Câu I (2,0 + 2,0 điểm)
1. Trong tự nhiên, đơn chất nguyên tố X là thành phần chính của thép không gỉ, rất cứng, có màu xám, ánh bạc, bóng và khá giòn. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố X thuộc chu kì 4, nhóm VIB.
a. Xác định nguyên tố X? Biểu diễn electron hóa trị của X vào ô orbital.
b. Viết cấu hình electron của X2+; X3+.
c. Trong tự nhiên, nguyên tố X có 3 đồng vị bền và 1 đồng vị không bền. Một trong các đồng vị của X là sản phẩm phân rã kiểu β– (beta) của đồng vị 50V23. Viết phương trình phản ứng hạt nhân xảy ra.
2. Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử nguyên tố X có 3 lớp electron, số electron ở phân lớp ngoài cùng là 5. Nguyên tố X có hai đồng vị là Y, Z (đồng vị Z nhiều hơn đồng vị Y 2 hạt neutron). Trong nguyên tử Y, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 16 hạt.
Tỉ lệ phần trăm số nguyên tử các đồng vị của nguyên tố X được xác định theo phổ khối lượng (hình bên).
Hợp chất E là hydroxide ứng với hóa trị cao nhất của nguyên tố X.
a. Tính phần trăm khối lượng của đồng vị Y trong hợp chất E?
b. A, X, R, Q và T theo thứ tự là 5 nguyên tố liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học; A có điện tích hạt nhân nhỏ nhất.
+ So sánh bán kính nguyên tử của A, X, R, Q và T. Giải thích.
+ So sánh bán kính của các ion và nguyên tử: A2-, X–, R, Q+, T2+. Giải thích.
Câu II (2,0 + 1,0 + 1,0 điểm)
1. Mô tả sự tạo thành các phân tử CH4, SO2 theo thuyết lai hóa orbital. Phân tử nào phân cực, phân tử nào không phân cực? Vì sao?
2. Nhiệt độ sôi của các hợp chất tạo bởi các nguyên tố nhóm VA, VIA và VIIA với hydrogen được biểu diễn qua đồ thị sau:
a. Tại sao các hợp chất tạo bởi các nguyên tố đầu tiên trong mỗi nhóm với hydrogen lại có nhiệt sôi cao bất thường so với các hợp chất tạo bởi các nguyên tố còn lại với hydrogen?
b. Nhận xét và giải thích sự biến đổi nhiệt độ sôi của các hợp chất tạo bởi các nguyên tố nhóm VA, VIA và VIIA với hydrogen ở mỗi nhóm (trừ nguyên tố đầu tiên).
3. Trong dung dịch ethanol (C2H5OH với dung môi nước) có những kiểu liên kết hydrogen nào? Kiểu nào bền nhất và kém bền nhất? Mô tả liên kết hydrogen bằng hình vẽ.
Câu III (2,0 + 2,0 điểm)
1. Thực hiện phản ứng hóa học sau:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑+ H2O
Theo dõi thể tích CO2 thoát ra theo thời gian, thu được đồ thị như sau (thể tích khí được đo ở áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng).
a. Nhìn đồ thị cho biết tốc độ phản ứng biến đổi như thế nào theo thời gian?
b. Tính tốc độ trung bình của phản ứng (mL/s) trong khoảng thời gian từ ban đầu đến 75 giây.
c. Thời gian cần để hoà tan hết một mẫu CaCO3 trong dung dịch HCl được biểu diễn ở bảng sau:
| Nhiệt độ (°C) | 20 | 40 | 55 |
| Thời gian (phút) | 27 | 3 | t |
Tính giá trị t.
2. Nước Javel là dung dịch chứa hai muối NaCl và NaClO. Muối NaClO có tính oxi hóa rất mạnh nên nước Javel có tính tẩy màu và sát trùng. Do đó nước Javel thường được dùng để tẩy trắng vải, sợi, giấy và tẩy uế chuồng trại… Áp dụng quy tắc Octet để giải thích sự hình thành liên kết trong hợp chất NaClO. Xác định các loại liên kết có trong phân tử NaClO.
