Duyen Hai -2009- Lop 10

HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2009 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI PHÒNG TRƯỜNG THPT CHUYÊN TRẦN PHÚ ĐỀ GIỚI THIỆU

ĐỀ THI CHỌN HSG VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ LẦN THỨ II MÔN: HOÁ HỌC LỚP 10 Thời gian làm bài 180 phút

Câu 1. (2,5 (2,5 điểm) điểm) Cấu tạo nguyên tử - phản ứng hạt nhân 1. Liệu pháp phóng xạ được ứng dụng rộng rãi để chữa ung thư. Cơ sở của liệu pháp đó là sự biến đổi hạt nhân. 59 + 0n1 → X? (1) 27Co 60 X? → 28 Ni Ni + ... ; h ν = 1,25 MeV (2) a. Hãy hoàn thành phương trình của sự biến đổi hạt nhân trên và nêu rõ định luật nào được áp dụng để hoàn thành phương trình. b. Hãy cho biết điểm khác nhau giữa phản ứng hạt nhân với phản ứng oxi hoá-khử (lấy thí dụ từ phản ứng (2) và phản phản ứng Co + Cl 2 → CoCl2). 2. Cho cấu hình electron 1s 22s22p63s23p63d54s1 (1) a. Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1). b. Cấu hình electron (1) là cấu hình electron của nguyên tố hay ion ? Tại sao ? c. Cho biết tính chất hoá học đặc trưng của ion hay nguyên tố ứng với cấu hình electron (1), hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa. 3. Biết En = -13,6.

Z2 n2

(n: số lượng tử chính, Z: số đơn vị điện tích hạt nhân).

a. Tính năng lượng 1e trong trường lực một hạt nhân của mỗi hệ N 6+, C5+, O7+. b. Qui luật liên hệ giữa E n với Z tính được ở trên phản ánh mối liên hệ nào giữa hạt nhân với electron trong các hệ đó ? c. Trị số năng lượng tính được có quan hệ với năng lượng ion hoá của mỗi hệ trên hay không ? Tính năng lượng ion hoá của mỗi hệ. Câu 2. (2,5 (2,5 điểm) điểm) Liên kết hoá học, hình học phân tử - Định luật tuần hoàn 1. Cho các nhóm phân tử và ion sau: a. NO2; NO2+; NO2-. b. NH 3; NF3. Hãy cho biết dạng hình học của phân tử và ion đã cho, đồng thời sắp xếp chúng theo chiều góc liên kết chiều giảm dần. Giải thích. 2. So sánh momen lưỡng cực giữa hai phân tử NH 3 và NF3. Giải thích. 3. Thực nghịêm xác định được momen lưỡng cực của phân tử H 2O là 1,85D, góc liên kết HOH là o 104,5 , độ dài liên kết O – H là 0,0957 nm. Tính độ ion của liên kết O – H trong phân tử nước(bỏ qua momen tạo ra do các cặp electron hóa trị không tham gia liên kết của oxy). Biết : Số thứ tự Z của các nguyên tố: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S) 1D = 3,33.10 -30 C.m Điện tích của electron là -1,6.10 -19C; 1nm = 10 -9m. (2,5 điểm) điểm) Nhiệt hoá học và cân bằng hoá học Câu 3. (2,5 Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O2(k) → ZnO(r) + SO2(k) o 1. Tính ∆H của phản ứng ở nhiệt độ 298K và 1350K, coi nhiệt dung của các chất không phụ thuộc vào nhiệt độ ở miền nhiệt độ nghiên cứu. 2. Giả thiết ZnS nguyên chất. Lượng ZnS và không khí (20% O 2 và 80% N2 theo thể tích) lấy đúng tỉ lệ hợp thức bắt đầu ở 298K sẽ đạt đến nhiệt độ nào khi chỉ hấp thụ lượng nhiệt tỏa ra do phản ứng ở điều kiện chuẩm tại 1350K (lượng nhiệt này chỉ dùng để nâng nhiệt độ các chất đầu) Hỏi phản ứng có duy trì được không, nghĩa là không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết rằng phản ứng trên chỉ xảy ra ở nhiệt độ không thấp hơn 1350K? 3. Thực tế trong quặng sfalerit ngoài ZnS còn chứa SiO 2. Vậy hàm lượng % của ZnS trong quặng tối thiểu phải là bao nhiêu để phản ứng có thể tự duy trì được? Biết: ZnS(r ZnS(r ) ZnO(r ZnO(r ) SO2(k ) O2(k ) N2(k ) SiO2(r ) Trang 1 / 10

