Giải toán trên máy tính cầm tay Hóa học Lớp 12 - Đề 3 (Có đáp án)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KỲ THI KHU VỰC GIẢI TOÁN TRÊN MÁY TÍNH CẦM TAY NĂM 2008 HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI DỰ BỊ Môn: HÓA HỌC Lớp 12 cấp THPT (HDC gồm 08 trang) Thời gian thi: 150 phút (không kể thời gian giao đề) Ngày thi: 14/3/2008 ĐIỂM CỦA TOÀN BÀI THI Các giám khảo (Họ, tên và chữ ký) SỐ PHÁCH (Do chủ tịch Hội đồng khu vực thi ghi ) Bằng số Bằng chữ Câu 1. Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử của nguyên tố X là 5p5. Tỉ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29 gam Y tác dụng với lượng dư X thu được 18,26 gam sản phẩm có công thức XY. Xác định điện tích hạt nhân của X, Y và viết cấu hình electron của Y. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Cấu hình đầy đủ của X là [Kr] 5s24d105p5. Þ số ZX = 53 = số proton Mặt khác: 1,3692 Þ nX = 74 Þ AX = pX + nX = 53 + 74 = 127 = 3,7 Þ nY = 20 X + Y ® XY 4,29 18,26 Þ Þ Þ Y = 39 Þ AY = pY + nY Þ 39 = pY + 20 Þ pY = 19 hay ZY = 19 Cấu hình electron của Y là [Ar] 4s1 số ZX = 53 pY = 19 [Ar] 4s1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Câu 2: Mét mÉu than lÊy tõ hang ®éng cña ng­êi P«linªxian cæ t¹i Ha Oai cã tèc ®é lµ 13,6 ph©n hñy 14C trong 1 gi©y tÝnh víi 1,0 gam cacbon. BiÕt trong 1,0 gam cacbon ®ang tån t¹i cã 15,3 ph©n hñy 14C trong 1 gi©y vµ chu kú b¸n hñy cña 14C lµ 5730 n¨m . H·y cho biÕt niªn ®¹i cña mÈu than ®ã? CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM § Hằng số phóng xạ: k = = Niên đại của mẩu than t = = 973,88 (năm) t = 973,88 (năm) 2,0 3,0 Câu 3: Một khoáng chất có chứa 20,93%Nhôm; 21,7%Silic và còn lại là oxi và Hidro (về khối lượng). Hãy xác định công thức của khoáng chất này. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Đặt % lượng Oxi = a thì % lượng Hidro = 57,37 – a Ta có: tỷ lệ số nguyên tử Al : Si : O : H = Mặt khác: phân tử khoáng chất trung hòa điện nên Giải phương trình cho a = 55,82 Suy ra, Al : Si : O : H = = 2 : 2 : 9 : 4 Vậy công thức khoáng chất: Al2Si2O9H4 hay Al2O3.2SiO2.2H2O (Cao lanh) a = 55,82 Al : Si : O : H = 2 : 2 : 9 : 4 Al2O3.2SiO2.2H2O 1,0 2,0 1,0 1,0 Câu 4: Sắt dạng a (Fea) kết tinh trong mạng lập phương tâm khối, nguyên tử có bán kính r = 1,24 Å. Hãy tính: a) Cạnh a của tế bào sơ đẳng b) Tỉ khối của Fe theo g/cm3. c) Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử Fe CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM § a) Mạng tế bào cơ sở của Fe (hình vẽ) Theo hình vẽ, số nguyên tử Fe là - Ở tám đỉnh lập phương = 8 ´ = 1 - Ở tâm lập phương = 1 Vậy tổng số nguyên tử Cu chứa trong tế bào sơ đảng = 1 + 1 = 2 (nguyên tử) b) Từ hình vẽ, ta có: AD2 = a2 + a2= 2a2 xét mặt ABCD: AC2 = a2 + AD2 = 3a2 mặt khác, ta thấy AC = 4r = a nên a = = = 2,85 Å c) Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 nguyên tử là đoạn AE: AE = = = 2,468 Å d) + 1 mol Fe = 56 gam + Thể tích của 1 tế bào cơ sở = a3 chứa 2 nguyên tử Fe + 1 mol Fe có NA = 6,02 ´1023 nguyên tử Khối lượng riêng d = = 2 ´ = 7,95 g/cm3 2 (nguyên tử) a = 2,85 Å Khoảng cách = 2,468 Å Khối lượng riêng: d = 7,95 g/cm3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Câu 