Tiêu đề 2023-2024 HSG 11 Trường Nguyễn Văn Cừ Hà Nội - File Đề + HDC.doc ✅

Sở GD & ĐT Hà Nội Trường THPT Nguyễn Văn Cừ --------------------- ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2023-2024 MÔN HÓA HỌC 11 Thời gian làm bài: ... phút. Họ và tên HS: .....................................................................Lớp:............ Câu 1: (4 điểm) 1. Methyl đỏ là một chất chỉ thị acid-base, có màu sắc thay đổi phụ thuộc vào pH của dung dịch (pH < 4,4: đỏ; 4,4  pH < 6,2: da cam; pH  6,2: vàng). Hỏi khi cho methyl đỏ vào hai dung dịch sau đây thì màu sắc thay đổi như thế nào? a) Dung dịch 1: dung dịch CH 3 COOH 0,2M. Biết K a của CH 3 COOH là 10 -4,76 . b) Dung dịch 2: dung dịch gồm NH 4 Cl 0,2M và NH 3 0,1M. Biết K a của là 10 -9,24 . 2. Tính thể tích (mL) dung dịch H 2 C 2 O 4 0,1M cần thêm vào 10,0 mL dung dịch Y chứa CaCl 2 0,0100M và HCl 10 -3 M để bắt đầu xuất hiện kết tủa CaC 2 O 4 . Biết H 2 C 2 O 4 có K a1 = 10 -1,27 ; K a2 = 10 -4,25 ; K S (CaC 2 O 4 ) = 10 -8,75 . Câu 1 Hướng dẫn chấm Điểm 1. Methyl đỏ là một chất chỉ thị acid-base, có màu sắc thay đổi phụ thuộc vào pH của dung dịch (pH < 4,4: đỏ; 4,4  pH < 6,2: da cam; pH  6,2: vàng). Hỏi khi cho methyl đỏ vào hai dung dịch sau đây thì màu sắc thay đổi như thế nào? a) Dung dịch 1: dung dịch CH 3 COOH 0,2M. Biết K a của CH 3 COOH là 10 -4,76 . b) Dung dịch 2: dung dịch gồm NH 4 Cl 0,2M và NH 3 0,1M. Biết K a của là 10 -9,24 . 1 (2,0đ) a) Dung dịch 1: Các quá trình xảy ra trong dung dịch 1: CH 3 COOH   H + + CH 3 COO - K a = 10 -4,76 (1) H 2 O   H + + OH - K w = 10 -14 (2) Ta thấy C(CH 3 COOH).K a >> K w => cân bằng (1) là chủ yếu. CH 3 COOH   H + + CH 3 COO - K a = 10 -4,76 (1) C 0,2 [ ] 0,2 – x x x Ta có: K b = = 10 -4,76 => x = 1,86.10 -3 => pH = 2,73 < 4,4 Vậy, methyl đỏ có màu đỏ trong dung dịch 1. 0,25 0,25 0,25 0,25
b) Dung dịch 2: Các quá trình xảy ra trong dung dịch 2: NH 4 Cl  NH 4 + + Cl - NH 3 + H 2 O   NH 4 + + OH - K b = 10 -4,76 (1) NH 4 +   NH 3 + H + K a = 10 -9,24 (2) H 2 O   H + + OH - K w = 10 -14 (3) Vì C(NH 3 ).K b >> K w => cân bằng (1) là chủ yếu. NH 3 + H 2 O   NH 4 + + OH - K b = 10 -4,76 (1) C 0,1 0,2 [ ] 0,1 – x 0,2+x x Ta có: K a = = 10 -4,76 => x = 8,69.10 -6  [H + ] = 1,15.10 -9 M => pH = 8,94 > 6,2 Vậy, methyl đỏ chuyển sang màu vàng trong dung dịch 2. Câu 2 (4,0 điểm): 2.1. Một oxit của nitơ có công thức NO x , trong đó nitơ chiếm 30,43% về khối lượng. a) Xác định NO x . b) Ở 27,3 o C, khí N 2 O 2x bị phân hủy theo phương trình phản ứng sau: N 2 O 2x   2NO x (khí không màu) Khi phản ứng trên đạt trạng thái cân bằng, làm lạnh bình đến 0 o C thì thấy màu của hỗn hợp khí trong bình nhạt dần. Hãy cho biết, phản ứng theo chiều thuận là thu nhiệt hay tỏa nhiệt? 2.2. Một bình kín chứa đồng thời hai khí N 2 và H 2 vớinồng độ tương ứng là 0,375M và 0,875M. Thực hiện phản ứng với xúc tác thích hợp đến khi phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng ở t o C thì thể tích khí H 2 chiếm 50% thể tích hỗn hợp khí thu được. Tính hằng số cân bằng K C ở t o C của phản ứng. 2.1 (2,0 đ) a. %N = 14/(14 + 16x) = 0,3043  x = 2  Công thức: NO 2 0,25 0,25 0,25 b. 2NO 2 + 2NaOH  NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O 2NO 2 + 2OH -  NO 3 - + NO 2 - + H 2 O 0,25 0,25 c. Làm lạnh bình đến 0 o C thì thấy màu của khí NO 2 nhạt dần  Cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch  Chiều nghịch là chiều tỏa nhiệt  Chiều thuận là chiều thu nhiệt 0,25 0,25 0,25 2.2 (1,0 đ) N 2 + 3H 2   2NH 3 Ban đầu 0,375 0,875 Phản ứng x 3x 2x Cân bằng 0,375-x 0,875-3x 2x 0,25 H 2 chiếm 50% thể tích khí thu được  0,875 – 3x = 0,5(0,375 – x + 0,875 – 3x + 2x)  x = 0,125 0,25  K C = 2 3 (2x) (0,375x).(0,875-3x) = 2 0,5 Câu 3. (2 điểm) 1. Nước thải chăn nuôi là một trong những yếu tố gây nên hiện tượng phú dưỡng cho ao, hồ. Hãy giải thích điều này.