HÓA HỌC 10-DUYEN HẢI 2009

∆Ho (kJ.mol -1) -202,92 -347,98 o -1 -1 C p ( J.K .mol ) 58,05 51,64 MZnS = 97,42g.mol -1; MSiO2 = 60,10g.mol-1

-296,90 51,10

34,24

30,65

72,65

Câu 4. (2,5 điểm) Dung dịch điện li: Cân bằng axit bazơ, kết tủa, tạo phức Kali dicromat là một trong những tác nhân tạo kết tủa được sử dụng rộng rãi nhất. Những cân bằng sau được thiết lập trong dung dịch nước của Cr(VI) HCrO4- + H2O ⇌ CrO42- + H3O+ (1a) pK1 = 6,50 22HCrO4 ⇌ Cr 2O7 + H2O (1b) pK2 = -1,36 -14 1. Tích số ion của nước K W = 1,0.10 . Tính hằng số cân bằng của các phản ứng sau: CrO42- + H2O ⇌ HCrO4- + OHCr 2O72- + 2OH- ⇌ 2CrO42- + H2O 2. Tích số tan của BaCrO 4 là T = 1,2.10-10. Ba 2Cr 2O7 tan dễ dàng trong nước. Cân bằng của phản ứng (1b) sẽ dời chuyển theo chiều nào khi thêm các tác nhân sau vào dung dịch tương đối đậm đặc của kali dicromat? a. KOH b. HCl c. BaCl2 d. H2O (xét tất cả các cân bằng trên). -5 3. Hằng số phân ly của axit axetic là K a = 1,8.10 . Hãy tính trị số pH của các dung dịch sau: a. K 2CrO4 0,010M b. K 2Cr 2O7 0,010M c. K 2Cr 2O7 0,010M + CH3COOH 0,100M 4. Hãy tính nồng độ tại cân bằng của các ion: CrO 42- và Cr 2O72- trong dung dịch K 2Cr 2O7 0,010M + CH3COOH 0,100M. Câu 5. (2,5 điểm) Phản ứng oxi hoá khử và điện phân 1. Cho biết các giá trị E o (thế điện cực tiêu chuẩn) của các cặp oxi hoá khử như sau: Fe3+/Fe2+ F2/2F Cl2/2ClBr 2/2Br I2/2IMnO−4 / Mn2+ Cr2O72− /Cr 3+ Eo (V) +0,77 +2,87 +1,36 +1,07 +0,54 +1,51 +1,33 a. Trong các muối kali halogenua (KX), muối nào sẽ tác dụng được với dung dịch FeCl 3? b. Dung dịch axit HBr có thể khử được dung dịch MnO 4- và dung dịch Cr 2O72- hay không? Viết các phương trình hoá học minh hoạ. 2. Cho miếng kẽm sạch tiếp xúc với dung dịch nước bão hoà oxi (P O2 = 1,00 atm) chứa HCl và ZnCl2 có nồng độ mol/l lần lượt là 1,00 và 1,00M. Nhiệt độ của dung dịch điện ly là 25 oC. Hỏi Zn có bị hoà tan trong dung dịch này hay không? Biết: EoZn2+/Zn = - 0,762v ; EoO2/H2O = +1,229v

Câu 6. (2,5 điểm) Halogen 1. Khí clo điều chế từ KMnO 4 và HCl đặc thường bị lẫn khí HCl và hơi nước, để có khí clo khô người ta lắp thiết bị sao cho Cl 2 đi qua bình A rồi đến bình B. Hãy chọn chất chứa trong bình A và bình B để có kết quả tốt nhất trong số các chất lỏng sau: H 2SO4 đặc, H2O và các dung dịch NaOH, KHCO 3. Giải thích. 2. Trong dãy oxi axit của clo, axit hipoclorơ là quan trọng nhất. Axit hipoclorơ có: - Tính axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic. - Tính oxi hoá mãnh liệt. - Rất dễ bị phân tích khi có ánh sáng mặt trời, khi đun nóng. Hãy viết các phương trình hoá học để minh hoạ các tính chất đó. Câu 7. (2,5 điểm) Oxi – lưu huỳnh Cho một lượng bột oxit của kim loại thông dụng M tác dụng với lượng dư hidro trong điều kiện nung nóng, thu được 16,8 gam kim loại M và 7,2 gam nước. 1. Hoà tan lượng kim loại trên trong dung dịch axit HCl dư, thấy thoát ra 6,72 lít khí H 2. Xác định công thức của oxit kim loại M. Trang 2 / 10


