Đáp án đề đề xuất thi học sinh giỏi các trường THPT chuyên khu vực Miền núi trung du phía Bắc lần thứ XV môn Hóa học Lớp 11 năm 2019 - Trường THPT chuyên Nguyễn Tất Thành

TRƯỜNG THPT CHUYÊN

NGUYỄN TẤT THÀNH –YÊN BÁI

(HDC gồm 18trang)

CUỘC THI THI HỌC SINH GIỎI CÁC

TRƯỜNG THPT CHUYÊN KHU VỰC

MIỀN NÚI TRUNG DU PHÍA BẮC

LẦN THỨ XV, NĂM 2019

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI

MÔN: HÓA LỚP 11

Câu 1. Tốc độ phản ứng có cơ chế (2,5 điểm)

1.Trong bối cảnh tác hại xấu của sự biến đổi khí hậu ngày càng thể hiện rõ trên phạm vi

toàn cầu, hóa học khí quyển ngày càng có tầm quan trọng to lớn. Một trong những phản

ứng được quan tâm nhiều của lĩnh vực này là sự phân hủy nitơ oxit NO trong pha khí.

2NO (k)  N2(k) + O2(k) (*)

Phản ứng này có cơ chế được thừa nhận rộng rãi là:

a. Hãy lập biểu thức định luật tốc độ phân hủy NO theo các giả định: Nồng độ N đạt giá

trị dừng, tốc độ của giai đoạn phát triển mạch vượt trội so với tốc độ của giai đoạn khơi

mào (khởi đầu), và cân bằng giữa oxi và oxi nguyên tử được thiết lập.

b. Biểu diễn năng lượng hoạt hóa hiệu dụng Eeff* của phản ứng chung theo năng lượng

hoạt hóa của các giai đoạn thích hợp trong cơ chế trên.

2. Cho phản ứng pha khí : 2NO (k) + O2 (k) → 2NO2 (k) (**)

Phản ứng (**) tuân theo định luật tốc độ thực nghiệm v = k[NO]2[O2].

Giả định rằng phản ứng không diễn ra theo một giai đoạn sơ cấp. Hãy đề nghị một cơ

chế có khả năng cho phản ứng (**) và chứng tỏ rằng cơ chế ấy phù hợp với thực nghiệm

động học.

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI ĐỀ XUẤT

1

2

3

4

4

2

2

2

2

2

2

k

k

k

k

k

NO N O O

O NO O N

N NO N O

O M O M



 

  

  

   

DeThi.edu.vn

Ý Đáp án Điểm

1 a) Theo định luật tốc độ ta có:

(1)

Nồng độ của N đạt trạng thái dừng:

(2)

Thế (2) vào (1) ta có: (3)

Theo điều kiện tốc độ giai đoạn phát triển mạch vượt trội so với tốc

độ giai đoạn khơi mào:

nên (4)

Theo điều kiện cân bằng giữa oxi nguyên tử và oxi phân tử được thiết lập:

(5)

Thế (5) vào (4) ta có:

(6)

Ký hiệu: (7)

Phương trình động học viết lại là:

b) Theo phương trình Arrhenius, liên hệ giữa hằng số tốc độ phản ứng và

năng lượng hoạt hóa E* là:

Với phản ứng đang xét: và

Trong đó E*eff là năng lượng hoạt hóa chung, Ei là năng lượng hoạt

hóa thứ I trong cơ chế trên. Vậy biểu thức (7) được viết lại là:

1,0

        2 1 2 3 2 d NO k NO k NO O k NO N dt   

           2 2 3 3 2

3 0 d N k O k NO O k NO N k NO N k NO O N dt k       

      2 1 2 2 2 d NO k NO k NO O dt  

   

2 2 1 2 k NO O k NO      2 2 d NO k NO O dt 

      2 4 2 4 4 2

4

k O k O k O O k

    

     4 2 2 4 2 d NO k k NO O dt k

 

4 2

4 2 k k k k

 

     2 d NO k NO O dt 

* E RT k Ae

 

* eff E

RT k Ae

 

* eff E

RT i i k Ae

 

* * * * * 4 4 * * * 2 4 4 2 2

* * 4 4

1 1 2 2 4 2

4

2

eff

E E E E E E E E RT E E RT

A e e k Ae A e Ae Ae

A e e

 

                        

DeThi.edu.vn

Với:

0,5

2 Phản ứng có thể xảy ra theo cơ chế hai giai đoạn:

2NO N2O2 (a) (nhanh)

N2O2 + O2 2NO2 (b) (chậm)

Cộng (a) với (b) sẽ thu được phản ứng tổng cộng (**).

Giai đoạn (b) chậm, quyết định tốc độ chung của phản ứng, nên:

v = k2[N2O2][ O2] (8)

Do giai đoạn (b) chậm và (a) nhanh nên có thể coi cân bằng (a) được thiết

lập, khi đó có:

[N2O2]/[NO]2 = k1/k-1 [N2O2] = (k1/k-1)[NO]2 (9)

Thay (9) vào (8) thu được:

v = (k1/k-1)k2[NO]2[ O2] = k[NO]2[ O2] với k = (k1/k-1)k2.

Như vậy từ cơ chế giả định có thể rút ra được định luật tốc độ thực nghiệm.

Cơ chế là có khả năng.

Chú ý: Thí sinh có thể đưa ra cơ chế khác. Nếu chứng minh chặt chẽ

rằng cơ chế đó phù hợp với thực nghiệm thì cho đủ điểm.

1,0

Câu 2. Nhiệt, cân bằng hóa học (2,5 điểm)

PbCO3 và ZnO thường được sử dụng làm bột tạo màu trắng. H2S trong không khí có thể

làm hư hại các bột màu này do các phản ứng sau:

PbCO3 (r) + H2S (k)  PbS (r) + CO2 (k) + H2O (h) (1)

ZnO (r) + H2S (k)  ZnS (r) + H2O (h) (2)

a) Tính hằng số cân bằng của các phản ứng (1) và (2).

b) Cần khống chế nồng độ tối đa của H2S trong không khí bằng bao nhiêu g/m3 để các

bột màu nói trên không bị hư …