài ml H2SO4 loãng, lúc đó đã có màu nâu, chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,1 M tới mất màu tốn hết 37,4 ml dung dịch Na2S2O3. Tìm công thức phân tử của X. Câu V Nội dung Điểm (4,0đ) V.1. X cháy cho ngọn lửa màu vàng Þ thành phần nguyên tố của X có natri. Dung dịch X tác dụng với SO2 đến dư thu được dung dịch B tạo kết tủa vàng với AgNO3 Þ thành phần nguyên tố của X có iot. Phản ứng của X với SO2 chứng minh X có tính oxi hóa. Từ lập luận trên X có cation Na+ và anion IO Đặt công thức của X là NaIOx. (1,0đ) Phản ứng dạng ion: 2 IO +(2x-1) SO2 + 2(x-1) H2O ® (2x-1) SO42- + I2 + (4x-4) H (1) I2 + 2H2O + SO2 ® 2I + SO42- + 4H (2) Ag+ I® AgI (3) IO + (2x-1) I + 2x H ® x I2 + x H2O (4) I2 + 2Na2S2O3 ® 2NaI + Na2S4O6 (5) 1,87.10-3 ¬ 3,74.10-3 (1,25đ) V.2. Số mol Na2S2O3 = 0,1.0,0374 = 3,74.10-3 Theo (5) Þ Số mol I2 = ½(Số mol Na2S2O3) = 1,87.10-3 Theo (4) Þ Số mol IO= (số mol I2) = .1,87.10-3 Þ = .1,87.10-3 Þ = 1,87.10-3 0,1x = 0,2805 + 0,02992x Þ x = 4 Công thức phân tử của X: NaIO4 (1,75đ)