2. Nếu hoà tan hoàn toàn lượng oxit kim loại trên bằng dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu được hai khí A và B (M A > MB) với tỉ lệ số mol tương ứng là 2/3 và một dung dịch. Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng xảy ra và tính thể tích của từng khí A, B tạo thành. Thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn.

Câu 8. (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp Cho V lít khí CO qua ống sứ đựng 5,8 gam oxit sắt Fe xOy nóng đỏ một thời gian thì thu được hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với axit HNO 3 loãng thu đưọc dung dịch C và 0,784 lít khí NO. Cô cạn dung dịch C thì thu được 18,15 gam một muối sắt (III) khan. Nếu hòa tan B bằng axit HCl dư thì thấy thoát ra 0,672 lít khí. (Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn). 1. Xác định công thức của oxít sắt 2. Tính % theo khối lượng các chất trong B.

HƯỚNG DẪN GIẢI Trang 3 / 10


Câu 1. (2,5 điểm) Cấu tạo nguyên tử - phản ứng hạt nhân 1. Liệu pháp phóng xạ được ứng dụng rộng rãi để chữa ung thư. Cơ sở của liệu pháp đó là sự biến đổi hạt nhân. 59 + 0n1 → X? (1) 27Co X? → 28 Ni60 + ... ; h ν = 1,25 MeV (2) a. Hãy hoàn thành phương trình của sự biến đổi hạt nhân trên và nêu rõ định luật nào được áp dụng để hoàn thành phương trình. b. Hãy cho biết điểm khác nhau giữa phản ứng hạt nhân với phản ứng oxi hoá-khử (lấy thí dụ từ phản ứng (2) và phản ứng Co + Cl2 → CoCl2). 2. Cho cấu hình electron 1s 22s22p63s23p63d54s1 (1) a. Dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn cấu hình electron (1). b. Cấu hình electron (1) là cấu hình electron của nguyên tố hay ion ? Tại sao ? c. Cho biết tính chất hoá học đặc trưng của ion hay nguyên tố ứng với cấu hình electron (1), hãy viết một phương trình phản ứng để minh họa. 3. Biết En = -13,6.

Z2 n2

(n: số lượng tử chính, Z: số đơn vị điện tích hạt nhân).

a. Tính năng lượng 1e trong trường lực một hạt nhân của mỗi hệ N 6+, C5+, O7+. b. Qui luật liên hệ giữa E n với Z tính được ở trên phản ánh mối liên hệ nào giữa hạt nhân với electron trong các hệ đó ? c. Trị số năng lượng tính được có quan hệ với năng lượng ion hoá của mỗi hệ trên hay không ? Tính năng lượng ion hoá của mỗi hệ. Hướng dẫn giải 1. (a) Định luật bảo toàn vật chất nói chung, định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích nói riêng, được áp dụng: Điện tích : 27 + 0 = 27; Số khối : 59 + 1 = 60 → X lµ 27Co60. 59 60 27Co + 0n1 → 27Co . Số khối : 60 = 60; điện tích : 27 = 28 + x → x = −1. VËy cã −1e0. 60 60 27Co → 28 Ni + -1e; hv = 1,25MeV. (b) Điểm khác nhau Phản ứng hạt nhân : xảy ra tại hạt nhân, tức là sự biến đổi hạt nhân thành nguyên tố mới. Ví dụ (b) ở trên.  Phản ứng hoá học (oxi hoá - khử) : xảy ra ở vỏ electron nên chỉ biến đổi dạng đơn chất, hợp chất. Ví dụ : Co + Cl 2 → Co2+ + 2Cl−→ CoCl2. Chất dùng trong phản ứng hạt nhân có thể là đơn chất hay hợp chất, thường dùng hợp chất. Chất dùng trong phản ứng oxi hoá - khử, phụ thuộc vào cấu hỏi mà phải chỉ rõ đơn chất hay hợp chất. Năng lượng kèm theo phản ứng hạt nhân lớn hơn hẳn so với năng lượng kèm theo phản ứng hoá học thông thường. 2. (a) Dùng ô lượng tử biểu diễn cấu hình : ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ (b) (1) là cấu hình e của nguyên tử vì cấu hình d bán bão hoà nên thuộc kim loại chuyển tiếp (theo HTTH các nguyên tố). Thuộc kim loại chuyển tiếp thì ion không thể là anion; nêu là cation, số e = 24 thì Z có thể là 25, 26, 27 ... Không có cấu hình cation nào ứng với các số liệu này. Vậy Z chỉ có thể là 24. (Nguyên tố Ga có cấu hình [ar ] 3d104s24p1, ion Ga2+ có cấu hình [ar ] 3d104s1 bền nên không thể căn cứ vào lớp ngoài cùng 4s 1 để suy ra nguyên tố). (c) Z = 24 → nguyên tố Cr, Kim loại (chuyển tiếp). Dạng đơn chất có tính khử. Cr + 2HCl → CrCl2 + H2↑ 3. (a) Theo đầu bài, n phải bằng 1 nên ta tính E 1. Do đó công thức là E 1 = −13,6 Z2 (ev) (2’) Thứ tự theo trị số Z: Z = 6 → C5+ : (E1) C5+ = −13,6 x 6 2 = −489,6 eV Z = 7 → N6+ : (E1) N6+ = −13,6 x 7 2 = −666,4 eV Z = 8 → O7+ : (E1) O7+ = −13,6 x 8 2 = −870,4 eV 