2. Trong thực tế, ở nhiều nơi, nước thải, phân bón hoá học, thuốc trừ sâu chưa qua xử lí được thải trực tiếp vào ao, hồ. Trong trường hợp nào có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng? Giải thích. 1. Nước thải chăn nuôi là nguồn thải giàu chất hữu cơ nhất, thường đến từ các cơ sở chăn nuôi gia đình. Phân hữu cơ chứa lượng lớn nitrogen và phosphorus thúc đẩy quá trình phú dưỡng diễn ra theo tiến trình nhanh nhất. 1 đ 2. Khi ao hồ đó là nước tù đọng, không lưu thông với các nguồn nước khác thì nước thải, phân bón hóa học, thuốc trừ sâu chưa qua xử lí sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng do chứa lượng lớn các nguyên tố dinh dưỡng nitrogen và phosphorus. 1 đ Câu 4. (4 điểm) 1. Một số quá trình tự nhiên và hoạt động của con người thải hydrogen sulfide vào không khí. Chất này có thể bị oxi hóa bởi oxygen có trong không khí theo hai phản ứng sau: 2222 222 3 HS(g)O(g)SO(g)HO(g) (1) 2 1 HS(g)O(g)S(s) + HO(g) (2) 2   Cho biết giá trị enthalpy tạo thành chuẩn của H 2 S(g), SO 2 (g) và H 2 O(g) lần lượt là -20,7kJ mol -1 ; -296,8 kJ mol -1 và -241,8 kJ mol -1 . (a) Tính giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của mỗi phản ứng trên. Ở 298 K, mỗi phản ứng có thuận lợi về mặt năng lượng không? (b) Trong môi trường không khí mà nồng độ oxygen bị suy giảm, hãy dự đoán hydrogen sulfide dễ chuyển hóa thành sulfur dioxide hay sulfur. Giải thích. 2. Hiện nay, mưa acid, hiệu ứng nhà kính và thửng tầng ozone là ba thảm họa môi trường toàn cầu. Mưa acid tàn phá nhiều rừng cây, các công trình kiến trúc bằng đá và kim loại. Tác nhân chủ yết gây mưa acid là sulfur dioxide. (a) Trong khí quyển, SO 2 chuyển hóa thành H 2 SO 4 trong nước mưa theo sơ đồ sau: 22OHO 2324xtSO SO HSO . Viết các phương trình phản ứng xảy ra. (b) Một con mưa acid xuất hiện tại một khu công nghiệp diện tích 10 km 2 với lượng mưa trung bình 80nm. Hãy tính; - Thể tích nước mưa đã rơi xuồng khu công nghiệp. - Khối lượng H 2 SO 4 trong lượng nước mưa, biết nồng độ của H 2 SO 4 trong nước mưa là 2.10 -5 M. (c) Lượng acid trong nước mưa có thể ăn mòn các công trình bằng đá vôi. - Viết 1 phương trình hóa học minh họa. - Khối lượng CaCO 3 tối đa bị ăn mòn bởi lượng acid trên. (d) Em hãy tìm hiểu về nguyên nhân phát sinh các khí gây mưa acid và đề xuất giải pháp hạn chế. 1. (a) Cả hai phản ứng đều thuận lợi về mặt năng lượng vì giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của hai phản ứng đều âm (-517,9 kJ và -221,1 kJ). 0,5 đ (b) Hydrogen sulfide sẽ dễ chuyển thành sulfur dioxide theo phản ứng (2), vì phản ứng (2) cần ít oxygen hơn so với phản ứng (1). 0,5 đ 2. (a) Các phương trình phản ứng: SO 2 + O 2  SO 3 SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 0,5 đ (b) Thể tích nước mưa rơi xuống khu công nghiệp là: V = 10. 10 6 .0,08= 8.10 5 m 3 Khối lượng H2SO4 có trong lượng nước mưa là: 8.10 5 . 2.10 -5 . 98 = 1568 (kg) 0,5 đ (c) Đá vôi bị ăn mòn theo PT: CaCO 3 + H 2 SO 4  CaSO 4 + H 2 O + CO 2 . Khối lượng đá vôi bị ăn mòn = 1586 .1001600(kg) 98 0,5 đ (d) Tác nhân chính gây mưa acid là NO x và SO 2 được sinh ra từ nguồn thiên nhiên và chủ yếu là do hoạt động của con người như: sinh ra từ quá trình đốt nhiên liệu có chứa tạp 0,5 đ