Đề thi HSG có đáp án môn Hóa học 10 năm 2019-2020 Hội các trường THPT Chuyên

KỲ THI  HỌC SINH GIỎI CÁC TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ LẦN THỨ X, NĂM 2020 ĐỀ THI MÔN: HÓA HỌC 10 Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 15/1/2020

Bài 1. (2,0 điểm)

1.1. 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:

E_n = - 13,6.(Z² : n²) (eV). Cho: h = 6,626.10^-34 J.s ; c = 3.10⁸ m/s; 1eV= 1,6.10^-19J

1.2. Nguyên tố R thuộc chu kì 3. Nguyên tử A có các giá trị năng lượng ion hóa như sau (kJ/mol)

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.

Bài 2. (2,0 điểm)  

2.1.  Đồng kết tinh theo mạng tinh thể lập phương tâm diện (lập phương tâm mặt).

Hãy:

a. Vẽ cấu trúc mạng tế bào cơ sở và tính số nguyên tử Cu trong một ô mạng.

b. Tính khối lượng riêng của đồng theo g/cm³, biết rằng nguyên tử đồng có bán kính bằng 1,28 A⁰.  Cho: Cu = 64; N_A = 6,023 . 10²³

2.2.  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 A⁰. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion O^2- 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. Xác định kim loại M và công thức oxit của M.

b. Tính bán kính ion kim loại M (theo nm) biết bán kính của ion O^2- là 0,140 nm.

Bài 3. (2,0 điểm)

3.1. Số hạt a thoát ra trong một mẫu chứa 1,00 mg một nguyên tố phóng xạ X (chu kì bán hủy t_1/2=138,4 ngày) bằng số hạt a thoát ra của một mẫu ²²⁶Ra có khối lượng 4,55 gam (chu kì bán hủy t_1/2 =1601 năm).

a. Xác định khối lượng mol của X.

b. Biết rằng trong hạt nhân đồng vị X, số hạt nơtron gấp rưỡi số hạt proton.

Tìm số hiệu nguyên tử X.

3.2. Trong mặt trời, có xảy ra một chuỗi các phản ứng hạt nhân nằm trong chu trình cacbon-nitơ như sau:                

1H + 12C → A + y    (1) ;            A → B + e   (2);                  1H + B → C + y           (3); 

1H + C → D + y       (4);             D → E + e   (5);                   1H + E → 12C + F + y   (6).    

a. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân trên.

b. Chu trình trên có phương trình tổng quát là: 4¹H → ⁴He + 2e

Tính năng lượng giải phóng ra nếu có 1 gam ¹H tham gia vào chu trình này.

Cho:     Khối lượng mol nguyên tử của ¹H và ⁴He lần lượt là 1,00782 g/mol và 4,00260 g/mol.

 Khối lượng của positron e là 9,10939 × 10^-28 g.  Hằng số Avogadro N = 6,022136 × 10²³.

 Tốc độ ánh sáng trong chân không c = 2,998 × 10⁸ m/s.

Bài 4: (2,0 điểm)

4.1. Tính năng lượng ion hóa thứ hai của Ti từ các số liệu sau:

Năng lượng thăng hoa của Ti_(r):                                              425,0 kJ.mol^-1;          

Năng lượng nguyên tử hoá của O_2(k):                                       494,0 kJ.mol^-1;

Năng lượng ion hoá thứ nhất của Ti:                                        658,0 kJ.mol^-1;        

Ái lực electron của O:                                                            -141,5 kJ.mol^-1;

Ái lực electron của O^-:                                                             797,5 kJ.mol^-1;                      

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của TiO_(r):                                   -416,0 kJ.mol^-1;

Năng lượng hình thành mạng lưới tinh thể của TiO:              -3712,0 kJ.mol^-1.

4.2. Chứng minh rằng H₂O lỏng chậm đông ở -10⁰ C là một hệ kém bền, dễ tự chuyển sang H₂O đá ở -10^oC

Bài 5: (2,0 điểm)

5.1. Hằng số cân bằng K_p ở t⁰C của phản ứng:   

N₂ ( k)  +  3 H₂ (k)    ⇔  2 NH₃(k)          K_p = 1,50.10^-5.

Một hỗn hợp N₂ và H₂ với tỷ lệ số mol tương ứng là 1 : 3.

Tính độ chuyển hoá α nếu phản ứng được thực hiện ở áp suất 500 atm (áp suất này được giữ không đổi trong suốt tiến trình phản ứng)

5.2. Xúc tác V₂O₅ tạo với SO₂ sản phẩm trung gian theo cân bằng:

V₂O₅(r) + SO₂ (k) ⇔ V₂O₄(r) + SO₃ (k)

 bằng thực nghiệm đo được giá trị P_SO3 : P_SO2  ở hai nhiệt độ 830K và 900K  tương ứng là 10^-1,82 và 10^-1,7.  Tính H⁰ và S⁰ của phản ứng, giả thiết H0 và S0 không thay đổi khi nhiệt độ biến thiên.

Bài 6: (2,0 điểm)

6.1. Một học sinh điều chế dung dịch bão hoà magie hydroxit trong nước tinh khiết tại 25^oC. Trị số pH của dung dịch bão hoà đó được tính bằng 10,5.

a.  Dùng kết quả này để tính độ tan của Mg(OH)₂ trong nước theo mol.L^-1.

b.  Hãy tính tích số tan của Mg(OH)₂.