Câu IV (2,0 + 2,0 điểm)
1. Lập phương trình hóa học của các phản ứng oxi hóa – khử sau đây theo phương pháp thăng bằng electron:
a. Mg + HNO3(loãng) → Mg(NO3)2 + N2O + N2 + H2O
(tỉ khối hơi của hỗn hợp khí N2O và N2 so với hydrogen bằng 17,2).
b. FeS2 + H2SO4(đ) t°→ Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
c. P + NH4ClO4 → H3PO4 + N2 + Cl2 + H2O
2. Hợp chất X là muối vô cơ, có tác dụng như một phụ gia thực phẩm, được dùng làm chất bảo quản với số E là E225 (Số INS là 225). Hợp chất X được tạo thành từ hai ion M+ và N2-. Ion M+ chứa một hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học M. Biết cấu hình electron ngoài cùng của ion M+ là 3p6. Ion N2- chứa bốn hạt nhân nguyên tử của hai nguyên tố hóa học thuộc cùng một nhóm A và ở hai chu kỳ liên tiếp nhau của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Tổng số electron của ion N2- là 42 hạt. Xác định công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của X.
Câu V (2,0 + 2,0 điểm)
1. Các nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong thực tế là xăng (C8H18); khí gas hóa lỏng (C3H8 và C4H10 có tỉ lệ thể tích 40 : 60). Cho phương trình hóa học của các phản ứng đốt cháy xăng, khí gas hóa lỏng như sau:
C3H8(l) + 5O2(g) t°→ 3CO2(g) + 4H2O(l)
C4H10(l) + 6,5O2(g) t°→ 4CO2(g) + 5H2O(l)
C8H18(l) + 12,5O2(g) t°→ 8CO2(g) + 9H2O(l)
a. Tính biến thiên enthalpy của các phản ứng trên biết giá trị năng lượng liên kết cho ở bảng sau:
| Liên kết | C-C | C-H | O=O | C=O | O-H |
| Eb (KJ/mol) | 347 | 414 | 498 | 799 | 464 |
(Nguồn: Nivaldo J.Tro (2014). Chemistry: A Molecular Approach, 3 rd Edition. Pearson Learning Solutions).
Biết công thức cấu tạo của C3H8: CH3-CH2-CH3 C4H10: CH3-(CH2)2-CH3 C8H18: CH3-(CH2)6-CH3
b. So sánh nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 5 lít xăng và 5 lít khí gas hóa lỏng (biết khối lượng riêng của C8H18 lỏng, C3H8 lỏng, C4H10 lỏng lần lượt là 0,70 kg/L; 0,50 kg/L; 0,58 kg/L).
c. Để tránh ô nhiễm môi trường, người ta nghiên cứu thay thế ô tô sử dụng động cơ nhiên liệu xăng bằng ô tô sử dụng động cơ nhiên liệu khí hydrogen. Để chạy 100km, ô tô sử dụng động cơ nhiên liệu xăng cần dùng hết 8,5 lít xăng. Nếu ô tô đó sử dụng động cơ nhiên liệu khí hydrogen thì cần dùng bao nhiêu lít khí H2 (đkc) để chạy được 100 km? Biết nhiệt tạo thành chuẩn của H2O(l) bằng -285,8 KJ/mol; hiệu suất động cơ của ô tô như nhau trong từng loại xe.
2. Hỗn hợp X gồm Ba và hai kim loại kiềm thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Cho 1,2395 lít O2 (đkc) tác dụng hết với 22,2 gam X, sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn Y chỉ gồm các oxide và các kim loại dư. Hòa tan hoàn toàn Y vào nước thu được dung dịch Z và 3,7185 lít H2 (đkc). Để trung hòa Z cần dùng V lít dung dịch H2SO4 0,5M, sau phản ứng thu được 23,3 gam kết tủa và dung dịch A. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
a. Xác định hai kim loại kiềm.
b. Tính V và khối lượng muối trong dung dịch A.