Trang 4 / 10


(b) Quy luật liên hệ E 1với Z : Z càng tăng E 1 càng âm (càng thấp). Qui luật này phản ánh tác dụng lực hút hạt nhân tới e được xét: Z càng lớn lực hút càng mạnh → năng lượng càng thấp → hệ càng bền, bền nhất là O7+. (c) Trị năng lượng đó có liên hệ với năng lượng ion hoá, cụ thể: C5+ : I6 = −(E1, C5+) = + 489, 6 eV. N6+ : I7 = −(E1, N6+) = + 666, 4 eV. O7+ : I8 = −(E1, O7+) = + 870,4 eV.

Câu 2. (2,5 điểm) Liên kết hoá học, hình học phân tử - Định luật tuần hoàn 1. Cho các nhóm phân tử và ion sau: a. NO2; NO2+; NO2-. b. NH3; NF3. Hãy cho biết dạng hình học của phân tử và ion đã cho, đồng thời sắp xếp chúng theo chiều góc liên kết chiều giảm dần. Giải thích. 2. So sánh momen lưỡng cực giữa hai phân tử NH 3 và NF3. Giải thích. 3. Thực nghịêm xác định được momen lưỡng cực của phân tử H 2O là 1,85D, góc liên kết HOH là o 104,5 , độ dài liên kết O – H là 0,0957 nm. Tính độ ion của liên kết O – H trong phân tử nước(bỏ qua momen tạo ra do các cặp electron hóa trị không tham gia liên kết của oxy). Biết : Số thứ tự Z của các nguyên tố: 7(N); 8(O); 9(F); 16(S) 1D = 3,33.10 -30 C.m Điện tích của electron là -1,6.10 -19C; 1nm = 10 -9m. Hướng dẫn giải 1. Để giải thích câu này ta có thể dùng thuyết VSEPR hoặc thuyết lai hóa (hoặc kết hợp cả hai). a. N

N O

O

O

2

sp

N

O

O

O

2

sp

sp

(1) và (3): hình gấp khúc. (2) : thẳng Góc liên kết giảm theo thứ tự sau: (2) – (1) – (3) do ở (2) không có lực đẩy electron hóa trị của N không tham gia liên kết, ở (1) có một electron hóa trị của N không liên kết dẩy làm góc ONO hẹp lại đôi chút. Ở (3) góc liên kết giảm nhiều hơn do có 2 electron không liên kết của N đẩy. b. N

N H

H

sp3

F

F

H

sp3

F

2. Góc liên kết giảm theo chiều HNH - FNF vì độ âm điện của F lớn hơn của H là điện tích lệch về phía F nhiều hơn ⇒ lực đẩy kém hơn. µ (NH3) > µ (NF3) Giải thích:

N

N H

H H

F

F F

Ở NH3 chiều của các momen liên kết và của cặp electron của N cùng hướng nên momen tổng cộng của phân tử lớn khác với NF 3 (hình vẽ). Trang 5 / 10