6.2. Tính pH của dung dịch A gồm KCN 0,120 M; NH₃ 0,150 M và KOH 5,00.10^-3 M.

Cho: giá trị pKa  của: HCN =  9,35;    NH₄⁺ = 9,24

Bài 7: (2,0 điểm)

7.1. Cho giản đồ quá trình khử - thế khử: quá trình khử diễn ra theo chiều mũi tên, thế khử chuẩn được ghi trên các mũi tên và đo ở pH = 0.

a. Tính E^ox và E^oy.

b. Dựa vào tính toán, cho biết Cr(IV) có thể dị phân thành Cr³⁺ và Cr(VI) được không?

7.2. Thêm 0,40 mol KI vào 1 lít dung dịch KMnO₄ 0,24 M ở pH = 0 (pH được giữ ổn định trong suốt phản ứng). Tính thành phần giới hạn của hỗn hợp sau phản ứng và thế của điện cực platin nhúng trong hỗn hợp thu được so với điện cực calomen bão hòa.

  Biết ở pH = 0 và ở 25^oC, thế điện cực tiêu chuẩn E^o của một số cặp oxi hóa khử được cho như sau :              2IO₄^-/ I₂ (r) = 1,31V;      2IO₃^-/ I₂ (r) = 1,19V;      2HIO/ I₂ (r) = 1,45 V; 

I₂ (r)/ 2I^- = 0,54V ;         MnO₄^-/Mn²⁺ = 1,51V;

E của điện cực calomen bão hòa bằng 0,244 V

Bài 8: (2,0 điểm)

Chất A chỉ gồm hai nguyên tố với phần trăm khối lượng của natri bé hơn phần trăm khối lượng của nguyên tố còn lại là 21,4%. Nung hỗn hợp X gồm 4 muối natri A,B, C và D (cùng có a mol mỗi chất) đến 200⁰C thoát ra hơi nước, khối lượng hỗn hợp giảm 12,5% và tạo thành hỗn hợp Y chứa 1,33a mol A; 1,67a mol C, a mol D. Nếu tăng nhiệt độ lên 400⁰C thu hỗn hợp Z chỉ chứa A và D, còn nếu tăng nhiệt độ lên đến 600⁰C thì chỉ còn duy nhất chất A.

a. Xác định A, B, C, D?

b. Xác định khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X ban đầu?

Bài 9: (2,0 điểm)

9.1. Xác định chất X, Y, Z, T, U và hoàn thành chuỗi chuyển hóa dưới đây (mỗi mũi tên là một phản ứng):

Biết rằng Y có M_Y = 150.

9.2. Để xác định hàm lượng khí độc H₂S trong không khí người ta làm thí nghiệm như sau: Lấy 50 lít không khí nhiễm khí H₂S (D = 1,29 g/lít) cho đi qua thiết bị phân tích có chứa dung dịch CdSO₄ dư. Sau đó axit hóa toàn bộ hỗn hợp thu được và cho tất cả lượng H₂S sinh ra hấp thụ hết vào ống đựng 10 ml dung dịch I₂ 0,015 M (xảy ra quá trình oxi hóa H₂S thành S). Lượng I₂ dư tác dụng vừa đủ với 12,5 ml dung dịch Na₂S₂O₃ 0,008 M.

Viết các phương trình hóa học xảy ra trong quá trình thí nghiệm và tính hàm lượng H₂S trong không khí theo ppm (số microgam chất trong 1 gam mẫu).

Bài 10: (2,0 điểm)

10.1.  Cho phản ứng: A + B → C   

Phản ứng này có bậc nhất đối với mỗi tác nhân phản ứng, với hằng số tốc độ

k = 5,0.10^-3 M^-1·s^-1.  Giả sử nồng độ ban đầu của A là 0,010 M và B là 6,00 M.

Tính nồng độ của A còn lại sau 100 s.

10.2. Khảo sát động học phản ứng giữa KI và anion peroxodisunfat (S₂O₈^2-) ở 25^oC

2I^- + S₂O₈^2- → 2SO₄^2- + I₂

nhận được kết quả sự phụ thuộc giữa tốc độ đầu v₀ vào nồng độ đầu chất phản ứng C₀ ở bảng dưới đây:

C0(S2O82-), mmol/L	C0(KI), mmol/L	v0 ´ 10-8 mol/(L×s)
0,10	10	1,1
0,20	10	2,2
0,20	5	1,1

a. Xác định bậc riêng phần của mỗi chất, viết biểu thức động học và tính hằng số tốc độ phản ứng ở 25^oC.

b. Tính thời gian cần thiết (giờ) để giảm nồng độ chất phản ứng đi 10 lần nếu nồng độ đầu của mỗi chất đều là 1,0 mmol/L ở 25^oC.

...

Trên đây là trích một phần nội dung Đề thi HSG có đáp án môn Hóa học 10 năm 2019-2020 Hội các trường THPT Chuyên. Để xem đầy đủ nội dung của đề thi các em vui lòng đăng nhập và chọn Xem online và Tải về.

Hy vọng đề thi này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.

Chúc các em học tốt