Kì thi chọn đội tuyển quốc gia dự thi olympic môn hoá học quốc tế năm 2003

bộ giáo dục và đào tạo kì thi chọn đội tuyển quốc gia dự thi 
 olympic hoá học Quốc tế năm 2003
 Thời gian : 180 phút ( không kể thời gian giao đề )
 Ngày thi : 8 / 5 / 2003
Câu I
1. Thực nghiệm cho biết năng lượng ion hoá thứ nhất (I1) và năng lượng ion hoá thứ hai (I2) của ba nguyên tử sau (tính ra kJ/mol):
Li	Be	B
 I1 :	 520	 899 801
 I2 :	 7300	 1757	 2430
Hãy giải thích vì sao: a) I1 của Be lớn hơn I1 của Li, B ; b) I2 của B nhỏ hơn I2 của Li nhưng lớn hơn I2 của Be ; c) I2 của Be nhỏ hơn I2 của Li.
2. Nhôm bị oxi hóa điện hóa học khi tác dụng với dung dịch axit sunfuric tạo thành các lớp Al2O3 xốp. Cấu trúc của lớp này là các tế bào lục phương có tâm hình trụ rỗng. Đường kính các lỗ trống là giống nhau trong toàn bộ lớp. Các lớp Al2O3 xốp có thể được tạo màu điện hóa học khi chèn vào chỗ trống bằng kim loại hoặc oxit của chúng. 
Một lớp Al2O3 xốp dày 10 mm trong đó các lỗ trống chiếm 12 % thể tích của lớp. Số lỗ trống bằng 6 ´ 1010 trong 1 cm2. Lớp này được tạo màu điện hóa học trong dung dịch CuSO4. Biết rằng các lỗ trống được lấp đầy bằng hỗn hợp giống nhau của Cu và CuO với 12% Cu và 88% CuO theo khối lượng. Một miếng 1 cm2 lớp đã tạo màu này được hòa tan trong dung dịch axit nitric. Pha loãng dung dịch đến 100 mL và thấy nồng độ ion Cu2+ bằng 18,9 mmol/L. Hãy tính đường kính của một lỗ trống và phần trăm được làm đầy bằng hỗn hợp Cu và CuO. Biết khối lượng riêng của Cu bằng 8,96 g/cm3, CuO bằng 6,45 g/cm3.
Câu II
1. NH3 kết hợp được với các cation Ag+, Zn2+ tạo ra các ion phức [Ag(NH3)2]+, [Zn(NH3)4]2+. Ion [Ag(NH3)2]+ có cấu trúc thẳng, còn ion [Zn(NH3)4]2+ có cấu trúc tứ diện. Hãy mô tả sự hình thành các liên kết hoá học ở hai ion phức này.
Biết cấu hình electron lớp ngoài: Ag 4d105s1 , Zn 3d104s2. 
2. Chứng minh rằng các ion phức nói trên bị phá huỷ hoàn toàn trong môi trường axit. 
Biết hằng số bền tổng cộng (tổng hợp): [Ag(NH3)2]+ bằng 107, [Zn(NH3)4]2+ bằng 109; 
NH4 H+ + NH3 	Ka = 5,70 ´ 10-10 
 3. Có thể xác định hằng số bền của phức chất bằng phương pháp đo điện. Hãy lập một pin điện mà từ việc đo sức điện động của nó ta tính được hằng số bền tổng cộng Kb của phức chất [Ag(NH3)2]+.
Câu III 
1. Hiđrazin (N2H4) là một bazơ hai nấc (đibazơ). 
a) Tính các hằng số bazơ của N2H4.
b) Trộn 10,00 mL H2SO4 0,400 M với 40,00 mL N2H4 0,100 M rồi thêm vài giọt phenolphtalein. Tính thể tích NaOH 0,200 M cần để chuẩn độ hỗn hợp đến vừa xuất hiện màu đỏ tía (pH~ 10); Nếu chuẩn độ hỗn hợp đến pH ~ 8 thì thể tích NaOH 0,200 M cần là bao nhiêu?
a1
a2
2+
a
Cho biết điaxit N2H6 có pK = 0,27 , pK = 7,94. HSO4- có pK = 2,00. 
2+
2. a) Hiđrazin có tính khử mạnh. Cho biết ở 25OC, thế điện cực tiêu chuẩn EO của cặp N2/ N2H5+ bằng - 0,23 V. Tính EO của các cặp N2/ N2H6 và cặp N2/ N2H4. 
b) Hãy thiết lập phương trình phụ thuộc E - pH của các cặp oxi hoá - khử của hiđrazin ở pH 9,0.
c) Viết phương trình ion của phản ứng xảy ra giữa hiđrazin với KMnO4 ở pH = 0 và ở pH = 9,0. Biết rằng ở các pH này, hiđrazin đều bị oxi hoá thành N2. 
Câu IV
1. Xét các phản ứng có liên quan đến sự phá hủy ozon sau đây:
a) Sự phân hủy ozon: O3 (k) + O (k) 2 O2 (k). 
Thực nghiệm cho biết O2 có tính thuận từ. Viết công thức cấu tạo của các phân tử ozon và oxi. Dựa trên cấu tạo và năng lượng liên kết hãy dự đoán phản ứng trên là thu nhiệt hay tỏa nhiệt ở điều kiện tiêu chuẩn. Giải thích?
Thực nghiệm cho biết: DHosinh (O3) = 142,7 kJ/mol ; DHosinh (O) = 249,2 kJ/mol. Dự đoán trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm hay không?
b) Nitơ monoxit(NO) là một chất ô nhiễm khí quyển và phá hủy ozon (O3) trong thượng tầng khí quyển. Cơ chế của quá trình này được chấp nhận như sau:
O3 + NO NO2 + O2 	chậm
NO2 + O NO + O2 	nhanh
O3 + O 2 O2 	phản ứng chung 
Vẽ giản đồ năng lượng tiến trình phản ứng theo cơ chế này kèm theo các chi tiết cần thiết.
c) Nêu các chất xúc tác hoặc chất trung gian trong cơ chế nói trên. Giải thích.
d) Năng lượng họat hóa của sự phân hủy ozon với sự trơ giúp của nitơ monoxit là 11,9 kJ mol-1. Năng lượng họat hóa của sự phân hủy ozon với sự trợ giúp của clo nguyên tử là 2,1 kJ mol-1. Từ các số liệu trên, hãy cho biết chất ô nhiễm nào đe dọa tầng ozon nghiêm trọng hơn. Giải thích?
2. Thực nghiệm cho biết: Tại nhiệt độ 298 K, cân bằng hoá học 
CO (k) + H2 (k) HCHO (k) (1)
khí
có Kp = 1,69 ´ 10-5; nếu HCHO được tạo ra ở pha lỏng thì DGopư (1) là 28,95 kJ/mol; khi toàn bộ lượng HCHO lỏng này chuyển thành khí thì p = 1500Torr. 
Hãy tính:
a) áp suất hơi của HCHO theo Torr khi HCHO lỏng bắt đầu hoá hơi.
b) Thành phần phần trăm mỗi khí trong hỗn hợp khí cân bằng (1) gồm 3 khí , biết ban đầu CO và H2 được lấy theo tỉ lệ 1 : 1 về số mol. 
..........................................