3. µ1

H

O

µ2

µ H

µ của phân tử bằng tổng các momen của hai liên kết (O – H): Từ đó sử dụng các hệ thức lượng trong tam giác ta tính được momen của liên kết O – H là: 1,51D Giả thiết độ ion của liên kết O – H là 100% ta có: 0,0957.10 −9.1,6.10 −19 µ 1 (lt ) = = 4,60 D 3,33.10 −30 Ta dễ dàng suy ra độ ion của liên kết O – H là 32,8% Câu 3. (2,5 điểm) Nhiệt hoá học và cân bằng hoá học Một phản ứng dùng để luyện kẽm theo phương pháp khô là: ZnS(r) + 3/2O2(k) → ZnO(r) + SO2(k) o 1. Tính ∆H của phản ứng ở nhiệt độ 298K và 1350K, coi nhiệt dung của các chất không phụ thuộc vào nhiệt độ ở miền nhiệt độ nghiên cứu. 2. Giả thiết ZnS nguyên chất. Lượng ZnS và không khí (20% O 2 và 80% N2 theo thể tích) lấy đúng tỉ lệ hợp thức bắt đầu ở 298K sẽ đạt đến nhiệt độ nào khi chỉ hấp thụ lượng nhiệt tỏa ra do phản ứng ở điều kiện chuẩm tại 1350K (lượng nhiệt này chỉ dùng để nâng nhiệt độ các chất đầu) Hỏi phản ứng có duy trì được không, nghĩa là không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài, biết rằng phản ứng trên chỉ xảy ra ở nhiệt độ không thấp hơn 1350K? 3. Thực tế trong quặng sfalerit ngoài ZnS còn chứa SiO 2. Vậy hàm lượng % của ZnS trong quặng tối thiểu phải là bao nhiêu để phản ứng có thể tự duy trì được? Biết: ZnS(r ) ZnO(r ) SO2(k ) O2(k ) N2(k ) SiO2(r ) o -1 ∆H (kJ.mol ) -202,92 -347,98 -296,90 o -1 -1 C p ( J.K .mol ) 58,05 51,64 51,10 34,24 30,65 72,65 -1 -1 MZnS = 97,42g.mol ; MSiO2 = 60,10g.mol Hướng dẫn giải 1. ∆Ho298 = -347,98 – 296,90 + 202,92 = -441,96kJ ∆Co p = 51,64 + 51,10 – 58,05 – 3/2.34,24 = -6,67J.K -1 ∆H1350 = -448976,84J ∑ C P o = C po( ZnS ) + 3 2 C po(O2 ) + 6C po( N 2 ) = 293,31 JK −1

2.

T

o 1350

∆ H

+ ∫ 293,31dT = 0 ⇒ T = 1829 K 298

T = 1829K > 1350K nên phản ứng tự duy trì được. 3. Gọi x là số mol SiO 2 có trong 1 mol ZnS ∑ C po = C po( ZnS ) + 3 2 C po(O2 ) + 6C po( N 2 ) + xC po( SiO2 ) = 293,31 + 72,65 x( JK −1 ) 1350

− 448976,84 +

∫

298

1350

293,31dT + ∫ 72,65 xdT = 0 ⇒ x = 1,84mol 298

⇒ %ZnS = 47%

Câu 4. (2,5 điểm) Dung dịch điện li: Cân bằng axit bazơ, kết tủa, tạo phức Kali dicromat là một trong những tác nhân tạo kết tủa được sử dụng rộng rãi nhất. Những cân bằng sau được thiết lập trong dung dịch nước của Cr(VI) HCrO4- + H2O ⇌ CrO42- + H3O+ (1a) pK1 = 6,50 Trang 6 / 10


