Hướng dẫn chấm đề thi chính thức môn Hóa học - Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2017 - Ngày thi thứ nhất

trang 1/16

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2017

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC

Môn: HOÁ HỌC Ngày thi thứ nhất: 05/01/2017

I. Hướng dẫn chung 1. Cán bộ chấm thi chấm đúng như Hướng dẫn chấm, đáp án, thang điểm của Bộ Giáo dục và Đào tạo. 2. Đối với câu, ý mà thí sinh có cách trả lời khác so với đáp án nhưng đúng thì vẫn cho điểm tối đa của câu, ý đó theo thang điểm. 3. Cán bộ chấm thi không quy tròn điểm thành phần, điểm từng câu, điểm của bài thi và tổng điểm hai bài thi của thí sinh. II. Hướng dẫn cụ thể Câu I (2,5 điểm) Năng lượng En (J) của một electron trong trường lực một hạt nhân được tính bằng biểu thức:

Trong đó, e là điện tích nguyên tố; Z là điện tích hạt nhân; εo là hằng số điện; h là hằng số Planck; n là số lượng tử chính (n = 1, 2, 3... ); μ (kg) là khối lượng rút gọn của hệ, được tính bằng biểu thức: μ = (mhạt nhân.melectron) : (mhạt nhân + melectron). a) Tính bước sóng λmax (nm) của dãy phổ Lyman khi electron chuyển từ n = 2 về n = 1 trong nguyên tử hiđro. b) Tần số tương ứng với bước sóng λmax của dãy Lyman có sự khác biệt nhỏ giữa hiđro và đơteri (một đồng vị của hiđro, trong hạt nhân có một proton và một nơtron). Nguyên nhân là do sự khác biệt về khối lượng rút gọn giữa đơteri và hiđro. Hiệu ứng này gọi là sự chuyển dịch đồng vị. Tính sự khác biệt về tần số Δν (Hz) của photon phát xạ khi electron chuyển từ n = 2 về n = 1 trong đơteri và hiđro. c) Positroni là một hệ gồm một positron, là hạt có điện tích +1, và một electron. Khi electron chuyển từ n = 3 về n = 2, hệ bức xạ photon có bước sóng λ = 1312 nm. Tính khối lượng m (kg) của positron.

Hướng dẫn chấm

a) Thay các hằng số vào biểu thức ta có:

- Bước sóng được tính theo công thức:

- Vậy:  = 1,2164.10-7 m = 121,64 (nm). b) Gọi μH và μD là khối lượng rút gọn cho hệ hiđro và đơtêri tương ứng: νH và νD là tần số cho sự chuyển dịch tương ứng của hiđro và đơtêri.

- Tần số của photon bức xạ khi electron chuyển dịch từ n = 2 về n = 1 trong hiđro và đơteri được tính theo công thức:

4 2

2 2 2 o (J) = 8 n

e Z E h n 

 



 

4 2

2 2 2 0 8 n

e Z E h n

31 19 4 2

18 2 1 12 2 34 2 2 2 9,1094.10 .(1,602.10 ) .1 1 1 .( ) 1,634.10 (J). 8.(8,854.10 ) .(6,6261.10 ) 1 2 E

 

       

34 8 18 6,6261.10 .2,9979.10 1,634.10 ( ) hc E J  

     

DeThi.edu.vn

trang 2/16

Hiđro: (*)

Đơteri: (**)

- Lấy (**) chia cho (*), ta có tần số đối với đơtêri được tính bằng:

νD = (μD : μH).νH

- Sự chuyển dịch đồng vị giữa đơteri và hiđro được tính bởi công thức:

ν = νD – νH = νH(μD/μH - 1)

- Khối lượng rút gọn của hiđro và đơteri lần lượt là:

μH = me.mp : (me + mp) μD = (mp + mn).me : (me + mp + mn) 2me.mp : (me + 2mp) (Do mp mn) (***)

- Từ đó, rút ra được tỉ lệ:

àD : àH = (2me + 2mp) : (me + 2mp) và (àD / àH – 1) = me : (me + 2mp) = me : 2mp = 2,7.10-4. (Vì me << mp)

- Vậy, sự dịch chuyển đồng vị là:

ν = 2,7.10-4 νH.

- Đối với dãy Lyman, tần số của sự chuyển dịch đối với H, νH (Hz) được tính dựa vào công thức: ν = c : λ.

ν2 về 1 = c : ν2 về 1 = c: 122 (nm) = 2,46.1015 (Hz).

- Vậy, ν = 2,7.10-4 .2,46.1015 = 6,64.1011 Hz đối với phản ứng này.

Chú ý: Ở biểu thức (***), nếu học sinh không sử dụng giả thiết gần đúng, mà tính chính xác khối lượng của proton và nơtron, kết quả cuối cùng là ν = 6,70.1011 Hz (vẫn cho đủ điểm).

c) Hệ positroni có thể biểu diễn dưới dạng: e+ e .

- Khi electron chuyển dịch từ n = 3 về n = 2, ta có biểu thức:

- Suy ra, khối lượng rút gọn của hệ:

- Từ đó, tính được khối lượng của positron:

4 2 H

H 2 2 2 2 1 1 . 8 1 2 o

e Z E h h   

         

4 2 D

D 2 2 2 2 1 1 . 8 1 2 o

e Z E h h   

         

 

4 2

2 2 2 2 1 1 8 2 3 o

e Z hc E h 

           

2 3 12 2 34 3 8

31

4 2 9 19 4 2 2 2 2 2

8 8.(8,854.10 ) .(6,6261.10 ) .(2,9979.10 ) 4,557.10 (kg) 1 1 1 1 1312.10 .(1,602.10 ) .1 . 2 3 2 3

oh c

e Z

 



 



                  

DeThi.edu.vn