Đề thi học sinh giỏi Hóa lớp 12 và đáp án năm 2008

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

HƯỚNG DẪN CHẤM ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI THÀNH PHỐ

NĂM HỌC 2007 - 2008

MÔN: HÓA HỌC LỚP 12

Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề)

Câu I (4 điểm)

1. Ba loại mạng tinh thể kim loại đặc trưng là lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục

phương. Định nghĩa rằng mật độ sắp xếp tương đối (kí hiệu là f) bằng tỉ lệ giữa thể tích chiếm bởi

các hình cầu trong tế bào cơ sở và thể tích tế bào cơ sở. Hãy tính mật độ sắp xếp tương đối trong các

tinh thể lập phương tâm khối và lập phương tâm diện.

2. Xét phản ứng tổng hợp amoniac : N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k)

Ở 450oC hằng số cân bằng của phản ứng này là KP = 1,5.10-5

.

(a) Ban đầu trộn N2 và H2 theo tỉ lệ 1:3 về thể tích. Tính hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 khi áp suất

hệ bằng 500 atm và bằng 1000 atm.

(b) Các kết quả tính được có phù hợp với nguyên lý chuyển dời cân bằng hóa học hay không?

ĐÁP ÁN ĐIỂM

1. Gọi r là bán kính hình cầu và a là độ dài cạnh ô mạng cơ sở :

Trong một ô mạng cơ cở lập phương tâm khối, số nguyên tử bằng 8 1 2

8

1

 + =











× và

3a =4r , ⇒ 68%

a

r

3

4

2

f

3

3

=

× π

=

0,75

(0,25×3)

Trong một ô mạng cơ cở lập phương tâm diện, số nguyên tử bằng 6 4

2

1

8

8

1

 =











 + ×











×

và 2a =4r , ⇒ 74%

a

r

3

4

4

f

3

3

=

× π

=

0,75

(0,25×3)

2. (a) Gọi x và h lần lượt là số mol ban đầu của N2 và hiệu suất phản ứng.

N2 (k) + 3H2 (k) ⇄ 2NH3 (k)

n

o

x 3x 0

n hx 3hx 2hx

x(1-h) 3x(1-h) 2hx ⇒ Σn = x(4-2h)

3

2

3

N H

2

NH

P

P

x(4 2h)

3x(1 h)

P

x(4 2h)

x(1 h)

P

x(4 2h)

2xh

P .P

P

K

2 2

3

















−

−

















−

−

















−

= = P K

5,2(1 h)

2h(4 2h)

2

=

−

− ⇔ (*)

1,00

Tại 500 atm, (*) 14,1h 28,2h 10,1 0

2 ⇔ − + = với h ≤1

⇒h =0,467 , vậy hiệu suất phản ứng bằng 46,7%

Tại 1000 atm, (*) 14,1h 28,2h 10,1 0

2 ⇔ − + = với h ≤1

⇒h =0,593 , vậy hiệu suất phản ứng bằng 59,3%

1,00

(0,50×3)

(b) Khi áp suất tăng, hiệu suất phản ứng tổng hợp NH3 tăng. Điều này phù hợp với

nguyên lý chuyển dời cân bằng. Khi tăng áp suất, cân bằng chuyển dòi theo chiều làm

giảm số phân tử khí (với phản ứng tổng hợp NH3 là chiều thuận).

0,50

1