2HCrO4- ⇌ Cr 2O72- + H2O (1b) pK2 = -1,36 -14 1. Tích số ion của nước K W = 1,0.10 . Tính hằng số cân bằng của các phản ứng sau: CrO42- + H2O ⇌ HCrO4- + OHCr 2O72- + 2OH- ⇌ 2CrO42- + H2O 2. Tích số tan của BaCrO 4 là T = 1,2.10-10. Ba 2Cr 2O7 tan dễ dàng trong nước. Cân bằng của phản ứng (1b) sẽ dời chuyển theo chiều nào khi thêm các tác nhân sau vào dung dịch tương đối đậm đặc của kali dicromat? a. KOH b. HCl c. BaCl2 d. H2O (xét tất cả các cân bằng trên). 3. Hằng số phân ly của axit axetic là K a = 1,8.10-5. Hãy tính trị số pH của các dung dịch sau: a. K 2CrO4 0,010M b. K 2Cr 2O7 0,010M c. K 2Cr 2O7 0,010M + CH3COOH 0,100M 4. Hãy tính nồng độ tại cân bằng của các ion: CrO 42- và Cr 2O72- trong dung dịch K 2Cr 2O7 0,010M + CH3COOH 0,100M. Hướng dẫn giải: 1. a. Hằng số cân bằng: K = [HCrO4-][OH-]/[CrO42-] = [H+][OH-]/([H+][CrO42-]/[HCrO4-]) = K w/K 1 = 3,2.10-8 b. Hằng số cân bằng: K = ([CrO42-][H+]/[HCrO4-])2/([HCrO4-]2/[Cr 2O72-])/([H+][OH-])2 = 4,4.1013. 2. a. phải b. Trái c. BaCl2 dời cân bằng qua phải do ion cromat liên kết tạo thành hợp chất khó tan: Ba2+ + CrO42- = BaCrO4↓ d. H2O dời cân bằng qua phải do khi thêm nước vào dung dịch dicromat dẫn đến việc làm loãng dung dịch và làm cho cân bằng phân ly của ion dicromat qua bên phải. Theo đề bài thì pH của dung dịch phải bé hơn 7. Với sự pha loãng này thì pH của dung dịch sẽ tăng lên nên cân bằng phải chuyển dịch về bên phải. 3. a. CrO42- + H2O = HCrO4- + OHK = 3,16.10-8. CCr = [CrO42-] + [HCrO4-] + 2[Cr 2O72-] ≈ [CrO42-] [HCrO4-] ≈ [OH-] Như vậy [OH -]2/CCr = K ⇒ [OH-] = 1,78.10 -5M nên [H+] = 5,65.10 -10. Vậy pH = 9,25 2 b. 2OCr K = 1/K 2 = 4,37.10-2 7 + H2O = 2HCrO4 HCrO4- = H+ + CrO42K = K 1 = 3,16.10-7. CCr = 2,0.10-2M = [CrO42-] + [HCrO4-] + 2[Cr 2O72-] ≈ [HCrO4-] + 2[Cr 2O72-] [H+] ≈ [CrO42-] = x = (K 1[HCrO4-])1/2 K 2 = [Cr 2O72-]/[HCrO4-] = (CCr – x)/2x2 Điều này dẫn đến phương trình: 2K 2x2 + x – CCr = 0 Giải phương trình trên ta thu được: x = 1,27.10 -2M ⇒ [H+] = 6,33.10 -5M Vậy pH = 4,20 c. Trong CH3COOH 0,10M thì [H+] = (K aC)1/2 = 1,34.10-3 ⇒ pH = 2,87 Đây là trị số cần thiết. So sánh trị số này với pH của dung dịch dicromat 0,1M cho trên (b) cho thấy ảnh hưởng của K 2Cr 2O7 trên pH có thể an tâm bỏ qua được. 4. a. [HCrO4-] = 1,3.10-2M (3b) ⇒ [CrO42-] = K 1[HCrO4-]/[H+] = 3,0.10-6M b. CCr = [CrO42-] + [HCrO4-] + 2[Cr 2O72-] ⇒ [Cr 2O72-] = 3,7.10-3M

Câu 5. (2,5 điểm) Phản ứng oxi hoá khử và điện phân 1. Cho biết các giá trị E o (thế điện cực tiêu chuẩn) của các cặp oxi hoá khử như sau: Fe3+/Fe2+ F2/2F Cl2/2ClBr 2/2Br I2/2IMnO−4 / Mn2+ Cr2O72− /Cr 3+ Trang 7 / 10


Eo (V)