5: Tính bán kính nguyên tử gần đúng của Fe ở 200C, biết tại nhiệt độ đó khối lượng riêng của Fe bằng 7,87 g/cm3. Giả thiết trong tinh thể các nguyên tử Fe có hình cầu, có độ đặc khít là 68%. Cho nguyên tử khối của 55,85 = 40 CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM § Thể tích của 1 mol Fe = = 7,097 cm3. một mol Fe chứa NA = 6,02 ´1023 nguyên tử Fe Theo độ đặc khít, thể tích của 1 nguyên tử Fe = = 0,8 ´10-23 cm3 Từ V = Bán kính nguyên tử Fe = r = r = = 1,24 ´10-8 cm Vmol = 0,8 ´10-23 (cm3) r = 1,24 ´10-8 cm 2,0 3,0 Câu 6: Clobenzen có momen lưỡng cực m1 = 1,53 D (m1 hướng từ nhân ra ngoài); anilin có momen lưỡng cực m2 = 1,60D (m2 hướng từ ngoài vào nhân benzen). Hãy tính m của ortho – cloanilin; meta – cloanilin và para – cloanilin. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM § clo có độ âm điện lớn, m1 hướng từ nhân ra ngoài – nhóm NH2 có cặp e tự do liên hợp với hệ e p của vòng benzen Þ hai momen lưỡng cực cùng chiều Cộng vectơ sử dụng hệ thức lượng trong tam giác a2 = b2 + c2 – 2bc cos Dẫn xuất ortho: m = m + m - 2m1m2 cos 600 = m + m - m1m2 = 2,45 mo = = 1,56D Dẫn xuất meta: m = m + m - 2m1m2 cos 1200 = m + m + m1m2 = 7,35 mm = = 2,71D Dẫn xuất para: m = m1 + m2 = 1,60 + 1,53 = 3,13D 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Câu 7: a)TÝnh pH cña dung dÞch HCl nång ®é 0,5.10-7 mol/lÝt. b)TÝnh pH cña dung dÞch X ®­îc t¹o thµnh khi trén 200ml dung dÞch HA 0,1M (Ka = 10-3.75) víi 200ml dung dÞch KOH 0.05M; pH cña dung dÞch X thay ®æi nh­ thÕ nµo khi thªm 10-3 mol HCl vµo dung dÞch X. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM a) [ H+] . 0,5.10-7 do nång ®é nhá ® ph¶i tÝnh ®Õn c©n b»ng cña H2O H2O H+ + OH - HCl ® H+ + Cl - Theo ®Þnh luËt b¶o toµn ®iÖn tÝch: [ H+] = [ Cl-] + [OH-] ® [ H+] = 0,5.10-7 + ® [ H+] 2 - 0,5.10 - 7[ H+] - 10 -14 = 0. Gi¶i ®­îc: [ H+] = 1,28.10-7 ® pH » 6,9 b) nHA = 0,1.0,2 = 0,02 mol ; nKOH = 0,05.0,2 = 0,01 mol KOH + HA ® KA + H2O 0,01 ® 0,01® 0,01 Theo ph­¬ng tr×nh HA cßn d­ = 0,01 mol Trong d2 X: CHA = CKA = = 0,025M. XÐt c¸c c©n b»ng sau: H2O H+ + OH- KW = 10-14 (1) HA H+ + A- KHA = 10-375 (2) A- + H2O HA + OH- KB = KHA-1. KW = 10-10,25 (3) So s¸nh (1) víi (2) ® KHA >> KW ® bá qua (1) So s¸nh (2) víi (3) ® KHA >> KB ® bá qua(3) ® Dung dÞch X lµ dung dÞch ®Öm axit cã pH = pKa + lg = 3,75 + lg = 3,75 * Khi thªm 10-3 mol HCl KA + Cl ® KCl + HA 0,001 ¬ 0,001 ® 0,001 (mol) [HA] = = 0,0275 M vµ [KA] = = 0,0225M . Dung dÞch thu ®­îc vÉn lµ dung dÞch ®Öm axit. T­¬ng tù, pH = 3,75 + lg = 3,66 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Câu 8: Tại 250C, phản ứng: CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O có hằng số cân bằng K = 4 Ban đầu người ta trộn 1,0 mol C2H5OH với 0,6 mol CH3COOH. Tính số mol este thu được khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O Phản ứng x x [ ] 1 – x 0,6 – x x x K = Þ = 4 Þ 3x2 - 6,4x + 2,4 = 0 Þ x1 = 0,4855 và x2 = 1,64 > 1 Vậy, số mol este thu được khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng = 0,4855 1,0 2,0 2,0 Câu 9: Cho 23,52g hçn hîp 3 kim lo¹i Mg, Fe, Cu vµo 200ml dung dÞch HNO3 3,4M khuÊy ®Òu thÊy tho¸t ra mét khÝ duy nhÊt h¬i nÆng h¬n kh«ng khÝ, trong dung dÞch cßn d­ mét kim lo¹i ch­a tan hÕt, ®æ tiÐp tõ tõ dung dÞch H2SO4 5M vµo, chÊt khÝ trªn l¹i tho¸t ra cho dÕn khi kim lo¹i võa tan hÕt th× mÊt ®óng 44ml, thu ®­îc dd A. LÊy 1/2 dd A, cho dd NaOH cho ®Õn d­ vµo, läc kÕt tña, röa råi nung ngoµi kh«ng khÝ ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi thu ®­îc chÊt r¾n B nÆng 15,6g. a) TÝnh % sè mol mçi kim lo¹i trong hçn hîp. b) TÝnh nång ®é c¸c ion (trõ ion H+, OH-) trong dung dÞch A. