Đáp án đề thi chính thức môn Hóa học - Ngày thứ 1 - Kỳ thi chọn học sinh giỏi quốc gia Lớp 12 THPT năm 2011

Trang 1/6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA LỚP 12 THPT NĂM 2011

ĐÁP ÁN ĐỀ THI CHÍNH THỨC Môn: HOÁ HỌC Ngày thi thứ nhất: 11/01/2011

(Gồm 06 trang)

Câu 1

a) Công thức các hợp chất XFm:

X là Cl có ClF; ClF3; ClF5 (a); X là Br có BrF; BrF3; BrF5 (b); X là I có IF; IF3; IF5; IF7 (c).

1 (2,0

điểm)

b) Các hợp chất trên đều có liên kết cộng hóa trị, mỗi liên kết được tạo thành do 2

electron có spin đối song song của 2 nguyên tử góp chung.

* F (Z = 9; n = 2) có 4 AO hóa trị, vì vậy cấu hình chỉ có 1 electron độc thân:

* Cl (Z = 17; n = 3), Br (Z = 35; 9n = 4), I (Z = 53; n = 5) giống nhau đều có 9 AO hóa trị, có thể có:

1 electron độc thân:

hoặc 3 electron độc thân:

5 electron độc thân:

7 electron độc thân:

- Hợp chất ClF7 không tồn tại vì thể tích nguyên tử clo rất nhỏ, lực đẩy của các vỏ nguyên tử flo sẽ phá vỡ liên kết trong phân tử. Hợp chất BrF7 tương tự hợp chất ClF7 (hợp chất BrF7 hiện nay chưa điều chế được).

- Hợp chất IF7 tồn tại vì thể tích nguyên tử iot rất lớn so với thể tích nguyên tử flo, lực đẩy của các vỏ nguyên tử flo không phá vỡ được các liên kết trong phân tử.

a) Phương trình phản ứng hạt nhân điều chế 32P: 16 S + 0 n → 15 P + 1 p 32 1 32 1

32 32 - và phân rã phóng xạ của 32P: 15 P → 16 S + β

2 (1,5 điểm)

A 5.10-1μCi 1 ⎛ 1 ⎞

t/t1/2 b) A = 2μCi

= 4

= ⎜ 2 ⎟ → t/t1/2 = 2 → t = 2.t1/2. Vậy thời gian đã lưu giữ là 2

0 ⎝ ⎠ chu kì bán huỷ.

Tốc độ phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào nồng độ đầu và nhiệt độ, nên sau thời gian đó lượng 32P của mẫu I cũng chỉ còn lại 1/4 so với lúc đầu → độ giảm hoạt độ

phóng xạ trong mẫu I là: 3 20 mCi =15 mCi = 15.10-3.3,7.1010 Bq = 15.3,7.107 Bq. 4 Số hạt nhân đã biến đổi phóng xạ là:

A A.t 15.3,7.107 .14,28.24.3600 N = = 1/2 = = 9,9.1014 nguyên tử λ ln2 0,693

14 Khối lượng 32P đã phân rã là: m = 32.9,9.10 = 5,3.10-8 (g) = 5,3.10-2 (μg) 32 P 6,02.1023

Khi bỏ qua sự hụt khối của phân rã phóng xạ, khối lượng 32S tạo thành đúng bằng khối lượng 32P đã phân rã: m(32S) = 5,3.10-2μg.

DeThi.edu.vn

Trang 2/6

Câu 2

1 (1,0 điểm)

Phản ứng là bậc 1 nên: [X] = [X]0.e-kt (1) → v = k[X] = k.[X]0.e-kt

→ lnv = ln(k[X]0) - kt (2) Hay: lnv = lnv0 - kt (3) (v0 là tốc độ đầu của phản ứng) → lgv = lgv0 – kt/2,303.

k = v0 = 4.10-4/2.10-2 = 2.10-2(phút-1) → lgv = -3,4 - 8,7.10-3t [X]0

(t: phút; v: mol.L-1.phút-1). (Những biểu thức trong đó lgv là hàm của một biến số độc lập t đều coi là đúng). 2 (0,75 điểm)

Đối với phản ứng bậc 1:

t = ln2 = 0,693 = 34, 7 (phút) 1/2 k 2.10-2 (phút)

−1

3 (1,75 điểm)

Phản ứng 2NO (k) + 2H2 (k) → N2 (k) + 2H2O (k) tuân theo quy luật động học thực nghiệm: v = k[NO]2[H2].

Cơ chế 1:

2NO (k) ⎯k⎯ 1 → N2O2 (k) (nhanh) (1) N2O2 (k) + H2 (k) ⎯k⎯ 2 → 2HON (k) (nhanh) (2) HON (k) + H2 (k) ⎯k⎯ 3 → H2O (k) +HN (k) (chậm) (3) HN (k) + HON (k) ⎯k⎯ 4 → N2 (k) + H2O (k) (nhanh) (4) ∗ Chấp nhận gần đúng rằng giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng là giai đoạn chậm nhất.

* Trong cơ chế đã cho, giai đoạn 3 chậm, quyết định tốc độ phản ứng, nên: v = k3.[HON][H2] (5) Khi nồng độ các sản phẩm trung gian đạt được trạng thái dừng

d[N O ] 1 k [NO]2 2 2 = k1[NO]2 – k2[H2][N2O2] = 0 (6) → [N2O2] = 1 (7) dt 2 2k 2 [H2 ] d[HON] = 2k [H ][N O ] - k .[HON][H ] – k [HON][HN] = 0 (8) 2 2 2 2 3 2 4 dt d[HN] = k .[HON][H ] – k [HON][HN] = 0 (9) 3 2 4 dt

Lấy (8) trừ (9) và biến đổi đơn giản, ta có: [HON] = k 2 [N2O2 ] (10) k3 k [NO]2 Thay (7) vào (10) rút ra: [HON] = 1 (11) 2k3[H2 ]

k [NO]2 Thay (11) vào (5) thu được: v = 1 = k[NO]2. Kết quả này không phù hợp 2 với đinh luật tốc độ thực nghiệm. Cơ chế 1 là không có khả năng.

Cơ chế 2:

2NO N2O2 Kcb (nhanh) (12) N2O2 + H2 ⎯k⎯ 5 → N2O + H2O (chậm) (13) N2O + H2 ⎯⎯ k6 → N2 + H2O (nhanh) (14) Tốc độ phản ứng được quyết định bởi (13), nên: v = k5[N2O2].[H2] (15) Dựa vào cân bằng 2 NO N2O2, rút ra: [N2O2] = Kcb.[NO]2 (16) Thay (16) vào (15) thu được: v = Kcb.k5[NO]2.[H2] = k[NO]2.[H2]. Kết luận: Cơ chế 2 cho phép rút ra biểu thức của định luật tốc độ thực nghiệm. Cơ chế này là có khả …