Đề thi học sinh giỏi Quốc gia lớp 12 THPT năm 2010 – môn Hóa học Đề thi học sinh giỏi quốc gia

Câu 1: (2,0 điểm)

1. Urani có cấu hình electron [Rn] 5f³6d¹7s². Trong nguyên tử urani có bao nhiêu electron chưa ghép đôi? Số oxi hóa cực đại của urani có thể là bao nhiêu?

2. Một mẫu quặng urani tự nhiên có chứa 99,275 gam ²³⁸₉₂U; 0,720 gam ²³⁵₉₂U và 3,372.10^-5 gam ²²⁶₈₈Ra. Cho các giá trị chu kì bán hủy: t_1/2(²³⁵₉₂U) = 7,04.10⁸ năm, t_1/2 (²³⁸₉₂U) = 4,47.10⁹ năm, t_1/2(²²⁶₈₈Ra) = 1600 năm. Chấp nhận tuổi của Trái Đất là 4,55.10⁹ năm.

a. Tính tỉ lệ khối lượng của các đồng vị ²³⁵₉₂U/²³⁸₉₂U khi Trái Đất mới hình thành.

b. Nếu chưa biết chu kì bán hủy của 23892U thì giá trị này có thể tính như thế nào từ các dữ kiện đã cho?

(²³⁸₉₂U có chu kì bán hủy rất lớn. Vì thế, chu kì bán hủy của nó không thể xác định bằng cách đo trực tiếp sự thay đổi hoạt độ phóng xạ mà dựa vào cân bằng phóng xạ, được thiết lập khi chu kì bán hủy của mẹ rất lớn so với chu kì bán hủy của các con cháu. Ở cân bằng phóng xạ thế kỉ, hoạt độ phóng xạ của mẹ và các con cháu trở thành bằng nhau. Hoạt độ phóng xạ của mẹ và các con cháu trở thành bằng nhau. Hoạt độ phóng xạ là tích số của hằng số tốc độ phân rã với số hạt nhân phóng xạ)

Câu 2: (2,0 điểm)

Cho các phân tử: xenon diflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon trioxit (3), xenon tetraoxit (4), bo triflorua (5), trimetylamin (6), axetamit (7).

1. Vẽ cấu trúc hình học phân tử (cả các cặp electron tự do (nếu có) của nguyên tử trung tâm ) của các chất từ (1) đến (6).

2. Dự đoán góc liên kết ở mỗi phân tử nói trên.

3. Trong phân tử axetamit, 3 liên kết với nguyên tử nito đều nằm trong cùng một mặt phẳng. Vì sao?

4. Hãy đề xuất một phương pháp thích hợp để điều chế: xenon diflorua (1), xenon tetraflorua (2), xenon trioxit (3).

Câu 3: (3,0 điểm)

1. Khi phân tích nguyên tố các tinh thể ngậm nước của một muối tan A của kim loại X, người ta thu được các số liệu sau:

Theo dõi sự thay đổi khối lượng của A khi nung nóng dần lên nhiệt độ cao, người ta thấy rằng, trước khi bị phân hủy hoàn toàn, A đã mất 32% khối lượng.

Trong dung dịch nước, A phản ứng được với hỗn hợp gồm PbO₂ và HNO₃ (nóng), với dung dịch BaCl₂ tạo thành kết tủa trắng không tan trong HCl.

Hãy xác định kim loại X, muối A và viết các phương trình phản ứng xảy ra. Biết X không thuộc họ Lantan và không phóng xạ.

2. Có một túi bột màu là hỗn hợp của 2 muối không tan trong nước. Để xác định thành phần của bột màu này, người ta tiến hành các thí nghiệm sau:

Cho biết thành phần của bột màu A và viết phương trình ion thu gọn của các phản ứng xảy ra.

Câu 4. (2,25 điểm)

Dung dịch A gồm Fe(NO₃)₃ 0,05 M; Pb(NO₃)₂ 0,10 M; Zn(NO₃)₂ 0,01 M.

1. Tính ph của dung dịch A.

2. Sục khí H₂S vào dung dịch A đến bão hòa ([H₂S] = 0,10 M), thu được hỗn hợp B. Những kết tủa nào tách ra từ hỗn hợp B?

3. Thiết lập sơ đồ pin bao gồm điện cực chì nhúng trong hỗn hợp B và điện cực platin nhúng trong ứng xảy ra trên từng điện cực và phản ứng trong dung dịch CH₃COONH₄ 1M được bão hòa bởi khí hidro nguyên chất ở áp suất 1,03atm. Viết phương trình phản ứng xảy ra trên từng điện cực và phản ứng trong pin khi pin làm việc.

Câu 5. (1,25 điểm)

Công đoạn đầu tiên của quá trình sản xuất silic có độ tinh khiết cao phục vụ cho công nghệ bán dẫn được thực hiện bằng phản ứng:

1. Không cần tính toán, chỉ dựa vào sự hiểu biết về hàm entropi, hãy dự đoán sự thay đổi (tăng hay giảm) entropi của hệ khi xảy ra phản ứng (1).

2. Tính ΔS⁰ của quá trình điều chế silic theo phản ứng (1), dựa vào các giá trị entropi chuẩn dưới đây:
S⁰_SiO2(r) = 41,8 J.K^-1.mol^-1; S⁰_C(r) = 5,7J.K^-2.mol^-1; S⁰_Si(r) = 18,8 J.K^-1.mol^-1; S⁰_CO(k) = 197,6 J.K^-1.mol^-1.

3. Tính giá trị ΔG⁰ của phản ứng trên ở 25^oC. Biến thiên entanpi hình thành ở điều kiện tiêu chuẩn (ΔH⁰_f)của SiO₂ và CO có các giá trị:

4. Phản ứng (1) sẽ diễn ra ưu thế theo chiều thuận bắt đầu từ nhiệt độ nào? (Coi sự phụ thuộc của và vào nhiệt độ là không đáng kể).

Download tài liệu để xem thêm chi tiết