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM Gäi x, y, z lµ sè mol Mg, Fe, Cu trong hçn hîp, ta cã : 24x + 56y + 64z = 23,52 Þ 3x + 7y + 8z = 2,94 (a) §ång cßn d­ cã c¸c ph¶n øng: Cho e: NhËn e: Mg - 2e ® Mg2+ (1) NO3-+ 3e + 4H+ ® NO + 2H2O (4) Fe - 3e ® Fe3+ (2) Cu + Fe3+ ® Cu2+ + Fe2+ (5) Cu - 2e ® Cu2+ (3) Ph­¬ng tr×nh ph¶n øng hoµ tan Cu d­: 3Cu + 4H2SO4 + 2NO3- = 3CuSO4 + SO42- + 2NO + H2O (6) Tõ Pt (6) tÝnh ®­îc sè mol Cu d­: = = 0,165 mol Theo c¸c ph­¬ng tr×nh (1), (2), (3), (4), (5): sè mol cho b»ng sè mol e nhËn: 2(x + y + z - 0,165) = [3,4.0,2 - 2(x + y + z - 0,165)]. ® x + y + z = 0,255 + 0,165 = 0,42 (b) Tõ khèi l­îng c¸c oxit MgO; Fe2O3; CuO, cã ph­¬ng tr×nh: .40 + .160 + . 80 = 15,6 (c) HÖ ph­¬ng tr×nh rót ra tõ (a), (b), (c): 3x + 7y + 8z = 2,94 x + y + z = 0,42 x + 2y + 2z = 0,78 Gi¶i ®­îc: x = 0,06; y = 0,12; z = 0,24. % l­îng Mg = 6,12% ; % l­îng Fe = 28,57% ; % l­îng Cu = 65,31% 2/ TÝnh nång ®é c¸c ion trong dd A (trõ H+, OH-) [Mg2+] = = 0,246 M; [Cu2+] = 0,984 M ; [Fe2+] = 0,492 M ; [SO42-] = 0,9 M ; [NO3-] = 1,64 M 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Câu 10: Cho các số liệu nhiệt động của một số phản ứng sau ở 298K Số phản ứng Phản ứng DHo298 (kJ) (1) 2NH3 + 3N2O ® 4N2 + 3H2O - 1011 (2) N2O + 3H2 ® N2H4 + H2O - 317 (3) 2NH3 + 0,5O2 ® N2H4 + H2O - 143 (4) H2 + 0,5 O2 ® H2O - 286 S0298 (N2H4) = 240 J/K.mol ; S0298 (H2O) = 66,6 J/K.mol S0298 (N2) = 191 J/K.mol ; S0298 (O2) = 205 J/K.mol a) Tính nhiệt tạo thành DHo298 của N2H4 ; N2O và NH3. b) Viết phương trình của phản ứng cháy Hidrazin và tính DHo298 , DGo298 và hằng số cân bằng K của phản ứng này. CÁCH GIẢI KẾT QUẢ ĐIỂM § a) Ta sắp xếp lại 4 phương trình lúc đầu để khi cộng triệt tiêu các chất và được N2 + 2H2 ® N2H4 . Đó là: 4N2 + 3H2O ® 2NH3 + 3N2O -DH1 3N2O + 9H2 ® 3N2H4 + 3H2O 3DH2 2NH3 + 0,5 O2 ® N2H4 + H2O DH3 H2O ® H2 + 0,5 O2 -DH4 Sau khi cộng ta được: 4N2 + 8H2 ® 4N2H4 có 4DH5 Suy ra DH5 = (-DH1 + 3DH2 + DH3 - DH4) : 4 = (1011 - 3 . 317 - 143 + 286) : 4 = 50,75 kJ/mol Từ DH5 và DH4 và DH2 tính được DH= DH5 + DH4 - DH2 = 50,75 - 286 + 317 = 81,75 kJ/mol Từ DH5 và DH4 và DH3 tính được DH= DH5 + DH4 - DH3 = ( 50,75 - 286 + 143 ) : 2 = 46,125 kJ/mol b) N2H4 + O2 ? N2 + 2H2O DH= 2 ´ ( -286) - 50,75 = - 622,75 kJ/mol DS= 191 + (2 ´ 66,6) - 205 - 240 = - 120,8 J/K DG= - 622,75 - ( -120,8. 10 -3 ´ 298) = - 586,75 kJ/mol ln K = - = - = 236,8 ; K = 10103. 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 * Hằng số phóng xạ: k = và t = * DG = DH - TDS ; DG = - RTlnK và ln * Các nguyên tử khối: Fe = 55,85; Ca = 40,08; Al = 27; Na = 23; Mg = 24; Cu = 64; Cl = 35,5; S = 32; O = 16; C = 12; H = 1 * Hằng số khí: R = 8,314 J.K-1.mol-1; p = 1atm = 1,013. 105 Pa ; NA = 6,022. 1023