Hướng dẫn chấm đề thi chính thức môn Hóa học - Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2014 - Ngày thi thứ nhất

trang 1/11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2014

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI CHÍNH THỨC

Môn: HOÁ HỌC Ngày thi thứ nhất: 03/01/2014

Câu I (3,0 điểm)

Nhiệt phân hoàn toàn x gam KClO3 (có MnO2 xúc tác), khí thoát ra được thu qua chậu đựng dung dịch H2SO4 loãng (D = 1,15 g/mL) vào ống nghiệm úp ngược (như hình vẽ).

Các dữ kiện thí nghiệm: Nhiệt độ 17oC; áp suất khí quyển 752 mm Hg; thể tích khí thu được trong ống nghiệm V = 238 cm3; khoảng cách giữa 2 mặt thoáng h = 27 cm; khối lượng riêng của Hg là 13,6 g/cm3; áp suất hơi nước trong ống nghiệm là 13,068 mm Hg. 1. Tính x. 2. Nung nóng một thời gian hỗn hợp A gồm 10x gam KClO3 (giá trị x thu được ở trên) và y gam KMnO4, thu được chất rắn B và 3,584 lít khí O2 (đktc). Cho B tác dụng hết với dung dịch HCl đặc, nóng, dư, thu được 6,272 lít khí Cl2 (đktc). Viết tất cả các phương trình phản ứng có thể xảy ra và tính y.

Hướng dẫn chấm

1. Vì P(khí quyển) = P(O2) + P(cột dung dịch) + P(hơi nước)  P(O2) = 752 - (27.10.1,15/13,6) - 13,068 = 716,102 mm Hg  n(O2) = PV/RT = (716,102/760)0,238/0,082.290 = 9,43.10-3 mol. Theo phương trình phản ứng ,

ta dễ dàng tính được x = (2/3).9,43.10-3.122,5 = 0,77 g KClO3. 2. Các phương trình phản ứng có thể xảy ra: - Phản ứng nhiệt phân hỗn hợp A: (1)

(2) - Rắn B phản ứng với HCl đặc:

KClO3 + 6HCl  KCl + 3Cl2 + 3H2O (3) 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O (4) K2MnO4 + 8HCl  2KCl + MnCl2 + 2Cl2 + 4H2O (5) MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O (6) Gọi a là số mol KMnO4, n(O2) = 3,584/22,4 = 0,16 mol, n(Cl2) = 6,272/22,4 = 0,28 mol, n(KClO3) = 7,7/122,5 = 0,063 mol. Thực tế không có phản ứng (3) vì KClO3 rất dễ bị nhiệt phân với xúc tác là MnO2 và số mol O2 thu được (0,16 mol) số mol O2 sinh ra từ KClO3 (9,43.10-3 mol). Do đó, theo bảo toàn electron ta có: 0,063.6 + 5a = 0,16.4 + 0,28.2 (từ KClO3) (từ KMnO4) O2- cho Cl- cho  a = 0,164 mol, y = 0,164.158 = 25,912 g KMnO4.

o

2

t 3 2 MnO 2KClO 2KCl+3O 

o

2

t 3 2 MnO 2KClO 2KCl+3O 

ot 4 2 4 2 2 2KMnO K MnO +MnO +O 

?

DeThi.edu.vn

trang 2/11

Câu II (4,0 điểm)

1. Cho các ion sau đây: He+, Li2+, Be3+. a) Áp dụng biểu thức tính năng lượng: En = -13,6(Z2/n2) (có đơn vị là eV); n là số lượng tử chính, Z là số điện tích hạt nhân, hãy tính năng lượng E2 theo đơn vị kJ/mol cho mỗi ion trên (trong đáp số có 4 chữ số thập phân). b) Có thể dùng trị số nào trong các trị số năng lượng tính được ở trên để tính năng lượng ion hóa của hệ tương ứng? Tại sao? c) Ở trạng thái cơ bản, trong số các ion trên, ion nào bền nhất, ion nào kém bền nhất? Tại sao? 2. Thực nghiệm cho biết đồng tinh thể có khối lượng riêng D = 8,93 g/cm3; bán kính nguyên tử đồng là 128 pm. Đồng kết tinh theo mạng tinh thể lập phương đơn giản hay lập phương tâm diện? Tại sao? 3. Đồng vị dùng trong y học thường được điều chế bằng cách bắn phá bia chứa bằng

nơtron trong lò phản ứng hạt nhân. Trong phương pháp này, trước tiên nhận 1 nơtron chuyển

hóa thành , rồi đồng vị này phân rã - tạo thành .

a) Viết phương trình các phản ứng hạt nhân xảy ra khi điều chế .

b) Trong thời gian 3 giờ, 1 mL dung dịch ban đầu phát ra 1,08.1014 hạt -.

- Tính nồng độ ban đầu của trong dung dịch theo đơn vị mol/L.

- Sau bao nhiêu ngày, hoạt độ phóng xạ riêng của dung dịch chỉ còn 103 Bq/mL?

Biết chu kì bán rã của là 8,02 ngày.

Hướng dẫn chấm 1. a). Áp dụng biểu thức En = -13,6(Z2/n2)  E2 = -3,4Z2 (eV) = -328,0063Z2 kJ/mol. - Đối với He+: Z = 2  E2 = -1312, 0252 kJ/mol. - Đối với Li2+: Z = 3  E2 = -2952, 0567 kJ/mol. - Đối với Be3+: Z = 4  E2 = -5248, 1008 kJ/mol. b). Theo định nghĩa, năng lượng ion hóa là năng lượng ít nhất để tách 1 electron khỏi hệ ở trạng thái cơ bản. Với cả 3 ion trên, trạng thái cơ bản ứng với n = 1. Các trị số năng lượng tính được ở trên ứng với trạng thái kích thích n = 2, do vậy không thể dùng bất cứ trị số E2 nào để tính năng lượng ion hóa. c). Mỗi ion đều có 1 electron, cùng ở trạng thái cơ bản, ion có số điện tích hạt nhân Z càng lớn thì lực hút của hạt nhân tác dụng vào …