Đề thi chọn đội tuyển chính thức học sinh giỏi dự thi quốc gia THPT môn Hóa học - Năm học 2020-2021 - Sở GD&ĐT Ninh Bình (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TỈNH NINH BÌNH
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN ĐỘI TUYỂN CHÍNH THỨC
THAM DỰ KÌ THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA THPT
NĂM HỌC 2020 - 2021
MÔN: HÓA HỌC
Ngày thi: 28/10/2020
(Thời gian 180 phút, không kể thời gian phát đề)
Đề thi gồm 07 câu, trong 4 trang
Câu I (4,0 điểm)
1. Kết quả xác định hàm lượng phóng xạ của một mẫu thiên thạch trong đó có 1,21 g 206Pb và 4,4 g 238U. Biết rằng chu kỳ bán hủy của 238U là 4,5.109 năm.
a) Hãy tính tuổi của mẫu thiên thạch.
b) Xác định tốc độ đầu của sự phân rã (phân rã/phút).
Cho: số Avogađro NA= 6,022.1023; một năm có 365 ngày.
2. Cho giản đồ mức năng lượng các orbital phân tử (MO) của CO2 ở hình bên. 
 a) Tính bậc liên kết giữa nguyên tử C và một nguyên tử O.
 b) Trong phản ứng hydro hóa CO2, xúc tác tương tác với CO2 làm yếu liên kết giữa C và O. Giải thích vì sao kim loại có thể xúc tác cho phản ứng này. Hãy cho biết liên kết σ hay π trong CO2 bị phá vỡ trước?
3. Hãy mô tả cấu trúc electron của phân tử N2O theo 2 dữ kiện sau:
a) Mô men lưỡng cực của phân tử N2O bằng 0,168 D (nhỏ).
b) Theo thực nghiệm trong phân tử N2O khoảng cách giữa các nguyên tử N là 1,13 Ao; giữa nguyên tử N và O là 1,19 A0. Mà theo lý thuyết độ dài liên kết đơn N-N (trong N2O) lớn hơn độ dài liên kết đôi N=N (trong N2O) là 0,21A0, lớn hơn độ dài liên kết ba NN (trong N2O) là 0,34 A0. Độ dài liên kết đơn giữa hai nguyên tử (có sự chênh lệch độ âm điện không nhiều) bằng tổng bán kính của hai nguyên tử. Biết rN = 0,70 A0; rO = 0,66 A0. 
Từ kết quả thu được, giải thích tại sao N2O có thể tham gia phản ứng với tư cách là chất oxi hóa giải phóng N2.
4. Chiếu một chùm tia đơn sắc (có bước sóng lamda xác định) qua dung dịch mẫu chất nghiên cứu thì cường độ của tia sáng tới I0 giảm đi chỉ còn I. Tỉ số được gọi là độ truyền qua. T phụ thuộc vào nồng độ C (mol.L-1) của chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch, chiều dày lớp dung dịch (cm) và hệ số hấp thụ mol (L.mol-1.cm-1) đặc trưng cho bản chất của chất hấp thụ (định luật Lambert-Beer):
Để xác định giá trị Ka của một axit hữu cơ yếu HA, người ta đo độ truyền qua của một chùm tia đơn sắc (tại bước sóng lamda xác định) với dung dịch axit HA 0,05M đựng trong thiết bị đo với chiều dày lớp dung dịch = 1cm. Kết quả cho thấy 70% tia sáng tới bị hấp thụ. Giả thiết, chỉ có anion A- hấp thụ tia đơn sắc tại bước sóng này và hệ số hấp thụ mol của A- là 600 L.mol-1.cm-1. Tính giá trị Ka của HA trong điều kiện thí nghiệm.
Câu II (2,0 điểm)
1. Thực nghiệm cho biết: Phản ứng H2(k) + I2(k) 2HI(k) có phương trình động học (phương trình tốc độ) là v = k[H2][I2]
a) Cho biết thứ nguyên (đơn vị) của k.
b) Chứng minh rằng có thể chấp nhận cơ chế sau đây cho phản ứng:
 I2	 2 I– 	(nhanh, cân bằng) K1	(1)
 H2 + I– H2I– 	(nhanh, cân bằng) K2	(2)
 H2I– + I– 2 HI 	(chậm)	 k3 (3)
2. Năng lượng hoạt động hóa của phản ứng: 2N2O 2N2 + O2 là 58 KCal.mol-1. Nếu phản ứng thực hiện trên bề mặt Au thì năng lượng hoạt động hóa là 29 KCal.mol-1. Tiến hành phản ứng ở 927oC thì tốc độ phản ứng khi có xúc tác và không có xúc tác hơn kém nhau bao nhiêu lần?