+0,77

+2,87

+1,36

+1,07

+0,54

+1,51

+1,33

a. Trong các muối kali halogenua (KX), muối nào sẽ tác dụng được với dung dịch FeCl 3? b. Dung dịch axit HBr có thể khử được dung dịch MnO 4- và dung dịch Cr 2O72- hay không? Viết các phương trình hoá học minh hoạ. 2. Cho miếng kẽm sạch tiếp xúc với dung dịch nước bão hoà oxi (P O2 = 1,00 atm) chứa HCl và ZnCl2 có nồng độ mol/l lần lượt là 1,00 và 1,00M. Nhiệt độ của dung dịch điện ly là 25 oC. Hỏi Zn có bị hoà tan trong dung dịch này hay không? Biết: EoZn2+/Zn = - 0,762v ; EoO2/H2O = +1,229v Hướng dẫn giải 1. a. Ph¶n øng gi÷a KX vµ FeCl 3 nÕu cã x¶y ra th× theo ph¬ng tr×nh ion sau: 2X- + 2Fe3+ = X2 + 2Fe2+ - Trong trêng hîp X - lµ F- th× Eo = 0,77 - 2,87 = - 2,1 X- lµ Cl- th× Eo = 0,77 - 1,36 = - 0,59 V X- lµ Br- th× Eo = 0,77 - 1,07 = - 0,30 V X- lµ I- th× Eo = 0,77 - 0,54 = 0,23 V VËy chØ cã KI cã thÓ khö ®îc FeCl 3 theo ph¶n øng: 2KI + 2FeCl3 = 2FeCl2 + I2 + 2KCl v× ph¶n øng cã E o > 0, nghÜa lµ ∆ Go < 0 b. LËp luËn t¬ng tù nh trªn ta thÊy dung dÞch HBr cã thÓ khö ®îc dung dÞch MnO −4 vµ dung dÞch Cr 2O 27− theo c¸c ph¶n øng : 2MnO−4 + 16H+ + 10Br− = 2Mn2+ + 8H2O + 5Br2 Cr2O27− + 14H + + 6Br− = 2Cr3+ + 7H 2O + 3Br2 2. X¸c ®Þnh chiÒu híng tù x¶y ra cña ph¶n øng : - Qu¸ tr×nh oxi hãa (Qu¸ tr×nh 1): Zn → Zn2+ + 2e; E 1o = 0,762 V - Qu¸ tr×nh khö (Qu¸ tr×nh 2): 2H+ + 1/2O2 + 2e → H2O; E o2 = 1,229 V - ThÕ cña toµn bé qu¸ tr×nh (nång ®é ion Zn 2+ vµ H+ b»ng ®¬n vÞ) lµ: Eo = E2o − E1o = 1,99V - N¨ng lîng tù do ∆ Go cña qu¸ tr×nh: Bëi v× ∆ Go < 0; Zn tù hßa tan ∆ Go = - nFEo = - 3,842. 10 -5 J/mol

Câu 6. (2,5 điểm) Halogen 1. Khí clo điều chế từ KMnO 4 và HCl đặc thường bị lẫn khí HCl và hơi nước, để có khí clo khô người ta lắp thiết bị sao cho Cl 2 đi qua bình A rồi đến bình B. Hãy chọn chất chứa trong bình A và bình B để có kết quả tốt nhất trong số các chất lỏng sau: H 2SO4 đặc, H2O và các dung dịch NaOH, KHCO 3. Giải thích. 2. Trong dãy oxi axit của clo, axit hipoclorơ là quan trọng nhất. Axit hipoclorơ có: - Tính axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic. - Tính oxi hoá mãnh liệt. - Rất dễ bị phân tích khi có ánh sáng mặt trời, khi đun nóng. Hãy viết các phương trình hoá học để minh hoạ các tính chất đó.

Hướng dẫn giải 1. B×nh A chøa H 2O ®Ó gi÷ l¹i HCl: Gi¶i thÝch: B×nh A ®ùng H2O vµ HCl dÔ tan trong níc, khi ®· cã mÆt HCl th× Cl 2 rÊt Ýt tan trong dung dÞch nµy. B×nh B ®ùng H2SO4 ®Æc cã kh¶ n¨ng hót níc, kh«ng t¸c dông víi Cl2 : 2. Học sinh viết phương trình hợp lí: cho đủ điểm. Trang 8 / 10


