Đề thi chọn Đội tuyển Học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2024-2025 - Ngày thi 17/08 - Sở GD&ĐT Sóc Trăng (Có đáp án)

Nội dung text: Đề thi chọn Đội tuyển Học sinh giỏi Quốc gia THPT môn Hóa học năm học 2024-2025 - Ngày thi 17/08 - Sở GD&ĐT Sóc Trăng (Có đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN HỌC SINH GIỎI SÓC TRĂNG QUỐC GIA THPT NĂM HỌC 2024-2025 ĐỀ CHÍNH THỨC Môn: HOÁ HỌC (Thời gian làm bài 180 phút, không kể phát đề) Ngày thi: 17/8/2024 Đề thi này có 04 trang Cho: Nguyên tử khối (amu): Na = 23; O = 16; N = 14; I = 127; H = 1; S = 16; F = 19; As = 75; Cl = 35,5; Ba = 137; Pb = 207; C = 12; Fe = 56; Hằng số 23 –1 -1 -1 Avogadro: NA = 6,022.10 mol ; Hằng số khí lí tưởng: R = 8,314 J K mol . Bài 1: (5,0 điểm) 1. Có thể viết cấu hình electron của ion Ni2+ theo hai cách sau: - Cách 1: 1s22s22p63s23p63d8. - Cách 2: 1s22s22p63s23p63d64s2. Áp dụng phương pháp gần đúng Slater tính năng lượng electron của ion Ni2+ với mỗi cách viết trên (theo đơn vị eV)? Cách viết nào phù hợp với thực tế? Tại sao? 2. Cho 3 nguyên tố X, Y, Z (ZX < ZY < ZZ). X, Y cùng một nhóm A ở 2 chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn Y, Z là hai nguyên tố kế cận nhau trong một chu kì. Tổng số proton trong hạt nhân X, Y là 24. Xác định bộ bốn số lượng tử của electron sau cùng trong các nguyên tử X, Y, Z. 3. Biết liên kết trong S2 tương tự như liên kết trong O2. a) Vẽ giản đồ năng lượng orbital phân tử (MO) cho phân tử S2. Cho biết ở trạng thái cơ bản phân tử này có tính thuận từ hay nghịch từ? 22 b) Đối với phân tử S2 và các ion S,S,S,S2 2 2 2 người ta xác định được các giá trị độ dài liên kết S-S (tính bằng Angstrom) sau: 1,72; 1,79; 1,88; 2,00 và 2,20. Hãy gán các giá trị độ dài liên kết S-S cho các tiểu phân trên. Giải thích ngắn gọn. Bài 2: (5,0 điểm) 1. Giảm thiểu tối đa sự phát thải khí độc CO là một trong những vấn đề cấp thiết của nhiều cơ sở công nghiệp, đặc biệt là với các lò thiêu huỷ chất thải rắn. Một trong các giải pháp được đề xuất là chuyển hoá CO bằng hơi nước theo phản ứng: H2O(g) + CO(g) ⇌ H2(g) + CO2(g) (1) o Cho 0,2 mol H2O và 0,1 mol CO vào bình chân không ở 450 C. Khi phản ứng (1) đạt đến cân bằng hỗn hợp phản ứng chứa 0,09 mol CO2. o a) Tính hằng số cân bằng Kp của phản ứng (1) ở 450 C. b) Phản ứng (1) cần được tiến hành ở nhiệt độ bao nhiêu để 99% lượng CO ban đầu bị chuyển hoá thành CO2? (Xem biến thiên enthalpy của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ) 0 -1 Cho biết: ∆fH 298 (kJ.mol ) của CO(g), CO2(g) và H2O(g) lần lượt: -110,50; -393,51 và -241,84. Trang 1
2. 2. Tinh thể SrCoO3 thuộc hệ lập phương, có cấu trúc kiểu perovskit, được tạo thành khi nung hỗn hợp SrO2 và Co2O3 theo tỉ lệ hợp thức trong khí quyển oxygen ở áp suất cao. Tại một tỉ lệ mol SrO2 : Co2O3 xác định, có thể điều chế được tinh thể chất A, có cấu trúc kiểu Ruddlesden–Popper (là dẫn xuất của perovskit), thuộc hệ tứ phương với ô mạng cơ sở hình hộp chữ nhật có hai cạnh c bằng nhau (kí hiệu cạnh a) và một cạnh dài hơn (kí hiệu cạnh c). Trong tinh thể A (hình vẽ bên), ion Con+ chiếm vị trí các đỉnh và tâm khối của ô mạng cơ sở. Mỗi ion Con+ được bao quanh bởi 6 ion O2– tạo nên những đơn vị bát diện đều, giống hệt nhau, định hướng song song với nhau. 2+ 2– Ion Sr chiếm vị trí hốc trống tạo bởi các ion O . a a) Xác định công thức hoá học của chất A và số phối trí của ion Sr2+. b) Trong ô mạng cơ sở chất A, có bao nhiêu loại ion O2– ? Tính số lượng và xác định vị trí của mỗi loại O2– đó. c) Tính độ dài cạnh c của ô mạng cơ sở tinh thể A. Cho rằng: các liên kết Sr O trong A như nhau; ô mạng cơ sở của A có cạnh a = 0,372 nm. d) Giá trị c thu được từ thực nghiệm nhỏ hơn đáng kể so với giá trị tính toán ở trên. Hãy giải thích. Bài 3: (5,0 điểm) 1. Một ungd dịch đệm phosphate có pH = 6,50. Hàm lượng