Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2013 môn Hóa học - Ngày thứ nhất

trang 1/3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ THI CHÍNH THỨC

KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT NĂM 2013 Môn: HOÁ HỌC Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Ngày thi thứ nhất: 11/01/2013 (Đề thi có 03 trang, gồm 05 câu)

Cho: NA = 6,022.1023mol-1; h = 6,625.10-34J.s; 1eV= 1,602.10-19J;

O = 16; Na = 23; K = 39; Rb = 85; Mg = 24; Ca = 40; Ba = 137. Câu 1. (4,5 điểm) 1. Kết quả tính Hoá học lượng tử cho biết ion Li2+ có năng lượng electron ở các mức En (n là số lượng tử chính) như sau: E1= -122,400eV; E2= -30,600eV; E3= -13,600eV; E4= -7,650eV. a) Tính các giá trị năng lượng trên theo kJ/mol (có trình bày chi tiết đơn vị tính). b) Hãy giải thích sự tăng dần năng lượng từ E1 đến E4 của ion Li2+. c) Tính năng lượng ion hoá của ion Li2+ (theo eV) và giải thích. 2. Chuyển động của electron π dọc theo mạch cacbon của hệ liên hợp mạch hở được coi là chuyển động tự do của vi hạt trong hộp thế một chiều. Năng lượng của vi hạt trong hộp thế một

n 2 h 2 chiều được tính theo hệ thức: En = 8ma 2 , trong đó n= 1,2,3...; h là hằng số Planck; m là khối

lượng của electron, m= 9,1.10-31 kg; a là chiều dài hộp thế. Đối với hệ liên hợp, a là chiều dài mạch cacbon và được tính theo công thức: a= (N+1).ℓC-C , ở đây N là số nguyên tử C; ℓC-C là độ dài trung bình của liên kết C-C. Ứng với mỗi mức năng lượng En nêu trên, người ta xác định được một obitan phân tử (viết tắt là MO-π) tương ứng, duy nhất. Sự phân bố electron π vào các MO-π cũng tuân theo các nguyên lý và quy tắc như sự phân bố electron vào các obitan của nguyên tử.

Sử dụng mô hình vi hạt chuyển động tự do trong hộp thế một chiều cho hệ electron π của phân tử liên hợp mạch hở Octatetraen, hãy: a) Tính các giá trị năng lượng En (n= 1÷5) theo J. Biểu diễn sự phân bố các electron π trên các MO-π của giản đồ các mức năng lượng và tính tổng năng lượng của các electron π thuộc Octatetraen theo kJ/mol. Cho biết phân tử Octatetraen có ℓC-C = 1,4Å. b) Xác định số sóng ν (cm-1) của ánh sáng cần thiết để kích thích 1 electron từ mức năng lượng cao nhất có electron (HOMO) lên mức năng lượng thấp nhất không có electron (LUMO). Câu 2. (4,0 điểm) 1. Bảng tuần hoàn hiện nay có 118 nguyên tố. Nguyên tố X (Z=118) được hình thành khi bắn

phá hạt nhân nguyên tố Californi ( 249 Cf ) bằng hạt nhân Canxi ( 48 Ca ). Biết nguyên tố X phân 98 20 rã α và có số khối là A= 294. a) Viết phương trình phản ứng tổng hợp và phân rã α của nguyên tố X. b) Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố X. Từ đó suy ra vị trí của X trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học. 2. 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= 5,555Å. Trong mỗi ô mạng cơ sở, ion O2- chiếm đỉnh và tâm các mặt của 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) 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. d) Nêu cách điều chế oxit của M.

DeThi.edu.vn