Câu 7. (2,5 điểm) Oxi – lưu huỳnh Cho một lượng bột oxit của kim loại thông dụng M tác dụng với lượng dư hidro trong điều kiện nung nóng, thu được 16,8 gam kim loại M và 7,2 gam nước. 1. Hoà tan lượng kim loại trên trong dung dịch axit HCl dư, thấy thoát ra 6,72 lít khí H 2. Xác định công thức của oxit kim loại M. 2. Nếu hoà tan hoàn toàn lượng oxit kim loại trên bằng dung dịch H 2SO4 đặc, nóng thu được hai khí A và B (M A > MB) với tỉ lệ số mol tương ứng là 2/3 và một dung dịch. Viết phương trình hoá học biểu diễn phản ứng xảy ra và tính thể tích của từng khí A, B tạo thành. Thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Hướng dẫn giải + Gäi oxit kim lo¹i lµ MxOy ( x, y nguyªn d¬ng ) ta cã : M xOy + yH2 → xM + yH2O (1) 2M + 2n HCl = 2MCln + nH2 ↑ (2) trong ®ã n lµ ho¸ trÞ cña kim lo¹i trong muèi clorua. Tõ (2) n(M) = 2. n(H2)/n = 0,6 / n (mol) => m(M) = M. 0,6/n = 16,8 gam. => M = 28n Víi n = 1, 2, 3 th× nghiÖm tho¶ m·n lµ n = 2 , M = 56 vµ kim lo¹i lµ Fe. Tõ (1) x : y = 0,3 : 0,4 = 3: 4. VËy c«ng thøc cña o xit lµ Fe 3O4 + Do Fe3O4 t¸c dông víi H 2SO4 ®Æc, nãng thu ®îc 2 khÝ A, B , mµ M a > MB nªn A lµ SO2 vµ B lµ H2S. Tû lÖ nA : nB = 2 : 3 nªn ph¬ng tr×nh hãa häc lµ: 2. | 2Fe3O4 + 10H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + 10 H2O + SO2 ↑ (3) 3. | 8Fe3O4 + 37H2SO4 = 12Fe2(SO4)3 + 36 H2O + H2S ↑ (4) Nh©n (3) víi 2 , nh©n (4) víi 3 råi céng l¹i ta cã ph¬ng tr×nh chung 28Fe3O 4 + 131H2SO 4 = 42Fe2(SO 4 )3 + 128 H2O + 2 SO2 ↑ + 3H2S ↑

(5)

Theo (1) : n(Fe3O4) = 0,1 mol. Theo (5): n(SO2) = 0,1/ 14 mol. n(H2S) = 0,3 / 28 mol V(SO2) = 0,16 lit. V(H2S) = 0,24 lit

Câu 8. (2,5 điểm) Bài tập tổng hợp Cho V lít khí CO qua ống sứ đựng 5,8 gam oxit sắt Fe xOy nóng đỏ một thời gian thì thu được hỗn hợp khí A và chất rắn B. Cho B tác dụng hết với axit HNO 3 loãng thu đưọc dung dịch C và 0,784 lít khí NO. Cô cạn dung dịch C thì thu được 18,15 gam một muối sắt (III) khan. Nếu hòa tan B bằng axit HCl dư thì thấy thoát ra 0,672 lít khí. (Các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn). 1. Xác định công thức của oxít sắt 2. Tính % theo khối lượng các chất trong B. Hướng dẫn giải 1. n Fe / Fe x O y 5,8

−

=

0,075 .56 16

n O / Fe x O y

=

n Fe : n O

0,075 : 0,1

=

n Fe ( NO 3 ) 3

=

=

=

0,075( mol )

0,1( mol )

3:4

Vậy công thức của B là Fe 3O4 2. B có thể chứa Fe, FeO (a mol) và Fe 3O4 dư (b mol) 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + H2O 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H 2O Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 ,

n Fe

=

n H2

0,672 =

22 ,4

=

0,03 (mol )

Trang 9 / 10


56.0,03 + 72a + 232 b = 5,16  a = 0 ta có :  0,03 + a + b = 0,035 ⇒   b = 0,015  3 3 % m Fe

=

0,03.56 5,16

n O / Fe x O y n Fe : n O

=

.100%

32,56%

0,075 .56 16 0,075 : 0,1 3 : 4

=

5,8

=

−

=

và

%m Fe3O4

=

100% 32,56% −

=

67,44% n Fe / Fe x O y

=

n Fe( NO 3 )3

=

0,075 ( mol )

0,1( mol )

=

Vậy công thức của B là Fe 3O4

Trang 10 / 10

Duyen Hai -2009- Lop 10

Recommend Documents