phosphate tổng cộng trong dung dịch đệm được xác định bằng phương pháp chuẩn độ permanganate: Dung dịch đệm được acid hoá nhẹ bằng acetic acid, sau đó thêm tiếp ammonium chloride. Ion phosphate được kết tủa định lượng bằng dung dịch uranyl (VI) acetate dưới dạng uranyl amaonium phosphate (NH4UO2PO4). Kết tủa được khử bằng Al trong môi 4+ 4+ trường H2SO4 thành ion U . Ion U được chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 thu được 2+ ion UO2 . a) Trong phép chuẩn độ này, 10 mL dung dịch đệm cần dùng 13,34 mL dung dịch KMnO4 0,02M để đạt tới điểm tương đương. Tính tổng nồng độ các dạng phosphate có trong dung dịch đệm. b) Xác định nồng độ mol/L của các cấu tử chứa phosphorus trong dung dịch đệm. c) Nhược điểm chính của dung dịch đệm này là dễ dàng kết tủa với ion Ca2+ dưới 2+ dạng Ca3(PO4)2 (có pKs = 26). Xác định nồng độ ion Ca tối đa có trong dung dịch đệm này để không xuất hiện kết tủa. Cho biết các hằng số phân li của H3PO4: pKa1=2,23, pKa2=7,21 và pKa3=12,32. 2. Cho pin điện hoá của Tubandt: Anode AgǀAgIǀCathode Ag a) Viết các nửa phản ứng xảy ra tại hai điện cực khi pin hoạt động. b) Mỗi điện cực Ag đều nặng 0,1 gam và đều tiếp xúc với AgI rắn. Giả thiết rằng, pin điện hoá như trên có thể phóng ra dòng điện với cường độ không đổi là Trang 2
3. 35,2 mA. Sau khi pin đã phóng hết điện (ngừng hoạt động), các điện cực Ag được lấy ra khỏi tế bào pin và Ag cathode được cho vào bình 1, Ag anode được cho vào bình 2. Thêm lượng dư HNO3 loãng vào cả hai bình. Sau khi hai điện cực tan hết thì thêm tiếp nước cất vào đến khi thu được 100 mL dung dịch. Tiến hành lấy 10 mL dung dịch trong mỗi bình rồi lần lượt đem chuẩn độ bằng dung dịch NaCl 1,13.10-2 M có chứa một lượng nhỏ K2CrO4. Khi kết tủa màu đỏ gạch bắt đầu xuất hiện thì cần dùng hết V1 mL (cho dung dịch trong bình 1) và V2 mL (cho dung dịch trong bình 2) dung dịch NaCl ở trên. Biết rằng, tỉ lệ V1 : V2 = 2,15. Tính thời gian mà pin có thể phóng điện trong điều kiện đã cho. Bài 4: (5,0 điểm) 1. Các hợp chất vô cơ A-G tham gia sơ đồ phản ứng sau: Biết rằng: - A là khí không màu. - E là chất lỏng cực độc, chứa 97,67% N về khối lượng và có nhiệt độ sôi khá thấp (37 oC); còn các chất khác đều là chất rắn. - Khi hoà tan C vào nước thu được dung dịch kiềm mạnh và giải phóng khí L (có tỉ khối so với A là 0,386). - L phản ứng với hydrogen chloride tạo thành B. - Cho 0,85 gam NaNO3 và 1,17 gam C phản ứng với nhau, thu được 0,65 gam D. - Hợp chất D và C đều có chứa 2 nguyên tố phổ biến. - Hợp chất E và F phản ứng với nhau theo tỉ lệ mol 1:1. - Muối Christie tạo thành chứa 27,03% N về khối lượng, rất kém bền và gây nổ khi tiếp xúc với nước. a) Xác định công thức các hợp chất A, B, C, D, E, F, G, L. b) Dự đoán cấu trúc không gian của các ion trong muối Christie. c) Viết phương trình phản ứng giữa muối Christie với nước và giải thích tại sao phản ứng gây nổ? 2. Hai hợp chất A và B chứa anion phức bát diện có cùng thành phần nguyên tố nhưng chúng khác nhau về momen từ μ (μ = [n(n+2)]0,5 trong đó n là số electron độc thân): μA = 0D, μB = 1,72D. Khi cho 20 mL dung dịch A 0,1M tác dụng với 1,324 gam Pb(NO3)2 thì tạo thành 1,252 gam kết tủa trắng và trong dung dịch chỉ còn lại muối Trang 3
4. potassium. Khi cho 1,27 gam FeCl2 vào một lượng dư dung dịch A thì tạo thành 1,62 gam kết tủa trắng C (chứa 51,85% Fe về khối lượng), để ra ngoài không khí kết tủa trắng chuyển thành kết tủa D có màu xanh. Dung dịch của B tác dụng với FeCl2 tạo thành ngay một kết tủa E có thành phần giống D. a) Xác định các hợp chất A, B, C, D, E. b) Viết các phương trình phản ứng xảy ra. --- HẾT --- Họ tên thí sinh: .................................................... Số báo danh: ............................ Chữ ký của Giám thị 1: ........................ Chữ ký của Giám thị 2: .................. Trang 4