Câu III (3,0 điểm)
Trên một hành tinh, áp suất chuẩn 2 bar, nồng độ chuẩn 1M, các khí đều được coi là khí lý tưởng. Biết hiệu ứng nhiệt của các phản ứng được cho dưới đây:
Phản ứng
, kJ.mol-1
X4Y8(r) → 4X(r) + 4Y2(k) (1)
123,34
X4Y6(l) + Y2(k) → X4Y8(r) (2)
- 48,48
X4Y6(l) → 2X2Y3(k) (3)
32,84
2X2Y3(k) + Y2(k)→ 2XY4(k) + 2X(r) (4) 
-107,68
Xét phản ứng sau: 	XY4(k) X(r) + 2Y2(k) (*)
Phản ứng (*) có biến thiên entropy ∆rS0 = 80 J.K-1.mol-1 tại 250C
1. Tính biến thiên entanpy của phản ứng (*).
2. Tính ∆rG0 và K của phản ứng tại 250C.
3. Giả sử ∆rH0 của phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ. Xác định hằng số K của phản ứng tại 500C.
4. Tính độ phân huỷ của XY4 tại 250C, áp suất tổng là 0,2 bar.
5. Cho biết ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến lượng sản phẩm.
6. Thực tế hành tinh này có khí hậu cực kì kém ổn định. Áp suất hoặc nhiệt độ có thể thay đổi đột ngột tức thì. Tại một thời điểm, áp suất không đổi 1 bar nhưng nhiệt độ đột ngột giảm xuống đến -200C, nước chuyển thành nước lỏng siêu lạnh ở -200C. Xét quá trình hoá rắn của nước siêu lạnh ở -200C (cho rằng nhiệt độ xung quanh là -200C). Tính biến thiên entropy tổng cộng của quá trình, của môi trường và của vũ trụ.
Biết:	+ Nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00C và 1 bar là ∆ncH0 = 6020 J.mol-1. 
+ Nhiệt dung của nước đá và nước lỏng là CP (r)=37,7 J.K-1.mol-1 và CP (l)=75,3 J.K-1.mol-1.
Câu IV (3,0 điểm)
1. Dung dịch X chứa HClO4 0,005M; Fe(ClO4)3 0,03M và MgCl2 0,01M.
a) Tính pH của dung dịch X.
b) Cho 100ml dung dịch NH3 0,1M vào 100ml dung dịch X thì thu được kết tủa A và dung dịch B. Xác định kết tủa A và pH của dung dịch B.
	Cho biết: NH+4 có pKa = 9,24; 
	Fe3+ + H2O	Fe(OH)2+ + H+ (1)	K1 = 10-2,17
	Mg2+ + H2O	 Mg(OH)+ + H+ (2)	K2 = 10-12,8
2. Để mạ đồng lên các vật liệu người ta hay dùng dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4. Hãy xác định xem đồng có thoát ra hoàn toàn trên catot mà không có sự thoát khí hiđro không. Biết quá thế của oxi trên Pt bằng 0,46V, còn quá thế của hiđro trên Cu bằng 0,23V.
Cho = 0,34 V; =1,23 V; ; tại 250C. 
Câu V (2,5 điểm)
1. So sánh tính axit, độ tan trong nước của các chất sau và giải thích ngắn gọn:
2. Hợp chất nào trong từng cặp chất cho dưới đây có mô men lưỡng cực lớn hơn? Giải thích ngắn gọn.
3. Xác định cấu dạng bền của những hợp chất sau:
Trong dung môi: 
	a) metanol	 	
	b) octan
Câu VI (3,5 điểm)
1. Chất X là D-andozơ có công thức C5H10O5 quang hoạt, thực hiện thoái phân Ruff X thu được Y không có tính quang hoạt. 
a) Sử dụng công thức Fisơ để vẽ cấu trúc của X, Y.
b) Một đồng phân metyl glycozit của X được oxi hóa với HIO4 như ở sơ đồ sau. Viết các công thức của A1, B1, C1, C2, D, E1, E2, và G. 
2. Có một phản ứng chuyển hóa theo phương trình sau:
a) Giải thích cơ chế.
b) Nếu thay chất ban đầu là p–xylene thì sản phẩm nào tạo thành?
Câu VII (2,0 điểm)
1. Chất A có công thức phân tử là C8H16O, cho phản ứng Iođofom nhưng không cộng được H2. Khi đun A với H2SO4 đặc ở 170oC ta thu được chất B và C (cả hai đều có công thức phân tử là C8H14). Nếu oxi hóa B rồi đề cacboxyl sản phẩm sẽ thu được metylxiclopentan. Chất B không có đồng phân hình học. Xác định công thức cấu tạo của A, B, C và giải thích sự tạo ra chất C. 
2. Hợp chất hữu cơ X có công thức phân tử C8H8, làm mất màu dung dịch KMnO4 loãng, lạnh. Khi đun nóng X với H2 (xúc tác Pt, đun nóng), X phản ứng tối đa với 3 đương lượng H2, thu được hợp chất Y. Đun nóng Y ở 250oC thu được benzen và axetilen. Thực hiện phản ứng ozon phân khử X (1. O3; 2. Me2S dùng dư) thu được hợp chất hữu cơ Z duy nhất. Khảo sát phổ 1H-NMR cho thấy X, Y, Z có hai loại proton khác nhau; khảo sát bằng phổ 13C-NMR cho thấy hợp chất X, Y và Z cũng có hai loại C khác nhau. Hãy cho biết công thức cấu tạo của các hợp chất X, Y và Z. 
Họ và tên thí sinh:............................................................................ Số báo danh ..........................
Họ và tên, chữ ký:	Giám thị 1:....................................................................................................
 	Giám thị 2:....................................................................................................